電源トランスは従来のシリーズ電源では大きくて重いものだったが、スイッチング電源の登場によって小型高周波トランスだけでよいことになった。大型電源トランスは駆除され、ますます入手困難になっていく。

本記事では、電源トランスの良否を電子負荷でテストしてみる。

そのまえに、購入した電子負荷は直流専用で、トランスの交流電圧に対応できないので、簡易整流回路を用意しておく。ブリッジダイオード+平滑コンデンサという組み合わせ。

簡易整流回路用のパーツ

手元にあった大型ブリッジダイオードとして、BR154をみつけた。BR154は
15A  / 400V というスペックで、電子負荷キットの最大電流20Aに及ばないものの、問題になることはないだろう。また、電解コンデンサとして、4700uF / 50Vをみつけた。100V以上耐圧のものがあれば使いたいが、大容量で高耐圧の電解コンデンサは残念ながら手元にない。

はんだ付けして組み立てた簡易整流回路

手元にさまざまな電源トランスが残っているが、取り敢えずだいぶ昔に購入したTOEI電源トランスで実験してみた。1次側は90Vか100V対応。2次側は2組、それぞれ 18V / 0.2A との表記。

TOEI(東栄)電源トランス

電子負荷はひとつしかもってないので、電源トランスの2次側を直列接続してテストすることも考えたが、直列接続すると電圧は36Vになり、有効値から最大値に直すと、36×1.414 = 51Vになり、さらに無負荷時の数割増しの電圧を加算すると、電解コンデンサの耐圧50Vを数割超えてしまう。2次側の直列接続は諦めるしかない。

そこで、2次側の1組に電子負荷、もう1組に100Ω抵抗をつけることにした。18/100 = 0.18A、定格電流の0.2Aに近いので。

全体の接続状況
無負荷電圧は24.9V、想定以上の高さ

無負荷では整流回路の出力電圧は約25V。電流を定格の約0.2Aに調整すると、電圧は18.3Vに低下。

定格電流0.2Aでは電圧が18.3Vに低下

さらに2割増しの0.24Aに増やすと、定格電圧の18Vになった。トランスの2次側電圧と整流回路の出力電圧は異なる値とはいえ、一応定格の電圧と電流が得られた。

定格電圧18Vに対する電流は0.24A

±15Vオペアンプ用電源として購入していた電源トランスだったのかもしれない。15Vとの3Vの差は三端子レキュレター(7815や7915)のために確保したものだ。

ここまでのテストで、±15V / 0.2A の定電圧電源用電源トランスとしては問題ないと言えよう。

多くのACアダプターをわれわれがふだん利用している。おかげで、100円で5V / 1A USBアダプタを購入できる時代になった。しかし、その性能をテストすることはそう簡単ではないはず。

用途によってテスト項目は異なるが、一般的には、①定電圧になっているかどうか、②定格電流で安定的に使えるかどうか、③ノイズはどうなっているか、④ショート保護や過電流保護がちゃんと機能しているか、ぐらいの項目が確認できれば、ACアダプタは問題なしと判断していいだろう。

耐久性については、上記のテストを定期的にやれば初めて言えることで、1回の測定では絶対にわからないものだ。1年あるいは数年間絶対に故障しないと豪語できるメーカーはあるはずがない。せいぜい交換する、修理するぐらいの確率的なことで対応しているのはやむを得ないことだ。

上記③のノイズの測定は素人に厳しいが、それ以外の①、②、④は電子負荷があれば、テストできるはず。以下では例として、USB 5V ACアダプタを取り上げてみたい。

実例として使うUSBアダプタ。USBケーブルは付属品ではなかったかも。

USBアダプタといえば、いままでは5V出力だけだが、USB 3.0になると、もっと高い出力電圧のものも出回っている。本ACアダプタは定格電圧5V、定格電流650mA。価値的には日本では数百円、中国では50円以下。

まず電子負荷との接続を考える。手元にmini USBケーブルがあるので、それを使うことにした。

電子負荷キットとの接続を完了

電子負荷キットが使えるように、キット用ACアダプタを通電しておく。端子台からのリード線を外すのは面倒なので、ビニール袋を被せてショート防止に努めた。

つぎに、電子負荷キットの電流調整ダイアルを最小になるように、左(反時計方向)いっぱいに回す。いきなり大電流でスタートすると、外聞電源がシャットダウンしたり、壊れたりすることがあるから。

今度、USBアダプタのUSBケーブルを電子負荷キットのMini USBコネクタに挿す。USBアダプタを通電する。

電流が0の時の電圧は定格電圧であるかどうか

出力電流はゼロだが、電圧が定格電圧付近であれば、ACアダプタに定電圧回路が内蔵されていると考えて差し支えない。逆に、定格電圧より数割も高い出力電圧が電子負荷キットの液晶に表示されるなら、ACアダプタは非安定化電源ということになる。

電流を調整して、定格電流にする

つぎに電子負荷キットにある2つのダイアルをうまく調整し、電流を定格電流(今回は650mA)にする。その時、電圧は定格電圧近辺であれば問題ないが、大きく離れる場合は不良品ということになる。さらに、定電流が流れている時の電圧の変動を液晶表示からよく確認する。大幅な変動であれば、ノイズが高いということになる。電圧が全く変化しなければ、ノイズが大変少ないACアダプタといえよう。

USBアダプタがシャットダウンになるまで電流を増やす。写真はシャットダウン直前の液晶表示。その直後は電圧がゼロになった。

最後に、2つのダイアルをさらに上げていき、USBアダプタがシャットダウンするかどうかを確認する。シャットダウンせず電圧がどんどん下がっていくなら、過電流保護がうまく機能していないということになる。今回は800mAあたりでUSBアダプタがシャットダウンして、電圧がゼロになった。つまり、過電流保護が機能していることがいえる。

以上のようなテストを何回か繰り返し、とくに問題がなければ、テスト対象は問題ない商品と判定していいだろう。

Casioというブランドは流石で、定格電流時のノイズはあるものの、不良点は今回のテストで見つけることはできなかった。

中国アリババ AliExpressで購入した商品がまた届いた。最大150W 定電流方式直流電子負荷。ブランド名はなく、日本Amazonや楽天を含め、多くのお店では同様な商品を販売しているように見える。送料込で約23ドル。

主なスペック:直流電圧 0~200V、直流電流 0~20A、電力 0~150W、容量 0~1000Ah、時間1000時。

キットのような商品
基板の裏(わりときれい)
基板の左側に多くの入力に対応している
基板の右側には設定や調整関係
基板の上部はキット用電源(DC 6~12V)の入力

電子負荷は原理的に、定電圧(CV)、定電流(CC)、定抵抗(CR)、定電力(CW)方式の4種類があり、本キットはCC方式のみに対応している。ただ、本キットはリチウムイオン電池のテストにも使えるように設計されており、消費電力、通電時間、電池の容量(電流×時間)等が液晶に表示される。

本キット自身の電源は付属のACアダプター(9V / 1A)を使う。また、電子負荷として対応する入力コネクタが多く、USB(2.0 と 3.0の両方)、Mini USB、Micro USB、type-C USB、標準DCジャック、大電力用端子台が用意されている。勿論、同時に使える入力はひとつのみ。複数の異なる外部電源を繋いだら、互いに電流を流し合い、最悪の場合外部電源のどれかが壊れてしまう。

電流調整は粗い調整と細かい調整のダイヤル2つで行う。また、モード切替やデフォルト設定を変更するボタンがひとつ付いている。

表示の一例。入力電圧10.7V、電流15A、160Wの電力を消費している

すべての情報は大型液晶に表示される。ピンク色の大型冷却ファンといい、基板のつくりといい、3千円内で買える150W台の電子負荷としてはベスト商品といえるのではないかな。

個人的には、当然1000W台の低価格商品があれば購入したいが。弱電といわれる電子工作等では150Wでも工夫次第でなんとかなる。