HT7750とはどのようなＩＣでしょう。HOLTECの発表によると…

Part No.	HT7750
Input Voltage	0.7V〜6.0V
Output Voltage	5.0V
Output Current	100mA
Switching Frequency	115 KHz
Typical Current Consumption I-DD2	4 μA
Typical Efficiency	85 %
Package	TO92, SOT23, SOT25, SOT89

※ HT77xxシリーズにはHT7727,7730,7733,7737,7750の５種類の出力電圧違い品があるようです。(HT7750以外は共立では売っていませんが…)

　このように5V/100mA出力、入力は0.7〜6Vで動作するICのようです。
　入力の最低が0.7Vなので、弱った乾電池一本からでもでも昇圧できます。後の回路図からもわかるように、一旦昇圧が始まれば電池電圧は0.数Vまで下がっても自己供給でICに電源を供給してかなりの低圧まで動作は続けられるでしょう。
　白色ＬＥＤライトに使えば、蛍の光程度まで暗くなっても延々と電池のエネルギーを絞り尽くすまで点灯は続ける「しぶといライト」が作れそうです。

　出力が最大100mAというのはちょっと少ないようですが、白色ＬＥＤをいくつか点灯させたり、PICのような小型マイコンを乾電池１〜２本で動作させる為のDCコンバータを作るには十分です。

　共立で売っているのはトランジスタ等でおなじみの３本足のTO-92パッケージ品です。

　ピンは左から [GND] [VOUT] [LX] の順です。

　基本回路図はデータシートでは以下のものが公開されています。
　HT7750以外にはコンデンサ２個、コイル１個、ダイオード(ショットキータイプ)１個でステップアップ(昇圧型)DC/DCコンバータを作れます。

　出力側の平滑コンデンサにはタンタル(Tantalum)コンデンサを使用するように指示されています。タンタルコンデンサは小型で周波数特性もよく、パルス回路にはよく使われるコンデンサですが、価格が非常に高くあまり使いたくはありません。
　今回はタンタルコンデンサの必要があるのか？、普通のアルミ電解コンデンサではだめなのか？も調べてみることにしましょう。

※ コンバータICによっては「電解コンデンサを使用する場合は、十分にテストしてから使用してください。」となっています。頑張ってテストしましょう（＾＾；

　テストはブレッドボード上に回路を組んで行います。

　真ん中のごちゃっと部品の集まった２センチ四方くらいの所にDC/DCコンバータ回路を組んでいます。
　配線長が最短になるようにほぼ密集した感じになっていますが、これでもプリント基板に最適な状態で組んだものより効率は悪くなっていると思われます。

　中央から左に延びる巨大な抵抗(水色のやつ)は、電源の電流を測る為に付けた２オームの抵抗。こんな大きな電力のものでなくても良いのですが、手持ちの数オームで小さな物が無かったので３Ｗ品です。消費電流が少ないと２Ωでは電圧ドロップが少ないので後の変換効率グラフではかなりアバウトな電流値となってしまっています。もう少し大きな抵抗にして、電源電圧を上げてやれば良かったと実験が終了してデータ処理をしている時に思いましたが後の祭り。
　右側のダイヤルやメーターが付いた白い箱は自作の可変電圧電源。今回は0.7〜5Vで電源電圧を可変できます。(目的により色々と変えられます)
　上に見えるのはいつものデータロガー(K8047)です。各測定ポイントの電圧をＰＣで測定・記録します。


　まずは回路図通りに組み立て、出力側のコンデンサはタンタルではなく普通のアルミ電解コンデンサ100μF(10V)を使用しました。
　コイルは指定通り100μH(210mA)のマイクロインダクタです。
　この形は・・・＿|￣|＿テンガロンハット！？(参考)
　かなりリニアリティの悪いグラフですね。

　グラフで見ると一目瞭然なのですが、最初電源を電池一本の1.5Vや二本の3.0V程度で実験していて「3.8V程度でなんか出力電圧が低すぎる」と不審な結果でした。
　電池一本だと、少し電池が減ると急にＬＥＤの明るさが暗くなり、その後更に電池が減ってゆくとまた明るさが元に戻ってゆきます。もしＬＥＤライトに使用したら「電池が新しいほど暗い」というおかしなライトができてしまいます。
　入力電圧を広い範囲で可変してやると2.8〜4.2Vのあたりではまばゆいばかりに光ります。かなりおかしな特性です。

　負荷を０にして実験すると、どの入力電圧でも出力はほぼ5Vという定格通りの昇圧が行われ、「これは本来の出力が取れないダメコンバータ？」と思ってしまいます。

　「これは指定通りのタンタルコンデンサを使っていないからに違いない」

　コンデンサをタンタルコンデンサ100μFに取り替えてみましょう。

　ちなみに100μF/6.3Vのタンタルコンデンサは315円もします。
　アルミ電解コンデンサなら一個10円です。
　なんと３１倍！
　タンタルコンデンサ一個で携帯電話用充電器のDCコンバータ基板より高くつきます。
　しかもHT7750ではTyp.100mAしか取れないですし…

　コンデンサをタンタルにした物と前のアルミ電解コンデンサの両方です。
　やっぱり・・・テンガロンハット！？
　うーん、なんかあまり変わりません。というかタンタルのほうが悪くなっている？

　こんな出力カーブではまともに使用する事ができません。
　高価なタンタルコンデンサまで使ったのにこの有様？？？
　オシロで波形を観測していると、PFM制御のパターンが変わる所で電圧が良くなったり悪くなったり変化しています。

　さてどうしたものか・・・・

　こういう時は「おまじないコンデンサ」の出番です。

　三端子レギュレータ等の「発振防止」「誤作動防止」、電源回路の「ノイズ取り」等には写真のような小容量コンデンサを取り付けます。
　小容量コンデンサで細かなノイズや電圧変動を吸収することで誤作動を防ぐ効果があります。
　こういう時に使用するポピュラーな0.1μF(前後なら容量は多少適当でも良いです)の「積層セラミックコンデンサ」(21円)を出力側の100μFのコンデンサと並列に接続します。

　「おまじないコンデンサ」を接続したものとの比較です。
　さてどうでしょう？
　おかしな動作がピタッと止んで、安定した出力電圧が取れるようになりました。

　「おまじないコンデンサ」の効果てきめんです。
　メーカー指定の回路図には書かれていませんが、やはり発振防止・誤作動防止コンデンサは必要のようです。

※ コンバータICによっては「セラミックコンデンサは使用禁止」とされている物もあります。「使用できます」という物もあります。今回は電解コンデンサ同様に使用できるかのテストをしてみての結果です。

　そして、グラフを見る限りはタンタルコンデンサでもアルミ電解コンデンサでも出力や効率に大きな違いはありませんので、特にタンタルコンデンサを使用する必要は無さそうです。

　タンタルコンデンサ 315円　＋　積層セラミックコンデンサ 21円　＝　336円
　アルミ電解コンデンサ 10円　＋　積層セラミックコンデンサ 21円　＝　31円

　以後の実験は安価なアルミ電解コンデンサを使用します。

　一応書いておきますが、タンタルコンデンサとアルミ電解コンデンサでは違いが全く無いのではなく、出力リップルがかなり違います。
　アルミ電解コンデンサの場合、出力のリプル振幅は約0.15V、タンタルでは約0.1Vとわずかながらタンタルのほうが良い波形となっています。
　電源ノイズを気にする回路で使用する場合はタンタルのほうが有利です。
　しかし実際はこのコンバータ出力の後にノイズ低減回路をつけてみたらどちらも変わりなくなりました（＾＾；

　白色ＬＥＤの点灯に使用するならこの程度のリップルは全く気になりませんので、今回は安いアルミ電解コンデンサで構わないでしょう。

　チョッパ型DC/DCコンバータはコイルで昇圧していますので、コイルによって性能が変わると言っても過言ではないでしょう。
　それでは、コイルを変えるとどれくらい出力性能が変わるのでしょう？
　メーカーのデータシートに書かれている通り100μHのコイルでないといけないのでしょうか？
　22μH(340mA)／56μH(250mA)／100μH(210mA)の３種類の違いを比べてみます。
　携帯電話用DCコンバータでは中のコイルは22μHでした。22μH程度でもじゅうぶんなのか、100μH程の大きなコイルのほうが良いのか確かめてみましょう。

　HT7750は100mAまでのコンバータICですので、コイルも100mA以上(で余裕のある)のものがあれば十分なはずです。
　よくDCコンバータと言うと使われている100μH(2A)の大きなトロイダルコアコイルと100μH(210mA)のマイクロインダクタとでの違いも確かめてみましょう。
　トロイダルコイルみたいな大きなコイルを使わないで済むのであれば、懐中電灯のＬＥＤ化工作など場所が限られたところへの基板挿入の際には小さくて済みますので便利ですよね。

　以下のグラフ作成にはコンデンサはタンタルではなく100μFアルミ電解コンデンサ(10V)＋0.1μF積層セラミックコンデンサ(50V)を使用しています。
　ショットキーバリアダイオードには11EQS04(40V/1A)を使用しました。

● 200Ω負荷 (固定抵抗)
　負荷を200Ωの抵抗一本にした場合の入力-出力電圧特性です。
　出力が5Vの場合電流は25mAです。
　マイクロインダクタの22μHがいちばん素直なカーブを描いています。但し出力が5Vなのは入力が3.8V前後のごく僅かな幅のみです。
　56μHと100μHはやはりテンガロンハットですが、かなり幅広く5Vを維持していますので5V電源が必要なIC回路の電源に使用するにはこれくらいのコイルが適しているようです。このテンガロンハットを修正(もっと幅広く安定)するには回路(コンデンサ？)の改良が必要なようです。
　トロイダルコアコイルの100μH(2A)はあまり出力電圧が上がりません。使わないほうが良さそうです。次のテストからは外します。

　変換効率の面でみると、22μHが最も低く100μHが良い結果になっています。
　インダクタンス値が高いほど効率は良さそうです。大きな2Aコイルはリアクタンス値が同じでも電流容量の関係でHT7750のLX端子の引き込みでは弱くて十分な磁束が発生させられないのでしょうか。回路図に「100μH」と書かれていても単純にインダクタンス値だけで使用コイルを選べるわけでは無いことがよくわかります。

● 100Ω負荷 (固定抵抗)
　負荷を100Ωの抵抗一本にした場合の入力-出力電圧特性です。
　出力が5Vの場合電流は50mAです。
　200Ω負荷の時とくらべて、各コイル共に重くなっているのがわかります。
　100μHは帽子が潰れています。
　56μHも帽子のてっぺんが約5V水平ではなくなっています。
　22μHは形はあまり変わらずに全体的な電圧が下がっています。

● 50Ω負荷 (固定抵抗)
　負荷を50Ωの抵抗一本にした場合の入力-出力電圧特性です。
　出力が5Vの場合電流は100mAです。
　HT7750は最大出力100mAなので、回路が全て最高のコンディションであればこの負荷で一定範囲では出力は5Vで安定するはずです。・・・はずです。・・・はずです。
　さてどうでしょう・・・・全く5Vに達していません。

　100Ω負荷ではまだ少し頑張っていた56μHも100μHと同じ位に潰れています。
　22μHのほうがわずかに頑張っていますが、それはグラフの真ん中あたりだけで、両端はどのコイルもほとんど変わりません。

　HT7750で本当に5V/100mAを取り出そうとすると、かなりシビアな設計条件で基板設計をしなければならないようですね。まさに神業が要求されるかも。

　200Ω/100Ω/50Ω負荷の各グラフの変換効率を見てみると、多少の差はあるもののほぼ３つのコイルの数値や特性は負荷が変わっても同じくらいだということがわかります。

　HT7750で色々遊んでみましたが、最大定格の100mAほどの電流を取り出すのはかなり難しいようです。
　今まで色々と他のアップコンバータICも使用してきましたが、確かにどれも定格通りの出力を得るには苦労しています。

　少しでも配線が冗長だとその部分が抵抗やコイル相当になってしまう為、チョッパ型コンバータのように歯切れ良いパルスで働かせる回路ではすぐに不良回路となってしまいます。
　最初に書きましたが、ブレッドボード上で組んだ試験回路で測定した今回のグラフよりは、プリント基板上で最短経路と太いパターン(または部品足直結)で配線された最適な回路状態のほうが出力電圧や効率が良くなるはずです。

　またこういったパルス系の回路は使用する部品の性能・特性によっても結果が大きく変化し、たとえば出力側の電解コンデンサを違うメーカーの物に変えただけで出力電圧が0.01〜0.1V程変わったり、「おまじない」に入れている0.1μFの積層コンデンサを２個にしたらやはり出力が0.01〜0.05V程度良くなったり、ショットキーダイオードを変えると0.1V程度変わったりと、まさに部品次第で得られる結果は変化します。

　また別のテストで22μHのコイルを別のチョークコイルに変えてみましたが、やはり特性に違いが見られました。
　100μHのマイクロインダクタでも電流容量が20mA程度の超小型タイプにしたら、予想通りほとんど電流は取れませんでした。(まぁあたりまえ)

　ですので、この記事をお読みになられている方がもし同じHT7750というICを使ってDC/DCコンバータを作られても、今回のグラフと全く同じ昇圧特性の回路が作れるということでは無いということには注意してください。
　良くなる場合もあれば悪くなる場合もあります。

　但しHT7750にはテンガロンハット型のPFM制御特性があり、多少なりともフラットではなくあのような出力曲線になる事は違いないと思います。
　非常に小さな負荷ではかなり安定した5Vが得られるのですが、ちょっと負荷をかけると怪しい曲線を描くようになります。
　これを完全に解消できるのか、またどうすれば改良できるのか、それは皆様の実験にお任せします。

　一個63円で、周辺部品も少なく簡単に電池一本から5V(最大定格)が作り出せるHT7750は、５mmＬＥＤ1〜3個くらいのＬＥＤライトや、小型の電子機器の電源には色々活用できそうですので、皆さんも何かに使われてみてはいかがでしょう。