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コイルの魔法 ~昇圧~

はじめに

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図 1 :コイルの記号

こんにちは。現在研修真っ最中のぐぅです。
先日、アナログ研修の中で「コイル」について勉強しました(図 1 )。
コイルとは、導線をぐるぐる巻きにした筒のような構造をしています。
小学生の理科の実験などで使った方もいるのではないでしょうか。

そんな比較的身近な部品「コイル」を学ぶ中で出てきた 1 つの疑問についてまとめてみました。
コイルは電源 IC と組み合わせることで電圧を高くしたり(昇圧)低くしたり(降圧)することができます(電圧変換)。

以下に昇圧回路の例を示します(図 2 )。

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図 2 :昇圧回路の例

この回路では 1.5 V の入力電圧を約 5 V まで昇圧し、それによって LED を点灯させています。
(右下の PULSE はオシレーターで、これによって LED を点滅させることができます。)

ここで 1 つの疑問が生じました。
「入力電圧を高くして出力する」… どうしてそのようなことができるのだろう?

解説

コイルにはちょっと変わった性質があります。

  1. 電気を流そうとすると、流させないようにする。
  2. 電気を流すのを止めると、余計に流そうとする。

これは一体どのようなことなのか、図を使って説明します。

電気を流そうとするとき

「コイル」は電気が流れるのを邪魔します。

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コイルにエネルギーがたまっていきます。

電気を流すのを止めたとき

コイルは流れを邪魔するのをやめて、たまったエネルギーをポイッと捨ててしまいます。

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この時捨てられるエネルギーはそれほど大きなものではありません。

しかしスイッチの入、切によってこの一連の流れを高速で何度も繰り返し行うと、右上の図のように時間とともに電圧がどんどん高くなります(昇圧される)。

まさに「塵も積もれば山となる」ですね!

まとめ

コイルのちょっと変わった性質により、スイッチの入、切を高速で変化させることで入力電圧を高くして(昇圧して)出力することができる!

ぐぅのつぶやき

図 2 の昇圧回路は実際に研修で作成した基板です(写真 1 )。
配線が上手くいかず、何度もショートさせてしまいました((+_+))。
でも最後は成功し、実際に電圧が1.5 Vから5 Vまで昇圧されたときはとっても嬉しかったなぁ…

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写真 1 :実際に作成した昇圧回路

 

コイルの魔法 ~昇圧~シリーズ

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