電源電圧を可変したい

質問

お世話になります。
市販のスイッチング電源(12V/2A程度）の出力電圧を０～１０Ｖの範囲で可変したいと考えています。
電源の出力に、トランジスタ等を使った電圧可変回路を付加する形にしたいと思います。
負荷に供給する電流は１Ａ程度です。また、出力電圧値は、外部より電圧(0-5Vなど）で与え、0.01Vステップで可変できればと思います。ある程度、出力電圧の安定化を図り、短絡保護も設けたいです。
このような電圧可変回路を作りたいのですが、なにか参考になる回路等あればご教授ください。
また、もし市販でこのような可変電源があれば、お教えいただけるとありがたいです。
宜しくお願いします。

回答No.5

dojustice · ベストアンサー

沢山の回答が入りましたが、お礼、補足欄への書き込みがまったくないので、ご覧になっておられるのかな、と心配をしておりました。

ご希望の「0Ｖから可変・・・」への的確なご回答が見られませんので、追加させていただきます。

秋月キットの中で、「0Ｖから可変」できるのは、この二つだけです。
http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?c=kit&s=popularity&p=1&r=1&page=2#K-00157

http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?p=1&q=K-00202

前者はFETを使ったもので、「電源には出力電圧より8Ｖ高めのものが必要」、後者はトランジスタを使ったもので、「電源には出力電圧より3Ｖ高めのものが必要」と記載してあります。
（これはバイアス用の電圧が必要なので、そうなるのです）
これをそのまま適用しますと、お手持ちの12Ｖ電源では、後者を使っても最高9Ｖしかとれないことになります。

保護回路は大雑把に言って、
(1)遮断型
過電流によって回路を遮断してしまう。再スタートにはリセットを行う必要がある。
(2)フの字特性を持つもの
過電流が流れると電圧が低下する。負荷が軽くなると自動的に復旧する。
(3)電流垂下特性を持つもの
負荷が重くなると、電圧は一定に保ったままで、電流が減少する。負荷が軽くなると同じ経路を通って電圧が復旧する。
（こういうタイプの電源をCVCC電源(Controled Voltage & Controled Current)といい、製品として出ている実験用電源は、ほとんどがこのタイプです）

の３種類があります。

質問者さんはどのようなタイプの保護回路をご希望なのでしょうか？
ちなみに秋月の上記キットはフの字型特性です。

>出力電圧値は、外部より電圧(0-5Vなど）で与え、0.01Vステップで可変できればと思います。

この質問の意味がよくわかりません。
定電圧電源は「基準電圧と照合し、その偏差を0にする」のが基本原理ですから、「外部に設けた基準電圧と照合」させることも可能です。
(「0-5Vなど」とあるので、これから10Ｖを得たいのであれば、「基準電圧を２倍にする」ということでしょうか？もちろんそれも可能です）

ただ、当然のことですが、外部に設ける基準電圧はこれまた十分な精度を持つものでなければなりません。
この、0.01Ｖステップで変えられる外部の基準電圧源は既にお持ちなのでしょうか？
もしこれを製作するとなると、これを作ることの方がより大変な仕事になると思うのですが如何でしょうか？
以上一方的に書きまくりましたが、わたしの方が何か思い違いをしているようでしたらご指摘ください。

最後に市販品の電源をご紹介しておきます。
菊水のCVCC電源です。
http://www.kikusui.co.jp/catalog/panel_gallery/front/pmc_F_j.html

裏面（背面）の2端子に別電源を接続して、その電圧と同じ出力電圧を出させることも可能です。

参考URL：

http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?c=kit&s=popularity&p=1&r=1&page=2#K-00157

お礼

ご回答ありがとうございます。

>質問者さんはどのようなタイプの保護回路をご希望なのでしょうか？

過電流時に電源が壊れなければよいだけなので、特に指定はないです。遮断型でも構いません。

>>出力電圧値は、外部より電圧(0-5Vなど）で与え、0.01Vステップで可変できればと思います。
>この質問の意味がよくわかりません。

0-5Vと書いたのは、別途、市販のDAコンバータカード等により、制御用の計装信号を与えてやり、それによって電源出力電圧を可変したいと考えています。

詳しいアドバイス、参考になりました。検討してみることにいたします。ありがとうございました。

回答No.7

tnt

あのーーー、こんなことを言うのもなんですが、
外部から電圧をもらえるのであれば、
電源電圧１２Ｖの
直流電流増幅回路をその外部電圧に
くっつけた方が早いと思います。

で、増幅器には２Ａに耐えられるだけの
放熱器をつけておけば、短絡しても
死ぬ事はありません。電源側で保護が動きますから。

具体的な回路ですが、
ｏｐアンプの教科書に載っている
電流ブースター付きバッファアンプを
参考にして下さい。
ＩＣを単電源（たとえばLM358）にして
マイナス電源側をアースに、
プラス電源側を１２ＶにすればＯＫです。

また、もっと簡易になるのなら

ＮＰＮのパワートランジスタを１つ用意し、
コレクタに電源（１２Ｖレギュレータ）、
エミッタに負荷（要は出力）
ベースにこのコントロール電圧を与えます。
コントロール電圧の電流容量にも拠りますが、
通常はコントロール電圧よりも0.7V低い
電圧が常にエミッタに出力されます。

無負荷時に電圧が上がるようなら
数百オームの抵抗を出力と０Ｖ間に
いれておいてください。

お礼

ご回答ありがとうございます。アドバイス、参考になりました。

回答No.6

dojustice

>市販のDAコンバータカード等により、制御用の計装信号を与えてやり、それによって電源出力電圧を可変したいと考えています。

D/Aコンバータが使えるというのは、すばらしいですね。
前記のCVCC電源は、外部基準電圧で動作させられます。
（たしか、インピーダンス10ｋΩという条件があったように思います）
ただし、「入力電圧と同じ電圧」しか発生できません。
定価は数万円しますが、中古品でよければヤフオクなどで、１万円以下で取引されている例もあります。

>過電流時に電源が壊れなければよいだけなので、特に指定はないです。遮断型でも構いません。

電源の保護が目的であれば、どのタイプでも構わないでしょう。
遮断型は特に負荷の保護を目的としています。
保護は確実に行われますが、遮断のたびに一々リセット操作をしなければなりません。
他の二つは、負荷の保護に対してはやや弱いです。

回路的には、(1)リレーを使ったもの (2)SCRを使ったもの等がありますが、このサイトでは回路的なご説明ができませんので、ご容赦ください。

お礼

ご回答ありがとうございます。
アドバイスを参考にさせていただき、検討してみようと思います。

回答No.4

sego

市販安定化電源１０ＶタイプのＢタイプ外部入力にポテンションメータ１０ｋΩをつければ微調可能。短絡保護あり

あと秋月電子などで売っているもの可変３端子レギュレータなどは、１．２Ｖ～１０Ｖ付近にできますが、ボリュームで０Ｖは出ません。ＯＦＦするかシャットダウン回路をつければＯＫです。１０００円ぐらいで

参考URL：

http://www.takasago-ss.co.jp/dc/lx_kx/ex_ap/ex_application.htm#volt_cnt　http://www.takasago-ss.co.jp/dc/lx_kx/lx.htm

お礼

ご回答ありがとうございました。詳しいアドバイス、大変参考になりました。

回答No.3

noname#11476

失礼。直接ＵＲＬ貼り付けはうまくいかないようなのでこちらから選んでいってください。

参考URL：

http://www.kenwoodtmi.co.jp/index2.html

回答No.2

noname#11476

ここのキットで多分ありますよ。ここのキットの回路図は全部ＣＤに入って３００円かな。
http://akizukidenshi.com/

市販品はたとえば参考ＵＲＬ。
３万以下で手に入ります。

参考URL：

http://www.kenwoodtmi.co.jp/cgi-bin/product/productdetail.cgi?typemei=power&seriesmei=PR-A%83V%83%8A%81[%83Y&katamei=PR1

お礼

ご回答ありがとうございました。参考になりました。

回答No.1

wolfberry

こんなところが参考になると思います。
http://www3.ocn.ne.jp/~kumitate/cvps.htm
キットはこういうのが一般的でしょう。
http://akizukidenshi.com/
http://wonderkit.kyohritsu.com/

お礼

ご回答ありがとうございました。参考になりました。