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PWFL01 – 電圧降下兼リプルフィルタ

概要・特徴

「IC-705をUSB PD充電器で動かす際に、15Vだとちょっと高めなので少し電圧を下げてやろう」という発想で作ったものです。

IC-705の定格は13.8V±15%なので、上限は15.87Vです。USB PDで15Vを供給してやれば停泊の範囲内です。しかしながら、15V供給だと余裕は0.87Vしかありませんから少し不安といえば不安。少し下げてやればそうした不安は避けられるだろうと考えました。ちなみに、FT-818NDも13.8V±15%でIC-705と同じです。

少しだけ電圧を下げるには、シリコンダイオードを使うのが手っ取り早いです。VFは大体0.7Vくらいですから、二本直列で使えば1.4Vくらい下がりますので、15Vが13.6V位になってちょうどよさそうです。

また、USB PDからの出力にはリプル(スイッチングノイズ)が乗っていることが想定されます。リプル分、ピーク電圧も高いでしょう。そこで、簡単なフィルタも付けることにしました(回路規模は、低ESRのコンデンサを採用したこともあって、フィルタ部のほうが大きいですが)。

なお、ダイオードで電圧を降下させているため、大きな電流を流すとそのダイオードがかなり発熱します。IC-705で10W送信時には手で触ることができないほどの熱さになりますので、注意が必要です。

サイズは、長辺が約100mm、短辺が約30mm、厚さが約15mmです。ケーブルは約250mmです。

【余談】電圧降下用のダイオードを付けずに(ショートさせる)フィルタだけとして使用することもできます。オーディオ的な用途としてもありかなと。

使い方

使い方はいたって簡単です。本アダプタの入力端子にUSB PD(トリガケーブル)をつなぎます。本アダプタの出力を目的の装置(IC-705など)につなぎます。電源の延長ケーブルのように使うだけです。

性能

手元のUSB PD充電器を使ってIC-705につないた状態での電圧は次の表のとおりでした。

入力側(USB PD出力)出力側(IC-705入力)
無負荷15.18V14.50V
IC-705 受信15.16V13.73V
IC-705 送信(10W)15.13V13.40V

また、送信時(10W、CWモードで連続送信)のリップルを測定したものが次の図です。

上の黄の波形が入力(USB PDからの出力)で、リプルは約80mVppです。下の青の波形が出力(IC-705への供給)で、リプルは約20mVppです。

より詳しい情報はこちらの記事をご覧ください。発熱についても考察しています。

また、おひとかたに先行で作っていただきました。

製作編

回路図と部品表

部品番号品名定格など数量
J1DCジャック外径5.5mm、内径2.5mmまたは2.1mm1
D1, D2ER504順電流5A2
C1セラミックコンデンサ1μF1
C2, C3電解コンデンサ1000μF / 25V / 低ESR品2
L1トロイダルコイル90μH / 5A1
R1抵抗470kΩ1
D3LED超高輝度タイプ1
基板1
DCケーブル(プラグ付き)外径5.5mm、内径2.5mmまたは2.1mm1
結束バンド2
熱収縮チューブ1

組立て

まず、トロイダルコイルを取り付けます。現物をよく確認せずに基板を作ってしまったため、現物と基板のリード線のピッチが合っていません。そのため、まず、リード線を少し狭めます。

下の写真のように基板に差し込みます。リード線の太さも確認不足で思いの外太かったため、穴の大きさにほとんど余裕がなくて入りにくいですが、焦らずゆっくりやれば入ります。

基板の図に合せてコイルを(ひねるように)倒します。当初は結束バンドで固定するつもりでしたのでそれ用の穴を開けていますが、熱収縮チューブを被せるとしっかりと固定されることがわかったので、結束バンドは省略しました。

位置が決まったらはんだ付けします。足は短く切って、もう一度ハンダを少し流しておきます。こうすることでリード線の切断面にハンダが乗って手で触っても丸く感じられますので、熱収縮チューブを傷つけることがなくなります。リード線の切断面が鋭利になってしまった場合は、軽くヤスリがけして角を落とすと良いと思います。他の部品のリード線も同様です。

ダイオードは発熱しますので、基板から少し浮かすと良いと思います。

電解コンデンサは基板の図に合せて倒して取り付けます。

抵抗はサイズを間違えて基板を作ってしまいました。そのため下の写真のように、足を曲げて穴に差し込んでください。チップ抵抗も載せられるように作っていますので、チップ抵抗をお持ちでしたらそれをお使いいただくのも良いと思います。

出力用のケーブルは基板に直接ハンダ付けします。+とーを間違えないように注意してください。また、結束バンドでしっかりと基板に固定してください(結束バンドの端をグイグイ引っ張って締めつけるくらいの感覚)。

動作確認

まずは、出力端子の+とーがショートしてないことをテスタを使って確認します。入力側(J1)も同様に確認しておくと良いと思います。

入力側にUSB PD電源(トリガケーブル)をつなぐとLEDが点灯するはずです。出力電圧もチェックしてください。15V入力で無負荷状態なら14V程度が出力されるはずです。

出力ケーブルの先のDCプラグで正しい極性で出力されていることを確認してください。間違っているとデジタルマルチメータだと「ー」符号が付きますが、数値に気を取られているとその「ー」符号を見落としてしまうことがあるのでくれぐれも注意してください。

ここまで問題がないことが確認できればおそらく大丈夫でしょう。

熱収縮チューブ

最後に、熱収縮チューブを被せます。

上の写真は試作品で、熱収縮チューブがやや薄く感じたので二重にしています。頒布品では厚手の熱収縮チューブを調達しましたのおで、一枚です(二重にはしません)。

頒布

頒布品はキット(部品セット)です。完成品ではありません。

部品の調達の都合上、上の写真とは異なる場合があります。ネジ類も同様です。

コストダウンのため、ほとんどの部品は海外通販で調達しています(電解コンデンサは国産品)。

基板に若干の色ムラがあることがあります。格安基板製造サービスを利用しているため、ある程度は仕方ないようです(ひどい場合は作り直してもらっていますが、ゼロにはならないみたいです)。より高品質な製造サービスならきれいに仕上がるかもしれませんが、コストが大幅に上ってしまいます。ご了承下さい。

本機のマニュアルは当ページがすべてです。紙媒体はありません。また、本機は電子工作の経験がある程度ある方を対象としております。抵抗のカラーコードやコンデンサの値の読み方など、基本的なところの説明はしていません。電子工作の基本については、こちらのページに参考になりそうなサイトなどをまとめてあります。

資源の有効活用のため、梱包材は再利用することがあります。ご了承ください。

仕様や頒布価格は予告なく変更することがあります。

本機の組立てや使用による怪我・事故等には責任を負いません。

【ジャック、プラグ】

電源入力ジャックと出力プラグ(ケーブル付き)は、内径2.5mmのものと2.1mmのものを用意しています(外径はいずれも5.5mm)。ご都合に合わせて選択してください。

FT-817/818の電源端子はEIAJ#2のようです(外径 4.0mm、内径 1.7mm)。現物は持っていないので未確認です。FT-817/818で使用する場合はプラグはご自身で用意してください。

DCジャックは、20V 7A仕様です。

プラグ側のケーブルはどちらもAWG 18で、ケーブル長は約25cmです。2.1mmの方は赤黒のケーブル、2.5mmの方は黒の被覆があります。

また、キットとは別に、2.5mmのジャック付のケーブルも若干数あります。ケーブル長はこれも約25cmで、AWG 18です。ご希望でしたら、申込みフォームの連絡事項欄にお書きください。200円です。

【価格】

頒布価格

  • ジャック/プラグ構成
    • ジャック 2.5mm、プラグ 2.5mm: 1,200円
    • ジャック 2.5mm、プラグ 2.1mm: 1,100円
    • ジャック 2.1mm、プラグ 2.5mm: 1,200円
    • ジャック 2.1mm、プラグ 2.5mm: 1,100円
    • ジャック 2.5mm、プラグ なし: 1,000円(ケーブルも付属しません)
    • ジャック 2.1mm、プラグ なし: 1,000円(ケーブルも付属しません)
  • 送料: 230円

支払い方法: 銀行振込

【申込みフォーム】

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