ラズパイ用の電源を実験してきました。うまく解決できなかったのが保護回路です。約3A以上電流が流れたら、電圧と電流をほぼゼロにしてパワー・トランジスタを破壊しないようにできませんでした。しかし、実験では、放熱さえうまくできたら、数分以上は保護できる回路になりました。

●回路図

　AC100V側には、省略していますが、ガラス管1Aのヒューズと電源スイッチがあります。ACケーブルとの接続は、TDKのフィルタ付きのACインレットRPE-2006Rを使いました。
　ブリッジ・ダイオードは、ショットキーのD15XBS6（60V/15A）を用いました。
　この電源回路はノイズが多めだったので、出力側にフィルタを入れました。コモンモード・コイルT2は現在入手できませんが、秋月電子通商で入手しました。

●ケースと放熱器

　タカチのケースが品数が多く、放熱器をケースの外側に配置したスタイルの良いモデルもたくさんあります。ここでは、最低限、金属ケースを用意し、大きめの放熱器を取り付けて、パワー・トランジスタの発熱を抑える方向で考えました。

　今まで利用していた放熱器（写真右）と、今回利用した放熱器です。アマゾンで入手しましたが、このタイプは種類が少ないです。千石電商にはいろいろな大きさの製品があるので、選びやすいです。

　放熱器の大きさに合わせて一番安価なアルミのケースを選びました。

　　タカチ【MB12-10-16（旧型番：MB-22）】MB型アルミケース　・高さ100mm、幅120mm、奥行160mm

　パワー・トランジスタの取り付けは、「【TO3Pﾎｳﾈﾂｼｰﾄｾｯﾄ5】放熱シート 5セット」を利用し、放熱フィンがコレクタなので、放熱器とはプラスチックのプッシュで絶縁しています。いずれもマルツで入手しました。

　出力電圧を表示するために、3桁の7セグLED表示器を取り付けました。ebayで200円前後で入手しました。

●組み立て

　ケース加工

　穴あけ終了

　パーツの取り付け

　完成

●負荷をかける

　2.0A付近まで出力電圧4.97Vを保っていました。保護回路が働いて出力電圧が1V以下になるときの電流は、3.7Aぐらいです。

　1A、2A、3Aの負荷電流を流したときの、パワー・トランジスタの温度上昇を測定しました。

　負荷電流による入力電圧と出力電圧の関係です。3A時には電圧が下がり気味です。

　トランスの巻き線を、0-8Vから0-10Vに変更しました。3A時にも電圧低下はわずかです。3Aを20分連続で流したときの温度変化は、30.4℃->49.9℃でした。

　この時、トランスを触ると体感40℃ぐらいでした。ケース内部も温度が上がることを考慮し、ケースには、風が通るような穴を複数開けました。

●ノイズの測定

　TL431のRef端子-GNDにコンデンサC7をつないでいないと、少し発振をしているような波形がスペアナで観測できました。GND間に120uF、22uF、2.2uFの電解コンデンサを追加すると、出力電圧が大きく変動し発振していることがわかります。
　0.1uFのフィルム・コンデンサを追加したときのノイズです。100Hz～100kHzではノイズが多いです。

　100Hz～1MHzを見ます。200kHz付近からコモンモード・フィルタの効果なのか、極端にノイズが減少しました。コモンモード・コイルは、周波数が高くなるとインピーダンスが上がります。Xコン（C2、C3）によって高い周波数のノイズ成分がGNDに流れます。
　20本ぐらいの鋭いピークが観測できますが、これらは、環境ノイズです。

　ラズパイ用のアナログ電源は、3Aを連続して出力できました。現実は、1Aも流れることはないので、放熱器の大きさは過剰といえます。

　アナログ電源を使っても、ラズパイ側で電源ラインにノイズが乗ります。オーディオ関係に使っていても、アナログである利点はないでしょう。たとえば、D-Aコンバータのボードを利用するときなどは、ラズパイ本体の電源とは異なる電源を用意するのが、ノイズの影響を避けれるように思えます。