バイクのバッテリー１２Ｖを電子機器電源に使用

バイクのバッテリー１２Ｖ（１２５ｃｃ）を走行中に電子機器の電源入力ＤＣ９Ｖ～１２Ｖ（温度センサーによるキャブヒータを作成しようと考えています）に使用したいのですが、直接接続しないでレギュレータ回路など通したほうが良いでしょうか、詳しい方お願い致します。

No.2 回答者： xpopo 回答日時： 2012/10/04 21:08

今晩は。

　回答NO.1です。参考になるかどうか？温度センサーによるキャブヒータの一例の回路図と動作をシミュレーションした結果を添付しました。

まず、温度センサはNTCサーミスタ（こちらのもの：http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-05251/
）回路図でD1、D2は５．１Vツェナーダイオード（こちらのもの：http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-06000/　　）オペアンプはLM３５８（こちらのもの：http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02324/　）を使用します。
　また、ヒータにはパワーMOSFETを使います。（こちらのもの：http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02415/　）
　回路図でR3、R4は１０ｋΩのヴォリュームです。回路図の値でサーミスタの設定温度は約50℃になります。このヴォリュームで設定温度を調整します。OPアンプU2でサーミスタの抵抗値を抵抗ブリッジから検出します。抵抗R9（100kΩ）はOPアンプU2によるコンパレータに正帰還をかけてヒステリシスを発生させてます。
　また、MOSFETはＯＰアンプU1と抵抗R11、R12、R14とコンデンサC1で定電流回路を構成してあります。回路はOPアンプU1のNONINV入力の電圧と等しい電圧が抵抗R14に加わるように動作します。結果として抵抗R14に流れる電流I(R14)はU1のNONINVの入力電圧をV(NONINV)として　I(R14)＝V(NONINV)／R14　で決まります。この電流がFETのドレイン電流になります。結果としてFETのドレイン－ソース間電圧Vdsは　
　　Vds　＝　（VB　－　V(NONINV)　
となりますので、MOSFETの発熱量　Pｄ（W)　は
　　Pd(W)　＝　Vds×Ids　＝　（VB　－　V(NONINV））×V(NONINV)／R14
となります。添付回路では　VB＝12V、V(NONINV)=390mV、R14＝0.51Ω　ですので、発熱量Pdは
　　Pd（W)　＝　（12　－　0.39)×0.39／0.51　＝　8.9（W)
と計算されます。もし、8.9Wでは熱量が足りない場合は抵抗R10の値を大きくしてV(INV)の電圧を上げればPdは大きく出来ます。
　添付図のシミュレーションは横軸が時間になっていますが、時間０ｓでサーミスタの抵抗値が10kΩに相当し、時間が大きくなるにしたがって、サーミスタ抵抗値はリニアに小さくなってゆき、時間１ｓで抵抗値は0.1ｋΩになります。時間１ｓ経過後は抵抗値は時間の経過と共に大きくなってゆき、時間２ｓで10ｋΩにもどります。図で時間が0.57sの時にサーミスタの抵抗値が4.16ｋΩまで下がり、オペアンプU2のNONINV端子の電圧がINV端子の電圧より下がりオペアンプU2の出力が最低電圧まで一気に下がります。この時の温度は約50℃です。それまではU2の出力は最大電圧を出力してましたのでMOSFETは8.9Wで発熱してます。0.57ｓ経過後はMOSFETはほとんどOff状態になって発熱は停止します。時間が更に経過し、１ｓを過ぎて、サーミスタの抵抗が再び増加し始めて時間1.46sの時点でオペアンプのNONINV電圧がINV端子電圧を上回り再びMOSFETは8.9Wで発熱し始めます。このときのサーミスタの抵抗値は5.4ｋΩで温度は42℃です。50℃との差8℃がヒステリシスの幅になってます。
実際の製作ではヒータのMOSFETとキャブレターの熱的な結合は十分取るように取り付けます。また、温度検出のサーミスタもキャブレタと熱的に十分な結合を取るように取り付けます。

No.1 回答者： xpopo 回答日時： 2012/10/02 14:57

今日は。

　キャブレターの加熱の電力は５W～１０W程度は必要になるでしょうから１２Vバッテリーから１A近く電流を流す必要が出てくるでしょう。ここにレギュレータを使用するとレギュレータの電力損失が無駄になります。ですから、加熱用の電力を供給する回路は直接バッテリーの１２Vを使用したほうが良いと思います。
　一方、温度センサから加熱用ヒータまでの小信号系は簡単な安定化回路を通したほうが良いです。バッテリー電圧は変動が激しい（１０V～１５V程度に変動します。）し、ノイズも多いです（バイクの場合、エンジン点火系のノイズが多い。）。