LT1930の昇圧DC/DCコンバーター基板を作ってみた

LT1930昇圧DC/DCコンバータ-基板自作基板

前回NJW1616を使った降圧DC/DCコンバーターを作りましたが、やっぱり昇圧も作りたいよね!

ということで秋月電子で買えるAnalog Devices社製の昇圧スイッチングレギュレータIC、LT1930を使った昇圧DC/DCコンバータの基板を作ってみました。

基板設計はKiCAD、製造は中国の基板メーカーであるErecrowで製造してもらいました。

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昇圧DCDCコンバーターとは

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、入力電圧より高い電圧に上げて出力するものが、昇圧DC/DCコンバータ-です。

今回は、モバイルバッテリーやUSB給電の5V電源から、昇圧して12~15Vを作ることを想定しています。

逆に入力電圧より低い電圧に下げて出力するものは、降圧DC/DCコンバーターといいます。
NJW1616の降圧DC/DCコンバータについては、下記の記事を参照ください。

LT1930について

LT1930は、Analog Devices(アナログデバイセズ)社製の昇圧スイッチングレギュレータICです。
少し高価ですが、秋月電子で購入できます。

主な仕様は下記になります。

  • 形名:LT1930ES5
  • 入力電圧:2.6V~16V
  • 出力電圧:最大34V
  • スイッチング電流:1.2A
  • スイッチング周波数:1.2MHz
  • パッケージ:SOT-23-5

スイッチング周波数1.2MHzはかなり速いですね。
適当に基板を引くと正常に動作しないかもしれません。

ICのパッケージもかなり小さいです。

LT1930のICパッケージ

回路図

回路図は下記になります。
基本データシートのとおりとしました。

LT1930昇圧DC/DCコンバータ-:回路図

入力電圧5V、出力電圧は12V~15Vを想定しています。
電源入力端子として、MicroUSBのコネクタも設けてみました。
これで入力電源としてモバイルバッテリーなども接続できます。
※だたし、逆流防止のダイオードなどは入れていないので同時接続はダメです。

また、R2(220kΩ)はRV1+R4と並列で接続します。
調整をマイルドにする効果と、最悪RV1がオープンになっても出力電圧が29Vくらいになるのを期待して付けてみました。

そして、スイッチング周波数が1.2MHzと高いので、ムラタのEMIフィルタを付けることでスイッチングノイズを除去出来ないか…と期待して付けてみました。

部品リスト

部品リストは下記になります。

品名参照名数量数値・仕様規格・フットプリント
昇圧DC/DC
コンバーターIC
U11LT1930ES5SOT-23-5
秋月電子:I-07292
インダクタL1110uH例:NR10050T100M
秋月電子:P-08319
ダイオードD1111EQS04
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-08998
ダイオードD21※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
LEDD31赤色LEDLED φ5.0mm
動作確認用、お好みで
秋月電子:I-01318
抵抗R11100kΩアキシャルリード(DIN0207)
P2.54mm
※縦置き 1/4Wサイズ
※データシートではVin10V以上の場合は121kΩが推奨されています。
抵抗R21220kΩアキシャルリード(DIN0207)
P2.54mm
※縦置き 1/4Wサイズ
抵抗R3110kΩアキシャルリード(DIN0207)
P2.54mm
※縦置き 1/4Wサイズ
※データシートでは13.3kΩが適当とされています。
抵抗R41100kΩアキシャルリード(DIN0207)
P2.54mm
※縦置き 1/4Wサイズ
抵抗R514.7kΩ
LEDの電流調整用
アキシャルリード(DIN0207)
P2.54mm
※縦置き 1/4Wサイズ
可変抵抗RV11200kΩBourns_3296W 垂直タイプ
秋月電子:P-00976
コンデンサC1, C52例:470uF、35V
(耐圧注意)
電解コンデンサ
直径:~12.5mm、ピッチ3.5-5.0mm
秋月電子:P-02719
コンデンサC2, C424.7uF、50V3225サイズ
例:GRM31CR71H475KA12
秋月電子:P-15634
コンデンサC3122pFセラミックコンデンサ
D9mm_W4mm_P5.0-7.5mm
秋月電子:P-08094
リセッタブルヒューズF11MF-R090など
(Bourns)
0.9A、1.8Aで遮断、耐圧60V
秋月電子:P-13593
EMIフィルタFL11BNX012-0150VDC、定格電流15A
秋月電子:P-13076
ターミナルブロックJ1, J222pin
5.08mmピッチ
汎用端子台
秋月電子:P-01306
USBコネクタJ31マイクロUSBコネクタ
(電源専用)
秋月電子:C-10398
ピンヘッダSW112pin
2.54mmピッチ
秋月電子:C-08593

実際の製作例では、家に余っている別の部品を使っている可能性があります。

今回使用する家にあった10μHインダクタの写真です。
詳細不明ですが、スミダの表面実装用インダクタ、CDRH127/LDNP-100MC(秋月電子:P-13965)に似ていますね。

10μHインダクタの写真
10μHインダクタの写真(裏面)

定数計算について

出力電圧はFBピンの基準電圧1.255Vと抵抗の分圧で決まります。
抵抗の定数、位相補償の周波数Fzを決めるコンデンサの計算について、データシートを参考にして、今回も計算フォームを作ってみました。

製作した基板

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。

LT1930昇圧DC/DCコンバータ-:3Dイメージ:C面
LT1930昇圧DC/DCコンバータ-:3Dイメージ:S面

部品レイアウト

部品レイアウト図は下記になります。
LT1930は裏面(S面)に配置しています。

LT1930昇圧DC/DCコンバータ-:部品レイアウト図:C面
LT1930昇圧DC/DCコンバータ-:部品レイアウト図:S面

面付け(パネライズ)して発注

基板の製造コストを安くするため、100mm×100mmで4個取りでパネライズ(多面取り)してElecrowに発注しました。

LT1930昇圧DC/DCコンバータ-:3Dイメージ:パネライズC面
LT1930昇圧DC/DCコンバータ-:3Dイメージ:パネライズS面

届いた基板

到着した基板が下記になります。

LT1930昇圧DC/DCコンバータ-基板

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

秋月電子で買った昇圧スイッチングレギュレータIC:LT1930を使った昇圧DC/DCコンバータ基板を作ってみました。
やっぱりDC/DCコンバータと言えば昇圧ですよね。

長くなったので、製作と動作確認は後半の記事でまとめます。

自作基板電子工作
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