LT1172CN8使用の昇圧コンバータ

投稿日 2013/04/01

秋月電子で300円で購入可能なリニアテクノロジの電源IC LT1172CN8で昇圧型コンバータを作ってみました。

このICは多彩な電源トポロジーに対応していることが特徴です。

リニアテクノロジの電源ICは、無償で使えるLTSpiceでシミュレーションできます。シミュレーション回路も用意されているので、部品の定数を手持ちのものに置き換えてシミュレーションし、実際に性能が出るかどうか試してみました。

LTSpiceには、新しいICが発表されるとすぐにシミュレーションモデルが追加されるので、定期的にアップデートしておくと最新のICがシミュレーションできます。

LT1172CN8は最新というわけではありませんが、入手しやすいので選びました。

さてこのIC、対応可能な電源トポロジーのほぼすべて、降圧、昇圧、フライバック、反転、およびチュークで使用可能とのこと。データシートにはさまざまなトポロジーの回路例が載っていますので、いろいろトポロジーを変えて性能を確かめてみるのも面白そうです。

今回はLTSpiceにシミュレーション回路がある昇圧型を試してみました。

まずは5Vを12Vに昇圧する実験です。

LTSpiceを起動し、LT1172を呼び出し、サンプルのシミュレーション回路を貼り付けます。

LT1172CN8のシミュレーション回路　回路には無いがE1,E2はグランドに落とす

これは昇圧型の基本的な回路です。電源ICを使用すればこんなに簡単にスイッチングレギュレータができてしまいます。

手持ち部品の関係でサンプル・シミュレーション回路の部品定数をいくつか変更しています。

L1を150uHから100uH
入力のコンデンサは100uFから220uF
出力のコンデンサは500uFから1000uF
R2 1.24KΩを1.2KΩ
R1 10.7KΩを5KΩから15Kまで1KΩステップ

入力電圧はDC 5Vです。
負荷は純抵抗24Ωです。

出力電圧にプローブを当てて50mSのトランジェント(過度応答)解析を行いました。

R1の抵抗値変更による出力電圧の可変範囲をシミュレーションしてみました。

R1を5KΩから12KΩまで1KΩステップで変化させた場合の出力電圧(Vin 5V, RL 24Ω)

グラフからR1の可変により以下の出力電圧が得られます。
5KΩ 6.4V
6KΩ 7.4V
7KΩ 8.5V
8KΩ 9.5V
9KΩ 10.5V
10KΩ 11.6V
11KΩ 12.6V
12KΩ 13.6V

R1は半固定抵抗にすればよいので、あまり細かく調べておく必要はありません。
シミュレーション結果から、20Kから50KΩくらいの半固定抵抗がよいようです。

それより気になるのは、入力電圧5Vから昇圧した場合、何Aまでとれるかです。
実際に回路を組んで実測してみました

コイルは縦型とトロイダルコア型を試したが、ほとんど同じでしたので、ここでは縦型のコイルの結果のみを載せました。

VR1は、上記のシミュレーション結果より、50KBとしました。

Vcのコンデンサは手持ちの関係で電解コンです。

入力電圧は5Vと9Vで試してみました。

電子負荷で出力電流を0Aから1A付近まで吸い込んでみます。

入力電圧5Vと9V 　出力電流0から1.25Aにおける出力電圧の変化

入力電圧5Vで出力電圧12V 1.0Aの昇圧コンバータとして期待し実験してみましたが、
出力電流0.5Aまでが実用範囲のようです。

回路パラメータが推奨回路と異なるので、慎重に合わせて実験してみるべきかもしれませんが、
それにしてもリニアテクノロジのデータシートを読んでもこのへんの記載がないので、実験して確かめるしかありません。

入力電圧を9Vにすれば、1Aくらいまで実用範囲のようです。
しかし9Vから12Vへの昇圧はあまり使用頻度は多くないかと思います。

効率はグラフにしませんでしたが、出力電圧が11V以上の範囲で76%から98%でした。

結論:LT1172CN8は5V入力のとき 0.45Aまでで使うべし!

(JF1VRR)