24V3A程度のACアダプタから各種電圧を作る。

質問

趣味でいろいろな電子回路を作っています。
各基板ごとにそれぞれ電源を持たせるのは面倒なので、あらかじめ3.3V、5V、9V、12Vの電源を用意しておき、それぞれ３つずつ位の端子を取り付けておこうと思います。
基板の電源ラインを、用意した電源端子の適したものに接続するだけで、基板ごとの電源はいちいち準備しなくて済むようにします。
そのために、24Vの１台のACアダプタから上記の各種電圧を作ろうと思います。
三端子レギュレータを使うつもりですが、電圧の落とし方はどうするのがいいでしょう？
１．三端子レギュレータのVinを全て直接24Vにつなぐ。
２．24Vにつなぐのは12Vの三端子レギュレータのみで、あとは順に12Vから9V、9Vから5V、5Vから3.3Vというように電圧を下げていく。
３．その他の接続方法にする。
４．そもそも上とは全く別のやり方で電圧を用意する。
ぜひ具体的に教えてください。
よろしくお願いします。

回答No.5

shouga9

No.1 です。

おおもとは24Vでしたね。勝手に12Vと勘違いしてました。

３端子レギュータの発熱ですが、小電流なら発熱も少なく、問題は大きくないです。
また、前に触れたように複数段使い電圧を段階的に落とし
発熱箇所を分散させるのも一手です。

少し脱線しますが、普通の３端子レギュレータは入力電圧に上限のためにあまり高電圧だと
使えなかったりしますが、
「シャントレギュレータ」(LM317T）を使うと初めが高い電圧でも大丈夫です。
(このシャントレギュレータは出力可変型で、外付け抵抗というかコントロール端子に与える電圧で
出力電圧を決定します。
GND端子を持たず「＋側からｘｘVカットする」という使い方ができるものです。

DC-DCコンバータやスイッチング電源ですが、
微弱なアナログ信号を扱う場合は、ですが
ノイズフィルタを入れるとかスイッチングノイズが少ないタイプを使ってください。
「アナログ用」と謳われる製品があります。価格はそれなりにアップします。

生体電気信号のような微小信号を扱う電子機器にはスイッチングタイプは使えない、と聞きましたが
昔の話で現状は違うかもしれません。

あと、「最小消費電流」が規定されてたりします。
また、AC電源投入後DC出力が安定するの少々時間がかかります。
複数電源を同時に使う場合、電源の立ち上がりに時間差があるとまずい場合は要注意です。

どんなものにもデメリットなく使える万能電源回路は今のところ存在しません。
用途とメリットデメリットに応じて電源仕様を決めるのがセオリーです。
とはいえ実験用だと決められないでしょうから、
最初は決定的にダメでもなく想定する用途だけでそこからスタートし、
使いながらデメリットをみつけては改善していけばいいと思います。

回答No.4

shintaro-2

レギュレータではなくスイッチング電源で降圧してください。

参考URL：

http://akizukidenshi.com/catalog/c/cdengen4/

お礼

ありがとうございます。
tadysさんのご意見もあり、DC-DCコンバータについて検討しています。

回答No.3

mink6137

お遊びレベルの話しなので、三端子レギュレータありきでお答えします。
損失だけの視点みるとが１．、３．よりも２．が良い。
しかし、それでも12Ｖレギュレータの損失が大きすぎ（12V×3A=36W）て現実的ではないですね！

より簡単には12ＶのＡＣアダプタに変えて、
9Ｖ～3.3Ｖは三端子レギュレータで…がまだ良いです。
それぞれのレギュレータの動作と発熱（損失）を実感するのも良いでしょう。

お礼

ありがとうございます。

回答No.2

tadys

No.1さんが言うように三端子レギュレータを使うと電力の損失が多くて放熱が必要になるでしょう。

１の場合：3.3Vの出力では20Vほどがロスになります。
仮に1Aを出力するとすれば20Wの電力に耐えるレギュレータが必要です。
２の場合：12Vのレギュレータに電流が集中します。
仮にすべての電圧から1Aを出力するとすれば12Vには4Aが流れるので48Wの電力に耐えるレギュレータが必要です。
３の場合：どのようにしても１や２と同様の問題に対処する必要が有ります。

お薦めはこちらです。
DC-DCコンバータを使用すれば電力のロスを10％程度に抑えられます。
同時に使う電圧が少ないのであれば可変型のコンバータを使うことで用意する回路を減らすことができます。
電圧可変型のコンバータは秋月電子から購入できます。
こちらは3V～16Vの範囲が可変できます。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-07762/
ピンのピッチが1.17mmですが、多少無理すれば1.27mmのユニバーサル基板に取り付けできるでしょう。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00186/

こちらは5V～19Vの範囲が可変できます。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-01610/
2.54mmのユニバーサル基板に取り付けできます。

5V固定のコンバータです。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-07917/
3V固定のコンバータです。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-07763/

その他のDC-DCコンバータを探すのならこちらから
http://akizukidenshi.com/catalog/goods/search.aspx?keyword=dc+%83R%83%93%83o%81%5B%83%5E&tree=&goods=m&number=&name=&min_price=&max_price=&sort=&style=T&search.x=84&search.y=19

お礼

DC-DCコンバータについて教えていただき参考になりました。
これを使う方向で考えてみようと思います。

回答No.1

shouga9

>１．三端子レギュレータのVinを全て直接24Vにつなぐ。
>２．24Vにつなぐのは12Vの三端子レギュレータのみで、あとは順に12Vから9V、9Vから5V、
>5Vから3.3Vというように電圧を下げていく。

３端子ギュレータというかドロップタイプのシリーズレギュレータは、結局
「下げた電圧分ｘ電流分」を熱に変換し無駄な消費として目的の電圧電流をその先に供給します。
熱はもちろん３端子レギュータから出ます。
あまりに大量の発熱だと、うまく放熱してやらないと、熱に弱い半導体は壊れます。

例えば、12Vを元に3V1Aを供給する場合、差分9Vｘ１A=9W もの電力が熱となり全部レギュレータから発生します。
12Vから3V用レギュレータの１段とすると、全部の熱が１個のレギュレータから発生します。
が、
例えば２段、12V→9V→3Vとすると１段目は差分3Vｘ１A＝3W、２段目は6Vｘ1A=6Wと、分散させられます。
（複数電圧を同時に使う場合は、その分上段レギュレータの発熱が多くなる）
その点では方法２．のほうがよいでしょう。

尚、普通の３端子レギューターは、「安定動作には入出力電圧差が３V以上要る」のが多く、
例えば3.3Vの元に5Vを、というのはNGです。この場合、LDO (LowDropOut) タイプを使います。

お礼

ありがとうございます。
いずれにしてもいろいろ問題がありそうですね。
もう少し検討してみます。