「Buck-Boost Converter」を試す

2021年2月12日：ねがてぃぶろぐさんの「反転DCDCを昇降圧DCDCのように使う」を確かめる
では負電圧出力のDC-DCコンバータを試しました。

この回路の目的は、
　　・乾電池4本から5V電源を得たい
ニッケル水素電池を使うことを考えると、
4Vから6.5Vくらいの電圧から、5Vジャストの
電圧を作るにはどうしたら解決できるか、
という問題に対する回答の一つです。

一般に、出力電圧より入力が低いときは昇圧型のDCコンを、
入力電圧が高いときは降圧型のDCコン回路を使います。

2021年3月17日：XCL102とXCL103 5V出力昇圧DC-DCコンバータ
これは昇圧型のDCコンで、電池2本を電源にして5Vを得ようという回路です。
出力電圧より入力電圧が低いとき用。

出力電圧5Vを中心に、低い入力電圧でも高い入力電圧でも
受け入れてくれたら便利。
この解決策の一つが負電圧コンバータだったのです。

別の方式だと、SEPICコンバータがこの働きをします。
コイルを二つ使うのが特徴。

さらに・・・「バックブーストDC-DCコンバータ」という名で呼ばれる
回路があります。
入力電圧が高ければステップダウン・モードで、電圧が低ければ
ステップアップ・モードで動作するしかけになっています。
入力電圧が出力電圧の上や下に変動しても、一定の出力電圧
が出てくるようになっています。

こんな石を調べていて遭遇したのがTIの「TPS63060」です。

特種な形状の石ですんで手組みはちょっとしんどい。
基板化されたモジュールが欲しいなぁと調べてますと・・・
まず、
・ストロベリー・リナックス：TPS63060 可変型昇降圧DC-DCコンバータモジュール(2.5V～8V)
そして、
・AliExpress：TPS63060 電源昇降圧モジュール/2.5-12 v 出力 2.5-8 v 電圧レギュレータ/降圧-自動スイッチング
さらに、
・Pololu 5V Step-Up/Step-Down Voltage Regulator S7V8F5
が見つかりました。
取り急ぎ(安価だからと)AliExpressのを買ってみました。

拡大

　　※コイルのコアの左上が欠けているのはご愛敬

ざっと回路を調べてみると、こんな具合。


半固定ボリュームで電圧調整できるようになっているのですが、
今回欲しいのは5V。
可変させる必要はないので、ボリュームとR2を外して別の抵抗を
取り付けました。



VFBが0.5Vですので、R2とR4の比が9倍の抵抗を付ければ出力電圧5Vが出てきます。
　　※270kと30kの抵抗を使いました。


いつものように、入力電圧を変えながら出力電流を変化させます。
出力電流と入力電流の様子がこれ。


入力電圧が低い間は、1Aの電流リミット(測定条件の設定)で
測定が終わっています。
入力電圧が5.4Vを越えたあたりからは、「まだまだ吸い出せるぜ」
っという感じかと。

出力電圧の変化がこれ。


コンバータの内部動作が変化するのでしょうか、負荷電流により
出力電圧がスキップする部分が見えています。
　　　※このあたりもうちょい調べてみます。

3.8V～6.4Vをまとめるとごちゃごちゃなんで、ニッ水電池での
運用をということで、入力電圧4V～4.8Vの部分をピックアップ
したのがこれ。

電池4本での運用、あれこれ使えそうな感じです。

※TIの推奨回路と比べるとAliExpのには「FB-GND間のC4」
が入っていませんわ。

これ、動作に関係ないかしら。
　　※10PFを入れても同じでした

※手動の負荷で電流を変化させてみると・・・
入力電圧により、あるところで「リップル」が増えます。
たとえば、こんなの。
入力電圧5Vだと0.4A～0.55Aでリップル増大。


入力電圧4Vだと0.2A～0.3Aでリップル増大。


入力電圧により、リップルが出る電流が変化。
ある電流域だけに出る。
負荷が軽くても出ない。重くなっても出ない。
単純な抵抗でも発生。

負荷側に電解コンデンサを入れると(220uFくらい)、改善は
しますが、無しにはできません。
アナログ回路だと(センサーをつないだり)、ちょい問題になる
レベルかと。
負荷により状態が変化するのが・・・困ったか。

※PS=パワーセーブ端子が0Vになっていてパワーセーブモード
になっています。　ひょっとしてこれが関係する？
ICの下のGNDパターンでつながっているんで、手が出せず！
PS端子を操作できるストロベリー・リナックス製のを
買って試してみるべきか！
「pololu」のもPSはGNDになっているし。