DC12V/DC24V電源を可変抵抗で電圧調整する際のポイント

電源

今回は先日紹介した12V24V電源の記事にて読者様からコメントをもらいましたのでそちらのフォロー含めての記事となります

今回は「DC12V/DC24V電源を可変抵抗で電圧調整する際のポイント」を紹介します。前回記事はこちらから。

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前回の記事で貰ったコメント

先日の記事でコメントをいただきました。ありがとうございます。要約すると
「先日のDCDCの可変抵抗はCカーブ品では?」
・「計算したグラフと現実の辻褄あっていますでしょうか?

等といったものでした。

 

結論を申し上げますと
正直、筆者も分かっていないです・・・と、はい適当なこと書いていてすみません…。m(-_-)m 

 

筆者は結構「知ったか」かましますので、何か間違っている・勘違いしている箇所ありましたら暖かい目で指摘してもらえれば幸いです。

 

今回はこれに関して可変抵抗のカーブを考慮して再度計算したのを記事にしました。

 

可変抵抗のカーブとは?

可変抵抗はご存じのとおりツマミを回せば抵抗が変わります。

マイナスドライバーなどでツマミを回すことで抵抗値の調整が可能ですが・・・

「ツマミの回転角度」に対して「抵抗値が直線的(リニア)」に変化しない可変抵抗があります。

 

下記は可変抵抗100kΩを例にしたグラフです。

可変抵抗にはAカーブ、Bカーブ、Cカーブとあり、用途で使い分けられています。抵抗値の観点で見ると・・・
青色がAカーブ・・・最初は抵抗値が上がりにくい、最後が上がりやすい
赤色がBカーブ・・・抵抗値の上り方は一定
緑色がCカーブ・・・最初は抵抗値が上りやすい、最後が上がりにくい

 

上記グラフは筆者がざっくりと作りました。ちなみに計算式は下記となっています
Aカーブ・・・y=(x^2)/100
Bカーブ・・・y=x
Cカーブ・・・y=2x-(x^2)/100

(可変抵抗メーカの値ではないので参考扱いでお願いします)

この抵抗値の変化がどういった形で影響してくるのかを、先日記事で書いたDCDCモジュール例を取って次章から説明していきます

 

出力電圧の計算式・グラフ(可変抵抗のカーブを考慮して)

前回紹介していた下記DCDCの出力電圧はIC3ピンのFB端子に入ってくる電圧で決まってきます。
※これ以降も筆者の主観の説明でメーカの説明ではないので参考扱いでお願いします

計算式としては下記となり、FB抵抗の可変抵抗で出力電圧が決まることが分かります
VOUT = VREF × (1 + R1/R2)
=  0.6        ×   (1  + A/((100-A)kΩ+2.2kΩ))

※A ・・・可変抵抗100kΩ_1-2区間
※(100-A)kΩ ・・・可変抵抗100kΩ_2-3区間

ブロック図のFB抵抗箇所をより詳細に記載すると下記イメージとなります

そして今回は2章で説明した可変抵抗のA,B,Cカーブの3例を使って出力電圧を説明していきます

まず下記2例をご確認ください

 

横軸が可変抵抗値(kΩ)の場合

①例目は横軸が可変抵抗_A(kΩ)、縦軸が出力電圧VOUT(V)となっておりますが

ABCカーブどれも同じグラフとなります。
ABCカーブで変わるのは「抵抗値の上り方」であって「抵抗値」ではないので当然の結果となります

横軸が回転角度(%)の場合

②例目は横軸が回転角度(%)、縦軸が出力電圧VOUT(V)となっており
A>B>Cの順で回転終わり間際に出力電圧が急上昇していることが分かります。
つまり急上昇する箇所は微細な調整が求められますので
A>B>Cカーブの順で出力電圧の調整が難しいことになります

まずは②例目を見ていただくことでカーブの方式で調整難易度が変わることが分かっていただけかと思います。次章では一度、グラフと表でまとめて記載します

 

回転角度(%)に対する表とグラフ

整理するためにも回転角度(%)に対する表とグラフを見てもらった方が分かりやすいので一緒に示していきます。

 

回転角度(%)に対する可変抵抗の表とグラフ

2章でも説明していた回転角度(%)に対する可変抵抗の表とグラフを表にすると下記になります。

 

回転角度(%)に対する出力電圧の表とグラフ

こちらは3章で説明したものです。回転角度(%)に対する出力電圧の表とグラフです。

 

次章では出力電圧が急激に上がる回転角度90%~100%に注目していきます。

 

A>B>Cカーブの順で出力電圧の調整が難しいカラクリ

回転角度90%~100%に注目すると下記グラフとなります。
今回の可変抵抗のデータシートが見つからなかったので、仮に0%⇒100%になる有効回転数を25回転とすると今回の区間は2.5回転分になります

 

上記グラフを見てもらえれば「A>B>Cカーブの順で終盤に急上昇する」⇒「調整が難しい」ことが再確認できると思います。

さらに実例として12V⇒24Vに調整する場合、各カーブでどうなるかを示します。
(このグラフは横軸が回転角度80%~100%に変更しています)

「Cカーブが3回転」でゆっくり直線的に12Vから24Vに上がってくるに対して「Bカーブは0.7回転」、「Aカーブでは0.4回転」で急に上がってくることが分かります。

またCカーブ品が直線的(リニア)に上昇しているため、さらにより電圧調整しやすいと思われます

 

まとめ

今回のようなDCDCモジュールの可変抵抗で電圧調整する際はCカーブにするのがよいかと思います。(実際設計する際には可変抵抗の位置・出力電圧の計算式でまた異なってくるとは思いますが・・・)

 

ただし今回の結果は可変抵抗のデータシートも無く、筆者がおおよそのイメージで記載していることも多いので参考扱いで見てもらえれば幸いです。

可変抵抗のカーブの仕方、有効回転数、含めて色んな要因で表・グラフ含めて結果が変わってきます。

 

改めて今回の昇圧型DCDCモジュールで再度12V⇒24Vの上り方を確認しましたが1回転未満でした。確認した際の動画を下記に貼っておきます。

(電圧の上り具合からCカーブではなさそうな感じですが・・・正直よく分かりません。)

 

結局のところ、今回のDCDCモジュールの可変抵抗が「何カーブ」で「どういったカーブ」なのかは分からずじまいです。

※Cカーブ(?)となっているのは現実なところ、ここの表記が「カーブを示している」のか「別なもの」なのかも・・・?

 

今日はここまでにしたいと思いますどうもありがとうございました

コメント

  1. ヤマイモ より:

    私も似たようなStep-UPモジュールを持っています。
    私のモジュールに使われているのはB6288Uとマーキングされています。
    SX1308もしくはMT3608で検索して出てくるデータシートのものとほぼ同じではないかと思われます。
    使われている抵抗は10kΩ半固定+200Ω固定抵抗です。ただし、VRの3端子を使った可変ではなくFB-Gnd間は200Ω固定でFB-Vout間が10kΩ可変になっています。
    このページにのせられている回路でも100kΩVRの100-A(kΩ)というところを短絡して(FB-Gnd間は2.2kΩ固定で)、A(kΩ)という方だけで調節するようにすれば抵抗値にほぼ比例した出力電圧が得られると思われます。
    また、ボリュームのカーブに関してはBカーブではないかと思われます。このモジュールの様子からしてAカーブやCカーブのような特殊なものを極力避けてコストダウンしているように見受けられます。