ヤマガタンver9 > 秋月 USBコネクタ付電池ボックスに昇圧回路を組込む

秋月 ＵＳＢコネクタ付電池ボックス(SBH-341-3S/USB,P-02681)に、HT7750Aによる昇圧回路を組込んでみました。

１．きっかけ。
単三電池4本で携帯電話を充電する
Century製携帯充電器「ヘラクレスMulti」
http://samidare.jp/jr7cwk/lavo?p=log&lid=170263
をかみさんに使わせているのだが、消耗しきらない電池が大量に出てきてしまった。
電池を使い切るには・・・やはり昇圧回路の組込みが必要となる。

昇圧回路に使用するICは、HT7750A。
このICを使用すると、3V(電池2本)からの昇圧では出力電流は200mA。
これでは、携帯電話の充電にはパワー不足なのだが・・・
電池3〜4本からの昇圧であればパワー不足をカバーできるであろうという目論見である。

この元になるアイディアは
100均＞「USB充電用電池BOX」2個使いでのPSP充電実験
http://samidare.jp/jr7cwk/lavo.php?p=log&lid=234387

昇圧ICの能力は大差ないはずなので、PSP用にしても良いかも。
(写真準備中)

昇圧回路を電池ボックス内の基板上に全て組み込むのが一番スマートに出来上がる。

そこで・・・基板とニラメッコし、最も良さそうな改造方法を検討した。

ノイズや昇圧特性，IC動作の安定性を考えると、昇圧回路は極力コンパクトに抑えたい。
電源C,ダイオード，出力Cのループ長を最小にするとともに、ICもそのループに極力近接させる必要がある。

基板とケースとの間は7.5mmほどしかないので、あまり大きい部品は使えない。
手持ちの部品の中から比較的小型なものを選択しつつ、そのサイズにあわせて部品配置を検討。

なお電池ボックスに元々入っているダイオードは、昇圧回路にそのまま使用可能なショットキータイプのIN5819なので、そのまま流用することにした。
(電池電圧が新しく、電池からダイオードを経由して直接出力される場合を想定しても、このダイオードの電流容量は充分)
ただし、元々付いている位置では前述の理由などいろいろ具合が悪いので、実装位置は変更する。


また電源スイッチをそのまま使用するが、電源ON/OFF状態がわかりにくいので、(電池の消耗が増える事になるが)LEDを付けることにした。


(図、準備中)

改造に着手。

まずはダイオードを取り外す。

先に検討した配置と使用する部品にあわせ、基板のパターンをカットしたり、部品を取り付ける穴あけを行った。

次に部品の取り付け。

部品が付いた時点で動作を確認。
最初からいきなり電池を4本つけずに、2本程度から始めてみる。

電池2本で昇圧動作が確認できたら電池4本入れてみる。
電池が新しい場合、電池電圧から0.3Vほど低下した電圧がそのまま出力されるはず。

動作確認が完了したら、基板を固定する「中カバー」を取り付ける。
なお改造でマイナスのパターンにもいくつか部品をつけた関係で、その部分が中カバーに当たってしまう。カバーの樹脂を切り欠く事で対処する。

改造が全て完了したところで、特性の味見確認。

基板改造時点の動作確認のところで記述したように、新品のアルカリ電池を4本入れると、出力電圧が5Vより大幅に高くなってしまう。
PSPの充電用ならともかく、携帯電話の場合はアルカリ電池3本で止めたほうが良いかも知れない。(1本はダミー電池を使用　とか。)

電池4本だと、電池の電圧が高いうち(5V以上)は、昇圧回路は動作せず、電池の特性がほぼそのまま出てくる。

電池3本の場合は、電池が新品でも電圧が5Vに満たないので、最初から昇圧回路が動作する。
5V近い電圧から昇圧するので、ICの昇圧能力が非力でも、400mA程度流して4.7V程度は得られる感じであった。


電池が消耗し、電池の電圧が5Vを下回ると昇圧回路が動作し始め、出力は5V程の電圧が維持される。
ただし、負荷が重い(電流が大きい)と、電池側の電流は電圧の低下に従いどんどん増加するので、電池の能力とICの電流容量の関係で、昇圧能力もどんどん低下する事になる。

負荷電流は携帯電話の電池の消耗具合で変わるので、携帯電話側の電池の容量が極端に少ない場合は、消耗の進んだ電池では充電が進まない可能性がある。
消耗近い電池は、携帯電話の電池の消耗が少ないうちから使用する事で、電池の残容量を使い切ってきれるはず。


なお詳しい特性は別途取ろうと思う。