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トランジスタ技術SPECIAL 【シリーズ一覧へ】

ワンチップでシンプル仕上げ! 安定・安全な電圧と電流を供給してくれる

実験用スタンダード電源設計実例集(TRSP No.132)

トランジスタ技術SPECIAL編集部 編
B5判 176(4C;16,2C;96)ページ
定価2,592円(税込)
JAN9784789846721

2015年10月1日発行

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 電子回路機器に欠かせない小型で安心・安全なオンボード電源設計の勘所と,専用ICの活用法およびその周辺デバイスについて,トランジスタ技術に掲載された記事の集大成を行い,電源回路設計技術のエッセンスを集めました.
 本書は新入社員や学生の入門書としてだけでなく現場で働く技術者にも十分役立つ情報を満載しています.
 32ページ増!の総ページ数176頁というボリュームで,電源回路集と電源用ICのセレクション・ガイドもあります.


目 次

動作を理解すれば自分一人で推奨回路から必要な回路を作れる

Introduction 実験用スタンダード電源設計実例集


第1部 代表的な電源回路方式

3端子レギュレータ78/79シリーズを確実に動かす
第1章 シンプルで作りやすいリニア・レギュレータ
リニア・レギュレータの動作
定番IC 78シリーズの種類と特性
78シリーズを使った設計
■ 基本設計
■ 放熱設計
より確実に動作させるために…発振の原因究明法と対策
特性評価法
79シリーズを使った設計

5Vから3.3Vに降圧する回路を例に設計・評価・特性を改善する
第2章 発熱が少なく小型化しやすいDC-DCコンバータ
DC-DCコンバータの回路動作のあらまし
3.3V,1AのDC-DCコンバータの設計と製作
製作したDC-DCコンバータの評価
特性改善のためのワンポイント・アドバイス

AC90〜264Vから+5V/3A,+15V/1.5A,-15V/0.2を作る
第3章 コンセントから直流電源を作るAC-DCコンバータ
製作する回路の仕様
回路方式と制御用ICの選択
入出力条件の決定
入力回路の概略設計
絶縁型フォワード・コンバータ部の設計
特性の測定と評価
確実に動作させるため…


XコンデンサとYコンデンサの選び方
Appendix 1 絶縁電圧のノイズとグラウンド

フレーム・グラウンドと信号グラウンドの違い
Appendix 2 信号と外来ノイズを分離する

電圧モード制御,電流モード制御,ヒステリシス制御の特徴を比較する
第4章 DC-DCコンバータの三つの帰還制御方式
三つの制御方式
電圧モード制御
電流モード制御
ヒステリシス制御


第2部 電池駆動/熱くならない/省エネを目指す高効率設計

単3電池1本でいつまでも! ワイヤレス・マウスなど微小電流アプリの定番技術
第5章 軽負荷でも高効率を維持できるPFM制御方式
10 mA以下の微小電流向きのPFM制御
PFMの制御は2 種類
PFM制御のコイル電流の流れ方は2通り
PFMとPWMを自動で切り替えるといつも高効率

高周波スパイクにはビーズが効く
Appendix 3 スイッチング・ノイズのリークを抑える


アルカリ乾電池,NiCd/NiMH/Liイオン蓄電池の使い分けからACアダプタとの切り替えまで
第6 章 昇降圧電源で作るバッテリ駆動システム
携帯機器の電池は二者択一
電池容量の見積もり方
電池の種類と電源の構成
■ アルカリ電池またはNiCd/NiMH蓄電池を使う場合
■ Liイオン蓄電池1セルを使う場合
ACアダプタ使用時のさまざまな問題点

高密度実装が要求される携帯機器向き
第7章 高効率を目指すCMOSリニア・レギュレータ
CMOSリニア・レギュレータの基礎知識
CMOSリニア・レギュレータの内部回路
基本性能を表すキーワード
上手に使うためのヒント

ソフトウェアで部品のばらつきの吸収!
Appendix 4 最高効率を目指す手法の一つ…マイコン内蔵のDC-DCコンバータ
MCP19111の概要
MCP19111評価ボードの概要とテスト方法
最適パラメータ値を求める
最適パラメータ値でソフトウェアを作成し書き込む
動作確認と評価


第3部 検証と評価

スイッチング電源やリニア電源回路の不良原因と対策の実際
第8章 電源回路のトラブル対応
〇原因追及と対策の手順
トラブルの解決手順
トラブル対策を行う状況
■ ステップ1:症状を正確に把握する
■ ステップ2:問題箇所を絞っていく
■ ステップ3:部品交換により不良箇所を特定する
■ ステップ4:原因と結果の考察
電源回路のトラブル対策のヒント
■ トラブルの症状と考えられる原因
■ 症状が再現されない場合
トラブル対策のテクニック
■ 部品交換が困難な場合に目安を付ける方法
ノイズの発生箇所を探す方法
トラブルの原因について
〇トラブル事例編
3端子レギュレータの出力電圧が立ち上がらない
3端子レギュレータが発振する
AC-DCコンバータの並列使用で漏電ブレーカが落ちる

市販の教育用ツールと簡単なアダプタを自作して安価に電源のボード線図を作る
第9章 レギュレータの動作安定性を実測して検証する
■ Analog Discoveryを使った実験方法

TA7805S,NJM7805A,μPC7805AHFなど全12種類を実測
第10章 リニア・レギュレータICの出力ノイズ調査
評価項目とその方法
■ 出力ノイズの評価
■ 出力コンデンサの影響について調べる
■ リプル除去特性の評価
実験結果
■ 出力ノイズ・スペクトラム
■ 出力コンデンサの影響
■ リプル除去特性


第4 部 外付け部品の選び方

ポータブル機器の電源回路設計用
第11章 コイルとコンデンサの適切な選択
インダクタンスと容量の決定
コイル選択時の注意点
コンデンサ選択時の注意点

確実にそして高効率にスイッチング動作させるために
第12章 ダイオードの動作と選択
パワー・ダイオードとは
■ 3種類に分類できる
■ パッケージと内部接続
必ず最大定格以下で使う
各種パワー・ダイオードの基本性能
■ 順電圧
■ 逆回復時間
■ 逆電流
接合部温度の算出方法
■ 順方向定常損失
■ 逆方向スイッチング損失
■ 接合部温度の算出
スイッチング電源回路への応用設計
■ 電源整流用ダイオードD1の選定
■ リセット巻き線用ダイオードD2の選定
■ 出力整流用ダイオードD3とD4の選定

広い帯域にわたり低いインピーダンスの電源を作る
第13章 コンデンサのインピーダンス特性
コンデンサの重要な特性「インピーダンス」
注目の低インピーダンス・コンデンサ
プロードライザとOS-CON
プロードライザ…広帯域で低インピーダンス
OS-CON…低インピーダンスの電解コンデンサ

特設 すぐに使える! 電源回路集
■ 1 メーカ推奨のシンプルで応用範囲の広い電源回路
1-1 LED駆動用…乾電池2〜4本で動作する白色LED点灯用回路
1-2 OPアンプ用…+5Vから±10Vを出力する低ノイズDC-DCコンバータ
1-3 マイコン・ロジック用…外付け部品5個で作れる出力5V/1V,入力8V〜40Vの回路
1-4 ディジタル・ロジック用…小型なのに出力3.3V/3A,入力5V〜16Vの回路
■ 2 センサ/アナログ回路向け電源回路
2-1 放電管/真空管用…出力400V/150mA,入力AC100Vの高圧シリーズ・レギュレータ
2-2 ハイサイド電流計測電源用…出力24V,入力7Vのセンサ用絶縁電源回路
2-3 カスタム電源用…50μ,100μ,200μ,300μ,400μAの基準電流源を作れる回路
2-4 OPアンプ用…正電源+12Vから負電源-12Vを生成する回路
2-5 OPアンプ/センサ用…入力4.5V〜10Vから出力+12V/300mA,-12V/200mAを生成する回路
2-6 ポータブル測定機器用…3.3V〜5V入力時に+10V/+2V/-5Vを同時に出力する回路
■ 3 困った時はこの電源回路
3-1 電池駆動用…入力1.8V〜5.5V,出力3.3V/1.5Aの昇降圧DC-DCコンバータ
3-2 車載/サーバ用…入力5.5V〜60V,出力5V/1AのDC-DCコンバータ
3-3 マイコン用…並列運転で発熱を分散する入力5V,出力3.3V/1Aのシリーズ・レギュレータ
3-4 通信機器/サーバ用…高効率でノイズも少ない入力3V〜5.5V,出力1V/2.2AのLDOレギュレータ
3-5 通信機器/サーバ用…外付けインダクタ不要の入力4.5V/20V,出力1.5V/10Aの降圧DC-DCコンバータ
3-6 省エネ用…回路の電源をON/OFFする入力4.5V〜20V対応の高耐圧ロード・スイッチ回路
3-7 VCO用…ICを使わずに作る入力12V,出力5Vの低雑音電源

Supplement 1 リニア・レギュレータ・セレクション・ガイド

Supplement 2 DC-DCコンバータ・セレクション・ガイド

▲本書の各記事は,「トランジスタ技術」に掲載された記事を再編集したものです.初出誌は各記事の稿末に掲載してあります.記載のないものは書き下ろしです.



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