実験用プチ電源の製作

1. はじめに

Aliexpressで次のようなものがあっ。ゆわゆる可変電圧できるDCDCコンバータモジュールである。これと余ったACアダプタを使えば簡易可変安定化電源が作れるので、これを２個ほど入手して実験用電源装置を作ってみる。

2. 主な仕様

項目	Type1	Type2
入力電圧(ACアダプタ)	36V (18V×２)	24Ｖ
出力電圧可変範囲	0V～36V	0～24Ｖ
出力最大電流(A)	5.0	←
変換効率	約88%	←
スイッチング周波数	約180kHz	←

Type1,Type2の違いは使用するACアダプタに依存するということ。

3. モデル設計

とりあえず、恰好いいケースを設計してみましょう。

EasyPowerCase ダウンロード

4. 組み立て

ケースが造形できたら組み立てましょう。

５. 評価

3Ωの抵抗を使って電源の定電圧(CV),定電流(CC)の時の動作を見てみる.
電流プローブと電圧を同時に測定

適当な負荷をかけると内部のスイッチング波形が現れてくる。スイッチング周波数は約181kHzなようだ。(ACカップリング)

CV動作起動と安定状況. [CV=１V、CC=500ｍA] 青は電流、橙は電圧の変化を示す電源ONから電圧が安定するまで100msecくらいの時間を要している

CC動作起動と安定状況[CV=2V、CC=500ｍA] 500ｍAで制限される.青は電流、橙は電圧の変化を示す「なんじゃこりゃ！？」なんか発振的な現象が起きている

発振しているような波形を拡大する。スイッチング速度とは別に約2kHzの周期波形が現れる。定電流制御周期？

６. 出力コイル追加によるパルスノイズ提言検討

手元にあった2.5mHのコイル。このサイズにしては容量が大きい。ただ、磁気飽和しやすそう。

出力電圧：12 ,負荷1A。コイルの前（Figure 6-1の[①]ポイント）パルスノイズの振幅は1V～2V ACカップリング/ レンジ：0.5V/div

出力電圧：12V .負荷1A コイルの後。 (Figure 6 1の[②]ポイント）パルスノイズの振幅は1V以下。約半分になった。一定の効果はありそうだ。ただしコイルの磁気飽和が気になる。大きな電流を流した場合、インダクターの特性が悪化する恐れあり。 ACカップリング/ レンジ：0.5V/div

このようにDCDC制御モジュールとターミナルとの間に2.5mHのコイルを挿入する。

7. まとめ

出力パワーの割には軽いので、持ち運びが楽。
冒頭の可変型DCDCコンバーは181kHzのスイッチングノイズを発生する。
CVモードは無負荷の時、ノイズレベルが低いが、負荷がかかるとスイッチングノイズが大きくなる。
CCモードにして定電流出力すると2kHzくらいの発振によく似た波形が現れる。従って、CCモードを積極使用することをせず、あくまでも保護用の電流制限用としてCCの設定をする程度にする方がよい。
全体として出力電源としてはノイズが多めなのでアナログ回路や無線回路の評価には使用しないほうがよさそう
LEDやモーター制御であれば使える。
この電源モジュールは正直価格なりの「安かろう、悪かろう」の部類に入ると思うのでお勧めできる代物ではない。

8. 追記(2025/3/29)

別の開発を行っているときに、この電源を使用していた時があった。
すると、以前、実験時の波形と様子が違うことに気が付いた。

本来はKENWOODの安定化電源(レギュレーションタイプ)を使用したような動きなるのだが、中華製のDCDCモジュールを使用した電源では本来の回路動作になってはいなかった。これでは実験用電源の本来の役割を果たしていない。やっぱり中華製って感じですね。
ちなみに今回動作検証に使用した回路は測定グラフの下の波形のようにFETを1.7usec ONしてスイッチされた電源の上の波形を観測したもの。
おそらく定電圧制御に対する回路の帰還制御時定数が遅いのでしょうね。それにしてもよくこんな粗悪に作れるものだと感心させられました。( *´艸｀)
同じ中華製でも巷では割と評価が高いDP100ではKENWOOD電源と同じように動作したことから、中華品質のばらつきが大きいということが改めて認識させられた。動くだけマシっていうことかもしれませんが。