13.8V 4.5A 高効率 MOS-FET 使用安定化電源

シリーズ型電源 ( 別名ドローパー電源 )は、動作
原理も簡単でノイズの発生も無く、アマチュア無線
用の電源としては最適です。
但し、シリーズ型電源の効率は一般的に低いのが
欠点です、出力電流にも依りますが平均的効率は
　・汎用シリーズ型電源： 43～55%
　・スイッチング電源： 60～80%と言われています
本機は 4A時 74.6%と非常に高効率となっています

シリーズ型電源の効率低下の主な要因は
　１) 整流ダイオードのロス
　２) トランジスターのコレクタ～エミッター間ロス
　３) 過電流保護回路用抵抗ロス

これらを対策・対応・改善すれば効率が上がります
実験主体での高効率のシリーズ型電源の回路図は
次の通りです

シリーズ型電源の効率低下の対策

　１) 整流ダイオードのロス
　　　電流が多い程電圧の低下が大きくなりますが 2.0A 流した時の順方向電圧ドロップの量は
　　　・汎用ダイオード： 0.95V ( ERD29-02, 200V 2.0A )
　　　・ SBD ( ショットキーバリアダイオード) ： 0.42V ( ERC81-004, 40V 2.6A )
　　　又、SBDは並列接続可能で並列で 2.0A流した時の電圧降下は 0.37Vでした ( 汎用ダイオードは並列接続禁止 )

　２) トランジスターのコレクタ～エミッター間ロス
　　　電力型 MOS-FETは Rds-on が非常に少なくロスが少なく発熱も少ない為放熱板も小さくて済みます
　　　今回使用した MOS-FETは 2SK905 で、50V 45A Rds 0.03Ωでロスが少ない素子です
　　　4A 負荷時のこの部分の電圧ロスは MOS-FETで 0.17V　トランジスタは 1.3V でした
　　　欠点としてはソース電圧よりゲート電圧を高くする必要があります、従って上記回路図の様に倍電圧整流の
　　　方式を取る必要があります

　３) 過電流保護回路用抵抗ロス
　　　過電流保護回路は我々には必須です、一般のシリーズ型電源では主電流回路に小値抵抗を入れその両端の
　　　電圧を検出し保護回路を動作させますが、当然その抵抗での損出が発生し効率低下をおこします
　　　MOS-FET使用の上記回路では過電流時は MOS-FETのゲート電圧を上げる動作をします。その電圧により
　　　サイリスタのゲート電圧が上がりサイリスタ ( 03P2M )を ON し、MOS-FET を OFF し無損出の過電圧保護が
　　　働きます。　尚、リセットする場合は電源 OFF/ON で復帰します