電源装置更新


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自作電源装置が壊れたので更新する

LM317を使った電源が破損.
せっかくなので新規に作る

仕様
出力電圧範囲 0.0V~12V
出力電流 1A
ドロッパ式



放熱設計
ドロッパトランジスタとしてTO220の 2SD2012を使う.
二次電圧12Vのトランスを使うため,平滑後の電圧は16V程度になる.
0V出力時,1Aを流すと16Wの損失がドロッパで発生する.
2SD2012のTjは150℃である.ディレーティングを考え,Tjmax130℃になるように放熱器を決める.
Tamax40℃として放熱設計する.
熱設計の教科書 http://www.picfun.com/heatsink.html

TO220のθjcは5℃/W
シリコングリス塗布時θchは0.5℃/W
この条件で16Wの熱を通すと,,,
16x(θjc+θch)=Δ88℃
Ta40℃とすると,Tj=Δ88℃+40℃=128℃
この時点で余裕が2℃しかなく,放熱設計として破綻していることがわかる.

方針転換:ドロッパトランジスタを2並列にする
ドロッパ1個では16Wの熱を放熱できないことがわかった.
そこで2並列にすることで,発熱を1/2にする.
するとジャンクション-放熱器間温度差は半分のΔ44℃となる.
Ta40℃でTj130℃とするとΔ46℃となる.
ヒートシンクに通す熱量は16Wで変わらないため,この条件からヒートシンクに求められる熱抵抗を計算すると...
θHS=46/16=2.9℃/W
この熱抵抗を実現するのは難しい
ファンをつけるのも面倒なのでこの案はボツ

再度方針転換:トランスのタップを出力電圧に応じて切り替える:損失を根本的に減らす
自然空冷でケースのアルミ板を放熱器代わりに使うことを前提に熱設計をやり直す.
t1で面積100cm2とすると,熱抵抗は7℃/W程度になるとグラフから類推される.
全熱抵抗値は5+0.5+7=12.5W/℃となる.
この値を元に,Tjmax130℃,Tamax40℃の条件で放熱できる発熱量を逆算すると,7.2Wと求まる.
→ドロッパの消費電圧を7.2V以下にすれば,連続で1Aを供給し続けることができる.