降圧DCDCコンバータで大電流品を作ってみる[高負荷試験用の材料到着]

「坊主憎けりゃ袈裟まで憎い」
を形にしてみようかな？ということで開始。
　　結論から先に書いておくと、Yahoo!ID　kuriyama_kazuo　の人がやっている
　　「好意でWebに情報公開されているものを使ってお金儲けしているのが気に入らない」ので
　　そのやる気を失うようなものをちゃんと自前で作り、安く提供して駆逐しよう。というものです。

秋月電子の800円キット　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-05661/
こいつは基本的に出力12Vなんですが、内部の分圧抵抗を変えると
出力電圧を変更できるので、HRD12008で検索すると改造手段が色々出てきます。
https://www.google.co.jp/?gws_rd=ssl#q=hrd12008

こういうのを自分の趣味で使う分には情報公開している人も納得でしょうが
それをそのまま形にしてお金にしているクソ野郎を許してはいけない。というのが今回の目的。
　■特徴
　１．開放電圧が40V/100Wまでのパネルに接続可能。
　２．出力電圧：14.4(±0.2)V固定。
　３．最大出力電流：8A（過電流保護付き）
　４．100KHz降圧型インバーターにより電力変換効率最大93%
　　証拠：
　５．基板サイズ：40mmX110mm 高さ35mm
らしいので、これを目標とします。
金額目標は秋月のキットと同じかより安く。アイツのやる気を無くすレベル。
※コンバータとインバータを間違えてるのはコピペだからです。電気の基礎知識から疑わしい。
→8/7の出品でインバータ表記の削除を確認。ついでに周波数も。
もしクソ野郎が見てるならこれちゃんと考えてあるのか問いただしてみたい ・12V/8Aの96W最大定格品を14.4V/8Aの115W（20W差）で使って焼けないか検証したのか？ ・COT方式でηmax=0.93ならフルロードだと良くて0.7程度=約50W→CPUクラスの放熱器要るよね？

そんなわけで安く作ろうと思うと、もうこれ1択。
XL SemiconductorのXL4016
http://www.xlsemi.com/datasheet/XL4016 datasheet.pdf　：　データシート
・周波数180kHzでPWM制御（0-100の可変デューティ）
・入力電圧は8-40V（過電圧保護は45V）
・内部FETスイッチは8Aの定常電流までOK
・最大効率96%　（入力15V/出力12Vで負荷電流1Aくらいとか使い所どこだよ）
・出力電圧可変なので12V/24V両対応もOK
National Semiconductor（現：Ti）のSimple Switcherパクり品でおなじみの所ですが
このIC1個がおおよそ100円
※金額面ではオペアンプで発振/電圧制御/電流制御の方が安いですが基板占有面積の点で採用

あとの主要コンポーネントは
大電流対応のコイル1個200円くらい
大電流対応のダイオード1個50円くらい　60V/10A品
入力のコンデンサ1個70円くらい　期待寿命は↓と同じ
出力のコンデンサ1個70円くらい　105℃1万時間、平均35℃の24時間連続使用で期待寿命146年
専用基板を沢山つくって1枚200円くらい
あとは各種抵抗とかコネクタとか諸々で100円くらいとすれば秋月キットくらいの価格はいけそう。



そんなこんなでパターン設計も完了しました。
※絵が古いというか、間違ったパターンなのでマネすると動きませんよ

自分の作るものは解析/Webへ公開を禁止という暴挙を掲げながら
※同等品の販売禁止を取り下げた様ですが、そんなことでは許しませんよ？

誰かが無償で公開している情報をそのまま使って、何の苦労もなく金儲けする最低のクソ野郎を見ると
あぁ早く駆逐してやんなきゃって思うこの原動力はすごいですね。
ICが周辺回路をシンプルにしてくれるってのもありますが、もうパターン設計できちゃいました。

不正競争防止法での模倣品対策の根拠とするためには
1．個性的な特徴
2．一般に広く浸透している
※例えば「iPhone」「クロックス」というように名前を聞けば大体の人が知っている
ことが必要です。
クソマイナーなデサルフェータ（バッテリ再生機器、パルス発生器）で広く浸透とかあり得ないと思います。

また模倣ではないと判断されるものとして
・同じ種類の商品であれば通常有する形態が同一
こんな単純な回路に独創性もなにもありませんので、この点からもこの法律は使えないと思います。

つまりは「俺様の商品が売れないなんてヤダヤダ」という
単なるワガママ野郎であるわけですね。

部品がちょっとずつ揃い始めたので、キーパーツであるところのコイルの写真をば

比較用に秋月電子取り扱いの9A品を横に並べてみました。
大差は無いけどやっぱりちょっと違うなぁ。と。

さぁ主要パーツたるICが来ました

最近のレーザ刻印は写真の写りが悪くて困るなぁとか思いつつ、XL4019様を激写

そして土台たる基板。そういう意味では基盤なんですけど、基板であって基盤ではありません。

初めての基板はいつもドキドキな訳ですが、いの一番に気がかりなのは
「部品ちゃんと穴に入る？」です。寸法ミスで入らないと膝から崩れ落ちる感じなので。


不安要素だったIC様とコイル様が無事着座。

さぁ200Wクラスの降圧DCDCコンバータが形になってきましたよ。
（24V環境充電のため29V8A時で約240W、12V環境充電のため14.5V8A時で約115W）

そして夜になって涼しくなってきたので部品実装してみましたよっと
※放熱フィンは、とりあえず手持ちので対応。まだ負荷試験しないから必要無いですが。

VRをCCW目一杯の一番低い設定値で11.56V。入力がこれより低い場合は入力≒出力。
※例：入力5Vなら出力4.98V位、入力9Vなら出力8.98V位。
VRの回転による無段階での出力電圧設定なので

14.0V（左写真）でも14.5V（右写真）でも出力電圧は任意の値に変更OK。
もちろん13.8Vとか「いつもの」やつもできます。


そしてCW方向に回していくと入力電圧＜出力設定値となり、入力≒出力となりました。
ここらへんはとりあえず後回し。何だかんだ作業してたら汗だくなくらい暑いし。
計算式通りに動いてくれているので36V入力で29V出力設定も出来るでしょう。

というわけで便利なICのおかげで簡単設計、簡単製作が完了しました。
まずは24V/8A辺りの電源を使って出力15V/8Aの12V系最大負荷試験をできるよう準備しつつ
軽負荷での試験から実施しようと、各種準備へ。

[ところで]
＞回路図の公開はしないの？
とか、くだらない質問は一切無視してきた訳ですが一括返信ということで
　　データシートくらい見ろて下さい

[実負荷試験1：軽負荷試験]
　入力DC19V　→　[今回の降圧DCDCで15V]　→　[電流制限回路(1.5A位)]　→[電流計]→[バッテリ]
での2A未満を通電させる軽負荷での試験を実施中。

接続はこんな感じ。ACアダプタ、降圧DCDC、電流制限、電流計→バッテリ（写真外）


降圧DCDCからは15Vで、電流制限部により出力は13V/1.37Aに制約。
このまま15V付近までほぼ1.3Aの定電流充電の計画。

[効率ってどんなもんなん　1]

ACアダプタの入力にワットモニターを入れてみました。
電圧が12.4Vのバッテリで現状フルロードになる環境にしてみたところ
AC100V側が24.3W。
電流制限回路の先が13.08V/1.36Aの17.79W
→効率η=(出力電力÷入力電力)*100=(17.79/24.3)*100=73.2%
最終的な仕上がりで73%なので結構な高効率なんじゃないでしょうか。
ACアダプタの効率が85%位だと仮定すると、降圧DCDCと電流制限で86.1%。

これが中負荷の5Aクラス、高負荷の8Aクラスでどうなってくるか分かりませんが
今のところ結構優秀な効率になっていると自画自賛。
例えばTDKラムダ製DCDCコンバータRDS100-24-15(入力18～32V、出力15V/6.6A)
で効率(typ)79%よりも高効率。

[効率ってどんなもんなん　2]

だいぶ充電が進んだ状態。
AC100V側が24.0W。
電流制限回路の先が14.22V/1.39Aの19.77W
→効率η=(出力電力÷入力電力)*100=(19.77/24.0)*100=82.4%
ACアダプタの効率が85%位だと仮定すると、降圧DCDCと電流制限で96.9%。

[ついでに添削]　2015/7/18　何の心変わりか類似品販売禁止を取り下げ、保証も伸びたご様子

でも、これはダメだ。お前が製造してるんだろうになんで変更されるんだよ。
自分の意思で変更しろよ。誰のマネしてんだ？うっかり本音書くなよ。
（「変更する場合があります」なら分かるが、これはひどいわ・・・)

[高負荷(10Aクラス)試験用の抵抗到着]

24Ω/10Wのセメント抵抗30個が到着。
12V環境：1個0.5A→6W/10W。こいつを20並列で10A→120W/200W。
24V環境：15並列を直列で7.5A→180W/300W
※12V環境で10A負荷の試験、24V環境で実負荷相当の試験をします。
　24V環境の充電電圧を29～30Vとすると9～9.4A→261～281/300W