第 6 章 電源回路の部屋 バーチャル・スタジオ 26 ただし，r 1：コアの内径［m］，r 2：コアの外径 ［m］， t ：コアの厚さ［m］，μ：コアの透磁率， N： もったいない！ 使い古しの乾電池 でも LED を明るく点灯する回路 ● キーパーツ「コイル」の作り方 図 1 に示すのは，発振しながら入力電圧を昇圧する 電源回路です．使い古しの電池でも LED がパッと明 るく点灯します．宝石泥棒（ jewel thief）の Jewel（ジ joule ュウェル）と joule （ ジュール）を掛けて，ジ ュール・ thief シーフ回路と呼ばれています． キーパーツはトランスです．私はリング状のトロイ ダル・コアにエナメル線を手巻きして作りました （写 真 1） ．トロイダル・コアを使うと，磁束の漏れの少 ない特性の良いトランスを作れます．インダクタンス L ［H］は次式で求まります． N2 r2 μtℓn 2π r1 （1） F （KRV） IC ILED 巻き数を 1/ 㲋2 にすると，インダクタンスが半分に なります． ● バーチャル実験！ 発振のようすを見てみる 付録 CD−ROM 関連記事 No.1−032 L＝ コイルの巻き数［回］ LTspice で図 1 の回路を動かしてみましょう． シンボル・ライブラリで diode を選んで回路図に置 きます．このダイオードを右クリックして，［Pick New Diode］−［NSPW500BS］を選びます． コイルはシンボル・ライブラリから ind2 を選びま す．丸印がついているので巻き線の向きはわかります． L 1 と L 2 をトランスとして動かすには，結合係数 K を 定 義 す る 必 要 が あ り ま す．SPICE Directive で「k1 L1 L2 0.999」と入力してから配置してください． シミュレータ上の発振回路は，きっかけを与えない と起動しないことが多いので，電源 （V CC ）に信号源モ デルの PWL を使って，1 μs 後に 1.2 V に変化するよう にしました．内部抵抗は 1 Ωです． 図 2 に実験結果を示します．回路はバッチリ発振し ています．LED 両端に 3.6 V 以上の電圧が加わってい て 電 流 が 流 れ て い ま す． 図 2 （c）か ら， 回 路 は 約 700 kHz で発振しています． ● 図 1 の回路のふるまい 図 3 に示すのは，図 1の回路の時間範囲を 2μ∼ 6 μs に狭めて再表示したものです． 白色LED コイル LED VLED IB 写真 1 トロイダ ル・コアに線材を 巻いて手作りした トランス .tran 0.1m 図 1 勝手に発振して LED を点灯し続ける昇圧電源 4.5 120 3.5 80 40 10 ゲイン［dB］ 160 電圧 ［V］ 電流 ［mA］ 電源が 0.6 V まで低下しても動作し続ける 2.5 1.5 0.5 0 0 10 20 時間 ［μs］ （a）LED（D1） に流れる電流 30 −0.5 0 10 20 時間 ［μs］ 30 （b）LED に加わる電圧（順方向） 700kHz −10 −30 −50 −70 100k 1M 周波数［Hz］ （c）LED に加わる電圧［図（b）］のスペクトラム 図 2 図 1 の LED に流れる電流，電圧の波形とスペクトラム （c） のスペクトラムから発振周波数は約 700 kHz とわかる 92 2016 年 4 月号
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