適切なカテゴリが分かりませんでしたが。

質問

適切なカテゴリが分かりませんでしたが。

電池電圧で駆動するシステムの電源回路を考えています。
電池の終止電圧付近(2セルなので2.0V)でシステムがきちんと立ち下がり、再起動しないようにするにはどのような回路を組めばいいでしょうか？
少なくともシステムの立ち下がり立ち上がりをパタパタ繰り返すような事態は最低防ぎたいです。

回答No.4

xpopo · ベストアンサー

回答NO.２です。負荷変動でバッテリ電圧が２V付近で変動した場合、提示した
回路では「システムの立ち下がり立ち上がりをパタパタ繰り返すような事態」
が発生することが分かりましたので、コンパレータにヒステリシスを追加しました。
　回路図と動作波形（シミュレーション結果）を添付しました。

　追加したのは、

　１）Q2のコレクタ－GND間に抵抗R9（５．６ｋΩ）を挿入。
　２）NPNトランジスタQ６を追加。
　　　Q6のベースをQ2コレクタに接続。エミッタをGNDの接続。
　３）Q6のコレクタとQ2のベース間に抵抗R１０（１０ｋΩ）を追加。
　４）Q6のベースに抵抗R１１（１００Ω）を接続。
　５）図ではMYSWで示してますが、スイッチ（ノーマルオープン）を
　　R11の他端とGND間に接続する。

シミュレーション波形＞
　　電源のバッテリーの電圧V（batt）を０Vから２．８Vまで直線的に時間
　１ｍｓまで上昇させ、そのあと時間と共に直線的に電圧を下げ、２V付近で
　何回かUP－DOWNを繰り返すような波形にした時の出力電圧V(out)が表示されて
　ます。A点はスイッチMYSWで時間１ｍSまではGNDにショートされています。
　１ｍｓ経過後スイッチは開放されます。
　　出力波形V(out)はバッテリー電圧V(batt）と重なって見づらいのでグラフ
　では０．５Vだけ嵩上げされてます。

お礼

遅くなりましたがありがとうございます。

回答No.3

xpopo

回答NO.2です。
　回路の修正です。修正点は以下の通りです。

１）トランジスタQ1のベース電流制限抵抗の追加。
　抵抗R8（４７０Ω）をQ4のコレクタとQ1のベース間に挿入してください。

２）Q1のVCEsatの改善
　最初の提案回路ですとQ1のVCEsatが０．１V程度ありましたので出力が下がって（０．１Vほど）
　しまいますので、もし、負荷がもっと重く大きな電流が流れるとVCEsatは更に大きくなり、
　出力の電圧降下も大きくなってしまいますので、Q1に使用するトランジスタを、

　　Ｒｏｈｍ社のＬｏｗ　VCEsatタイプの　２ＳＡ１８３４　に変更しました。

　この変更で、VCEsatは非常に小さくなり、出力電圧の電圧降下はほとんど気にならないくらい
　になります。

お礼

遅くなりましたがありがとうございます。

回答No.2

xpopo

早速ですが、負荷抵抗はどのくらいなのか不明ですがとりあえず３０Ω
と仮定した場合の回路を添付します。

　一応動作はＳＰＩＣＥでのシミュレーション結果を載せておきましたので
確認ください。横軸がバッテリー電圧、縦軸左が出力電圧（Ｖ（ｏｕｔ））、
縦軸右がバッテリー流れる電流Ｉ（Ｖ１）となってます。

　２Ｖのシャットオフ電圧は回路図の抵抗Ｒ１を５０ｋΩの可変抵抗にして
微調整できます。この回路では基準電圧をトランジスタＱ５のＶＢＥで設定
してますが電圧は約０．６Ｖとなってます。

お礼

おそくなりましたがありがとうございます。

回答No.1

m_and_dmp

(1)電池電圧が2Vになったら、システムに無断で電源を遮断してよいのか？(2)それとも、システムに対して低電圧アラームを出して、システムがシャットダウンするよう促し、システムがシャットダウンしたら、システムからシャットダウンしたリターンをもらい、それを検出して電源を遮断する。（またはシャットダウンに要する時間を見積もり、その時間を経過したら電源が勝手に遮断する。）

どちらにしても頭の中で考えるのはそう難しくはないのですが、問題は、
(1)2Vで動作するICが入手しにくいこと。
(2)電源を遮断するのに半導体（トランジスタなど）を使うと、それによる電圧降下が1V近くあるので2セルでは不十分。

解決策としては、
(1)電池は2セルではなく4セル使用し、DC-DCコンバータで2Vに降圧して出力する。
(2)または、セル数は変えず、電源制御回路用として2V - xxV DC-DCコンバータを使用する。電源遮断には半導体を使用せず、メカニカルリレーを使用する。
一次電源電圧が低い場合の宿命として、どちらの方法も、電源の効率は下がります。

回路のポイントはセル電圧(2V×セル数）の検出回路になります。自分で作るにはオペアンプでコンパレータを組む（オペアンプの電源電圧が高いので制御回路用電源のDC-DCコンバータの出力は10V程度必要）のですが、電圧検出ICがありますので部品店で探します。

システム側で対処した方がいいのではありませんか？

お礼

遅くなりましたがありがとうございます。