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MagneteK コンバーターチャージャー 修理というか改造!?、改良?

2010年08月27日 | ダッジキャンピングカー メンテナンス
さて、愛車のキャンピングカーについているMagnetek(現在PARALLAX Power componentsという会社が造っています)製コンバーターチャージャーから、17Vなんちゅ~異常電圧が出ていたことは前回書きました。

製造している会社こそ変わりましたが、設計自体はMagnetek時代からのものをそのまま引き継いでおり、今でも全く変わりがない。

恐ろしいことですが、実際にそうなのですね~ (^^;)。

初めは「これを修理して使おうか?と」考えたりもしたのですが、日本に代理店は有りませんし、正直部品は入手しづらいし(部品代+バカ高い国際便送料)、何より修理をしたとて、これから出力されるDC電源の品質は変わらないわけで、実は結構ひどいのですね~、これが。

バッテリーに接続されるチャージャー部はまだしも、コンバーター部は6V~8Vのでかいリプルを普通に含むという粗悪?品質、電池のように平らで安定した供給されるわけではないのです。

簡単に説明すると、出力電圧波形は細長いかまぼこがずらりと並んだ直流が出ているようなもので、チャージャー部の方はそれでも少し増しで、サイリスタ素子でカマボコの上をぶった切って電圧制御し、13.6V~14.2Vくらいになるようコントールされている。

一応ギザギザの間を埋める平滑用コンデンサが付いているけれど、サイリスタで構成されている電圧制御回路との兼ね合いで小さな物しか付けられておらず、無いよりましといった程度。

ただ、全く良い事無しみたいに書いているこのコンバーターチャージャー、でも遙か昔から今の最新RVにも積載されており、その理由は余りにも単純である為に故障しにくいこと。 

修理が簡単にできること(ただしアメリカ国内でなら)、余りも多くのRVに使われているので中古は沢山あるし、歴史そのものが=信頼性となってるので他の物が入ってくる余地がないことがあげられる。

こんなコンバーターチャージャーだけど、接続される機器が昔みたいに電球やベンチレーションファンモーター、水ポンプモーターだけなら問題ないけれど、家の車みたいにWaecoの冷蔵庫やワベストのFF暖房機等を装備している方のように、精密な電子制御をしている機器には大敵でしかない。

これらの電子制御部分がある程度以上のクオリティを持つ電源を要求しているのは電子工学の知識が少しでも有る者なら言わずともわかるものだ。

とはいえ、僕自身がこれを新しい物に替えようとしたか?というなら、答えはNO。

品質が悪くとも動いている物を無理に違う物へ替えられるほど家はお金もないし、コンバーターを動かしている時間そのものは年に数えるほどしかない。

とりあえず動いて充電してくれれば良いという感覚で、あえて何かしようなどとは思わなかった。

ところが~ (ーー;)b

これが今回故障?して17Vなんていう電圧を出されたんじゃ、、それに接続している機器がいかれたり、寿命より遥かに早くお釈迦になってしまうわけで、当然に放っておけるはずもなく、嫌々対策を迫られることになった。

といっても、これに変わるコンバーターチャージャーは普通に販売されていないどころか、あっても高価で、「そんじゃ代替え品は?」というと数も少なく、専門の物しか無いうえにキャンピングカー部品の店に行けば

「ハイ!10万円お支払いください!」とにこにこ顔の店員にあっさり言われるのが落ち。

とにかく人にお金を払いたくないチョー!どケチ(節約家ともいう)な僕としては、「何か代替えになるものは無いかな~?」と考えるが、一番先に思い浮かぶのはパソコンの電源だったりして、ただ、出力が3Vだ、5Vだ、とよけいな物がついて、12Vは当然あるけれども、その出力電流が大きくても20A程度だったりする事と、何より、この電圧ではバッテリーの充電が出来ないじゃん。



しばらく思案した後、「何か良い物はない?」とご存じヤフオクをのぞいたりなんかしていたら、予想に反して使えそうな物が出ている。

100V入力で DC12Vの33A出力、そしてその電圧を調整できるものがたったの3500円程度。

「早速落札でしょ!」 (^^)と、届いた物をみていみると、やはりというか中国製、 たら~と流れる汗、

ただ、こうした物は何かの機械に組み込むために設計が日本で行われていたりして、品物名とメーカー名のラベルを貼り替えて別製品として売り出したりしている事もある。

そこでドライバーでカバーを外し(本当は禁止です)て、目視で品質をしらべてみると、整然とした部品配置に効率の良い放熱方法、なにより基盤の半田方法と仕上げ処理がそれなりで、ほぼ大丈夫だろうとこの時点で確信。

ただ、実際にどの程度の電源品質かを調べてみる必要があるが・・・・、

数日たって品質を調べることにしたけれど、一番簡単なのはオシロスコープでして、次の写真はこの電源から出力されているDCに載るノイズ(スイッチングノイズ)を見た物ですが、これはスイッチング方式をとる電源であれば必ず出るものなので本来気にする必要も無いけれど、信頼性を見るのにはこれを見るのが一番、波形と大きさが鍵。



これが無負荷でひどけりゃ粗悪品となるけれど・・・、でもって測定器を見ると電圧はp-p(ピークからピーク)で約20mv、波形はひどいスパイクもなくて結構綺麗で、このときの出力電圧は13.7Vに合わせているので、比率としてだいたい7万分の1と無いに等しい。

そのまま出力電圧を(端子台左側のLED横に付いているオレンジ色の抵抗をまわして)調整すると、だいたい10.5V~14.5Vまで可変出来て非常に範囲が広い、ここで全負荷をかけて電圧の落ち方をみるのが本当は良いのだけれど、33A流せる負荷が手元になかったので、これは辞めた。
スペックでは0.5%となっているので、急激な負荷変動などで0.7Vくらいは落ちたりすることも有るという事だけれど、この程度の数値だと特に問題となるほどの物では無い。

一応そのまま、6時間ほど様子を見ていたけれど、電圧はピタリと落ち着いたまま。

これは結構行けるし良い電源だと思う。 ただ、割と忘れがちなのが逆入力への対応。

これが無いとAC電源をオフにしたり、エンジンにあるオルタネータが故障した場合等に逆電流が流れて燃えたりするわけで、それに耐えられるようでないと実用とならない。

そこで出力側に他の安定化電源を接続し、電源を切った状態及び13.7Vを出している状態で20Vまで並列電圧をかけてみると問題なし(普通そう設計されているが・・・)。 
万一を考えると非常に重要ではずせない試験なので、一応実施という感じ。

さて、この安物が十分に使えそうなことが解ってきたけれど、出来れば全負荷で、しかも室温40度オーバーの条件でテストしたかったものの、このあたりは実際に取り付けて様子をみることにした。

別のHPにあるスペック表からは問題ないことになっているが・・・

さて、この新電源(前のコンバーターとの区別がつかないのでこう書きます)だけれど、どう取り付けるかを考えねばならず、自分はきわめて簡単なフロート(FLOAT)方式を取ることにした。


図面を見てもらえれば分るけれど、これは壊れたコンバーターチャージャーのようなリニアー(LINEAR)式と異なり、バッテリーに充電しつつそれをそのまま負荷へ電力供給する物で、電源の安定性が高かれば可能な極めて単純で簡単、かつ信頼性が高いもの。

実際は次の図の表になる


設定電圧は13.7V、これは鉛、もしくはカルシウムバッテリーの充電電圧で、電圧が安定していることから定電圧充電で、負荷側にはシリコンドロッパを入れて電圧を下げて供給するか?何て初めは考えたけれど、車のオルタネータ出力自体13.5V以上だし、もともと負荷は15Vくらいまで耐えるので、意味ないし・・・

あっ! ちなみに自分はディープサイクルバッテリーを使いませんので、(この構成だとそれに対応していません)あくまでも普通の鉛もしくはカルシウムバッテリー用です。

少し見ていると、新電源の出力は33Aで、このまま接続しても問題はないのだけれど、サブバッテリーが3コも積まれている家の車では、バッテリーが空の状態で充電開始時の初期電流になんとなく不安を覚えてきた、加熱するのがいやなので対策を取りたくなってきた。

それが次の図

一番上が基本ブロック図、その下が外部電源を入れていない状態の電流の流れ、見ての通りバッテリーの電圧がそのまま負荷へいくようにしてある。
エンジンのオルターネータ出力はバッテリーに直接接続されており、回路的に逆入力が新電源にかかることは一切無い。

安全性の高い回路へと変更したために新電源の電圧は14.4Vへ変更、普通の整流ダイオードをドロッパーとして電流の方向を定め、遮断と制御を行い、同じ物を負荷側に置くことで電圧を0.6V低下させ、負荷に無理な電圧がかからないようにしている。
バッテリー運用時にはリレーでダイオードをバイパスさせるので、電圧低下と無駄が一切生じない。

抵抗は0.3オームの50Wの元々付いていた物を使うけれど、バッテリーの充電電流が増えるとここで分圧電圧が上がってバッテリーの端子電圧を下げ、突入状態で充電されることを防く役割を持つ。
充電がほぼ終わる頃には充電電流は殆ど流れないので電圧低下もごくわずかで、14.4-0.6(シリコンドロッパ低下分)-0.2(保護抵抗低下分)=13.6Vと理想的な電圧となる。

これだけの構成で安定化電源の特性をめいっぱい引き出し、故障知らずの充電制御方式にしています。

一番下の図は外部電源を接続して、バッテリーを充電しながら負荷にも電圧を供給している状態。

この図と、その前の図と大きく異なるのが、シリコンドロッパが追加され、バッテリー充電回路に電流制御と保護の為の抵抗を入れて、リレーにより方向制御をされているということ。

いきなり出てきたこれらの部品だけれど、新たに買うは事などあり得ないし、それではどこからもってきた?というなら、元々あったMagneknoコンバーターチャージャーに入っていた部品を再利用しただけのこと。

元の回路はこれ


ダイオードはD1~D4を利用、リレーRY1もそのまま利用、保護用抵抗はR1の0.3オーム50Wの物をそのまま使い回しただけ。

しかしこのMagneknoコンバーターチャージャーの回路、オモチャみたいに簡単だ・・・・


さて、一応こんな感じにしようとおもうけれど、案がまとまるまで5分も使っていないので、もう少し考えた方が良いかな~ (^^) なんて思うも、結局いつも出たところ勝負みたいな事をしているので、あまり考えても仕方ない。

さて、これをいつ実行すかるかだけれど、毎日クソ熱いし週末はウインドやりたいし、気がついたら冬だったりして。

まあ、結果は後日報告しますが、見てくれる人はいないでしょう(笑)。