質問: 昇圧回路を使うか、電源を増やして直列にするか。 昇圧回路を使うか、電源を増やして直列にするか。 現在、パワーledライトの自作をしようと思っています。 9.3vtyp 480ma 必要なledなのですが、これを充電電池(単3)で駆動しようと思います。 ・1.2v 2700mah の電池を8個直列にし、9.6v 2700mah 電源とするか、 ・4個直列にしたものを2つ並列接続し、4.8v 5400mah→11vに昇圧するか、 どちらにしようか迷っています。 ledの定格ギリギリで、なおかつ電池8個を直列ともなると、電圧が下がってきてすぐledが消えてしまいそうです。 昇圧回路を使用するのであれば、余裕をもって電圧を上げてみようと思うのですが、 果たして、電池の持ちはどちらが良いのか疑問に思っています。 ledを長く点灯できるのはどちらでしょうか。 ご教授下さい。
回答: 昇圧回路の変換効率はそれほど高くありません。 個人で工作できるレベルだと、50%~80%といったところじゃないでしょうか。 また、ニッケル水素電池は、ギリギリまで1.2vの電圧を維持でき、その後すとっと落ちるような放電特性を持っています。 エネループの放電特性を調べた人のページ http://www.kansai-event.com/kinomayoi/battery3/eneloopr.html の、500ma定電流放電のグラフを見ると、 1.16v(9.3v÷8)にまで落ちるのは3時間40分ぐらいのところで、 その時点でもうほぼ電池容量を使い切った感じになってます。 ですが、だからといって9.3v480maのledを3時間40分駆動することはできません。480maを流すための定電流回路が必要になります。 少なくとも、この程度の電圧差では、電流制限抵抗1本ですませるのは無理。 (0.6ωの抵抗を使えば、9.6v時に500maになりますが、セル電圧1.25v=電源電圧10v時には、1.2aも流れてしまう計算になります) 出来るだけ低ドロップな定電流回路となると http://vicdiy.com/assy_knowhow/034/034.html このページの「定電流駆動のその他の方法」右図 のような、直列はトランジスタ1本だけの回路が必要になるでしょう。 トランジスタ1個分、+0.65vの電圧が必要になりますから、 9.3+0.65=9.95v、セル1本あたり1.25vが動作のリミットということになります。 そうなると、上述のグラフを見ると、稼働時間は3時間ぐらいと推測されます。 一方、4直列-2並列にした場合。 変換効率が80%とすると、11v500maにするためには、元の電圧が平均1.25vとして、5v-1380maになります。 (11v500ma=5.5wの出力で、変換効率80%とすると、入力は6.9w必要。6.9w÷5v=1380ma) 2並列なので、セルあたり690maですから、消費電流は38%増。→稼働時間38%減 一方、上述の放電グラフを見て、終端電圧1vまで使ったとすると、 3時間50分まで50分ほど(27%)延びています。 まとめると、効率80%で、1vまで使い切ったら、 38%減と27%増で、差し引きすると8%減(1.27/1.38=0.92)になり、 2時間45分ぐらいは使える計算になります。 80%という高い変換効率を仮定してもこれですから、そうなると、 「0.7vという低ドロップな定電流回路を作れる」のなら、 「わざわざ並列にしてから昇圧する」よりは、 昇圧回路なしに直結した方が長持ちなのは確実でしょう。