出力電圧0V～20VのDC電源の回路図 - inara1

2014/02/15 (Sat) 11:16

上の電源の回路図です。図の破線で囲まれた部分が、出力電圧を0Vまで広げるため
の回路です。破線で囲まれた部分をなくして、図のA点をGNDに接続すれば最も簡単
な可変電圧電源になります。しかし、その構成では最小出力電圧が1.25Vとなり0V
まで出ません。0Vまで出力させるために、可変抵抗VR1の下側に-1.25Vの電圧を加
えています。その-1.25Vを作っているのが破線で囲まれた部分です。

入力の24Vから三端子レギュレータ（78L05）で5Vを作り、負電圧コンバータ
（LTC1144）で5Vを-5Vに変換して負の電圧を作っています。この-5Vから基準電圧
IC(TL431）を使って-2.5Vの安定した電圧を作り、それをさらにR4とR5の抵抗分割
で半分の-1.25Vにし、オペアンプ（LM358）を使ったバッファを介して可変抵抗に
接続しています。抵抗分割の部分に可変抵抗VR2を入れることで、A点の電圧を
-1.25Vを中心に±60mV変化させることができます。A点の電圧の変動がそのまま出
力電圧の変動になるので、VR2を調整することで、出力電圧の微調整ができます。

オペアンプは両電源（+5Vと-5V）で動作させています。オペアンプは単なるバッ
ファとして使っているだけなので、オペアンプの入出力電圧は-1.25V±60mVの範囲
でしか動きません。この電圧はオペアンプの電源電圧（+5Vと-5V）から3V以上離れ
ているので、フルスイングのオペアンプを使う必要はありません。ここでは汎用オ
ペアンプのLM358を使っています。しかし、オペアンプのオフセット電圧のドリフ
ト（温度変化や経時変化によるオフセット電圧の変動）がそのまま、この電源の出
力電圧の変動になるので、出力電圧の安定度を高めるには高精度オペアンプ
（OPA277など）を使ったほうがいいです。実際、この電源は±1mV程度の出力電圧
の変動があります。

コンデンサは容量の大きなものはアルミ電解コンデンサを使っていますが、高い電
圧（20V以上）がかかるところのコンデンサの耐圧は35V以上にしています。0.1μF
は積層セラミックコンデンサですが、耐圧が50Vのものを使っています。C4には最
大20Vかかりますが、ここにも耐圧50Vの積層セラミックコンデンサを使っていま
す。C3には最大18.75Vかかりますが、C3の耐圧は25Vです（もっと高いほうがいい
かもしれません）。それ以外のコンデンサには5V以下の電圧しかかからないので、
10V以上の耐圧があれば充分です。LTC1144の出力には負の電圧が出てくるので、コ
ンデンサC11の極性を間違わないように注意する必要があります。C13は極性のない
積層セラミックコンデンサを使っていますが、アルミ電解などの極性のあるコンデ
ンサを使う場合は図の極性にします。固定抵抗は一般的なカーボン抵抗（誤差±
5%）で、許容電力は1/6Wや1/4Wのもので構いません。

・可変三端子レギュレータ
LM317T（金属ヒートシンク）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-07223/
LM317P（フルモールド）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01290/

・三端子レギュレータ
78L05　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02694/

・基準電圧IC
NJM431（TL431互換品）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00431/

・負電圧コンバータ
LTC1144　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01628/

・オペアンプ
LM358　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02324/

・ダイオード
1N4148　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00941/

・コンデンサ
0.1μF（積層セラミック）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-02211/
1μF（積層セラミック）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-03093/
10μF（積層セラミック）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-05103/
100μF（アルミ電解）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-05002/
220μF・35V（アルミ電解）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-02718/
1000μF・35V（アルミ電解）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-04424/

・可変抵抗
5kΩ（多回転型）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00256/
10kΩ　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00246/

・抵抗
1/6W　http://akizukidenshi.com/catalog/e/erd16s_dT
1/4W　http://akizukidenshi.com/catalog/e/erd25s_dT