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昇圧型DCDCコンバータ

　降圧型DCDCコンバータの次は、昇圧型を見てみます。

　回路は、次のようにインダクタとダイオード間に
　スイッチング素子を入れて、発振回路の出力での
　スイッチングにします。



　スイッチング素子であるトランジスタのコレクタと
　エミッタ間に電流が流れるか、止まるかで動作を
　わけてみると、わかりやすくなります。

　コレクタ／エミッタ間に電流が流れていない

　　直流電流が、ダイオードを経て、負荷と
　　キャパシタに与えられます。
　　インダクタに磁気エネルギーが蓄えられてると
　　直流電圧に加算された電圧が、負荷とキャパシタに
　　与えられます。



　コレクタ／エミッタ間に電流が流れている

　　トランジスタがインダクタから流れてくる電流を
　　カットします。ダイオードは、電流の流れる方向
　　を変えないので、キャパシタは電池となり、放電
　　により、電力を負荷に与えられます。



　発振器とスイッチング回路で、昇圧できるかを
　回路を半田付けしてテストしてみました。

　電源、発振回路を接続し、LEDを点灯させています。



　わかりにくいので、周囲を暗くして撮影すると
　白色LEDの点灯がわかります。



　電源として3V、クロックとして55Hzを与えて白色LEDが
　点灯することを確認できました。

　クロックは正弦波ではなく、矩形波でドライブして
　インダクタに蓄えられるエネルギーを多くなる様に
　します。

　今回利用したクロックは、DUTY比を50%としました。

　インダクタンスは、100uH以上であれば昇圧して
　懐中電灯を構成するには充分でした。

　電圧を一定にしなくてもよい用途では、LC回路に
　スイッチングダイオードを接続するだけで充分と
　わかります。

　負荷に与えられる電圧を一定にするため、フィードバック
　ループを入れて、電力を制御します。



　デジタルで制御する場合、A/Dコンバータと発振器を
　用意すれば、負荷が要求する電力を与えられます。

　最近のワンチップマイコンは、A/Dコンバータとタイマー・カウンタ
　を内蔵していることが多いので、マイコンで制御回路を構成して
　みます。

　A/Dコンバータ、タイマー、NCO(Neumerical Control Oscillator)を
　ワンチップで内蔵しているマイコンで８ピンDIPサイズを探してみる
　と、ワンコインという条件をつけてPIC12F1501が出てきました。



　ワンチップマイコンを利用するのは、実装面積が小さいのと
　安価なので多数用意しておけば、破損しても代替が効くから
　という理由です。また、機能を追加したい場合、２個、３個
　と増やしていけば楽です。

　A/D変換器の接続は、ダイオードの出力とします。
　PWM波形の出力は、スイッチングデバイスに接続。



　A/D変換器で電圧を監視し、スイッチングデバイスに
　与えるPWM波形DUTY比を調整しつつ、定電圧をキープ
　します。

　指定された電圧より、小さければDUTY比を高くして
　流す電流を多くします。大きいときには、DUTY比を
　低くします。

　コンパレータを利用し、PWMのDUTY比を調整するアナログ
　制御回路を先に考えます。

　TL431で目的の電圧を作っておき、コンパレータへ入力。
　コンパレータはLM393を使います。



　回路図の下側に置いたOPアンプで、PWM波形の元になる
　三角波を生成。三角波とフィードバック電圧を比較し
　コンパレータでPWM波形を生成し、電力を制御します。

　三角波の波形は、三角定規のようになる仕様。




　緩やかなランプ関数で電圧を変化させ、一気にゼロまで
　下げるとPWM波形のDUTY比を細かく制御できます。

　動作原理をわかりやすくするため、アナログ回路で
　表現しています。
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