昇圧回路の設計方法を教えてください

乾電池一本でスマホを充電できる装置を製作したいです。
乾電池は単一を使おうと思っています。
1.5vの入力から5vを出力してusbケーブルに繋げたいのですが回路の設計方法やそれが分かるサイトなどを教えていただけませんか。
自作する必要があるのでコンバータそのものがほしいわけではないです。
今はlmc555を使用して作ろうとしていますが周波数や回路定数を決定する方法が分かりません。
他の方法でもいいので回答よろしくお願いします。

質問者からの補足コメント

• 回答ありがとうございます。
  すみません、高周波トランスについてはよくわからないです。
  コイルを使用するつもりです。
  必要電流についてはとりあえず考えません。スマホに接続したときに反応すればいいです。
  学校の課題の関係で市販のdcdcコンバータをそのまま繋げて完成というわけにはいかないので自作する必要があります。

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2017/12/18 18:52

• そうですね。実際の充電時間とかは特に考えないです。できれば早い方がいいですがお金と手間がかかりそうなので・・・。
  タイマーICは勧められただけなのでできれば使用したいですが、必要条件ではないです。

  No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2017/12/18 19:13

• みなさん回答ありがとうございます。
  やはり一本では無理がありそうですかね。市販のdcdcコンバータに1.5vから5vにできるものがあるのでどうにかなるのかと思ったのですが自作となると難しいのでしょうか。
  充電ができないというのはスマホを充電するのに必要な電流量を乾電池一本から取り出すのが無理ということですかね。
  先生曰く充電するために必要な電流量なんてものはないと言われたのでどれだけ遅くともできないことはないというふうに解釈したのですが・・・

    補足日時：2017/12/18 19:53

• No.6さん
  →専用ICとはこのようなものですよね？
  　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-08619/
  　これを使用すると簡単すぎてしまうのでダメだそうです。
  
  No.7さん
  →実用性を全く考えなかった場合でも不可能でしょうか。1.5vから5vに昇圧さえできればusbで接続す　ることができると考えているのですが、あまりに低電流過ぎてもダメということですか？
  
  
  では、乾電池を2本使用し、lmc555を用いるとして、回路の周波数や回路の定数を決定する方法、または、それが載っているサイトなどを教えていただけませんか。お察しの通り詳しくないのでわかりやすいサイトを探しているのですが、色々なサイトを見てこんがらがってしまっています。

    補足日時：2017/12/18 20:29

• 発信回路の周波数の決定方法はわかりました。
  
  昇圧回路の部分のコイルやコンデンサなどの値の決定方法についてどなたかよろしくお願いします。

    補足日時：2017/12/18 21:26

No.12 回答者： chiha2525-- 回答日時： 2017/12/19 01:04

３本つなげて4.5Vとか、４本つなげて6.0Vを作る方が現実的な解決策だと思うのですが。

（まぁ百均に売ってたりしますが・・）

No.11 回答者： pcgal 回答日時： 2017/12/18 21:32

No.9です。

大規模な回路ではありませんから、ブレッドボードに組んで色々実験した方が早いです。
計算しても最後は実験ですから。

No.10 回答者： tekcycle 回答日時： 2017/12/18 21:29

期限切れの備蓄用電池が大量にあって処分に困っているようなケースを除けば、そもそも電池代が高くてやってられないのでは。

回路は、ebayにでも行けば、中国人がなにやら売っていると思います。
勿論信頼性は０ですが、どういう回路かというのは見て判ると思います。

また、例えば5Vで出力したとしましょう。
スマホの電池を(リチウムだろうから)3.1Vから4.2Vまで充電するとします。
5V－3.1V＝1.9Vや5V－4.2V＝0.8Vは、そのまま損失にしかなりません。
しかも、スマホ側の受電回路がどうなっているかにも依るだろうから、取り出せたリチウム電池を3.3V～4.4Vくらいで充電してやるようなことができないかもしれません。
つまり、20％以上、只の熱損失で消えてしまいます。
充電回路それ自体は、原理的には上手く作ればそれほど損失無く作れると思いますが。

それと、昇圧による電圧変換で、かなりビッチリ作って5％、ラフに作れば30％くらいはすぐに損失してしまいます。

http://jpn.faq.panasonic.com/app/answers/detail/ …[ｱﾙｶﾘ･ﾏﾝｶﾞﾝ]-乾電池の電池容量はどれ位？-pz29060
アルカリ単一電池、1.5V(甘めに)１Aは、ロス無く昇圧されるとして、5V300mA。
5.5時間で、300mA×5.5時間＝1650mAh分充電できるようです。
お使いのスマホの電池のスペックを調べて下さい。
3000mAhくらいあったりして。3000mAhなら半分しか充電できない、しかもロスを考えればそれも無理、ということになります。
しかも、5.5時間充電してそれ。
逆に、１Aくらいの出力で設計しておけば、電池側はともかく、スマホ側はそれほどの危険性は無いでしょう。

そういうわけで、緊急用ならまだ何とか、と思いますが、どう考えても常用するのもでは無いでしょう。

No.9 回答者： pcgal 回答日時： 2017/12/18 20:45

No.6です

http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3421f.pdf

No.8 回答者： xs200 回答日時： 2017/12/18 20:43

>先生曰く充電するために必要な電流量なんてものはないと言われたのでどれだけ遅くともできないことはないというふうに解釈したのですが・・・

そんなわけないでしょ。電池から無限に電流は引き出せません。
これはエボルタの定電流連続放電特性です。
http://jpn.faq.panasonic.com/euf/assets/images/p …

2Aだと0.25hつまり15分でおしまいです。1.5Vから5Vに効率100%で変換したとしましょう。5Vでの電流は0.6Aになります。0.6Aで15分じゃ充電できないのは明らかです。それでは小電流ではどうかというと、スマホは使っていなくても電流を消費しているのはおわかりですよね。充電しているそばから放電しているのでいつまでたっても充電できません。電源をオフにすればいい? 3000mAhのバッテリーを30mAで充電したら100時間です。これならエボルタの特性からも充電はできる計算ですが4日以上かかります。実際には効率100%は不可能な話でコンバータが電流を消費してしまいますから、1週間はスマホを使えません。これを充電できるとは言いません。


実用性なんて関係ない。授業の課題だということなら、電池2本になりますが
http://scw.asahi-u.ac.jp/~sanozemi/Sakuhin/DCDC3 …

No.7 回答者： isoworld 回答日時： 2017/12/18 20:11

昇圧回路は出来ても、スマホの充電は実用的にはならないでしょうね。

理由は、単１でも乾電池１本では取り出せる（内部に蓄えられている）電気エネルギーは限られているので、ほとんど使い物にならないと思われるからです。十分な電気エネルギーを蓄えた（つまり容量の大きな）ものから給電しないといけません。
電気に詳しい人なら、あなたのような発想はしませんよ。

No.6 回答者： pcgal 回答日時： 2017/12/18 20:07

No.4です

やはり専用のICが必要です。
専用のICなら簡単な回路で効率良く動きますし、AMAZONで購入すれば数百円で実用品です。
フェライトの高周波トランスが自作出来れば、また別の話なのですが。

No.5 回答者： angkor_h 回答日時： 2017/12/18 19:25

単に昇圧だけであるならば、

555で高周波を発振し、
トランスによる昇圧整流、
コンデンサーによるチャージポンプ、
インダクタンスによる昇圧チョッパー、
等、方式や回路は多種多様で、それぞれ得失が有ります。
お勧めと言う点では、その動作原理が理解ができるか否か、になります。
ディスクリートで自作したいのであれば、先ずは自分で調査する意欲が必要でしょう。
でないと、動かすまでさえも行けません。

周波数の決定にはICの能力が影響大ですが、そのほか負荷容量も含めて、
トランス/コイルのインダクタンス設計にも影響します。

####
まず、電池一本では、電力的に充電は無理でしょう。
1.5Vというのも、変換損失が大きいので非効率的です。
結局は、電池4本直列でそのまま、が一番効率的です…

No.4 回答者： pcgal 回答日時： 2017/12/18 19:25

調べましたが、1.5Vで5Vは無理があるようです。

1.5Vでは3.3V程度までで、2本使って3.0Vなら5.0Vまで可能ですが。
携帯用の充電器です。
http://scw.asahi-u.ac.jp/~sanozemi/Sakuhin/DCDC3 …
チャージポンプ式の回路です。
http://www.henteko.org/fswiki/wiki.cgi?page=%A5% …
これで何とかなれば良いですが。

No.3 回答者： xs200 回答日時： 2017/12/18 19:20

無理です。

単一電池の容量を考えてください。