図１ 昇圧型スイッチングコンバータ原理図
☆原理
ＬＥＤを光らせるためには、赤色で最低1.8V、緑色で2.5V、青色・白色では約3.6V必要だと言われています。そのため、乾電池1本では光らせる事は出来ませんでした。
電源が乾電池1本しか用意できない場合、ＬＥＤを光らせるには「コンバーター」を利用して電圧を上げてＬＥＤに供給する必要があります。電圧を上げる方法は「チャージポンプ方式」「インバータ＋倍圧整流方式」「昇圧型スイッチングコンバータ方式」などがあります。今回は「昇圧型スイッチングコンバータ方式」を使ってＬＥＤを点灯してみようと思います。
図１に、基本的な回路を示します。
昇圧型スイッチングコンバーターは、まずトランジスタをON状態にしてチョークコイルに電流を流し、ある程度流れたところでトランジスタをOFFにして、コイルの誘導起電力によって高電圧を発生し、これと電源電圧を加えた電圧を、ダイオードを通して出力します。
そのために、トランジスタはON-OFFを繰り返さなければなりません。通常はそのための発振回路は別に構成する必要があります。今回はチョークコイルにもう一組の巻線を用意し、これをトランジスタのベースに接続してブロッキング発振回路を構成します。
電源が接続されると、まず巻線と抵抗を通してベースに電流が流れ、トランジスタがONします。するともう一方の巻線にも電流が流れ、その誘導起電力でベースにさらに高い電圧が加わり電流も多くなります。しかし、ここでチョークコイルの鉄心が磁気飽和を起こじはじめると、この誘導起電力が減少するためベース電流も減少し、トランジスタのコレクタ電流も減少します。するとチョークコイルは電流を一定に保とうとして電流の流れていた方向に起電力を発生し、同時にベースへの負の起電力も発生します。そのためにベース電流は完全に無くなり、トランジスタはOFFになるので、コイルの起電力はダイオードを通して外部へ供給されます。