NJW1616で降圧DC/DCコンバーター基板を作ってみた

NJW1616の降圧DC/DCコンバーター基板自作基板

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Erecrowで製造してもらいました。

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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。

NJW1616F1-ATの写真

回路図

今回作った基板の回路図は下記になります。

NJW1616回路図

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
U11NJW1616-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-11363※D2と排他
ダイオードD21SS2040FL
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L1127μH989BS-270M
秋月電子:P-04579
抵抗R11無しアキシャルリード(DIN0207)
P2.54mm ※縦置き
1/4Wサイズ
抵抗R211kΩ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
可変抵抗RV1110kΩBourns_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, C62470uF電解コンデンサ
直径:~12.5mm
ピッチ3.5-5.0mm
コンデンサC214.7uF、50V3225サイズ
例:GRM31CR71H475KA12
秋月電子:P-15634
コンデンサC31なし1608サイズ(C2の代わりか追加で)
コンデンサC41270p~330pFセラミックコンデンサ
D9mm_W4mm_P5.0-7.5mm
コンデンサC5147uF、16V3225サイズ
例:GRM32EC81C476KE15L
秋月電子:P-16078
リセッタブルヒューズF11MR-F050など
(Bourns)
0.5A、1Aで遮断
耐圧60V
秋月電子:P-12628
EMIフィルタFL11BNX012-0150VDC、定格電流15A
秋月電子:P-13076
ピンヘッダSW112pin
2.54mmピッチ
秋月電子:C-08593
ターミナルブロックJ1, J22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。

インダクタ(989BS-270M)27μH

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。

3D表示 C面
3D表示 S面

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。

部品レイアウト C面
部品レイアウト S面

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。

多面取り基板 C面
多面取り基板 S面

届いた基板

実際に届いた基板が下記になります。

Elecrowで製作した基板

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。

自作基板電子工作
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