NOBのArduino日記!

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趣味は車・バイク・自転車・ラジコン・電子工作です。

3.3V昇圧DCDCコンバータの使い方(TPS61291)

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TPS61291 超ローパワー昇圧コンバータ(2.5V/3V/3.3V)
 
 最近のマイコンやセンサーは3.3V駆動が多く、消費電流も少ないので乾電池で動かしたい事が多いです。
 出来ればコンパクトにしたいので単三や単四、またコイン電池一つから安定して3.3Vが取り出せれば、尚良いです!
 そんなお困り事を解決してくれるのが昇圧型DCDCコンバーターです!
 

1. DCDCコンバータ

 昇圧型DCDCコンバータで低い電圧、例えば1.2Vからそれより高い電圧3.3Vを作る方法は以前ご紹介致しました記事「コイルを使った昇圧回路をご覧ください。

1.1 TPS61291とは
 今回ご紹介する「TPS61291」はテキサス・インスツルメンツ製の超ローパワー昇圧型DCDCコンバータICです。 
 TPS61291は消費電力が小さく、静止電流が約10~20μAです。
 また入力電圧が十分に高い場合は昇圧をせず電源と負荷を直接結ぶバイパスモードが備わっており、外部からロジックH/Lで選択できます。
 バイパスモードでは内部回路が動作しなくて済むため消費電流は0.015μAと極めて小さくなりますので、コイン電池などで動作する機器の寿命を大きく伸ばすことが可能になります。 
 これら特徴から、CR2032,CR2025などコインリチウム電池,単3/単4電池といった電池で駆動するシステム、例えば無線端末(Bluetooth Low Energy, ZigBeeなど)、GPS機器、バイオロギング、スマートメーター、キーレスエントリーなどに最適です。今注目されているIoTにも応用できます。 
 
1.2 仕様
 TPS61291を使ったDCDCコンバータの仕様及び特徴は表1の通りです。
表1:仕様及び特徴
項目 内容
方式 昇圧コンバータ(Boost Converter)
入力電圧範囲 DC0.9V~(出力電圧)まで 最大定格5.5V
出力電圧 2.5V, 3.0V, 3.3Vのどれかをハンダ付けで選択
サイズ 約13x11mm、一円玉より小さい
特徴1 昇圧回路を経由しないバイパスモードを搭載
特徴2 RoHS対応 鉛フリー 金フラッシュ処理
特徴3 MADE IN JAPAN(自動ラインによる組み立てで品質も安定)
特徴4 1mA以下の微小負荷ではトップクラスの省電力性能
  
1.3 端子図
 TPS61291の端子図及び出力電圧の設定は図1に示すの通りで、モジュール表裏の外観は図2の様になっております。
 今回3.3V出力にする為、図1ジャンパ部左にはんだ付けし、またブレッドボード上で使用し易いように、事前にピンヘッダーをはんだ付けしておきました。
図1:TPS61291昇圧コンバータ端子図及び出力電圧の設定
※株式会社ストロベリー・リナックス様のサイトより引用させて頂きました
 
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図2:TPS61291昇圧コンバータ外観(左:表、右:裏)

2. 回路

 図1端子図を元にブレッドボード上に図3の通り配線しました。
 乾電池は下側が+で下の赤いライン上に接続され、上側が-で上下の青いライン上にDCDCコンバータでバイパスして接続されています。
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図3:ブレッドボードで昇圧回路

3. 確認!

 図3の回路が正常に動作していれば、下の赤いラインに入力した1.2Vは、DCDCコンバータによって3.3Vに昇圧され上の赤いラインに出力されます。
 テスターを使って入出力電圧を確認してみました。

3.1 入力電圧確認結果
 下側の赤ラインの電圧は図4の通り「1.331V」でこれが乾電池の電圧です。
 公称値1.2Vのニッケル水素二次電池ですが充電したてなので若干高めに出ています。
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図4:乾電池からの入力電圧は「1.331V」でした
 
3.2 出力電圧確認結果
 上側の赤ラインの電圧は図5の通り「3.346V」でした。
 DCDCコンバータによる昇圧では公称値3.3Vより若干高めに電圧を出す傾向に有るようです。
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図5:昇圧コンバータからの出力電圧は「3.346V」でした
 

4. まとめ

 このDCDCコンバータは0.9Vと言うかなり低い電圧から3.3V(150mA)を作ってくれます。1.5V乾電池一本であれば3.3V(200mA)、また入力電圧を2.4~3.0Vにすれば3.3V(500mA)まで作ってくれます。
 3.3Vマイコンを動かすには必要十分で調度良いです!
 
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