DC電圧の制御

質問

1個の大容量のAC 9.0V アダプターで、～7個くらいまでの音響機材に電力供給したいと考えています。

過電圧や異常電圧から、機材を保護するためにブレーカーのようなものを作りたいのですが、それほど電子部品の知識がある訳ではありません。

最も簡単に、DC電圧が9.3V以上になった際などに、電源が遮断されるなどの制御を行いたいのですが、何か良い方法はありますか。

簡単な回路図などあるようでしたとても助かります。

今考えているのは、百均のバッテリーチェッカーを最初に経由して、電圧レベル表示を確認してからスイッチでNO/OFF制御するものです。

宜しくお願い致します。

回答No.6

inara1 · ベストアンサー

ANo.5の回路が間違っていました。
この回答の添付図の緑色で囲った部分のように変更してください。
・R2は33kΩでなく22kΩに変更
・可変抵抗は5kΩでなく10kΩに変更
・LEDはオペアンプとGND間に接続するのでなく、電源電圧とオペアンプ間に接続する。

入力電圧が9.3Vを超えて、入力-出力間が遮断されると復帰にないようにするには、この添付図の赤色で囲った部分のようにダイオード(D2）を追加します。

添付図の上側の波形は、回路シミュレータでみた入力電圧とLED電流の変化です。入力電圧が9.3Vを超えるとLEDが点滅し始めますが、入力電圧が9.3Vを下回っても、LEDは点滅したまま（入力-出力間は遮断されたまま）になります。しかし、入力電圧が0Vまで下がると（入力をACアダプタから切り離すと）回路がリセットされ、元の状態に戻ります。

お礼

有難うございます。とても参考になります。

設定上限電圧を越えたことを知らせるハザードランプが点きっ放しになったり、電源入れなおせばリセットなんて、理想的な回路ですね～。

ブレッドボードは買ったばかりのもの持ってますが、まだLED光らすのが精一杯って感じでして、到底、僕には作れそうもありませんけど(汗)、秋月電子さんとかでこんなのがあったら、即効購入してしまいそうです(笑)。

リンクなど参考にさせて頂いてオペアンプの勉強始めてみます。

ベストアンサー間違いなしですが、質問が新たに発生するかもしれませんので、もう暫くこのままにしておきます。ありがとう御座いました。

補足

理想的についての追伸です。
電圧状態がデジタル表示の出来るものですと、更に良いかなぁ～なんて思います。

9.3Vという値は、2AもののMTRの場合を参考にしたものでしたが・・

使用機材が増えますと、結構、電圧降下もあるのではないかと予測してまして、表示があると(▽)netが理解し易いかなぁって思いました。

あと、その関係で、2A越えると電力系も別系統にした方が良いようにも思いますし、その辺りはまだ決められないので、9.3VでOKかなぁって感じでした。詳しくは、使用機材の状況に聞いてみないと分かりませんですね(汗)

しかし、ぜひ秋月電子店さんから販売してほしいです。

有難う御座いました。

回答No.5

inara1

最大電流はどれくらいになりますか？また、入力（電源）電圧が9.3V以上になると電源を遮断したままにするのでしょうか、それとも、入力電圧が9.3Vを下回ると再び電源を接続するようにするのでしょうか。

最大電流が3A程度で、入力電圧が9.3Vを下回ると再度電源がつながるようにするのなら、添付図のような回路でできます（ブレッドボードに組んで動作確認しました）。入力電圧が9.3V未満のとき、MOS-FET（2SJ334）のソース（S）-ドレイン（D）間がONになって入力がそのまま出力につながります。入力電圧が9.3Vを超えたときは、MOS-FETがOFFになって入力-出力間が切り離されます。

MOS-FETのON抵抗は非常に小さい（数十mΩ）ので、3A程度の電流が流れてもFETの発熱はほとんどありません（ヒートシンクは不要）。入力-出力間の電圧差も0.1V未満になります。

この回路では、余ったオペアンプを使って、入力電圧が9.3V以上になっている間にLEDが点滅するようにしました。LEDが点滅していなければ入力電圧は9.3V未満で、入力と出力がつながった状態（正常）です。入力電圧が9.3Vを超えると、LEDが点滅し、入力-出力間が遮断されます。入力電圧が再び9.3Vを下回ればLEDは消灯し、入力と出力がつながった状態に戻ります。C2の容量を小さくすると点滅が速くなります。

可変抵抗（VR）を調整することで、動作電圧を8Vから12Vまで変えられます。調整は、出力に何もつながない状態で、入力に所望の設定電圧（9.3V）加えて、可変抵抗を回しながら、LEDが点滅し始めるギリギリのところに合わせます。その後、入力電圧を変えてみて、設定電圧より小さいときはLEDが消灯し、設定電圧より大きいときにLEDが点滅することを確認します。

【注意点】　オペアンプ（LMC6482）の電源を入力電圧から取っているので、入力電圧の最大値はオペアンプの電源電圧の最大値（16V）に制限されます。入力電圧が16Vを越えるとオペアンプが壊れて保護回路が働かない可能性があります。また、この回路は電流を制限する機能はないので、出力端子を短絡するなどして大電流が流れると、FETが壊れる可能性があります。

LMC6482　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02469/
2SJ334　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02846/
NJM431　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00431/
1N4148　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00941/
各種LED　http://akizukidenshi.com/catalog/c/c5mm/
コンデンサ（1μF）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-05105/
可変抵抗（5kΩ）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-03275/
各種抵抗　http://akizukidenshi.com/catalog/e/erd25s_dT

補足

回答有難うこざいます。
>入力電圧が9.3Vを下回ると再び電源を接続するようにするのでしょうか

そこまでは必要とはしていません。アダプターの故障などで機材が故障するのを防ぎたいだけですから。僕たち素人が低価格パーツで何かを組みあげる時代の保険程度です。

オペアンプの知識がありませんが、ちょっと考えてみます。詳しい情報有難う御座いました。暫くお時間をm(_ _)m

回答No.4

noname#215107

＞電磁波などによるもの

　通常それは有り得ません。

＞音響機材はほとんどが、センター(－)ですが

　この質問とは関係ないですよね？

＞電圧が定格(←以前の測定値共に)より3V近く高い値を示しているものがあり

　平滑回路のみのACアダプタなら正常だと思いますが・・・。

９V、３A程度のACアダプタ１個で、全ての機器をまかなえるのですか？そちらのほうが心配です。
ACアダプタではなく、９V、数十A程度の「安定化電源」を使用したほうが良いのでは？

お礼

・・何か伝わっていないようですかね～。
変わったことを言っているつもりはまったくありません。
ごく普通のことです。

計測値9.15VくらいのACアダプターが、器機が故障した後、計測すると11.5Vの電圧を示していました。

ACだと平滑回路ってのもあるのでしょうけど、音響用のDCだとあまり、・・うちにはないです。

価格、コスト的な問題があります。いずれにしても、危険電圧を遮断するスイッチがせ必要そうに思ってまして・・。実質MTRがなければ1Aもあれば十分ですから、3A、27Wくらいで大き過ぎるほどあまってます。

重ねてご回答有難う御座いました。

回答No.3

noname#215107

＞DC電圧が9.3V以上になった際などに、電源が遮断されるなどの制御

どういう原因で電源電圧が上昇するのでしょうか？
（例えば並列に接続している他の機器の負荷が無くなった時に電圧が上がるということ？）

その様々な音響機器の電源電圧はすべてDC＋９Vで良いと仮定すると、電源電圧が＋９V一定を保つようにすれば良いのではないでしょうか。

＋９Vの安定化電源を使用すればいいのでは？

お礼

ACアダプターの長時間継続使用で゜発生した熱や原因は分かりませんが電磁波などによるもの、故障が原因だと思いますけど、それほど詳しくありませんから、確かめられてはいません。ただ、電圧が定格(←以前の測定値共に)より3V近く高い値を示しているものがあり、今、取り外しています。

その音響機材は、電池経由でしか使えなくなっています。

音響機材はほとんどが、センター(－)ですが、9V安定化電源 ・・はい。もちろん、その方針です。音響用の3Aなどのものです。エフェクタのメーカーに問い合わせた際、修理は可能ですが、ACアダプターに関しては保障も修理も出来ないと伝えられていますから。

一度あることは２度、３度って言いますから、同じ目にあわない為の計画です。

有難う御座いました。

回答No.2

dnp121133

> ～7個くらいまでの音響機材に
とのことですので、ギターか何かのエフェクタかな？とイメージして回答しています。

まずは、前提のアダプタの出力が、どのような出力でしょうか？

無負荷時に、DC9.0Vでしょうか？　それとも、無負荷時は、DC9.0V以上の電圧でしょうか？
それによって、考えるべき制御回路（保護回路）が異なります。

無負荷時に、DC9.0Vのアダプタでしたら、過負荷のときに、電圧がドロップ（電圧低下）を
心配します。電圧のドロップも思わぬトラブルの元です。負荷電流に気をつけて下さい。

一方、無負荷時は、DC9.0V以上の電圧でしたら、まずは、数～10kΩの負荷を接続してみて下さい。
その状態で、DC9.0V前後となるようでしたら、上記の電圧がドロップする側を検討します。

無負荷時は、DC9.0V以上の電圧で、数～10kΩの負荷をかけても、10V～11Vのような電圧でしたら、
簡単な方法としては、三端子レギュレタを用います。

なお、音響機材に電力供給とのことですが、急な電源断は、「ブチッ」というノイズ音を伴い
ますので、急な電源断は、あまり、お勧めできません。後段のパワーアンプや、スピーカを
過入力で、壊してしまう可能性がありますので、その面も含めて、検討下さいませ。

お礼

ご回答ありがとうございます。

使用機材は、前述の回答の通りです。
平均すると常時3台くらいの予定です。時々あと1台か2台のような、まぁ、電圧降下は、1V以下だと予測していまして、ACアダプター故障等による過電圧など以外は、問題ないものと考えてます。

定格9Vの大容量のACアダプターですので、テスター計測の電圧は、9V少し越えて程度だと思います。

レギュレーターを用いるほどのスペースもありませんし、ドロップ幅あり過ぎるのと熱が発生しますので、その方法は、今のところ、検討していません。

ラック仕様の方で使う場合は、確かにパワーアンプのブチッはあると思います。AC電力側にサージとか検討してます。

有難う御座いました。

回答No.1

habataki6

電流値を調べて,　それ以上に過大な電流が流れるようなら,　遮断すればよいのです。

お礼

ご回答有難うございます。

電流制御はとても難しくなります。コンパクトですと250mA以下のものもありますし、マルチですと500mA越えるものもありますし、MTRなどの録音機材では1A越えるものあります。

電圧や±の向きが同じなので、過電圧による故障を防ぎたく考えていました。

・・のでした。

有難う御座いました。