10A級昇圧型DCDCコンバータ

★　昇圧型DCDCコンバータ

大容量昇圧回路はこの基本回路を使用します。ＶＲ2での入力制限電流を充電電流の制限として簡易的に利用します。
VR1-0Ωで制限量最小となり凡そ、
13.8～16V　16V～20.5V
13.8V-17A　20.0V-11A（ショートチップを抜く）
VR1-0→100Ωで出力電圧、電流共に低下します。
20170221回路変更　定電流ＴＲ廃止など小変更
旧回路図
大出力の要点、回路解説はこちら

部品表：(参考)
MC34063A 　EKI06051 　MBR3045FCT 　2SA1298 　1N4148
100Ω半固定ＶＲ　 10KΩ半固定VR 　0.1　　220PF 　470uF35V5個　　フェライトコアLF130B
1.2mmポリエステル銅線　　 3.9K 4.7K 47K 680 100 15K各1/6Ｗ　10ｍΩ3Ｗ
BP101-3　領布プリント基板 7mmジュラコンスペーサー　　To220シリコンラバースペーサー　同To3Pスペーサー　 3mmアルミ板　15mm3φビスナット　8mm3φプラビスインダクタ用スペーサー（自作調整）　エポキシ接着剤　分割ピンソケット、プラグ

左記は購入先参考リンク。
インダクタはLF-102B、LF130B、FT114-67など
2SA950の代替はチップTRですが2SA1298
単価合計は2000円程度です。
完成品領布します(数量限定特価完成品)

2018年9月～新基板
PWB生基板無償配布あり

68*50

ショートチップにて14.5V前後
ショートチップ除くと19V前後の調整可能となります。

表面実装チップCR併用可能としました
U1 MC34063A C3 220PFに変更
VR2　多回転型も使用可
100Ｐ追加

入力電圧は12.5Vに調整。
無負荷（又は軽負荷）で14.5VにVR1で調整。
入出力を2W　10ミリオームチップ抵抗で短絡します。VR1右一杯からスタートし、ほぼセンターで10A近辺となります。右回りで制限が多くなります。 10Ａ以上の大電流では10ｍチップ抵抗が焼損します。

この測定回路は電源は5A程度でよい。サブバッテリでもよい。

当初から回路変更、簡素化していますが性能は同じです。

LF130Bインダクタは巨大ですがスリットを設けると15A程度では磁気飽和しない。コアは20A超でも使用可能です。1000円超のFT140#67アミドントロイダルコアをはるかに上回る測定結果を得る事が出来る。

このまま昇圧式走行充電器としても使用可能です。ＶＲ1は回路保護の入力電流制限ですが簡易型の充電電流制限機能として動作します。
10ＡＨ～100ＡＨ鉛バッテリ走行充電用途としても使用可能です。ＶR1はゼロΩで最大電流17A位から制限がかかります。右へ回す制限量が多くなります。
注：回路保護は入力に20～15Ａヒューズは必要です。

基板取付は3ｍｍアルミ板放熱板。基板高さは37mmとなる。大型コアと1.2mm2重巻き線はハイパワーの要です。10Ａでも温度上昇も少なく磁気飽和は見られません。発熱はショットキーＤが一番多く出力コンデンサインダクタ、スイッチングＦＥＴです。飽和領域ではそのすべての発熱がより増大します。　なんといっても安価な枯れたディスクリートパーツで出来上がるハイパワーDCDC

電圧調整に多回転半固定ボリュームに変更、FET　ＳＷにFKI06051 ショットキダイオードにMBR6045WT 2019/8～

ノートパソコン用として　車載DCアダプター ブログ記事です。
20.0Vに設定し測定結果は96.8％の効率が得られています。電流は多めの20.0V-3.2A　入力電圧は低めの12.1Ｖとして測定結果です。
　DCケーブル入手先
　能力的には余裕が有り、殆ど発熱せず、コア鳴きなどもない軽い動作です。DC-ACインバータを使用するより省エネです。インバーターは待機電流が0.2A程度消費します。また変換効率も90％以下の物が多い。車載用途では是非設置常時組込しておきたいものです。待機電流は7mA程度であり接続ＳＷ直結でも良い様に思います。（ヒューズは必要です）　

　アミドントロイダルコアFT114-67を使用した基板。

ノートパソコン用に再試作テストしたものですが、
コアは数倍のコストにも関わらず磁気飽和は15A位となる。LF130Bコアを上回る事は出来ない。VR2電圧は右回転でプラス。VR1電流は右で絞る。

トロイダルコアFT114-67を採用するメリットは
① EMI（磁気漏れ不要輻射が少ない）は抑えられる
② 基板の高さを抑えられる
デメリット
① 微少なコア鳴きがある。
② 分割コアのLF102BやLF130Bに磁気飽和の点で劣る。
③ コストアップ

簡易調整と手動充電　　上記の接続図で説明

使用サブバッテリに合わせて昇圧電圧の設定　(可変範囲は約 13.5Ｖ～16.0Ｖ)
無負荷出力電圧を測定、VR2で14.5Vに調整→使用バッテリ推奨電圧に合わせる事
この時VR1はセンター位置より左側（電流制限小の方向）としておく
静止電圧をチェッし、過放電していなければそのまま、エンジン起動、充電SWオンして充電スタートする。
エンジンを切ればACCがオフになり充電も停止する。
ＤＣＤＣモードﾞでの充電では（オルタ14.5Ｖ以下）VR1の設定が真ん中位であれば10A以内で電流制限がかかるはず。なので起動時の電流を確認しておく事。10Aが連続して流れるようであれば冷却ファンが必要となる。

注意：過放電バッテリ（10.5Ｖとか）を充電する場合、エンジンスタートから14.5Ｖが出る非充電制御車（旧車やトラックベースキャンカー）では大電流が流れます。これを制御する回路は上記ではありません。ＤＣＤＣはＤ2の整流ダイオードを経由しスルー動作となります。(VR1はＤＣＤＣ動作に於いて電流制限がかかる簡易的なものです。)
直列に抵抗を入れるかシリコン大電流用ダイオードの電圧降下を使用するのが簡単です。簡単操作で制限するにはエンジンを起動しない12.5Ｖ程度（ＡＣＣ位置など）でしばらく充電開始すれば良い（）メインバッテリに負担はかかるが。。確認はアンメーターを見れば一目両全です。電気を目で追いながら充電する。！10Ａ以内になればエンジンを起動すれば良い。昇圧モードになれば10Ａ以内に制限されます。
10A以内に制限が必要であればVR1で電流を制限する。→出力電圧も同時に下がる。
目安VR1センターで10Ａ右へ回すと制限がかかる方向。電圧も同時に低下していく。
調整には12.5Ｖ-20Ａ程度の定電圧電源と電圧電流計と負荷の静止電圧11.5Ｖ程度のバッテリを準備する事。

　簡易的な調整ですがサブバッテリに合わせた充電電流、電圧に調整する必要があります。サブバッテリーの許容入力電流を超えない様に。満充電の目安はバッテリ容量の100分の１くらい（100AHなら1A）　

★ノートパソコンでの車載は通常インバーターから電源供給し、ACアダプタを使用しますが、このDCDCコンバータで12Vを目的の19Vとか20Vに昇圧すれば同様に動作します。インバータを使用しない分、効率は良くなるため12Vサブバッテリーの消費は抑えられます。
インバーターの変換効率とDCDCコンバータの効率、インバーターの待機電流とDCDCコンバーターの待機電流の差が全体の効率の差になると思いますが実際の比較では少なくともインバータの待機電流が手持ち150Wタイプでは0.2A程度ありました。DCDCコンバーターはほぼゼロに近くDCDCコンバーターを使う方が最低でも0.2A程度省エネという事になります。
しかし、ノートPCをよく使う長期旅行などではDCDCコンバーターを出力ケーブルも含め固定設置しておくと機動的に便利に使えるメリットがあります。
心配したコンバータノイズについて問題になる事は音楽視聴、動画再生でも見られませんでした。　

★福岡県のN・T様からモニター報告いただきました。キャンピングカーに搭載されました。100AHディープサイクル3パラに走行充電器としての事例です。ブログに掲載されています。

福岡のＮ・Ｔさん使用方法、基板３枚並列駆動をシュミレーションしてみました。

合計48A 1台16Aとしてみました。
実際は様々な損失が加味されます。インダクタの磁気飽和や、銅損など基板バラツキがありこうはいかないが45A程度はファン冷却をすれば充分可能と思われます。
私自身での机上テストは機材に制限があり、不可能です。
シュミレーション回路は単純に入出力を並列接続していますが、出力電圧と制限電流は極力同一に調整の必要があります。各コンバータのバランス調整は各ボード出力に10mΩのシャント抵抗を入れ、両端電圧を（電流）比較調整すれば良いと思います。電流は無制限、電圧は0.1v以内の誤差であれば良い。

TC20A 20級DCDC　ハードウェア制御定電圧定電流走行充電　20A
TC10B 電流制御マイコン走行充電　 (開発完了2017年9月)
TC10C ハーフブリッジ同期整流マイコン走行充電（開発完了2018年6月）
TC20C同20A仕様　　　(開発完了2020年12月)　　

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2016/01/18　新規記事（書き直し）・2020/04/23改良点追記更新　

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