特定の電圧を出力する電源を作成することは、特にカスタム電源を必要とするプロジェクトに取り組んでいる愛好家やエンジニアにとって、電子機器の分野では一般的な作業です。よくある質問の 1 つは、スマートフォンやその他のポータブル電子機器で一般的に使用されている 3.7V バッテリーを使用して 12V 出力を実現する方法です。このブログ投稿では、バッテリー電圧の基本、必要なバッテリーの数を計算する方法、およびバッテリー パックを組み立てる際の実用的な考慮事項について詳しく説明します。
バッテリー電圧を理解する
電圧は電位差の尺度であり、デバイスが適切に機能するためには特定の電圧が必要であるため、回路を設計する際には非常に重要です。 単一のバッテリーの電圧は、その化学的性質によって決まります。 たとえば、リチウムイオン バッテリーの公称電圧は通常 3.7V です。 つまり、完全に充電されると、バッテリーは約 3.7 ボルトの電圧を提供します。
電池の数を計算する
12V 出力を得るには、複数の 3.7V バッテリーを直列に接続する必要があります。バッテリーを直列に接続すると、電圧が加算されます。したがって、必要なバッテリーの数を調べるには、次の式を使用できます。
この場合：
バッテリーの小数点以下は使えないので、最も近い整数に切り上げる必要があります。したがって、バッテリーは 4 個必要になります。
なぜ電池が4個必要なのですか?
計算では 3.24 と示されていますが、3 つのバッテリーのみを使用すると 11.1V (3 x 3.7V) となり、必要な 12V より低くなります。4 つのバッテリーを使用すると、合計 14.8V (4 x 3.7V) になります。余分な電圧は、電圧レギュレータを使用して電圧を正確に 12V に下げることで管理でき、回路に必要な正確な電圧を確実に受けることができます。
実用的な考慮事項
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電圧調整: 前述のように、4 つのバッテリーを使用すると 12V を超える電圧が得られます。デバイスを保護するには、電圧レギュレータを使用して電圧を 12V まで下げます。リニア レギュレータと降圧コンバータが一般的なオプションです。
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バッテリー管理: バッテリーを直列に接続する場合、すべてのバッテリーが同じタイプ、同じ年数、同じ充電レベルであることを確認することが重要です。これにより、不均一な放電などの問題を防ぎ、バッテリー パックの寿命を縮めることができます。
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安全性: バッテリーは常に慎重に取り扱ってください。接続が確実に行われていることを確認し、バッテリーのショートを避けてください。バッテリーを過充電または過放電すると、過熱して危険な状態になる可能性があります。
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容量に関する考慮事項: バッテリーを直列に接続すると電圧は上がりますが、容量 (アンペア時間 (Ah) で測定) は上がりません。実行時間を長くする必要がある場合は、追加の直列ストリングを並列に接続して全体の容量を増やすことを検討してください。
結論
直列接続の基本を理解していれば、3.7V バッテリーを使用して 12V バッテリー パックを構築するのは簡単です。4 つの 3.7V バッテリーと電圧レギュレータを使用すれば、必要な出力を簡単に実現できます。安全性とバッテリー管理を考慮して、電源の信頼性と寿命を確保してください。小型ロボットに電力を供給する場合でも、DIY エレクトロニクス プロジェクトに電力を供給する場合でも、これらの原則を理解することで、電源を効果的に設計および実装できます。
