秋月電子で買った降圧スイッチングレギュレータIC：NJW1616を使った、降圧DC/DCコンバーター基板を作ってみましたので記事にまとめます。
基板設計はKiCAD、製造は中国の基板メーカーであるElecrowで製造してもらいました。
降圧DC/DCコンバータとは
直流（DC）の入力電圧を別の直流電圧に変換する装置をDC/DCコンバーターといいます。
そして、入力電圧より低い電圧に下げて出力するものが、降圧DC/DCコンバーターになります。
※逆に、入力電圧より高い電圧を出力するものが、昇圧DC/DCコンバーターです。
今回使うNJW1616は、降圧DC/DCコンバータ用のスイッチングレギュレータICです。
スイッチング動作により高効率な電圧変換を行うことが出来ます。
スイッチング周波数も500kHzと高速なので、リプル電圧も少ないんじゃないか…と期待しています。
※逆にスイッチングせずに熱に変換して電圧を下げるものをリニアレギュレータといいます。
先日作ったLM317、LM337の三端子レギュレータがそれですね。
効率は悪いですが、低ノイズです。（私は±両電源の基板が欲しかったので作りました。）
NJW1616について
日清紡マイクロデバイス製（元：新日本無線…まだこちらのイメージが強くて慣れません）の降圧スイッチングレギュレータICです。
主な仕様は下記になります。
- 形名：NJW1616F1-AT
- 入力電圧：4.5V～20V
- スイッチング電流：0.8A
- 発振周波数：400kHz～600kHz
パッケージはSOT-23とかなり小型なタイプです。
データシートによると、LT1616及びLM2736とピンコンパチだそうです。
ICの写真は下記になります。ピンセットの先と比較してもかなり小さいです。
回路図
今回作った基板の回路図は下記になります。
基本はデータシートのとおりとしました。
ダイオードが2個あるのは、貧乏性なのでリード部品も使えるような仕様にしたためです。
バルクコンデンサとして電解コンデンサも追加していますが、スイッチング周波数が500kHzと
高いのでIC直近のセラミックコンデンサを使ったほうがよいと思います。
SW1はショート状態で通常動作、オープンでスタンバイ状態になります。
ノイズ対策として、出力にコモンモードフィルタを追加してみました。
部品リスト
| 品名 | 参照名 | 数量 | 数値・仕様 | 規格・フットプリント |
| 降圧DCDC コンバーターIC | U1 | 1 | NJW1616-T | 降圧スイッチングレギュレータ SOT-23-6 秋月電子：I-15765 |
| ダイオード | D1 | 1 | 11EQS04 日本インター 40V、1A | ショットキーバリアダイオード アキシャルリード DO-41_SOD81_P12.70mm 秋月電子：I-11363※D2と排他 |
| ダイオード | D2 | 1 | SS2040FL PANJIT 40V、2A | ショットキーバリアダイオード 面実装：SOD-123F 秋月電子：I-02073※D1と排他 |
| インダクタ | L1 | 1 | 27μH | 989BS-270M 秋月電子：P-04579 |
| 抵抗 | R1 | 1 | 無し | アキシャルリード(DIN0207） P2.54mm ※縦置き 1/4Wサイズ |
| 抵抗 | R2 | 1 | 1kΩ | アキシャルリード(DIN0207） P2.54mm ※縦置き 1/4Wサイズ |
| 抵抗 | R3 | 1 | 10kΩ | アキシャルリード(DIN0207） P2.54mm ※縦置き 1/4Wサイズ |
| 可変抵抗 | RV1 | 1 | 10kΩ | Bourns_3296W 垂直タイプ R2と合わせて約3.3kΩで5V 秋月電子：P-12696 |
| コンデンサ | C1, C6 | 2 | 470uF | 電解コンデンサ 直径:～12.5mm ピッチ3.5-5.0mm |
| コンデンサ | C2 | 1 | 4.7uF、50V | 3225サイズ 例：GRM31CR71H475KA12 秋月電子：P-15634 |
| コンデンサ | C3 | 1 | なし | 1608サイズ（C2の代わりか追加で） |
| コンデンサ | C4 | 1 | 270p～330pF | セラミックコンデンサ D9mm_W4mm_P5.0-7.5mm |
| コンデンサ | C5 | 1 | 47uF、16V | 3225サイズ 例：GRM32EC81C476KE15L 秋月電子：P-16078 |
| リセッタブルヒューズ | F1 | 1 | MR-F050など （Bourns） | 0.5A、1Aで遮断 耐圧60V 秋月電子：P-12628 |
| EMIフィルタ | FL1 | 1 | BNX012-01 | 50VDC、定格電流15A 秋月電子：P-13076 |
| ピンヘッダ | SW1 | 1 | 2pin 2.54mmピッチ | 秋月電子：C-08593 |
| ターミナルブロック | J1, J2 | 2 | 汎用端子台 | 2pin、5.08mmピッチ 秋月電子：P-01306 |
実際には部品箱にあったあり合わせの部品を使っている場合があります。
※EMIフィルタは「BNX002-01」を使いました。
使用するコイルの写真は下記になります。
秋月電子で購入した27μHの面実装インダクタを使用しました。
定数計算について
計算フォーム用プラグインの練習がてら、入出力使用の仕様と、定数を計算するフォームを作ってみました。
初期値として、上記の部品リストの値と、Vin＝12V、Vout=5Vの条件での計算結果が入っています。
算出式は、NJW1616のデータシートを参考にしています。
制作した基板
完成予想3D図
KiCADで3D表示させたものです。
基板サイズは50mm×50mmです。
部品レイアウト
部品配置図は下記になります。
NJW1616は裏面（S面）に配置しています。
面付け（パネライズ）して発注してみる
下記の様に、100mm×100mmで4個取りでパネライズ（多面取り）して発注しました。
今回発注したElecrowであれば、このサイズまで料金は同じです。
Vカット費用も追加必要ありません。
届いた基板
実際に届いた基板が下記になります。
本件は、下記の1ドルキャンペーン中に製作してもらいました。（鉛フリー半田レベラーなので3ドル）
まとめ
秋月電子で買った日清紡マイクロデバイス製の降圧スイッチングレギュレータIC：NJW1616を使った降圧DC/DCコンバーター基板を作ってみました。
長くなったので、製作と動作確認は後半の記事にまとめました。
