 スイッチング・レギュレータ
ＨＰＨ１２００２Ｍはスイッチング・トランジスタ回路、電圧制御回路、レギュレータ・コイル、ダイオード、放熱器などスイッチング・レギュレータの構成機能を全て持っているＩＣです。外部にコンデンサを取り付ければレギュレータとして動作します。出力電圧を可変抵抗器により変化させることができます。
ＨＰＨ１２００２Ｍは２つパラレルに接続（並列接続）することにより２倍の出力電流を取り出すことができます。
レギュレータのパラレル接続
ＨＰＨ１２００２Ｍは２つまでパラレル接続することができます。
接続は単純に入力端子、接地端子、電圧検出端子を接続すれば良いのです。ただ、出力端子については負荷バランスの関係で抵抗器を介して接続します。
負荷バランス抵抗器
今回使用したレギュレータは特性がそろっているものを使用しています。でも、ピッタリと特性が合っているものはありません。両方のレギュレータの出力を単純に接続すると出力電圧の高い方からだけ電流が流れ、均等な出力を得ることができません。
レギュレータの出力に抵抗器を介して接続することにより、レギュレータからの出力をほぼ均等にすることができます。
図でＩＣ−Ａのレギュレータの出力がＩＣ−Ｂのレギュレータの出力より高いとします。
電流はＩＣ−Ａの方が多く流れ、抵抗器（ＲＡ）の両端の電圧は上昇します。出力電圧（Ｖｏｕｔ）は一定ですので、ＩＣ−Ａの出力電圧が下がり、ＩＣ−Ａからの出力電流が減少します。ＩＣ−Ａの出力電圧がＩＣ−Ｂの出力電圧より下がると、出力電流はＩＣ−Ｂから流れることになります。
以上のような動作によりピッタリとは一致しませんが、両方のレギュレータから平均的に電力を取り出すことができます。
抵抗値を大きくするとより負荷バランスは良くなりますが、抵抗器で電力が消費されてしまい、効率は良くありません。
電圧調整回路
電圧調整には２５０ＫΩの可変抵抗器を使用します。一つの可変抵抗器だけでも良いのですが、電圧の変化範囲が広い（５〜３０Ｖ）ので目的の電圧にあわせるのには苦労する場合があります。
可変抵抗器の回転軸角度を３００度とすると約０．０８Ｖ／１度になります。数字の上では問題ないように見えますが、通常の可変抵抗器で１度づつ変化させることはできません。５度（１／６０）で０．４Ｖの変化。この辺が実際の限界です。０．１Ｖ毎の設定をするのには結構大変です。
必要とする電圧精度にもよりますが、今回の回路では電圧の微調整ができるように工夫しました。
２連の可変抵抗器（同じ軸に２つの可変抵抗器が取り付けられていて、抵抗値が同時に変化する）と通常の可変抵抗器を組み合わせました。
ＶＲ１のそれぞれの抵抗値は同時に変わりますので、軸の回転角度に比例してレギュレータの電圧調整に加わる電圧が変化します。ＶＲ２はＶＲ１で分圧した電圧が両端に加わっていますので、ＶＲ２を変化させると狭い範囲で電圧を変化させることができます。
レギュレータの電圧調整端子を出力側にすると出力電圧は低くなります。実測では最低で５Ｖでした。逆に電圧調整端子を接地側にすると出力電圧は高くなり、無負荷の場合では最高で３５Ｖでした。最高電圧は入力の電圧によって変わります。無負荷の場合、出力電圧はほぼ入力電圧と同じ電圧になります。出力電力が大きいと入力の電圧は下がるので、最高出力電圧は低くなります。
ＶＲ２で調整できる電圧の範囲は以下の式で求められます。（ちょっと複雑）
最低電圧を５Ｖ、最高電圧を３０Ｖとした場合の式です。
 ＶＲ２をＡ点側にしたときの出力電圧
ＶＲ２をＢ点側にしたときの出力電圧
Ｒａ＝０Ω（最高電圧）、Ｒｂ＝２５０ｋΩ、Ｒｃ＝２０ｋΩとし、ＶＲ２をＡ点およびＢ点に変化させた時の出力電圧は以下になります。
Ａ点の場合
Ｂ点の場合
Ｒａ＝２５０ｋΩ（最低電圧）、Ｒｂ＝２５０ｋΩ、Ｒｃ＝２０ｋΩとした場合のＡ点およびＢ点に変化させた時の出力電圧も同様で以下になります。
Ａ点の場合
Ｂ点の場合
すなわち、ＶＲ２による出力電圧調整範囲は約１．７Ｖです。
ＶＲの回転角度を３００度とすると、０．１Ｖの電圧を変化させるのには約１８度回転させることになります。この角度であれば容易に調整ができます。
以上のように計算したのですが、
実際には計算通りにはなりませんでした。
これは、レギュレータ内部の電圧調整回路の関係で可変抵抗器の抵抗値の変化による出力電圧の変化が直線的変化をしないためです。
可変抵抗器の回転角度による出力電圧の変化を計測すると以下のようになりました。
主電圧調整用の抵抗器の中央付近は電圧の変化が緩やかです。そのため微調整用の抵抗器を変化させても電圧はほとんど変化しません。
レギュレータの内部回路の関係なので、これ以上の工夫は断念しました。
主電圧調整抵抗器の両端での電圧変化は急激です。この領域で微調整は有効なので、実用上は問題ありません。
出力フィルタ回路
ＨＰＨ１２００２Ｍから出力される電圧には脈流が含まれています。出力にフィルタ回路を付けることにより出力電圧の脈流を少なくすることができます。コイルのインダクタンスは数μＨのものでＯＫです。今回は自分で巻いた２５μＨ（測定結果）のトロイダルコイルを使いました。
トランス回路
ＡＣ１００ＶをＡＣ３０Ｖに変換します。
ＡＣ３０Ｖをダイオードブリッジで全波整流して直流に変換します。このときの電圧はＤＣ３０Ｖより高くなります。レギュレータの最大入力電圧は４０Ｖですので、これを越えないようにトランスのタップを変えて調整します。２次側のタップを低い電圧にすれば直流電圧も当然下がります。
１次側（ＡＣ１００Ｖ側）にタップがあればそちらを変えても調整できます。ＡＣ１１０Ｖのタップにすれば、この場合も直流電圧を下げることができます。
| 一次側端子 | 二次側端子 | 直流電圧 |
| １００Ｖ | ３０Ｖ | ４２Ｖ |
| １００Ｖ | ２７Ｖ | ３８Ｖ |
| １００Ｖ | ２４Ｖ | ３４Ｖ |
| １１０Ｖ | ３０Ｖ | ３９Ｖ |
| １１０Ｖ | ２７Ｖ | ３５Ｖ |
| １１０Ｖ | ２４Ｖ | ３１Ｖ |
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ダイオード・ブリッジを接続して
無負荷状態の電圧を測定すると
左のようになりました。
入力の電圧変動を考慮して
一次側：１１０Ｖ
二次側：２７Ｖ
を使用することにしました。 |
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