ブロッキングオシレータをLTspiceでシミュレートしてみる

masatoさんとhamayanさんが1.5Vの電池をブロッキングオシレータで昇圧して白色(青色)LEDを点けています。元ネタはmakeの記事だそうです。
ブロックオシレータの原理の解説はここが詳しいです。このサイトの元ネタは外国のサイトでここみたいです。電球に組み込んだり色々しています。

ブロッキングオシレータをLTspiceでシミュレートしてみました。回路図です。


シミュレーション結果です。

回路図のoutの電位を示したグラフです。縦軸の一番上は5Vで下は0Vです。横軸は時間で右端が20m秒です。

定数はいいかげんに決めました。整流しないと結果が見づらいのでショットキーバリアダイオードとコンデンサで整流しています。右下にいるのが負荷で常に20mA流れるようになっています。outは20mA流したときの電圧です。

LTspiceでトランスを作るには、インダクタを二つ結合します。左上のK1 L1 L2 1はL1とL2を結合したのがK1というトランスであることを意味しています。最後の1は結合の度合い?みたいなものです。

シミュレーションではstartupオプションをつけないと発振しません。
2SC1815だと負荷が20mAだと発振しませんでした。10mAにすると発振しました。50m秒くらいまでシミュレートしたら3Vを超えていました。

出力波形です。


このシミュレーションはやたら時間がかかります。というのも、やたら発振周波数が高いからです。この例だと2.3MHzで発振していることになります。なんか嘘っぽい感じもします。
加えてディスクにもがんがんアクセスにいきます。スワップしてる？CPUもがんがん使ってマウスの反応がにぶくなるくらいなので、あまり長いシミュレーションは怖くてできません。

LEDには瞬間的に大きい電流が流れているようです。すごい勢いで点滅しているので人間の目には点滅していることが分からず、ずっと点いたままに見えています。たぶん明るくするには整流して点けっぱなしにするのがよさそうです。その際は電流制限抵抗を付けないとLEDを破壊する危険性があります。

なんか自分で手を動かしてないです。

PFMステップアップDC-DCコンバータHT7733A

年末に共立エレショップさんから通販で買うものがあったので、ついでに何かないかと探していたら、最新登録商品のところに載っていました。分類はDC-DCコンバータみたいです。メーカーはHOLTEKというところで5V出力のHT7750Aもあります。1個63円です。

電池の1.5Vとかから3.3Vを作るDC-DCコンバータです。パッケージはトランジスタによくあるTO-92です。足は3本です。

1 GND, 2 Vout, 3 LX

ブレッドボードで試してみました

LEDはVfが2.8Vくらいある白色LEDで電流制限抵抗は100Ωをつけています

回路図です

データシートに載っている回路図のままです。データシートではショットキーバリアダイオードに1N5817をコンデンサはタンタルコンデンサということになっていましたが、手持ちになかったのでEK14と電解コンデンサにしています。インダクタは47uH～100uHとなっています。

LXからパルス列が出ていて、コイルのキックバックで昇圧しています。VoutからフィードバックをもらってLXの周波数を調節することで3.3Vにしているみたいです。計った環境ではLXに330kHzくらいが出ていました。
トラ技1月号のp.122ではAVRを使って似たような昇圧型DC-DCコンバータが紹介されています。

秋月で1S3(30V)、1S4(40V)というショットキーバリアダイオードを売っていて、EK14のかわりにこれでもよさそうです。
タンタルコンデンサ(47uF、22uF)も売っていますが足のない表面実装用のものみたいです。タンタルはマルツ、サトー電気でも売っているようです。千石はないっぽいですが低ESRコンデンサというのを売っています。
(1/6追記 共立エレショップさんでもタンタルコンデンサを扱っています。一緒に購入するのが吉ですね。)
インダクタはサトー電気さんで買ったもので、形はひょうたん型でHANGと101の2つが書かれています。
(1/6追記 写真のコイルはサトー電気さんのホームページではLH608型と書かれているものでした。)

インダクタやコンデンサはなるべく直流抵抗成分の小さいものを選んだ方がよさそうです。

電池はへたりかけなので、1.318Vでした。また、出力は3.338Vでした。
電流制限抵抗(100Ω)の両端は0.564Vだったので、5.64mAながれていることになります。
データシートでは最大200mAということになっています。どのくらいまで流せるかって、どうやって調べればいいんでしょうね。

電池で白色LEDをつけたり、マイコンを動かすという用途によさそうです。