NJM317で定電圧電源

NJM317で定電圧電源24Ｖを作りたいのですが、
データシートの応用例 1)を使い
Vo=Vref*(1+R2/R1)+R2*Iadj
=1.25*(1+2200/120)+2200*50u
=24.216[V]
R1を120Ω,R2を2.2kΩで設計しようと考えおりますが、
この計算で間違いはないでしょうか？

また入力電圧が36～45Vなんですが、出力電圧が24Vなので
入力差の最大が21Vなので最大入出力間電位差40V
を満たしているという理解でよろしいのでしょうか。

また設計する上での注意点などがあったらそれも教えていただきたいです。

設計の経験がないので不安なところがありご教授願いたいです。
よろしくお願いします。

No.4 回答者： xpopo 回答日時： 2014/04/19 21:04

＞Vo=Vref*(1+R2/R1)+R2*Iadj

＞=1.25*(1+2200/120)+2200*50u
＞=24.216[V]
＞R1を120Ω,R2を2.2kΩで設計しようと考えおりますが、
＞この計算で間違いはないでしょうか？

回答＞＞この計算だけでは不十分です。この計算で求めた出力電圧はtyp値です。

　データシートを見ますと、まずVrefは1.2Vが最小値で1.3Vが最大値で1.25Vは中央値です。つまりVrefは1.25Vの中央値に対して±50mVバラツクということです。
　このバラツキによる出力電圧のバラツキは約±1Vになります。

また、Iadjは中央値が50uAで最大値は100uAにバラツキます。
　これによる出力のばらつきは±0.11Vになります。

また、使用する抵抗もバラツキます。5%精度の抵抗では最近の抵抗部品では実際±2%程度に収まってますが、それを考慮すると出力は倍の±4%バラツキますので電圧で±１Vにもなります。

以上のバラツキを全て考慮すると出力のバラツキは

　　±｜1V＋0.11V+1V｜＝±2.11V

となりますので出力電圧は　24V±2.11V　→　21.89V～26.11V　の範囲にバラツキます。
このバラツキが許容できない場合はR2を固定抵抗と半固定抵抗の直列接続にします。

　具体的には2kΩ抵抗と500Ωの半固定抵抗にしたら良いと思います。

その他、設計する上での注意事項。

１）熱設計
　　ICの消費電力PDは入力電圧をVin、出力電圧をVout、負荷へ流す電流をIoutとすると

　　　　　　　　PD=（Vin－Vout）×Iout　（１）

で求まります。まず、パッケージがTO-220Fと仮定するとその場合、データシートよりPDの絶対最大定格は16W（＠Tc<=70℃）、Vinの最大値45V、出力電圧Voutは24Vより式（１）を使ってIoutを求めると

　　　　　　　Iout=PD／（Vin－Vout）＝16W／(45V－24V）＝0.762A

この値は無限大放熱板を使った場合に相当しますのでかなり大きな放熱器を使ったとしてもこの値よりも小さな電流になってしまいます。多分500mA程度になってしまうでしょう。入力電圧を４５Vではなく36Vに確実に下げられるなら900ｍA程度まで可能になると思います。

２）ICの耐圧
通常の電源投入の立ち上がりで出力が立ち上がる短い時間ですが入力電圧が４５Vの場合、耐圧をオーバーしてしまいます。しかし短時間（数百μsec）なので壊れる心配はないと思われます。
　しかし、負荷がショートされた場合は確実に耐圧オーバーの時間が長くなりますので破壊してしまう子脳性が非常に高くなります。もし、負荷がショートする可能性が０でないならば、入力電圧を40V以下に抑える必要があります。

３）出力のデカップコンデンサ
　　1uF／50Vのアルミ電解コンデンサを推奨します。タンタルコンデンサは使用しないでください。

No.3 回答者： unagi-pie2 回答日時： 2014/03/31 01:24

＞R1を120Ω,R2を2.2kΩで設計しようと考えおりますが、

＞この計算で間違いはないでしょうか？

抵抗器の許容差(製造偏差)、温度係数などはEXCEL を利用し
抵抗器の数字をいろいろ入れてみて結果がどう変わるか見てみると早いです。
行コピーし時々行を残せば確認資料にもなります。

添付図 行3 は抵抗器の偏差ゼロの理想値、列JがVo計算値です。
行4,5 は5%抵抗、行6,7は1%抵抗、行8,9は0.05%抵抗器使用時の計算例です。
偏差 1.05 は +5%、0.95 は -5% という意味です。

抵抗器の製造偏差が一方が＋で他方が－の時にVo変化が最大です。
行4,5の5%抵抗の例では Voはmin22.0886...V,max26.694...Vで、
目標 24V とのズレは 0.92...→ -8%、1.11→+11%、を示しています。
Vo の用途によってはこれでもいいかも知れません。
もっと高精度にするには、抵抗器を選別したり高精度の抵抗器を使えばいいです。

可変抵抗器が使用禁止なケースもあるし「無調整で済む」のはメリットではあります。
部品や実装不良があればもちろん手を入れざるを得ませんが。

温度係数については、２つの抵抗器は近く温度の上下は一緒、との前提ですが
100ppm/℃の抵抗器の場合、行11,12のように+100℃-100℃の変化を与えても
Vo への影響は 0.001V程度なので無視してよろしいかと。
実際の使用では温度変化はこんなに広くないですし。
(100ppm/℃ とは、周囲温度変化1℃たり抵抗値変化 100ppm=0.0001%、ということで、
100℃なら10,000ppm=1% です)

No.2 回答者： omi3_ 回答日時： 2014/03/25 01:14

>45Vなんですが・・・最大入出力間電位差40V

温度保護などが働いたり、出力がショートしたり、しますよ、簡単に。

微調整ボリウムは付けないのですか？
それを含めて、　抵抗類の温度特性は？

ここで聞いているようでは、先がみえません。
人の例をネットで探して、組み立てて、
なぜ、ここだけ、高価な抵抗を使うの？
のような質問ならうれしいのですが。
、

No.1 回答者： angkor_h 回答日時： 2014/03/25 00:35

> この計算で間違いはないでしょうか？

データーシートの計算式をご理解いただければ、正しいことが理解できると思います。
また、Iadj(最大値)に対して、R1-R2電流を充分大きくとれば(20倍以上)、Iadjは無視できます。
多くはそのように設計します。

> 最大入出力間電位差40V
これは絶対最大定格です。
電源投入初期は出力電圧0Vなので、入力側+45Vでは確実にこれを超えます。
しかし、絶対最大定格超過は「確実に壊れる」ものではなく、
電源投入初期の絶対最大定格超過も極短時間なので壊れることは無いでしょう。
しかし、これが商品設計であれば、採用できません。設計者の良心の問題です。
個人利用であれば、(壊れても)問題ありませんが。

負荷電流の記載がありません。
負荷電流×入出力間電圧差=NJM317の消費電力になります。
商品設計であれば、これを絶対最大定格の20%以下に収めましょう(製品グレードによる)。
個人利用であれば、いくらでもかまいません(冬は暖房に使えます)。

その他の注意事項
電解コンデンサーは熱に弱いので(寿命に影響)発熱体近接設置は不可、
R1/R2とその配線はNJM317の近傍にまとめること、、
タンタルコンデンサーは電源回路に利用厳禁、
抵抗の電力は製品グレードに応じた低減率を、
いずれも個人利用であれば気にすることはありませんが…

平滑インダクタ(を使うならば)は発振に注意。
この辺で…