オペアンプ用の負電源を作りたい！

質問

正負両電源を持ったオペアンプの負電源としてDC-12Vを作りたいのですが、

(1)スイッチング電源が単出力（DC12V）電源の場合
(2)トランスから3端子レギュレータを用いる場合

(1)(2)共にコストのかからない方法でどなたかアドバイス頂けませんでしょうか。負荷容量は500mA以下です。

回答No.3

inara1 · ベストアンサー

＞負電源用にLTC1144を使用しようかとも考えました
LTC1144は、出力電流が20mAのとき、出力電圧が1V変化してしまうのですが、負電源の最大電流が分からなかったので、電圧変化の少ないLT1054のほうを推薦しました。NJM2114は消費電流が結構大きいですね（無信号時の標準が9mA、最大16mA）。
NJM2114データシート　http://semicon.njr.co.jp/njr/hp/fileDownloadMedia.do?_mediaId=914

これが5個だと、無信号時は標準で45mA、最大80mAになるので、LTC1144を使ったときの出力電圧は、45mAのとき-12V+2.5V=-9.5V、80mAのとき-12V+4V=-8Vくらいになってしまいます。オペアンプの入出力電圧範囲がGND(0V)付近にあるのなら、負電源電圧が-8Vになっても問題ないと思いますが、LTC1144が300円、LT1054が350円とほとんど同じ価格なので、電圧変化の少ないLT1054のほうが良いのではないでしょうか。

＞オペアンプ5個の負電源共通にコレクタを繋ぐということ
そうです。トランジスタのコレクタがその回路での－電圧の出力になるので、そこをオペアンプの負電圧電源としてください。。

＞この図で”LOAD”というのは何でしょうか？
オペアンプ以外の負荷です。+電源と-電源間に抵抗を入れたような場合、オペアンプ以外に電流を消費する経路ができます。それを総称してLOADとしてるのだと思います。+電源側から-電源側に電流が流れる経路があるとき、そのトランジスタ回路を入れていないと、電源投入直後に、LT1054のVOUTに過渡的に＋電圧がかかってしまうため、LT1054が起動しないことがあるようです（データシートにそう書いてある）。そのトランジスタ回路を入れれば、＋電源側とLT1054のVOUTは切り離されるのでそういう現象は起こらなくなるようです。その回路のトランジスタには充分なベース電流を流してあるので、トランジスタは常に飽和状態になって、コレクタとエミッタの電圧差は飽和電圧（0.1V）程度しかない状態にしていあるため、LT1054のVOUTとトランジスタのコレクタ電圧の電圧はほぼ等しくなります。Rxは10kΩ

ANo.2で「RXは10kΩ程度でいいです」と書きましたが、回路シミュレータ（LT-Spice）で見てみると、4.7kΩ未満にする必要があるようです。LTC1144もLT1054も手元にあるので実験してみます。

お礼

なるほど、なるほど、と頷きながらご説明読ませて頂きました。精通されてますねー、勉強になります。inara1さんのお陰で骨格が出来上がりつつあります。Rxの値は暫定4.7Kとしておきましょう。有難うございました。

回答No.4

denwaha4126

TDA7377 は single power supply なんだし、NJM2114D も single power supply で使えばいいのでは？

single-supply 用 OP Amp なんてのもあるけど、difference は negative supply voltage 近くまで（or rail-to-rail まで）使えるだけ。
なぜ TDA7377 が single power supply で動作するのは、block diagram を見れば分かるでしょう。
NJM2114D も同じように DC bias をかけて使えばいい。

とはいっても、貴方が何を作りたいのか全然分からないんだけど。

回答No.2

inara1

(1)スイッチング電源が単出力（DC12V）電源の場合
負電圧側の消費電流が最大100mA程度で、正電源しか準備できない場合は、負電圧コンバータＩＣというのを使って、+12V から -12V を作るといいです。秋葉原の秋月電商に売っているLT1054というのがそれです。

LT1054CN　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01632/
日本語データシート　http://cds.linear.com/docs/Japanese%20Datasheet/j1054lfg.pdf

これをオペアンプの±電源に使うときに注意すべき点があります。データシートの6ページの図1に出ているような回路で、V+端子に+12Vを加えると、VOUT端子に-12Vが出てきますが、その図のように、正電圧（V+）から負電圧に電流が流れる経路（ILやIQ）がある状態（オペアンプの±電源に使う場合）で電源を投入すると、LT1054が立ち上がらなくなる可能性があるので、図1に出ているように、VOUTにトランジスタ回路を入れてください。-12V電源の場合、RXは10kΩ程度でいいです。トランジスタは一般的な2SC1815などでいいです。CINは10μF程度、COUTは100μF程度としてください（極性を間違えないように）。負電圧コンバータＩＣを使った場合、負電圧に多少のリップル成分が重畳しますが、元の＋電圧にスイッチング電源を使うのならあまり気にしない用途だと思います。また、負電圧コンバータＩＣを使った場合、負電源側の消費電流が増えるほど電圧が下がってくる（0Vに近づきます。データシート4ページの「出力電圧損失」にその特性が出ています。

お礼

お世話様です。明快で詳細なご説明・アドバイスに大変感謝です。実は、パワーアンプTDA7377を4分配用に前段ボルテージフォロワ＋バスブースト用と、入力用のバッファーアンプとしてNJM2114Dを4+1使用するつもりで負電源用にLTC1144を使用しようかとも考えました。スイッチング電源はDC12V9Aを使用する予定です。AMP-TDA7377-M（AITENDO）を同時にSP8発（LとRで）おのおの10W前後出力した場合はディレーティング上ギリギリかも知れませんが、コストとの絡みもあって負電源に四苦八苦しておりました。オペアンプの負電源と言いましても8個で100mAまで消費しないと思うのです（ボルテージフォロワなので）。inara1さんご推薦のLT1054は様々なICの中でも低損失100mAで1.1Vというのは魅力ですよね。それから1つ疑問ですが、図1においてトランジスタを設けた場合、オペアンプ5個の負電源共通にコレクタを繋ぐということで宜しいのでしょうか？また、この図で”LOAD”というのは何でしょうか？

回答No.1

fujiyama32

電圧の精度やノイズの影響が多少あっても問題がなければ、
市販のACアダプターを2個使用して電源を作ることができます。
接続図を貼り付けましたので参考にして下さい。
なお、ACアダプターの例については次のURLをクリックして下さい。

[ACアダプター/秋月電商]
http://akizukidenshi.com/catalog/c/c12v/
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-00031/

お礼

有難うございます。でもスイッチング電源DC12V9Aを使用することが決まっていたもので、ACアダプターは使用できないのですよ。今後参考にさせて頂きます。