Shunt Regulator with DC/DC Converter

ナザール式 シャントレギュレータについては

henさんから安定度に問題があるのではないかとのご指摘がありました。

送っていただいたスパイスモデルは僕にとっては難解で

いづれ解を出せるよう精進したいと思っています。

henさんありがとうございました。

不安定要素があるかもしれないということを念頭に置きながら

注意深く実験を続けたいと思います。

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単電源入力で+/-両出力の低雑音電源があると何かと便利です。

自分で設計したDC/DCコンバータは材料費がかかりすぎるので

既製品のDC/DCコンバータで試してみました。

使用したDC/DCコンバータはMCW03-05D15で

入力電圧4.5V~9Vで出力電圧が+/-15V（+/-100mA)という仕様です。

シャントレギュレータはヘッドルームを3V確保して出力電圧は+/-12Vにしました。

シャント電流は放熱器温度の兼ね合いから+/-80mAに設定にしました。

下記回路で電源投入時のMCW03-05D15の挙動は

５〜6Vの入力電圧ではDC/DC出力電圧は+/-15Vに届かず

7V〜9Vの入力電圧で+/-15Vになりました。

シャント・レギュレータ の基準電圧の　LPFの時定数により

設定電圧に達するまでの時間、一次側にラッシュ・カーレントが流れます。

　今回はDC/DCコンバータを使用するので問題になります。

対策として電源投入時に　Photo MOS Relayを使用して

　LPFキャパシタを急速充電するようにしました。

これで突入時にMCW03-05D15の保護回路が動作することはないはずです。

電圧設定と電流設定はポテンショメータで正負同じに調整できるようにしてみました。

DC/DCコンバータの入力電圧は9Vに設定しました。

測定は

「BF862_8Para_60dbアンプ」+「10Hz~100KHz_BPF」で出力ノイズを観測しました。

シャント電流は80　mAの状態で負荷は接続していません。

UA-1S の読みは10Hz~100KHz帯域制限で500uVrmsでした。

60db Ampを介していますので読みの1/1000になり0.5uVrmsになります。

スコープでの読みは3mVp-pですが50Hzの誘導を受けています。

これは3uVp-pに相当します。

出力に1KΩを3本並列接続してトグルスイッチでON-OFFしてみます

出力電圧は12Vなので負荷電流吐き出し33mA のON-OFFになります。

60dbアンプを介しているので1.03Vp-pは1.03mVpーpです。

シンメトリーなステップレスポンスでオーバーシュートが一発で収束しています。

波形は60dbアンプの過渡応答特性が影響しているかもしれません。

出力をダイレクトにスコープ接続したレスポンスです。

いずれにしてもリンギングはないので位相マージンは確保されていると思います。

出力インピーダンスは400uV/33mA=12mΩと計算されました。