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LTC3112を使った昇降圧コンバーター、製作編

 昇降圧コンバータの話の続きです。

 前の記事で作り方のイメージが出来たので製作を開始します。

▼LTC3112と積層セラコン(背景は2.54mmピッチの片面ユニバーサル基板)
LTC3112と積層セラコン
 これが今回の記事の主役、リニアテクノロジーの昇降圧コンバーター LTC3112。サンプルリクエストで送ってもらった物です。後ろに写っているのは積層セラコンで、22μF25V。これは温度特性がX7Rの物です。

 このICの入力電圧は2.7Vから15Vの範囲、出力電圧は2.5Vから14Vまで設定可能。5Vへ降圧動作させた場合は2.5Aも出力出来ます。また昇降圧コンバーターなので入力電圧は出力電圧の上でも下でも大丈夫です。

 今回はこのICを出力電圧5Vに設定して使います。

 ただ、写真のようにこの石はTSSOPパッケージでピンのピッチは0.65mmという細かさ。またパッケージの裏面にはGND兼放熱用のパッドが付いているので製作の難易度はかなり高いです。

 以下、製作の過程を順に紹介していきます。

▼ICをひっくり返してはんだ付け
ICを裏返してはんだ付け
 ICを裏返しにして0.1mmくらいの銅シートでベタ銅箔の基板にはんだ付けします。この銅シートは100円ショップ(ダイソー)で「ナメクジ除け」として売られてましたw

 こういうふうに実装することでGNDインピーダンスを下げつつ放熱もやってしまういという作戦です。

▼積層チップコンを取り付け
積層チップコンをはんだ付け
 さらにコンデンサをICの周りにはんだ付けします。左が入力側で、右の2個が出力側のコンデンサです。このコンデンサとICとの接続はとにかくインピーダンスを下げることが重要です。

 で、この小さな銅ベタ基板の上に全部の部品を載せるつもりだったのですが、途中で挫折orz。とても全部の部品を乗せることは出来そうにありません。

 そこで、DDコンの主回路は銅ベタ基板に乗せ、それ以外は普通のユニバーサル基板(秋月のC基板)に実装することに作戦変更。

▼なんとか完成
完成
 右下が入力、左下が出力。右上はBURST/PWMのモード切替ジャンパーです。

▼ICまわりの配線
ICまわりの配線の状況
 めちゃめちゃ汚い配線ですが、0.65mmピッチなのでご容赦をw。なお、ここのはんだ付け作業は実体顕微鏡を使って行ってます。

 コイルへの配線が長くなってしまったのがちょっと残念な点です。(どうせインダクタだからこれでもいい?)ただ、ここは後で別のコイルに変えてみたいので、その時のことも考えて長めの配線にしてあります。ちなみにこのコイルは10μH/5Aの表面実装用で、千石本店の地下で売ってました。

 ICの腹に直接配線しているのは電圧のセンス抵抗のGND側です。ベタ銅箔全面がGNDなので手っ取り早くやるならそちらにはんだ付けしたくなります。しかし、ベタ銅箔には大きなリターン電流が流れているので、変なとこに接続すると動作がおかしくなる可能性があります。

▼動作確認
昇降圧コンバーターの動作テスト
 実験用の安定化電源から電源を供給して動作テスト。

 この写真ではDDコンの出力に5Ω/5Wのセメント抵抗を接続しています。出力電圧は5Vなので負荷電流1A、DDコンへの入力電圧15Vで電流0.4Aなので効率は83%ということになります。入力電圧が5Vに近いと効率は90%を超えていたと思いますが、そのあたりは別途整理予定です。また、出力電流は2Aまでは確認しましたが特に動作は問題なかったです。

◆まとめ
 何とかでっち上げることが出来ました。放熱がうまくいくか心配していたのですが、効率が高いので発熱も少なくいい感じで動いています。なお、コイルはICと同じくらいの発熱がありました。

 今回は技術的な興味で作ったのでかなり大きくなってしまいました。どこかで表面実装で小さく作った物を売り出してくれればいいのですが。
 ちなみにストリナからTIの石を使った似たような仕様の物は出ていますが耐圧が少し低いです。もっといろんなバリエーションの物が安く手に入るようになると便利だと思います。

 次回の記事では動作波形と特性測定結果、最終的な回路図を紹介予定です。

tag : リニアテクノロジーDDコンバーター4スイッチ1コイル

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