三端子レギュレーター回路の電圧低下について

ACアダプタ経由でDC9Vの安定した電圧を出力したい為、三端子レギュレーター（NJM7809FA)を使い回路を組んで、試験的に負荷を接続したところ、電圧が低下してしまいます。

使用目的上、逆接続や短絡に対する保護を付け、出来るだけ電圧を下げたくないのでレギュレーターを使用したのですが、この程度の電圧低下は許容範囲なのでしょうか？
また電圧低下を防ぐ方策をご存知の方がいらっしゃいましたら、ご教授いただけると幸いです。

動作環境は以下のようになります。
入力：12V/2A-ACアダプタ(無負荷時12.12V）

回路1
入力側：　入力　→　自己復旧型ヒューズ0.9A（1.8A遮断）　→　コンデンサ1（0.1μF）　→　コンデンサ2(100μF）　→　NJM7809FA
出力側：　NJM7809FA　→　コンデンサ3（0.1μF）　→　コンデンサ4(10μF）　→　逆接防止用ダイオード（２Ａ/ＶＦ：０．４１Ｖ）　→　自己復旧型ヒューズ0.65A（1.3A遮断）　→　出力

上記回路で無負荷時9.1V、約1Aの負荷を掛けると8.12Vに低下します。


回路2（回路1から保護系の素子を除いた物）
入力側：　　入力　→　コンデンサ1（0.1μF）　→　コンデンサ2(100μF）　→　NJM7809FA
出力側：　NJM7809FA　→　コンデンサ3（0.1μF）　→　コンデンサ4(10μF）　→　出力

上記回路で無負荷時9.16V、約1Aの負荷を掛けると9.05Vに低下します。


尚、どちらの回路でもGNDは正常に接続され、放熱もかなり大きめの放熱板が付いている状態です。

入力側との電圧差も疑い、16V/2.5A（無負荷時：16.06V）の物を接続し、出力電圧を測ってみましたが、ほぼ同様の結果でした。

メーカーのデータシートや、色々なHPを参考にさせていただき作成した回路なのですが、なにぶん知識が浅いもので、間違いや改善する点があれば、ご指摘いただけると助かります。

質問者からの補足コメント

• ご回答ありがとうございます。
  電圧の測定はレギュレーターの出力端子ではなく、出力端子→コンデンサー→ダイオード→自己復旧型ヒューズ→負荷と接続し、負荷の接続部分からテスターで計測しています。
  無負荷の場合は負荷を外して、最終がテスターになっています。

  No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/04/11 00:48

No.5 ベストアンサー 回答者： xpopo 回答日時： 2015/04/11 10:32

今日は。

１）　回路１ですが、保護系の素子（逆接防止用ダイオード（２Ａ/ＶＦ：０．４１Ｖ）と自己復旧型ヒューズ0.65A（1.3A遮断））ですが、これらは出力電圧ドロップの原因になってます。
　逆接防止用ダイオードは電源IC（NJM7809FA)の入力側に使用すべきです。しかし、もし電源IC（NJM7809FA)の負荷にDC電圧分が含まれる場合には10A以上流せるショットキーダイオードをアノードを電源IC（NJM7809FA)の出力側にカソードをGNDに並列に接続します。
　また、自己復旧型ヒューズ0.65A（1.3A遮断））は不要でしょう。なぜなら、電源IC（NJM7809FA)には出力短絡保護機能がありますからそれでICの過電流からの保護は保障されますから。ちなみにその特性はこちら（http://akizukidenshi.com/download/NJM7809.pdf）のデータシートの６ページの特性図（NJM7805/15/24 Load Characteristics）で分かります。その特性図でICの入力電圧VIN＝23VとVIN=10Vの特性から負荷電流が２A＋αを超えると出力電圧は約０Vに落ちるのが分かるかと思います。出力電圧が０Vに落ちれば負荷にはそれ以降電流を流せません。復帰させるには一旦負荷を出力から切り離なします。

２）回路図２ですが、こちらでは保護系の素子は使われてないので、ICのデータシートの性能、すなわち、データシートでLoad Regulationの項目でに書かれてますが1.5Aの負荷で15mV（typ）、90mV（max)の電圧降下が保障されtれます。ところがyamyum2015さんの作成された回路では電圧降下が　負荷電流1Aで　9.16Vｰ9.05V＝110mVと大きな値になってしまってます。これはICの出力から負荷端までのケーブルの抵抗と負荷端からICのGNDまでのケーブルの抵抗でのそれぞれの電圧降下の和が電圧降下を大きくしてしまってる原因と推定できます。ケーブル抵抗の和が100mΩ程度ありそうですがテスターで抵抗値を測ってみてください。なお、対策はもっと太いケーブルに代えることです。

この回答へのお礼

丁寧で解り易いご回答ありがとうございます。
回路１の個々の保護部品を付けた場合の電圧低下をそれぞれ測ってみたところ、出力側の自己復旧ヒューズを接続した際の出力電圧低下が特に大きかったので、不要とのご指摘をいただきとても助かりました。
出力側のショットキーダイオードですが、出力（付加接続）側も入力側と同等のDCコネクタを使用する上、極性が逆となる為、短絡防止と逆接続防止（出力側コネクタにACアダプタを接続）の為に必要かと思い付けていました。（質問文には記載しませんでしたが、三端子の出力側に並列・直列にそれぞれ付ける予定でおりました）
ご指摘いただいた「もし電源IC（NJM7809FA)の負荷にDC電圧分が含まれる場合には」というのは、多分、当方が考えていたた逆接続と同じ意味合いかと思うのですが、並列にダイオードを接続する場合の接続方法が当方の考えていたものと逆になるようなのですが、ご指示いただいた接続方法「アノードを電源IC（NJM7809FA)の出力側にカソードをGNDに並列に接続します」の場合、負荷側にACアダプタ等を繋いだ場合の対策にはなるとは思うのですが、通常時に7809の出力がGNDにつながってしまう事にはならないでしょうか？（ご説明いただいた意味をこちらが勘違いしているようでしたら申し訳ありません）
回路2に関しては、正にご指摘いただいた通りだと思います。
現状がブレッドボード上で構成してあり、三端子や負荷の接続端子が離れている上に、単線でかなり細い線材をしようしているので、線材を変更し、距離を短くして測りなおしてみます。
ありがとうございました。

お礼日時：2015/04/11 17:03

No.6 回答者： xpopo 回答日時： 2015/04/11 17:34

今晩は。

回答NO.5です。
　回答のお礼ありがとうございました。その中での下記の指摘

＞ご指示いただいた接続方法「アノードを電源IC（NJM7809FA)の出力側にカソードをGNDに並列に接続します」の場合、負荷側にACアダプタ等を繋いだ場合の対策にはなるとは思うのですが、通常時に7809の出力がGNDにつながってしまう事にはならないでしょうか？

ですが、すみません、ご指摘の通りです。ショットキーダイオードのアノードとカソードは逆が正しいです。間違えました。訂正させてください。逆接はACアダプタ出力と電源IC の出力間で起きる可能性があるということですね。その場合、ACアダプタの出力電流能力が２Aということですので追加するショットキーダイオードの電流能力は５A以上もあれば十分でしょう。

この回答へのお礼

色々とご指南いただきありがとうございました。
その後、数種のパターンを想定し実験した結果、負荷側を分配した際の逆接続を考慮し、三端子の出力側それぞれに直列にショットキーダイオード、並列に容量の大きい整流用ダイオードを付ける事にて落ち着きました。
ご指南いただいた事が結果につながりとても感謝しております。
この度は誠にありがとうございました。

お礼日時：2015/04/21 20:22

No.4 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/04/11 07:34

>電圧の測定はレギュレーターの出力端子ではなく、

>出力端子→コンデンサー→ダイオード→
>自己復旧型ヒューズ→負荷と接続し、負荷の接続部分から
>テスターで計測しています。

とすると、ヒューズとダイオードの電圧降下では？

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。　
ご指摘いただいた通りでした。
最初に使用していたダイオードが一般の整流用で、無負荷時でも電圧降下があり、その後、ショットキーダイオードに変更した際に無負荷時には殆ど電圧低下がなかったので、ちょっと勘違いしておりました。

お礼日時：2015/04/11 17:09

No.3 回答者： ungi4 回答日時： 2015/04/11 03:52

No.1 です。

ああ、これを知りたいんですか。

＞この程度の電圧低下は許容範囲なのでしょうか？

誰が許容するか？
設計者＝質問者さん
のことなら、それはあなた自身のことなので他人に尋ねることではなくあなたが決めることです。

繰返しになりますが、NJM7809FA は、自身の出力端子が安定するように動作します。
その先で電圧降下を生じる部品を通過した後の電圧なんて知りようもなく、許容するも何もありません。

＞また電圧低下を防ぐ方策をご存知の方がいらっしゃいましたら、ご教授いただけると幸いです。
防ぐも何も、NJM7809FA は「きちんと働いてる」ので、この部品にはそれ以上のことはできません。

どうしても、というなら４端子レギュレータやシャントレギュレータなど、
センシング端子付きのレギュレータを使って「安定化させたい箇所」からフィードバックしセンスさせることです。
もちろん、調整能力にも限界はありますから、あまりに差が大きければ無理です。

LM317
https://www.google.co.jp/search?q=%E3%82%B7%E3%8 …

は「シャントレギュレータ」で「可変型３端子レギュレータ」とも呼ばれメジャーで低価格で使いやすいです。

No.2 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/04/10 22:46

>無負荷時9.1V、約1Aの負荷を掛けると8.12Vに低下します

質問からはどこの電圧を調べているのか
不明ですが、データシートではレギュレータの出力端子では
変動は0.1Ⅴ以下のはず。

No.1 回答者： ungi4 回答日時： 2015/04/10 22:11

何を知りたいんです？

＞上記回路で無負荷時9.1V、約1Aの負荷を掛けると8.12Vに低下します。

NJM7809FA が安定化できるのは自身の出力端子に於いて、です。
その後段にいろいろ追加し、その先、電気的に知りようもない箇所の電圧が9Vに達してないからって
それを補うような動作は「どうしたってできっこありません」。

＞逆接防止用ダイオード（２Ａ/ＶＦ：０．４１Ｖ）　→　自己復旧型ヒューズ0.65A（1.3A遮断）　
などいろいろ付ければそりゃそれなりに電圧は下がって当然。