作れますよ！Hyper-G（R2.07.20改訂第13版）

2018/08/28 06:02

★本記事はHyper-G製作情報総集編ですので必要に応じ改訂します。（2018.9/14）
①電気は苦手な方が製作し易くする為に、誤記訂正を含め改訂します。（2018.9/22）
②9/26更新記事公開の間違い発見により改訂します。（2018.9/26）
③10/11更新予定記事により改訂します。（2018.10.10）
④2CH部品配置図18列ジャンパー位置がずれてましたので『ぎっしゃ』さん指摘で修正しました、なお201902.23更新で改良版部品配置図を公開します。（2019.02.21）
⑤U字ジャンパー加工法と逆起電力保護ダイオードについて解説を追記しました。（2019.03.05）
⑥改良版部品配置図に注記を加えました。（2020.01.07）
⑦三角波基準電圧作成抵抗選別法を追記しました。（2020.02.12）
⑧製作挑戦者指摘により商品コード記入ミスを修正しました。（2020.06.27）
⑨【重要】Hyper-G　2CH仕様は安全性問題が発見されましたので、1.2A　1CH仕様のみに限定します、今後製作される方は1CHで、すでに2CHで製作された方は以下記事をご確認ください。（2020.07.20）
◆Hyper-Gに関する【重要】なお知らせ

Hyper-Gが組立完成しました。　設計プロセスを開示しましたが変更もありましたので、「全部読めば作れます」と言っても作れる方はほとんど居ないと思います。

【完成したHyper-G】
そこで製作に必要な全情報をまとめました、誰でも簡単に『高性能電源Hyper-G』を製作できると思います。　『高機能』部分は別途設計製作しますので少々時間をください。

★高性能電源Hyper-G製作情報
１．回路図
１－１．入力回路

入力回路はポリスイッチを除き全仕様共通です。　パイロットランプ輝度を明るくしたい場合はR16/R17に1kΩを推奨します、ただし使用抵抗が1品種増えます。　また電源経由ノイズ除去の為、過去記事になかったC04を追加してます。

２CH仕様は安全性に問題が発見され、2A仕様は理論設計のみで動作検証しておりませんので対象外とします。【2020.07.20】

１－２．三角発生回路

【9/26修正版】
約20kHz矩形波発振回路と積分回路による三角波発生回路は全仕様共通です。

１－３．速度調整と出力回路

R23 10kΩは速度調整ボリュームMax側の回転角と出力電圧の関係を確認して決めてください。　出力回路R11/R13/R14/R15は仕様により異なります。

【上2A仕様は対象外としました、2020.07.20】
仕様により上表抵抗をご使用ください、R14は1/6Wで十分ですが、品種削減コスト優先でこの様にしました。（バラ部品を調達される場合の参考に記しました）

１－４．逆起電力保護ダイオード（9/5追記）

M車負荷で発生する逆起電力から出力トランジスタを保護するダイオードをディレクションスイッチに半田付けします。

★後方HLチラツキを改善する部品選択（2019.03.05）
以下部品を逆起電力保護ダイオードに採用すると症状が改善します。

２．使用部品一覧
２－１．部品表とコスト
表中＊印部品は選択仕様により必要／不要になる部品です。　「ポリスイッチ仕様表」「出力回路抵抗仕様表」「ACアダプタ適合表」を参照してください。

【2020.07.20修正版】
半導体と電源関連部品リストです、12V/16V兼用1.2Aは16V/1.2Aと同じです、2SC1815Yは使用数コスト算定です。　1N4148も使用数コスト算定で、高機能回路で3本/CH使用予定です。　50本も不要な方は代替品として少し大型ですが、I-08332、1N4007、￥10/本を推奨します。

【上表2CH/2A仕様は対象外としました、2020.07.20】
コスト比率が圧倒的に高いACアダプタ適合表です。

【2020.07.20修正版】
抵抗とコンデンサ関連部品リストです、固定抵抗は4品種で設計しました、秋月は100本単位販売なので、調達コストは＋￥375~￥380になります。　他調達先でもOKです。

【2020.07.20修正版】
その他の部品リストです、違いはCH数によるディレクションスイッチだけです。　筆者使用ターミナルはデカイのでお好みのコネクタをご使用ください。　またICソケットは必須でなく、基板スペーサーも別法がありますので、お好みの方法を選んでください。

２－２．仕様別コスト集計
仕様別に必要部品コストを集計しました。　送料別ですのでお忘れなく（笑）

【2020.07.20修正版】
秋月が良心的価格で電子部品少量販売してるお陰で当初予想より安い2-3千円でした。　しかも3千円前後5仕様コストの約半分はACアダプタです。　非常に安価に露太本線折紙付き高性能電源自作が可能です。　手持ちACアダプタを流用すれば更にお得です。

３．基板部品配置図
「回路図と部品表だけじゃ無理！」の声も予想されます。　そこで12V/16V、1.2A仕様の基板部品配置図を作成しました。　せっかく開発したならより多くの方に採用していただき、自作電源業界標準にしたいと考えています。

【2020.07.20修正版】･･･青長丸2ヶ所は抵抗選別が必要です。
基板スペーサーを使う前提の部品配置図です。　図中黒く示したパターンは必ず電流容量強化、電源－は中央左上のGND端子へ接続してください、そうしないと出力ショート時にパターンが焼き切れます。
★電流容量強化の具体的方法
部品実装後、図示した電源パターンに部品リード線を沿わせて半田付けします。

［2020.01.07追記］
上記部品配置は、2019.02.21修正版部品配置とオペアンプ矩形波／三角波発生回路を逆、①②③ピンと⑦⑥⑤ピンを入れ替えて使用してます。　従って、この部品配置で制作され、テスター動作確認する場合は①⇔⑦、②⇔⑥、③⇔⑤と読み替えて実施してください。　以上個別サポート要請対応で判明し追記しました。

【2020.02.12追記】
上記部品配置図青長丸33kΩ2本は抵抗選別が必要です。

上記選別法に従いご使用ください。

抵抗値その物は不問で差で選択してください。

★U字ジャンパー加工法・・・2019.03.05追記

①通常ジャンパーは左の様に基板浮き防止の為、ピッチに合わせピンセットで整形して取り付けてますが、U字ジャンパーは指先で曲げるだけで整形しません
②それを基板穴に挿したら内側に曲げ重ね、余分をニッパーカットします。
③半田付けします。
④部品面から見ると1～1.5mm浮いています。
⑤取付部品ビニール被覆線芯線を撚ってからU字ジャンパー隙間に通し撚り上げます。
⑥最後に半田付け、リードを曲げてあるので抜ける事はありません。

推奨しませんが半田付け箇所を減らしたい場合はブレッドボード利用も可能です、ただし電源ライン（パワートランジスタエミッタ・コレクタ、GND含む）電流容量強化を必ず実施してください。　1回のショート事故でパターン焼損し動作しなくなります。

Seriaの同じケース使う方の為に制御部版下もサービス（笑）　筆者製作例から低周波PWM切替スイッチを除き、常点灯ボリューム位置を10mm高くしてます。

４．部品取付方向と表記について（10/10修正版）
電子部品を始めて手にする方が、取付方向などで迷わない様に解説を追加します。
①IC：NJM4580DD

丸ポツ凹みがあるコーナーが1番ピンです。

②IC：NJM2403D

丸ポツ凹みがあるコーナーが1番ピンです。

③トランジスタ：2SA1359Y

半円形凹みのある型番表記面から見て、左からE・C・Bです。

④トランジスタ：2SC1815Y

平面になっている型番表記面から見て、左からE・C・Bです。　各CH出力回路使用ではリード曲げ加工が必要ですのでご注意ください。

⑤ダイオード：1N4148または1N4007

回路図と部品の極性関係は上図の通りです。

⑥コンデンサ：0.1μF／0.01μF
部品表面に0.1μFは104Z、0.01μFは103Zと表記されています。

⑦コンデンサ：100μF
極性があり部品白帯側がマイナスです、部品配置図に従い取り付けてください。

５．テスター動作確認法（10/10追記）
基板完成後、関連記事に従い動作確認してください。

６．ショート試験（10/10追記）
脱線を想定し、出力ショート試験を行いパイロットランプ赤点灯を確認してください。　電源・Hyper-G部品への悪影響はありませんが、短時間にする事をお薦めします。　なお試験後正常動作復帰しない場合は、電流容量強化が正しく行われておらず、基板パターンが焼損しています。　溶断個所を発見し補修後再確認してください。

これで誰でも安価に高性能鉄道模型電源自作が可能です。

★Hyper-G製作個別サポート【9/14追記】
開発者責任としてできる範囲で製作個別サポートを行います。　ただし1.2A仕様に限定させてください、12V/16V/兼用、1CH/2CH、今後開発予定の高機能版を問いません。　2A仕様は実験環境がなく「こうすればできます」の理論設計情報とお考えください。

ご希望の方は『Hyper-G製作サポート希望』とだけ記載し、連絡先メアド明記のコメントをお寄せください。　頂戴したコメントは非公開削除し、メールで個別対応致します。　特に期限は設けませんが、筆者生存中、かつ認知症発症前まで有効です（笑）