スイッチングレギュレータ(降圧コンバータ)を自作しました
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- Опубликовано: 22 авг 2024
- 可変入力電圧, 固定出力電圧(5V)のスイッチングレギュレータを作りました。
回路構成は降圧コンバータ(buck converter)です。
スイッチングレギュレータの活用例として, パソコンのCPUへの電圧供給があります。
これは電源の12Vの電圧をCPUで使う1.2Vに降圧するためです。
スイッチングレギュレータは三端子レギュレータ等のリニアレギュレータと比較すると低消費電力で低発熱です。このため低圧・大電流を必要とするCPU電源へ適用されてきました。しかしながら出力電圧の電圧リプルが大きくなるという欠点があります。
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研究開発職ですが、同僚や後輩たちが簡単な回路すら避けて通るのに驚かされます。聞くと教科書の取っ付きにくさが原因とのこと。こういう分かりやすい動画は本当に貴重だと思います。
トラ技の教科書ですか?
こんばんは、
たぶんトーラスクロール(虎の巻)な
一応、スイッチングレギュレータをためしに買ってみました
テスターで電圧をはかると、ツマミを回しても電圧に変化がなく
代わりに電流に変化がありました。
スイッチング電源はSPICEでトライアンドエラーで設計するとそれなりに理解できるようにはなると思う。
この人の動画見るとさらに調べたくなるから、やる気ないエンジニアとしてはすごく助かる。
調べたくなる時点でやる気がないわけでは無いと思います。難しくて取っ付き難いからだと思います。興味を持ってからさらに調べたいという向上心があって素晴らしいことだと思います。
回路図のどの部分がなんの働きしているのかがすごく分かりやすい！！
学生時代にこう言う動画が欲しかった！
素晴らしい動画ですね。
私は表面実装機がまだ無い時代にエアーピンセットで半導体部品をとり、パワーモジュールを造りあげていった1990年から、これらのことに係わっておりました。
表面実装機が実用化されてからは部品点数が500個位のガラケーの携帯電話基盤を12時間で980枚位、造っておりました。あの小さな部品を自動のエアーピンセットと呼べますような機械がまるで機関銃を打ちまくるように基板に部品を並べていきましたね。
まさかそれを個人がやるとは考えてもいなかったです。半田ペーストをカードで塗るなんて最高ですね。リフローが無いのにドライヤーのお化けみたいなので溶かすこともマジかよと感嘆しました。
世界観が広がりましたね。詳しい動作説明も納得です。
分かりやすく見やすい動画を作るためのシナリオと下準備が凄いです。
分かってる方にすれば当たり前のことでも、ここまで分かりやすく見せるのは大変な苦労かと思います。
素晴らしい力作ですね。
半田が溶けてむにゅってなってくのなんか好き
コイルのとこ失敗したか？って一瞬思わせておいてからの一気に成功していく感じたまらんよね
4:44 基板がいなくなって戸惑ってるのかわいいｗ
手刷り時のあるあるですよね（笑
二度見してて可愛いすぎる
Even I don't understand your language but your illustration is enough for me to understand your points. You are excellent teacher that school don't have.
一応理解はしているけど、ここまで丁寧にわかりやすく解説しているのを見たこと無い。
DIPパッケージ、2.54mmピッチ世代なので、最近の表面実装は正直手が出せないんですが、工場の機械で行うようなことを手作業で行うことで、実装可能なんですね。
勉強になります。
イチケンさんのchは今すごい成長期だよねー登録者数の増加っぷりが半端ないｗ
それを逃さないかのような投稿頻度もすごい
普通は全く人気が出ない電気電子系の動画でこんなにも人気を集めるなんてすごい。説明のうまさと知識の豊富さがそれを支えているのかな。
13:40 の波形、入力電圧を変えてもICの出力電圧波形の面積が一定になっているのが綺麗に見えて面白いです。
電源回りはきちんと理屈を抑えて勉強したいと思っていたので、非常に嬉しい動画です。
オシロで電圧を変えるとデューティー比がリニアで変わるところを見せてくれたり、何よりも分かりやすいです。
イチケンさん、低周波から高周波まで分かりやすい説明すごいです。
私は、昨年リタイアしたエンジニアですが、あなたはすごい❗
もう一歩進んで、位相バランスやゲインバランスについても解析していただけると素晴らしい技術教材として使えますね。
解りやすい。最後に成果物を落とすところが好感持てます。チャンネル登録させていただきます。
インダクターのはんだボールが吸い込まれるところ気持ちいいい
半田ペーストは良くできていますよね、本当に感心させられます。
ゆきゆきバーチャル
あれ？なんか失敗してね？ってとこから綺麗に決まるの気持ちいいよね。
3端子レギュレータとの比較、分かりやすいです！
基盤にICHIKENって入ってんのいいねw
ヒートガンリフロー良いですね
そんなもの作って何に使うのかな……と思って再生したけど、何に使うかとかどうでもよくなるぐらい解説が面白かった()
酸化したりしてない綺麗なはんだ好き
私自身電子技術者ですので、楽しく拝見しました。
「マザボのここに使われている」という具体的な説明が分かり易いです。ATX電源の中身など具体的なパーツで説明して頂けると興味が沸きます。
抵抗やキャパシタを斜めにマウントして雑だなとおもったけど、クリーム半田が溶けると表面張力で整列するの見て感激した。
self alignment
半田は、溶けた時点で液体になりますが、とても強い表面張力があり、これによるセルフアライメント効果を発生します。
ただし、溶け始めるタイミングが左右で大きく異なると、片側だけに表面張力が発生することによる、マンハッタン現象でチップが立ってしまう事もあります。
片面基板の部品付けは初めて見ました。教科書を読むよりわかりやすく。
ちょっとした電子工作する人にとって高圧コンバータの製作方法と仕組みの解説はとっても助かる！
表面実装って自分で出来るんですね。素晴らしいです。
インダクタをリフローする際、途中で溶けたペーストがショートしそうになっていてヒヤヒヤしました。
早く見れて嬉しい
その昔、ラジコンの速度調整用の部品にFETを使ったものが出てきてセラミック抵抗の部品を駆逐したのを思い出し、ついでに原理も理解しました。すごくスッキリ。
学んだ環境によって呼び方が変わるのですね、
ペースト半田を刷り込む板の名称をステンシルとは知りませんでしたが、私はメタルマスクと呼称していました。
そうなんです、そうなんです。メタルマスク。ガリ版印刷の発展型。
自分が勤務していた会社でもメタルマスクでした。ステンシルは、文字抜きした
ものも呼ぶので、汎用の用語ですね。会社によっては、ドイツ語に起因した名称
を使用したり、英語に起因した名称を使用したり、旧公社では日本語を正式名称
にしたりするので、一つの物の固有名詞が複数個ありますね。
『適当な電源持ってきて』でツボった。笑
Safeway のカード懐かしい！むかしハワイで日常品買ったよ。
うぽつです。
表面実装のリフローをヒートガンでやるのは思いつきませんでした！
ありがとうございます！
デジボルやスペアナにHPを使っておられますね。なんか懐かしいです。中古機材を購入されたのでしょうか。昔はHPといえば憧れの超優良測定器メーカーでした。時代の変遷を感じます。半田ペーストの扱いが原理の説明にまで考慮されていて素晴らしいです。
30年くらい前に横河HPのスペアナで作業していたのですが、上司に値段聞いたら”お前の年収の5倍以上するよ”と言われて唖然としたのを思い出します。
ブリッジ世代の全波整流から始まったものとしてはスイッチングレギュレーターの仕組みがよく説明されててわかりやすい、Duty比MOSFETのフィードバックでコントロールされているのですねも、とても参考になりました
40年位前に高砂製作所、NEC玉川工場等でSW電源を検査した事が有りますが現在の物は又すごく判り易い（説明もとても良い）です
化学出身の経験値40年のプリント基板のビジネス&技術コンサルタントです。趣味で電子工作を始めようと貴webで学んでいます。個人的には非常に分かり易く良く出来ている動画だと思っております。趣味の世界としては、上手い道具、治具の使い方をされていると思います。
16:00 ここでポロリしちゃうの好き
Safewayのカード。アメリカのスーパーですね。留学してた頃にお世話になりました。
ヒートガンって実装部品には影響ないのって凄いよね、あんまり考えたことなかったけど、改めて見るとよくできてるよなぁって
今の時代ハードのエンジニアは貴重ですよね。
爪を綺麗に切っているところに好感。
7:00 のところでインダクタの取り付けではんだペーストが全体に広がって「え⁉」ってなったけどパターンが温まるとはんだが引き寄せられるのですね。
リフローって実際の過程を見るとこういうふうになっていたんですね！
自分も量産前の試作基板はよくステンシル使ってペーストはんだを人力塗布します
勉強になりました。ありがとうございます。これからも見続けます。
楽しそうにいとも簡単に、サクサク説明されると、なんかわかった気持ちになって嬉しいわ。
でも、知らない事が多すぎて実はショックでしたT_T
ソルダーペーストなるものがあったんですねーw
基盤を見るたびに、どうしてこんなに綺麗にハンダつけ出来るのか、理解不能だったんですが、積年の疑問が一気に晴れましたww
また、降圧レギュレータの基本的な仕組みが実に明快にわかりやすく理解できました。
ちょっとだけ、賢くなった気分がとても気持ちいいですwwありがとうございました
スイッチングと３端子の違いが良く分かりました。
折角為になる話をしてくれてるのに横槍を入れる『日替わり内室』絶対許早苗!!
はんだペーストを塗る部分、とても参考になりました。
Thank you. I learned a lot of useful electrical knowledge。Best Wishes!
解説がわかりやすかった。
ヒートガンを用いたはんだ付けを面白く見ました。趣味で電子ゴンハクドに多くの有用な内容です。購読します。
精密部品の半田付けの方法など知らなかったやり方を丁寧に説明しているので本当に助かります。
凄いですね。知りませんでした。自分も自作で電子回路の作成したかったので、目から鱗でした。
チャンネル登録させて頂きました。
m(_ _)m
自分、電験三種の過去問を通して降圧チョッパの原理を学んだことがあります。そっちの方が納得のいく説明だったかな。あと、3端子レギュレーターがまるでオペアンプのような高度なICなのだとわかってよかったです。
スイッチング周波数がそのまま見れてよかった。
いやぁ、ホント、勉強になります。いつもありがとうございます。
おもしろ～い！私はアナログ生まれですので可変抵抗がデジタルなのも興味深いですしあんな小さな部品であるというのも驚きです。
入力に使われていたあの電源も同じ原理なんですよね。
Please teach in English
Very good project and video
動作確認が終わって回路図の説明に入った段階のワイ「イチケンさんなのに燃えない……だと……」
3端子レギュレーター登場「挙動説明して燃やすフラグｷﾀ-------------」
動画見終わり「本当に燃えない……だと……」
今はMOSFETのことをモスフェットと言うのですね。まだ、ユニバーサル基板にDIP部品で組んでいます。
Windows10パソコンを買ったので、ネットにつなげて視聴させていただきました。
表面実装ってこんなふうにはんだ付けするんだ。手際よすぎ。
いつも有難うございます。楽しみにしています。
二回見ました。やっとわかりました。ありがとうございます。
素晴らしい。
綺麗に作るね…
もしかしたらヒートガンで半田付けするのかと思って見てましたが、あんな高温の熱風でも部品が壊れないので驚き👀‼️
あんなにも入力電圧が変動しても出力電圧が変動しないことに更にびっくり👀❗でした
個人で表面実装出来るとは・・・
いつもとても分かり易い説明、動画を楽しみにしています。ところでスイッチング周波数が700KHzぐらいだと、AMラジオ帯ですね。実際、ラジオでノイズ（スイッチングパルス）際聞いてみて、問題ないということを付加的に説明されても良いかもしれません。
うぽつです。
三端子レギュレータはよくしようしているのですが、スイッチングレギュレータとリップル含有率？の違いがかなりあること、初めて知りました！
ありがとうございます。
amazonとかのSMD用のヒートガンはじれったくて、１００Vヒートガンでグワーッと行きたいですけど
逆にファンがよわよわしいので吹き飛ばしにくくてなれたら便利ですね。ただガンの部分が熱くなりますね。
とてもわかりやすかったです。
素人なのでMOSFETとトランジスタの違いすらよくわからない。でも見ていて楽しいです
You explained it very good!
表面実装部品も手はんだ派(BGAは使わない)だったのですが、ヒートガンリフロいいですね。部品にかかる熱が気になりますが、自分で使う電子工作なら問題なさそう。_スペアナ持ってるんですか。変態ですね(誉め言葉です)。
who need a hot air station when you have an oscilloscope and spectrum analyzer? hahahaha
great vid :)
とてもわかりやすいです。ありがとうございます😊
GOOD眉の動き
満点!
Me gustó tu video por simple y directo. Gracias por eso. Sin embargo te señalo un error en el título del video en español. Dice "Hacer un convertidor de dinero (regulador de conmutación)."
El problema es que la palabra "buck" la traduce literal y en español lo traduce como "dinero" (money). Así que el título de tu video aparece literalmente como HACER UN CONVERTIDOR DE DINERO; , como ves, NADA QUE VER CON LA ELECTRÓNICA. Saludos desde México.
サッパリ分からないけど、こういうの好き
Me gusto el video muy bien explicado sobretodo por que es subtitulado es mas comprensible gracias
You can watch the subtitles in any video!
Very useful! Thank you!
モスフェットは萌え萌えキュン的な感じでしょうか。
斬新ですね。
デバイスメーカのエンジニアや営業さんと面談して、モスフェットと言う言葉は聞いた記憶がありません。
最近のトレンドでしょうか。
あとこの程度の基板なら、手半田付けかなー。
めちゃくちゃわかりやすかったです！！ちなみに入力電源をグリグリしても安定してますが、AC電源入れたらどうなりますか？あと昇圧型もやってほしいです。
勉強になりました。
すごく分かりやすく面白かったです。
降圧コンバーターは応用範囲が広いので、小型プリント基板に実装するものだけでなく、ユニバーサル基板での作例があるとなお良かったとも思います。
今後も期待します。
スイッチングレギュレータをまともに動かすには、スイッチング電流のループを出来るだけ小さいループにしないといけません。
こういう小さいICを使っても、ユニバーサル基板に実装するために、ピッチ変換基板なんかを使ってしまうと、ループが大きくなって、大幅にノイズが増えます。
だから、こんな小さい基板で、インダクタも裏面実装して、スイッチング電流のループを小さくしてます。
ユニバーサル基板に組んでも、まともな性能が出る可能性は低いです。
そこが、三端子レギュレータなどのリニアレギュレータとは違う難しさになります。
まあ、勉強の為には失敗を覚悟でやってみることです。
自分でやって失敗した方が理解が深まりますから。
イチケンさん、こんにちは。
いつも短時間で興味がわく内容をご紹介くださって、有難うございます。
次回から、素子の決定方法まで教えて頂ける内容にして欲しいと思います。
そうすれば、実効性が出来ます。今のままでは、内容が乏しいものとなっていると思います。
折角、興味が湧く内容なので、今一歩進める内容として下さい。
ご発展をご祈念もう下げます。
マザーボードに繋いだ12Vの6PinコネクタはCPU用ではなくPCIe(グラフィックボード)の補助電源用です。
しかも中のピン配置+-逆で繋がるので電源入れると壊れます。驚！
Thanks for the video, I learned something useful.
Thank you, men.
このイケメンさんがもっと泥臭くエッチングで基板を作っているのを見てみたいです。しかも油性ペンで手書きの基板に描くところとか。イケメンやかわいい子が綺麗な状態でいることが許せません（冗談ですのでｗ）思いっきり汚れてみましょうｗ
面白かったです。
こういうの、勉強するのは、大学は何学部になるんですか？
僕もやってみたい。
0:33のマザーボードにさしてるコネクタなんですが
そのコネクターはCPU用12Vの奴じゃなくてグラボ用補助電源のやつですよ！
確か、ＰＣ電源の５Ｖの電圧をスイッチングレギュレータで降圧してＰＣに供給してたと思いますが、実際にはどうなんでしょうね？。
CPUの消費電力が大きいものだと、CPU用の12V入力が用意されています。
コネクタ形状はGPUのものと同じですが、ピン配置が違い、GPU用の電源を接続するとショートするので注意が必要です。
14:26 まさかのスペアナ登場。
太陽誘電のコイルは安いけど、やっぱりでかいですね、
私だったら、ＦＥＴとコイルは同一面にいないとスルーホールの影響が気になってしょうがないので
動作周波数を上げた上で容量が低くて小さいコイルを選択して同一面に置けるようにしま。
パソコンの電源基板はやっぱりよく理解している人の部品配置してますね。
でも極力ノイズが出ないようになっていても、ＣＰＵがスパイクノイズに対してシビアなのかスナバ回路がついてますね。
インダクタ1個13円でした。
すげー。しかも字幕もそろってる
今度オーディオ関係の製作お願いします。
恐ろしくわかりやすい。３端子レギュレータの動作原理も知りたい。
このサイズの表面実装部品で趣味の少量生産ならソルダーペースト＆リフローではなく手半田で出来るかなぁ
一般的な三端子との比較をされていましたが、LM338のような可変電圧三端子レギュレーターだとさらに良質な電源ができます（オーディオ用途）
ただ可変電圧三端子レギュレーターの場合は外部回路がやや複雑になるし、外付け部品点数が増えるというデメリットもありますが
随分前に５Aまで対応できるLM338を使って12Vの出力をするデジタルアンプ基板前にかませる電源回路を作った事がありますが、頑張って凝縮してもこのサイズになってしまいますね。
デジタルアンプ基板自体に大きめの電解コンデンサは載っていますが、ACアダプタ直よりもLM338をかましたほうが良かったように思います。（ただしレギュレーターでの損失分以上の高い電圧のACアダプタが必要になりますが）
i.imgur.com/BLoC9A4.jpg
今ぐぐってみたら1.5Aまでの317は見つかるのですが338はもう出回って無いようなので、若干数ストックしてある338は貴重になってしまうように思います（秋月さんでキットはあるけどIC単独での販売が消えてる）
思えばもう5年あまりハンダゴテ握っていないまぁ・・・冒頭で手半田でと大きな事言いましたが今でもできるかは不安はありますｗ
小さな表面実装部品を数個まとめて手半田で付ける場合ですが、私はゼリー状の瞬間接着剤をパッド間に爪楊枝で点付けして部品を置きフラックスを塗ってハンダを於いていましたが、フラックスさえ塗っておけばICの足でもうまく付けられておりました
ICの腹に冷却用の半田付け面があるような一部のICではこの方法は使えませんでしたが
今のオーディオ用途であればスイッチングノイズなどの高周波も安定化できるタイプのLDOがいいと思います。
Nicely done
半田が溶けるの見てるだけでも楽しい
좋은 영상과 한글 자막에 감사드립니다.