回路図

決定した仕様をもとに回路図を書いてみました。

Desulfator 12-24V回路図

使用している部品の説明をします。

S1:

ON-OFF スイッチです。デサルフェータの稼働、停止を行います。

S2:

ON-ON スイッチです。12V-24Vの選択をします。

U1:

正出力三端子レギュレータでNJM7805を使用しています。
バッテリーから供給される電圧は10V以下~30V以上と大変幅広いので、U2、U3へ供給する電圧を5V一定に安定させます。

U2:

定番のタイマーICでLM555を使用しています。コイルL2に流す電流の時間や周波数をコントロールします。CMOS版のLMC555CNでもかまわないと思います。
むしろこのノイズ発生器(デサルフェータ)にはノイズに強いCMOS版のLMC555CNの方がいいかもしれません。
出力電流が50mAと少々少ないですがMOS-FETを駆動するだけなので問題ないと思います。

U3:

LM555の出力を反転するためのDH74HC04インバータです。
6組のインバータが入っていますが一組だけ使います。
残り使わない5組の入力ピンは必ずVccに繋ぐかGNDに落としておいてください。
LM555のHレベル出力はLレベル出力より短くできないので、出力を反転使用しなければなりません。
そこでLM555の出力をDH74HC04インバータを通し、反転した出力で2SK2232をスイッチングします。
トランジスターで反転するかPNP系のMOS-FETを使用してもいいと思います。
事実ネット上ではPNP系のMOS-FETを使っている物が多く見受けられます。

VR1:

LM555のHレベル出力時間すなわち2SK2232のOFF時間を決める抵抗です。調整できるように200kΩ半固定抵抗を使用します。この抵抗で発信周波数を決めますが、だいたい5kHz~60kHz位(120kΩ 辺りで10kHz)調整出来ます。

VR2:

LM555のLレベル時間すなわち2SK2232のON時間で、コイルL2に電流を流す時間を決める抵抗です。これも調整出来るよう20kΩ 半固定抵抗を使用します。
コイルL2のON時間(TH)は1μs~14μs(10kΩ 辺りで7μs)調整できます。

R3:

炭素皮膜(カーボン)抵抗で330Ω 1/2Wです。
U1のNJM7805の入力電圧は35Vと十分に高いのですが、電圧の高い分は熱として放出されるので、U1の発熱を出来るだけ押さえるため挿入します。
12Vバッテリー接続時にこのR3 330Ω を通してU1に電源が供給されます。
今回1/2Wの物を使用してますが、この抵抗に発熱がなければ1/4Wでもかまわないです。

R4:

炭素皮膜(カーボン)抵抗1kΩ 1/2Wです。
これもR3と同じ理由で挿入します。
ただしこちらは24Vバッテリー接続の時にR3と直列接続で使用されます。
これも発熱さえなければ1/4Wでかまいません。

R5:

炭素皮膜(カーボン)抵抗10kΩ1/4Wです。

C1:

電解コンデンサ22μF 35Vです。
定格電圧16V以上有ればいいです。
車載を考えると耐熱は105℃は必須でしょう。
NJM7805の出力を安定させます。
容量に関してはこんなもんでいいのでは。

C2:

積層セラミックコンデンサ1000pF 50Vです。
これも定格電圧16V以上あれば大丈夫です。
C2コンデンサ容量は前述のVR1,VR2とともにパルスの発信周波数やL2の通電時間を決める重要な要素で、これを決定するに当たり、LM555のデータシートに記載された計算式に実際数値を色々いれて計算をしてみて、この辺が良さそうだと言うところで適当に決めました。

C3:

積層セラミックコンデンサ0.1μF 50Vです。
これも定格電圧16V以上あれば大丈夫です。
ネットの先達方々はこのPin5を開放のままにしている方が多いのですが、私はこのノイズ発生器の電源ラインからのノイズ進入などによる誤動作を防ぐため、0.1μFのコンデンサを通してGNDに落としました。

C4:

電解コンデンサ22μF 50Vです。
このコンデンサはNJM7805の入力を安定させます。コンデンサは容量はC1と同様でいいと思いますが、定格電圧はC1より遙かに高い電圧がかかるので50V以上は必須でしょう。
耐熱に関しても車載があり得るなら105℃は必要です。

C5:

電解コンデンサ470μF 200VコイルL2に多貯められたエネルギーがスパイクとなってバッテリーへ放出される際、放出スパイクの基本電圧となります。
このC5の電圧にL2のスパイク電圧が加わってバッテリーに放出されます。
いつも利用している秋月電子通商には470μFのものではこれしかなかったので、オーバースペックでかなり場所を取りますがこれに決定しました。

Q1:

NチャンネルパワーMOS-FET 2SK2232 です。
L2コイルにパワーを貯めたり、貯まったパワーをバッテリーへ放出する切り替えをします。
鋭いパルスの発生と発熱を抑えるため、ON抵抗の低い物を選択します。
熱対策として、小さいヒートシンク(20.0℃/W)をつけました。

D1:

Q1のMOS-FETがONの時点灯するLEDです。
実際は10kHzで点滅しているわけですが、LEDは連続点灯しているように見えます。
LEDの種類はパワーLED以外であれば何でもかまいません。

D2:

ファースト・リカバリーダイオードER504です。
L2に貯められたエネルギーがQ1のOFFによりスパイクとなってバッテリーへ放出される際の通り道となります。
回復時間が短いほど鋭いスパイクが期待できるのですが、そのぶん大きな電流が流れて発熱が予想されます。
この熱対策に対してはこれと言った対策は無かったのですが、秋月電子通商で売られているクールスタッフ(放熱フィルム)というシートを貼り付けてみました。

L1:

チョークコイル1mH 3A です。
L2で発生したパルスが回路の方へ戻らないためのノイズフィルターです。
これでなくてはならないと言った定義は無いのですが、私の環境で入手可能なこれを使用します。

L2:

トロイダルコイル330μH 3A です。
ネットの先達皆様は200~330μHが多いようなので私もこの辺りに決めました。
パルスエネルギーを蓄えるコイルで、出来るだけ大きなコアの物を選択するのがよいようです。

ヒューズ:

ガラス管ヒューズ2Aです。
ヒューズはどの様なかたちの物でも良いですが、必ず2A程度の物を入れるべきです。

 

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