JR7CWK'sぶろぐ

100円均一ショップで単三電池2本から5Vに昇圧しUSBコネクタに出力する「USB充電用電池BOX」が発売されている。

エコプラス製「EP-024CHA」，エービット製「AB-BO016W」，「AB-BO014W」
(シルク／セリア扱い)
http://samidare.jp/jr7cwk/lavo?p=log&lid=151751

片山利器製「BBJ01」(セリア扱い)
http://samidare.jp/jr7cwk/lavo.php?p=log&lid=200644


　以前この電池ボックスの特性を測定したが、電池2本からの昇圧では200〜300mA程の出力しか得られない事が確認されており、要求電流が大きいPSPを充電しようとするとPSPの電源をOFFし、かつ、PSP側の電池があまり放電していない状態でなければ充電が出来ない。

そこで、電池を2本から4本に変更する事で昇圧能力を増強し、PSPの電源が入った状態、しかもPSPの電池が放電し切った状態からでも充電出来ないか、という実験を行ってみた。


注）改造を伴う実験である為、失敗すると最悪機器を破壊する可能性があります。
　失敗して機器を壊したとしても私は関知しません。追試等は自己責任でお願いします。

・「USB電池BOX」を2個使用し、すべての電池を直列に接続し「USB電池BOX」内の昇圧回路(DC-DCコンバータ)の電源として供給する。

※電池を4本とし、元の電圧を上げる事により
　　・DC-DCによる昇圧する電圧が少なくて済む事で、コンバータの昇圧能力の小ささをカバーする。
　　・電池の電圧が十分高い場合、または負荷が重い場合は、電池からダイオードを経由してそのまま出力されるので、大電流にも対応可能。
　といった目論見である。

・PSPの充電はDCジャックから行う。(セリア等で扱われている充電ケーブルを使用)
　USBコネクタからの充電はUSB機器として正しく認識されるPC等でないと出来ないとの事で、USBケーブルでの充電は不可。

注)回路構成上、電池電圧が本来の出力電圧である5Vから若干越えると、電池電圧が昇圧用ダイオードを経由してそのまま出力される。
　新品のアルカリ電池4本を使用した場合、出力電圧が5V以上になる可能性あり。

　PSPの場合電圧が5Vより若干超過OVERしても問題ないようだ(純正の電源アダプタの出力が5.5V程である)が、PSP以外の機器で電圧超過が許容されているのか分からない場合、アルカリ電池では電池3本で使用する事をお勧めする。
(若干消耗が進んだ電池を使用する場合、4本にして昇圧能力を補うという使用方法もあるとは思いますが・・・。)

・手持ちのエービットのEP-024CHA(エコプラスAB-BO016W,AB-BO014W)を2台使用し、電池が直列になるように接続を変更、放電して一度シャットダウンしたPSP(PSP-2000で実験)を接続してPSPの充電ランプ(橙)が点灯するか確認した。
・電池は新品(に近い)アルカリ電池、及び、充電間もない1800mAhのNiMH電池を使用。

　結果は「橙」LEDが点灯するのを確認。大丈夫そうです。
　電圧の低いNiMH電池では昇圧能力が充電はキツイかと思いましたが、充電間もない電池ならなんとかなりそうです。

・片山の「BBJ01」は電流制限動作がキツいので昇圧能力で不安があったが、味見実験ではこちらでも「橙」LEDが点灯するのを確認。行けそうです。


　前者のケースの色は「白」、後者は「黒」なので、実用機製作の際にはPSP本体にあわせるというのも有だとは思う。

・2台のDC-DCのうち1台は電池4本時(4AA),残り1台は電池2本(2AA)で使用出来るような接続とした。
　図は接続図。

※この接続は若干問題がある。
問題１)4AA側と2AA側を同時使用すると、共用される2AA側のみ消耗が先に進み容量のアンバランスを引き起こす。
　あくまで2AAでの使用も可能にしておく為の接続であり、同時使用の可能性が高い場合は両DC-DCとも4AA接続にしたほうが良い。
問題２）2AA側ではないほうだけに電池を入れても4AA側に出力があるが、2AA側DC-DCの
IC内の昇圧用MOSFETの寄生ダイオードを経由して電流が流れる事になる。2AAで使用する場合は特に電池を入れる位置に注意。

・「USB充電用電池BOX」2個並べる形に側面を両面で接着した。
(本記事最初の写真参照)

　裏面に板を貼るとより強固になるものと思う。
　なお両BOX間を接続する電線を通す為、側面の一部を削った。

・「USB充電用電池BOX」の裏面同士を貼り付ける方法でも良い。

　どちらのレイアウトにするかは、使用するシーン等によって、お好みで。


　図は接続部分のアップ。
　写真左は2AA/4AA両用側、右が4AA専用。

　本実験は、サードパーティメーカーから発売されている単三電池4本でPSPを充電する為の充電器がヒントとなっている。
　実際にGAMETEC社のCHARGERを持っており、GPSでの長時間ログを行う際に使用している。

　その特性を測定した事があるが、電池電圧が5V+αを超過したあたりから、出力電圧が5Vより増加するとともに、電源電流と出力電流がほぼ同じ増加量になる特性が見られた。
この事から、単三電池4本直列接続した出力に5V出力の昇圧DC-DCコンバータが組み込まれていると推測した。

　その構成を、安価に入手出来る「USB充電BOX」を使用して出来ないかどうかを試みたというのが、本実験である。

携帯電話(特にスマートフォン)，ゲーム機等を外部電池で充電／動作させる目的で、昇圧ICを使用する事があるわけですが、昇圧ICの電流容量が不足するケースが良くあります。

今回の製作例も解決の1つの方法です。

しかし、webを検索して見て見ると困った例が・・・
それは昇圧ICを単純に並列接続してしまっているケース。
(こんな「いかさま」回路で電源を製作してオーションサイトで売って儲けようなんていう、とんでもない奴も・・・)

ICの単純並列接続がなぜ厳禁かというと、IC毎に出力電圧の設定にバラツキがある上に、発振周波数も同一でない為に、単純並列すると、IC間の電流に差が生じどちらかのICにだけ過大な電流が流れたり、動作異常を起こす一因となる為。
(ICの動作を正しく理解していないから、単純並列なんて接続やってしまうのでしょうけど。)

せめて、昇圧用のコイル、ダイオード，平滑コンデンサを含めた回路を2セット作り、負荷との間にバランス用の抵抗ないしダイオードをそれぞれ入れてほしいもの。
(正直、この方法もあまり良くはない。)


時々書いている事ですが、電源の故障は負荷にダメージを与えたり、誤動作を引き起こしたりします。
くれぐれも変な物をつかまされないように。

「USB充電用電池BOX」2個使い機製作しましたが、その後移動中のPSP充電にはGAMETECのチャージャではなく、完全放電状態のPSPをNiMH4本で充電、そして電源ONまで可能な本機ばかり使ってます。
当初は予備にGAMETECのチャージャも一緒に持ち歩いてましたが、今では本機だけ。

実はPSPの電池もかなりヘタリ始めており、満充電から2時間と持たない状態。
そんな訳で、基本的にはPSP使用開始時点からつなぎっぱなしです。
ところが・・・電池消耗のタイミングがつかめず(PSPの充電表示のLED(橙)では、充電完了での消灯なのか、昇圧停止で消灯しているのかが判断できない)、電池を過放電(先日なんか4本中、2本が放電し切っていた)させた挙句、PSP側のバッテリが消耗しシャットダウン、GPSのログ停止、といった具合に陥りがち。

電池の消耗を検出し表示する回路を付加させば。というのが今後の課題。