第45話 | 超低コストで高機能の可変電源を作る?シンプルな材料と最低限のコストで、ポータブルな高精度デジタル制御可変電源を自作、最後の結果に驚き

手作りのポータブルなデジタル制御可変電源:3S4P 18650 + 3S40A BMS、36V に昇圧してからクーロンメーター付きデジタル降圧モジュールへ、0–33V 可変で電流も可変

クリエイターはコンセントなしでも使える可変電源が欲しく、1 台買う値段で 4 台手作りできると考えました。中核はクーロンメーター表示付きの可変降圧モジュールで、電源は 18650 を 12 本使った 3 直列 4 並列(12.6V)に 3S 40A の BMS を組み合わせます。プラスチックボックスに穴をあけて急速充電ポート、クーロンメーター表示の角穴、両側面の丸穴、放熱穴とファン位置、残量計とメインスイッチを取り付けます。充電入力は充電管理付き CC/CV 昇降圧モジュールにつなぎ、出力を 12.7–12.8V に調整。40℃ 常開のサーモスタットスイッチ 2 個を並列にしてファンを制御し(1 個は昇圧モジュールのヒートシンクに貼付)、ファンと残量計のマイナスは昇圧モジュールの入力端へ。バッテリーの 12.6V はメインスイッチを経て昇圧モジュールで最高 36V に上げ、サイリスタ付きデジタル制御調圧モジュールに送り、出力端にはクリップ付き出力線、クーロンメーターのフラットケーブルはコア基板に差します。通電すると充電は正常、クーロンメーターの赤ランプが点灯、出力にテスターをつないでツマミを回すと電圧は正確で最高 33V。充電しながら使え、電圧・電流を正確に設定して負荷テストができ、各種バッテリーに充電する万能充電器にもなります。

成果

手順10 ステップ · 画像をクリックで元動画へ

1. 
   1. 目標とコア基板

   0–33V を自由に調圧でき、電流も細かく調整可能、負荷をつないだり異なる電圧のバッテリーに充電したりできます。1 台買う値段で 4 台手作りできます。中核はクーロンメーター表示付きの可変降圧モジュールです。

   00:00 – 00:27
2. 
   2. バッテリー:18650 12 本 3S4P 12.6V + 3S40A BMS

   持ち運ぶので 18650 を使い、12 本を 3 直列 4 並列、12.6V、3S 40A の BMS を組み合わせます。バッテリーなしでも構いません。コンセントが不便なので、コンセントなしでも使えて充電しながら使える仕様にします。

   00:27 – 00:54
3. 
   3. プラスチックボックスの穴あけ:充電口、表示、丸穴、放熱、残量計、スイッチ

   急速充電ポート用の穴をあけ、反対側にクーロンメーター表示用の長方形の穴を切ります。左側に小さい丸穴、右側に大きい丸穴。放熱穴とファン位置をあけ、バッテリー残量表示とメイン電源スイッチを取り付けます。

   00:54 – 01:36
4. 
   4. 充電:CC/CV 昇降圧モジュールを 12.7–12.8V に調整

   充電入力のプラス・マイナスを昇降圧モジュールの入力に接続。モジュールはバッテリー充電管理付きで、出力を 12.7–12.8V に調整します。

   01:36 – 01:50
5. 
   5. ファン + 40℃ 常開サーモスタットスイッチ 2 個を並列

   ファンを取り付け、サーモスタットスイッチ 1 個を昇圧モジュールのヒートシンクに貼ります。40℃ 常開で、並列にしたもう一端はメインスイッチの出力へ。電圧計のプラスもここに接続。ファンのマイナスと残量計のマイナスはまとめて昇圧モジュールの入力端へ。

   01:50 – 02:31
6. 
   6. バッテリー→スイッチ→昇圧モジュール;昇降圧出力を合流

   スイッチからのプラスを昇圧モジュールの入力へ。昇降圧モジュールの出力マイナスは昇圧入力のマイナスと、出力プラスはスイッチ入力のプラスとまとめます。バッテリーパックの出力線は極性に合わせてこの 2 か所の接続点につなぎます。

   02:31 – 02:59
7. 
   7. 昇圧を 36V に設定し、サイリスタ付きデジタル制御調圧モジュールへ

   通電して昇圧モジュールを最高の 36V に設定します。バッテリーは 12.6V しかなく、0–30V の調圧要件を満たすためです。昇圧後の 2 本の線をデジタル制御調圧モジュールへ。クリップ付き出力線 2 本を側面の穴に通して調圧モジュールの出力端に接続。クーロンメーターのフラットケーブルをコア基板に差します。

   02:59 – 03:26
8. 
   8. 組み込み:コア基板、バッテリーパック、昇圧モジュール、アクリル板

   コア基板をボックスの底に取り付け、バッテリーパックと昇圧モジュールをボックスに収めます。昇降圧モジュールはアクリル板に取り付け。中はぎっしり詰まります。

   03:26 – 03:39
9. 
   9. 検証:充電、クーロンメーター起動、テスターで 33V まで調圧

   充電線を差すと昇降圧モジュールがバッテリーへの充電を開始。メインスイッチを入れるとクーロンメーターの赤ランプが点灯。側面でバッテリー電圧を確認。クーロンメーターを押して起動し、出力にテスターをつないでツマミを回すと電圧は正確、最高 33V。フタをしてネジを締めます。

   03:39 – 04:19
10. 
    10. 用途:負荷テスト、万能充電器、充電しながら使用

    部品はしっかりしていて信頼性と安定性が高い。電圧・電流を正確に設定して負荷テスト。ポータブルでコンセントを探す必要がなく、作業台で充電しながら使えます。電圧・電流を設定して異なるバッテリーに充電でき、万能充電器に相当します。

    04:19 – 04:56

部品表

画面の読み取り値

クリエイターのコツ

• バッテリーは 12.6V しかないので、先に 36V に昇圧してからデジタル降圧することで 0–30V の調圧範囲をカバーできる 03:02
• サーモスタットスイッチを並列にすれば、どこか 1 か所でも過熱するとファンが回る 02:16
• DIY の良さは、使いながら自分の用途に合わせて改良できること 00:50

つまずきポイント

• ボックスの中はぎっしりで配線が多い(コメントでは修理時にごちゃごちゃになる懸念) 03:36

リチウム電池の安全

発言