格安DC-DCコンバータで昇圧して電池でRaspberry Pi Zeroを動かす

前回の投稿で、Raspberry Pi Zeroの消費電力を確認した。おおよそ5Vで500mA程度の電力があれば、動作しそうである。

エネループ3本(1.2x3=3.6V)から5Vへ昇圧して利用することを想定して、昇圧回路を検討する。

手元にあるNJM2360ADのIC型コンバータを使う検証は後ほど行うとして、まずはAmazonの格安DCコンバータがどんなものかを検証してみる。

ピンキリあるが、なるべくお金を掛けたくないので、安くて評価の高そうなものを入手して、**負荷抵抗10Ω(5V500mA)**を接続して、出力電圧などをオシロスコープで観察してみる。

2Aの格安DCコンバータ検証

まずは、2A出力できると謳っているコンバータに、負荷抵抗10Ωを接続してみる。

無負荷の状態で、5Vまで昇圧するようにボリュームを調節した後、負荷を接続すると、ガクッと電圧が落ちて以下のような結果になった。

電流も、電圧に比例して200mA程度となった。

このコンバータでは、要求する入出力はちょっと無理そうである。

もう少し負荷をさげて、25Ωを接続した結果が以下になる。

わかりづらいが、ギリギリ5Vあたりをフラフラしている状態だった。つぎに30Ωを接続したでやっと安定した。

入力は3.6Vで250mA程度(0.90W)で、出力は4.9Vで160mA程度(0.78W)
となり、効率は87%と負荷が軽ければ良い結果になった。

4Aの格安DCコンバータを試す

以下のDCコンバータを先ほどの検証と同じ方法で試してみる。XL6009チップを使用しており、公称では、入力3V-32Vで出力は5V-35V、最大4A出力となっている。

わかりづらいが、負荷を接続すると、5Vから-0.2Vほど出力が落ちるが、どうにか5V付近をキープしている。

出力電流も5Vで500mA消費していることがわかる。これならRaspberry Pi Zeroを起動しても問題なさそうである。

ちなみに入力側の消費電流を確認すると、1A消費していることが分かった。

入力が3.6V、1Aで3.6W消費し、出力は5V、500mAで2.5Wとなるので、効率はおおよそ69%程度になることがわかった。

写真はないが、実際に前回消費電力を測定したときのように、このコンバーターの出力側にRaspberry Pi Zeroを接続して、Wifi経由でsshログインすることができた。

5V固定の極小昇圧コンバータ

半田付け不要の3ピン20x20mm程度の極小DCコンバータを試してみる。
このコンバータは調整用の可変抵抗がなく、5V固定タイプになる。見るからに非力な感じだが、どの程度の実力があるか?

裏面にコンバータICらしきものがある。2108A, 1722/50とある。データシートは見つからなかったが、以下にスペックが記載されたサイトがあった。

https://dzrmo.wordpress.com/2017/01/26/a-tiny-but-good-boost-converter/

3V以上の入力があれば、5V、400〜500mA出力できるとある。

まずは、負荷10Ωを接続してみる。

4.46Vまで電圧が降下して、スペックオーバーな結果になる。思ったよりも健闘している。次は、負荷15Ωの場合、

若干波形は乱れるが、実用レベル?な印象。入力は3.6V、870mAでおよそ4.35Wに対して、出力は5V、330mAでおよそ1.65Wで、変換効率は**38%**と効率はよくない。

もう少し負荷を下げて、25Ωの場合、やっと安定して約5V出力できた感じになる。

入力が3.6V、290mAおよそ1.04Wに対して、出力は5V、180mAおよそ0.90Wで、変換効率は**87%**ほどになった。

まとめ

150円程度のXL6009を搭載したDCコンバータで、目的としていた5V500mAが達成してしまった。。NJM2360ADでDCコンバータの自作を行ってもコスト的にも勝ち目なし。モチベーションが上がらないが、次回はNJM2360で同じことを目指したらどうなるかを検証する。