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ミニ昇圧トランスを入手したので大電流高電圧DCDCができるか実験してみました

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以前、小型の大電流トランスを入手したので大電流高電圧DCDCができるか実験しましたが、失敗していました。

今回は、日本メーカーの昇圧トランスを中国のAliexpressで入手したので、このトランスを使って大電流高電圧DCDCができるのか実験してみたいと思います。

先に言っておくと、日本のメーカーのトランスですが、Aliexpressで入手したというところに落とし穴があって、なかなか面白い実験となりました。

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昇圧トランス

こちらが入手したトランスです。

日本のメーカーなのでデータシートも公開されています。巻線比は1:18、極性はドットが1番ピンと4番ピンにあるので同相になっています。この情報を利用して、DCDCの回路を作って行こうと思います。

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NixieDCDCを改造

以前改造に使ったニキシー管用の高電圧発生DCDC「NixieDCDC」をベースに改造したいと思います。

これに実装されているトランスをホットエアーで加熱して取り外し、Aliexpressで購入したトランスを接続します。

空中配線になってしまっていますが、実験なのでこれで行ってみます。

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実験

おや?電源を入れても5Vしか出力されません。入力電圧を変化させると、出力電圧も同じように変化します。DCDCコンバータが正常に動作しておらず、入力電圧が、出力にそのまま出てきているようです。

何がおかしいのか、原因がわかりませんでした。

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XL6009DCDCコンバータモジュール

次に、前回も改造に使ったAmazonなどで安価に購入できるXL6009を搭載した、昇圧型のDCDCコンバータモジュールを改造してみます。

トランスを交換

前回改造して動かなかった、このモジュールのトランスを交換します。

トランスを交換してみまました。

結果は、

やはりだめ。5Vしか出力されません。入力電圧を変えると出力電圧も同じく変化します。NixieDCDCと同じ症状です。

制御ICを交換

前回の実験で、制御ICが壊れたのかもしれません。ホットエアーを使って、制御ICを取り外し交換してみます。

ホットエアーは、多ピンの表面実装部品を取り外すのに、とても便利です。

新しい制御ICをはんだ付けします。このモジュールのほとんどの部品は、別の物と交換されてしまい、原型を留めていません。

結果は、

やはりだめ。5Vしか出力されません。入力電圧を変えると出力電圧も同じく変化します。

制御ICの問題でもありませんでした。

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トランスの仕様を疑う

ここまで、いろいろやってきて、回路側には問題がなさそうです。そこでトランスの仕様がデータシートとは違うのではないかと疑ってみます。

トランスの1次側に電源とオシロスコープをつなぎ、2次側にもオシロスコープをつないで、巻線の仕様を調べてみます。

1次側に1Vのパルスを印加した時の波形が、上の写真です。黄色が1次側、水色が2次側です。見事に逆相です。巻線比も1:10のようです。

データシートと比べてみます。

データシート 巻線比1:18 巻き方:同相
実際     巻線比1:10 巻き方:

いろいろ違うじゃないですか。巻き方が逆相というのは致命的です。それではDCDCコンバータが正常に昇圧しません。

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やり直し

原因がわかったところで、NixieDCDCに戻り、トランスを実験結果に合わせて、配線し直します。

電源を入れると、187Vに昇圧された電圧が発生しました!!動作しました。

原因は、データシートと届いた部品の仕様が全く違かったということでした。

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負荷テスト

正常に昇圧動作をすることがわかったので、どの程度の負荷まで耐えられるのかを、実験します。220kΩの抵抗を1つ1つ負荷に追加しながら、入出力の電圧と電流を調べてみます。

出力電流が8mAくらいで、トランスがかなり発熱して触ると「熱い!」ってなる感じです。多分限界を過ぎています。

わかりやすいようにグラフ化してみましょう。

出力の電流電圧特性

6mA以上程度流すと、150Vまで低下してしまいました。160V程度をキープできるのは6mA程度までのようです。

変換効率

出力電流と、その時の変換効率を計算してみました。約60%から70%と、このタイプとしては結構いい感じではないでしょうか。

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結果

このトランスでは、ニキシー管に使うには出力電流は6mA程度まで使えることがわかりました。NixieDCDCが5mAだったので、それほど大電流になるというわけではないですね。ただNixieDCDCの変換効率が約50%程度だったので、それに比べたら効率がかなり良くなります。

データシートと仕様が全然違いましたが、使えるトランスであることがわかりました。