Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍの小部屋
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ケースが溶けちゃうＡＣアダプタ！！！
電解くん、大丈夫？
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本ページではＡＣアダプタを解体して観察しています。 これは自己責任で実施しているものであり、開封品を廃棄せずに使用を継続して事故を起こしても、全て自分の責任となります。 解体の真似 をしないで下さい。 |
１．背景
ＧＰＳロガーを使用する際に「いっこいっこ充放電繰り返し器」でＮｉ−ＨＭ電池を充放電しようとしたところ、放電開始した途端に何故か「いっこいっこ充放電繰り返し器」のＬＥＤが暗くなり、正常に動作しなくなりました。 「いっこいっこ充放電繰り返し器」を壊したのかと思って調べましたが電源ライン間の抵抗値は低くはありません。 と、いうことはＡＣアダプタ（秋月電子通商ブランドＮＰ１２−１Ｓ０５２３ （旧品））がおかしいのかと思い、ＡＣアダプタの電源電圧を測定すると２Ｖ程度しかありません。 こりゃいかんということでフタを開けると電解コンデンサはパンクはしていないようですが、頭に何か付着しています。 ケースを見るとコンデンサに対向している部分が溶けているではありませんか！！！ 発煙、発火事故にならなくてよかった。 下手すればＰＳ事故で訴。。。。。
【 ＮＰ１２−１Ｓ０５２３ （旧品） 開封時外観 】
溶損部の周辺には何か白い粉のような付着物も観察されさました。
【 ＮＰ１２−１Ｓ０５２３ （旧品） カバー溶損部 】
最近のＡＣアダプタは大きさの割りに出力電力が大きいと思っていましたが、何か無理をしているように思えます。 どの程度無理をしているのかを確認するために、秋月電子通商より販売されている５Ｖ出力のＡＣアダプタを調べてみる事にしました。
なお、本ページで紹介したＡＣアダプタの製品情報を「スイッチングタイプＡＣアダプター（５Ｖ）」に掲載しています。
２．調査方法
今回の調査では、ＡＣアダプタ出力の過負荷保護回路動作状態の確認、最大出力電流での電解コンデンサ温度上昇確認、コンデンサメーカ・型式の確認を実施する事にしました。
調査に使用する負荷としては「アルカリ電池１本でＭＤ１枚も聴けない！！！ 単三乾電池の放電特性を探る」では抵抗を使用していましたが、負荷電流を一定にする事はできません。 このため、前々から製作しようと思っていた簡易電子負荷（抵抗成分のみ）を製作することにしました。
今回製作した回路図を下記に掲載します。
上図をクリックすると原寸大の回路図にアクセスできます。
【 電子負荷回路図 】
電源は定電圧＋１５Ｖｄｃ、出力電流０．５Ａ程度のＡＣアダプタを使用します。 ＬＭ３１７を使用して７．５Ｖｄｃ電圧をつくり、±７．５Ｖｄｃの電源電圧として使用しています。 このため、＋１５Ｖｄｃの電源は、本回路専用に使用して下さい。 他回路の電源として使用する事はできません。
ＡＣアダプタの負荷として動作するＱ１のエミッタに０．１Ωの抵抗Ｒ１２を設けて、この抵抗Ｒ１２の両端電圧を測定することで電流を検出しています。 本回路ではこの電流が一定になるように制御します。
電流検出信号は、３種類のレンジのなかから一つを選択できるようにしています。 今回はＲ３３を使用して測定しました。
出力設定はジャンパーピンで、一定制御、ランプ制御、もしくは、外部設定のいずれかを選択できるようにしています。
負荷特性を測定する時はランプ制御を選択し、ＳＷ１を押すことでランプ信号を発生しています。
ランプ制御の最大負荷電流はＶＲ５１を調整して設定します。
一定制御時の負荷電流はＶＲ５２を調整して設定します。
ランプ制御は、直線的な変化ではなく、指数曲線となる信号を発生します。
ランプ制御では、出力オン時間調整（Ｒ５１，Ｃ５１）、及び、変化傾き調整（Ｒ５４，Ｃ５４）のために抵抗値、コンデンサ静電容量の定数変更もできるようにしておけば便利です。 これらの抵抗、コンデンサは差し替えできるようにピンソケットを使用して交換できるようにしています。 今回の調査ではＲ５１，Ｒ５４は１ＭΩ固定とし、Ｃ５１，Ｃ５４は１０μＦ〜４７０μＦの範囲で必要に応じて部品交換しました。
Ｒ１１の抵抗値は負荷電流で変更します。 ５Ｖ電源では、２．３Ａ以上の場合、Ｒ１１は短絡して使用します。
電流検出のＲ１２にはＡＣアダプタの出力電流の他にＱ１のベース電流Ｉｂも流れます。 通常、この回路では、このベース電流Ｉｂが測定誤差となりますので、Ｑ１はできる限り電流 増幅率ｈｆｅ の高い品種を使用してベース電流Ｉｂを小さくできるようにする必要があります。 今回は秋月電子通商で販売している「トランジスタ ２ＳＢ１６４７ ２ＳＤ２５６０ １５０Ｖ１５Ａ ダーリントン」の２ＳＤ２５６０を使用しています。 実測ではｈｆｅ＝３０００〜１７０００程度（Ｉｃ＝４ＡでＩｂ＝０，２３ｍＡ）でした。 ここまで大きいとＩｂに起因する誤差は無視してもよいでしょう。
回路図左側破線枠内が写真左側放熱板部分です。
【 電子負荷外観 】
【 電子負荷 電力制御部分外観 】
【 電子負荷制御回路（部品面） 】
【 電子負荷制御回路（ハンダ面） 】
以下に、上記電子負荷を使用して調査したＡＣアダプタの調査結果を掲載します。
【 ＡＣアダプタ銘板 】
| ＡＣ側平滑用 | Lelon 10uF 400V RGA 105℃ |
| ＤＣ側平滑用 | Lelon 1000uF 6.3V RJX 105℃ |
旧品はコンデンサメーカ、型式は販売仕様に記載されていません。
【 ＡＣアダプタ 内部外観 】
【 ＡＣアダプタ 内部外観（斜視） 】
【 基板ハンダ面 】
負荷電流を定格以上流した場合の出力電圧測定の時間変化です。
【 負荷電流 ｖ．ｓ 出力電圧 （時間変化） 】
過電流に対しては１．５Ａ 垂下特性の結果でした。
【 負荷電流 ｖ．ｓ 出力電圧 （負荷変化） 】
ΔＴ＝３４．１℃でした。
【 コンデンサ温度上昇 】
【 ＡＣアダプタ銘板 】
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秋月電子通商のＨＰでは「日本製電解コンデンサー採用！スイッチングＡＣアダプターの寿命に大きく影響する電解コンデンサーに日本製（ルビコンML(5000h) ZLH(6000h、8000h) BXC(10000h)シリーズ）を採用しました。 」と記載されています。 |
| ＡＣ側平滑用 | Rubycon 6.8uF 400V BXC 105℃ |
| ＤＣ側平滑用 | Rubycon 1000uF 10V ZLH 105℃ |
| Rubycon 100uF 16V ZLH 105℃ |
【 ＡＣアダプタ 内部外観 】
【 ＡＣアダプタ 内部外観（斜視） 】
【 基板ハンダ面 】
負荷電流を定格以上流した場合の出力電圧測定の時間変化です。
【 負荷電流 ｖ．ｓ 出力電圧 （時間変化） 】
過電流に対しては１．７Ａ フの字特性の結果でした。
【 負荷電流 ｖ．ｓ 出力電圧 （負荷変化） 】
ΔＴ＝４１．９℃でした。
【 ＤＣ側平滑用コンデンサ温度上昇 】
【 ＡＣアダプタ銘板 】
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秋月電子通商のＨＰでは「アダプターの寿命を左右する電解コンデンサーに高信頼品（ルビコンＺＬＨシリーズ（６０００時間）、ＭＬシリーズ（５０００時間）、ＹＸＡシリーズ（２０００時間））を採用しています。 」と記載されています。 |
| ＡＣ側平滑用 | Rubycon 10uF 400V YXA 105℃ |
| ＤＣ側平滑用 | Rubycon 1000uF 10V ZLH 105℃ |
| Rubycon 100uF 16V ZLH 105℃ |
【 ＡＣアダプタ 内部外観 】
【 ＡＣアダプタ 内部外観（斜視） 】
【 基板ハンダ面 】
負荷電流を定格以上流した場合の出力電圧測定の時間変化です。
【 負荷電流 ｖ．ｓ 出力電圧 （時間変化） 】
過電流に対しては３．１Ａ 垂下特性の結果でした。
【 負荷電流 ｖ．ｓ 出力電圧 （負荷変化） 】
ΔＴ＝５４．７℃でした。
【 ＤＣ側平滑用コンデンサ温度上昇 】
【 ＡＣアダプタ銘板 】
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秋月電子通商のＨＰでは「アダプターの寿命を左右する電解コンデンサーに高信頼品（ルビコンＺＬＨシリーズ（６０００時間）、ＰＸシリーズ（５０００時間））を採用しています。」と記載されています。 |
| ＡＣ側平滑用 | Rubycon 47uF 200V PX |
| ＤＣ側平滑用 | Rubycon 1000uF 10V ZLH 105℃ |
| Rubycon 470uF 10V ZLH 105℃ |
【 ＡＣアダプタ 内部外観 】
【 ＡＣアダプタ 内部外観（斜視） 】
【 基板ハンダ面 】
負荷電流を定格以上流した場合の出力電圧測定の時間変化です。
【 負荷電流 ｖ．ｓ 出力電圧 （時間変化） 】
過電流に対しては３．２Ａ 垂下特性の結果でした。
【 負荷電流 ｖ．ｓ 出力電圧 （負荷変化） 】
ΔＴ＝６０．０℃でした。
【 ＤＣ側平滑用コンデンサ温度上昇 】
【 ＡＣアダプタ銘板 】
| ＡＣ側平滑用 | Mucun 47uF 200V SM 105℃ |
| ＤＣ側平滑用 | Lelon 1000uF 10V RJX 105℃ |
| Mucun 470uF 10V SM 105℃ |
旧品はコンデンサメーカ、型式は販売仕様に記載されていません。
【 ＡＣアダプタ 内部外観（コンデンサ交換前） 】
【 ＡＣアダプタ 内部外観（コンデンサ交換前） （斜視） 】
【 基板ハンダ面（コンデンサ交換前） 】
負荷電流を定格以上流した場合の出力電圧測定の時間変化です。
【 負荷電流 ｖ．ｓ 出力電圧（コンデンサ交換後） （時間変化） 】
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該当品の内部コンデンサ（Lelon 1000uF 10V RJX 105℃）が発熱劣化したため、Rubycon製 1000uF 10V MCZ
105℃に交換して測定しています。 |
【 負荷電流 ｖ．ｓ 出力電圧（コンデンサ交換後） （負荷変化） 】
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該当品の内部コンデンサ（Lelon 1000uF 10V RJX 105℃）が発熱劣化したため、Rubycon製 1000uF 10V MCZ
105℃に交換して測定しています。 |
【 コンデンサ温度上昇（コンデンサ交換後） 】
【 ＡＣアダプタ銘板 】
| ＡＣ側平滑用 | TK 33uF 400V UTWHS 105℃ |
| ＤＣ側平滑用 | TK 1500uF 10V UTWXZ 105℃ |
| TK 220uF 10V UTWXZ 105℃ |
秋月電子通商のＨＰには、コンデンサメーカ、型式は記載されていません。
【 ＡＣアダプタ 内部外観 】
【 ＡＣアダプタ 内部外観（斜視） 】
【 基板ハンダ面 】
負荷電流を定格以上流した場合の出力電圧測定の時間変化です。
【 負荷電流 ｖ．ｓ 出力電圧 （時間変化） 】
過電流に対しては３．９Ａ フの字特性の結果でした。
【 負荷電流 ｖ．ｓ 出力電圧 （負荷変化） 】
1000s付近で熱電対の取付やり直しをしています。
ΔＴ＝６３．５℃でした。
【 ＤＣ側平滑用コンデンサ温度上昇 】
【 ＡＣアダプタ銘板 】
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秋月電子通商のＨＰでは「アダプターの寿命を左右する電解コンデンサーに高信頼品（ルビコンＺＬＨシリーズ（６０００時間）、ＰＸシリーズ（５０００時間））を採用しています。 」と記載されています。 |
| ＡＣ側平滑用 | JAMICON 47uF 200V TK 105℃ 黒色 |
| JAMICON 47uF 200V TH 105℃ 茶色 | |
| ＤＣ側平滑用 | JAMICON 1200uF 10V WL 105℃ |
| TK 220uF 10V UTWXZ 105℃ |
【 ＡＣアダプタ 内部外観 】
【 ＡＣアダプタ 内部外観（斜視） 】
【 基板ハンダ面 】
負荷電流を定格以上流した場合の出力電圧測定の時間変化です。
【 負荷電流 ｖ．ｓ 出力電圧 （時間変化） 】
過電流に対しては４．７Ａ 垂下特性の結果でした。
【 負荷電流 ｖ．ｓ 出力電圧 （負荷変化） 】
ΔＴ＝４９．５℃でした。
【 ＤＣ側平滑用コンデンサ温度上昇 】
今回の最大定格負荷時の温度上昇、過負荷保護の調査結果をまとめて下表に掲載します。
|
型式 |
入手時期 |
入力電圧 |
ＤＣ側平滑用コン |
過負荷保護 |
|
旧品 |
１００−２４０Ｖａｃ |
ΔＴ＝３４．１℃ |
１．５Ａ |
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現行品 |
１００−２４０Ｖａｃ |
ΔＴ＝４１．９℃ |
１．７Ａ |
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|
現行品 |
１００−２４０Ｖａｃ |
ΔＴ＝５４．７℃ |
３．１Ａ |
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現行品 |
１００−１２０Ｖａｃ |
ΔＴ＝６０．０℃ |
３．２Ａ |
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|
旧品 |
１００−１２０Ｖａｃ |
ΔＴ＝４６．９℃ |
３．５Ａ |
|
|
現行品 |
１００−２４０Ｖａｃ |
ΔＴ＝６３．５℃ |
３．９Ａ |
|
|
現行品 |
１００−１２０Ｖａｃ |
ΔＴ＝４９．５℃ |
４．７Ａ |
電解コンデンサの温度上昇は全般的に高すぎるようです。 ＡＣアダプタ内環境温度が４０℃と仮定すると、塩化ビニル耐熱温度６５℃に対してはΔＴ＜２５℃、耐熱塩化ビニルだとすると耐熱温度８５℃に対してはΔＴ＜４５℃となります。 いずれにしても、上記結果からは要求仕様を満足しない物が多い事になります。 （保存温度が８０℃となっていますので、耐熱塩化ビニルかもしれません。）
過負荷保護回路の過電流検出設定が高すぎます。 保護回路が動作するまでは定格以上の出力電流が継続して出力されますので、本来はその状態でも発煙、発火、ケース溶融なんてあってはなりません。 一般的な組込用スイッチングＳＷ電源ですら１０５％程度の設定となっています。 上記結果の１２０〜１５０％設定はあまりにも大きすぎます。 これらのＡＣアダプタでＰＳ事故は発生していないのでしょうか。 当方の経験からも、とても気になります。
上記結果からは、これらのＡＣアダプタを定格電流の５０％以上で数分以上使用する事はお勧めしません。 怖い、怖い。
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