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【何時でもナビ】ダイオード版の改良rev03

これまで【何時でもナビ】シリーズを作ってきましたが、いずれも完璧なものではありません。使用するカーナビの仕様の違い、搭載する車の仕様の違いをすべて対応するのは従来シリーズで対応不可能な部分があります。

ダイオード版でクランキング後再起動は解決できるのですが単純な並列給電方式?となり、SW切り忘れるとメイン、サブは並列給電となる。(ナビ消費電流分)などこれで良いとは言えないが使用上注意が必要となる。

ナビの動作電圧保証回路(DCDC昇圧回路)を備えるのが一番だと思いますが、回路的に煩雑となりコストは上昇する。いづれ作成してみたいとは思うが、数日前から従来回路の追加改造で何とかならないか再度考えてみた。以下メモ的なものです。
nab-fet_rev03.jpg

常時電源M3 のドレインソースの逆接

 待機バックアップ回路のパワーアップ→画面収納モーター電力確保

① M3を逆接し内部寄生ダイオードを使用する  Q1オン、M1ゲートローによる常時電源オンするとD1の電圧降下を引いた電圧が供給され待機時、終了時でも十分な電流が確保できる。常時電源はオン、オフいずれも逆流は阻止される。バックアップは寄生ダイオード→D1→ナビへの通電となる

サブバッテリの動作

① D2によりナビ常時電源に接続。車じょうじでんげんとは並列給電。

③ D4によりナビACCに接続。

クランキング後などメインバッテリ電圧低下の保証

クランキング後ACCがオンになっても常時電源電圧がナビ動作保証範囲に達せず再起動してしまう場合がある(ディーゼル車などで顕著)
カーナビの使用電圧範囲は一般的に10.5V-15.0Vである
常時電源電圧がサブバッテリ電圧より低下するとサブバッテリー→D2経由供給され、ナビの保証電圧値に収まり、再起動が防止される。

これの問題点は

並列給電の弊害。メインバッテリ、サブバッテリの状態により、どちらからも給電される。
②【何時でもナビ】挿入損失の問題
特に低電圧域では通常時、サブバッテリ駆動時のいずれもD1 D4による電圧降下0.5V程度がロスとなる。走行中は14.0V→13.4V サブ駆動時は12.0V~11.0Vに低下するしナビ本体性能も低下する。最大出力低下、音質の低下などが考えられるが聴感上問題となるレベルでは無いと判断する。サブバッテリ動作時はさらに電圧降下があるが、実動作上の問題や、大出力でなければ聴感上判別できるほどの劣化は考えにくい。

切替方式、ダイード並列給電方式いずれの欠点も解決できるのは?
メインサブの電圧安定化を図った上でFETSWなどで切替方式とするのが最良と思います。

コスト増は避けられないが昇圧コンバーターとの組み合わせるだけでシステムアップできる
以下サブバッテリーにDCDC昇圧コンバーターを追加したシュミレーション
inavi-v04.jpg
【何時でもナビ】Ver04
サブバッテリを14.5Vに昇圧、M2はACCオンでオフとなる。ACCオンでの常時電源回復遅れによる再起動(ディーゼル車など)の対応は特異な例として対応するにはお勧めとは言えないがM2 S-D間を短絡する。
残る問題点はメインバッテリ側の電圧安定化出来ていない為、上記クランキング後再起動問題と挿入損失。解決するには常時電源側にもDCDC昇圧回路を入れてやる必要がある。
DCDC昇圧回路はナビの最大出力に対応するには10A級以上が必要となるが、実用的には10Aで充分と思われます。ここまでやるとコストアップは半端でなくなるが【何時でもナビ】の完璧な動作のみならず音質向上まで期待できる。
M2追加したこの回路はVer04

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| 何時でもナビ | 11:57 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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新作PIC版10A級昇圧型走行充電器の最新情報 仕様。

pic220170318.jpg

従来版との相違点
①制御方式をNJM2360Aの5ピンIn-Nを使用した電圧帰還制御から6ピンSiの入力電流制御に変更する。詳細の説明は出来ませんが電圧制御ではなく電流制御ですが、正確には17.5V昇圧からのマイコン電力制御とするです。
②電流センサーをLT社のセンサーICに変更した
③サブバッテリ過放電防止遮断機能を追加した。
LCD表示。キー入力、表示デバイスの変更
⑤パワーアップの為の並列駆動を可能とする。スレーブ端子追加
⑥インダクタはパッチンコアで余裕あり。
⑥PIC16F1705採用で各種機能を満載しました。
⑦シンプル、ローコストハイパフォーマンス
⑧試作からPWB化。チップ部品採用、FETは大電力低損失の物を採用し小型化
⑨パワー素子は基板内側に収める
P1260447.jpg
共同開発とはいえ、殆どZero氏依存で私の仕事はPWB設計と試作のみ。たまにわけのわからない口出しするだけです!
5月初旬位の完成でしょうか。
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| 電流制御昇圧型走行充電 | 20:03 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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新規改良 タイマー基板

機能的にはなんら変更はありませんが、使用部品変更に合わせて作り直しました。
変更点は
①1.27ピッチの表面実装部品を基板に直接半田付け可能としました。
従来は下駄、1.27→2.54変換基板を使用していました。
部品点数削減低コスト化
②FETとタイマーVRのレイアウト変更
 大電流パターンを最短としました。
③0.1uFと0.01uFをチップコンデンサーとしました。
PwFET06.jpg
無料配布はいずれも対応可能です。この様な小さなサイズの基板は大きな基盤に便乗して規定サイズ内に割付し発注する様にしています。

【何時でもパワーウィンドウ】に使用するワンショットマルチタイマーです。スタートボタンを押すと一定時間タイマーがオンとなります。12V車で使用可能です。【何時でもパワーウィンドウ】以外にもLED照明のタイマーオンスイッチやドアーを開ければ足元照明がオンとなる。などにも多用途にアイデア次第で使用範囲が広がる。
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| 何時でもパワーウィンドー | 18:46 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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10A級昇圧型走行充電基板Ⅱ型-2 

setuzokuchousei.jpg

パワー半導体素子は外観からは見えない。インダクタコアはアミドン114-61を2段(2個)使用し、磁気飽和を稼いでいる。1.2mm2重で通過7ターン約11.7uH。

出力コンデンサーにOS-Con を使用した。16V470uFは25V耐圧が欲しいところだが実使用は15Vを越える事は無い。 基板小型化の為に一部チップコンデンサを使用した。チップコンデンサの半田付けは慣れると通常の部品より余分な線を切らずに済み手間が省ける。しかしはじけ飛ぶと行方不明になってしまう。抵抗トランジスタなどもチップ化しても問題なさそうだ。
shouatu2-2-01.jpg

半田面中央に10mΩ3W電流検出チップ抵抗従来は20mΩ2個並列で使用していたが10Aでは過熱気味なので大型化した。大電流パターンは1mm銅線で半田沿着している。

改めてパターンを見ると大幅にレイアウト変更すべきである。
①入力FETSWのドレインパターンが長すぎる。→追加銅線半田沿着
②一部電流パターンがFETにかぶっている。→追加銅線半田沿着
③ACCターミナルブロックと抵抗がかぶっている。→手直し修正可能
④アミドン114#61 2段コアインダクタはパッチンコアインダクタ150円と比較して2個540円の割には性能向上は見込めないと判断した。10Aでは問題ないが磁気飽和は残念ながらパッチンコアほど伸びない。僅かに劣る。
⑤OS-Con 最適な選択であるか不明。リップルは少しばかり減少する。長寿命、長期特性保持が期待できる。コストは数倍
⑥温度特性 従来よりアルミ板が半分になり、不利となるが10Aではいずれもファンで強制冷却は必要である。
⑦チップコンデンサに近接したスルーホールを多用した。スルーホールに半田が流れ込む→次回への教訓
⑧表面実装は部品をチップに統一した方があらゆる面で良い。→次回への教訓
shouatu2-2-5.jpg
パワー半導体素子の取付状態は画像の断面図に示す。0.4mmスペーサーとシリコン絶縁シートにより隙間調整している。4隅以外に3ケ所でビスナットによる締め付けを行っている。
shouatu2-2-6.jpg
部品面シルク印刷
shouatu2-2-7.jpg
部品面パターン
shouatu2-2-8.jpg
半田面パターン

基板領布します。PWBは無料提供。チップ部品実装済500円遠慮なくご希望お寄せ下さい。
同一部品を使えば再現性は高いと思います。半田付け後拡大ルーペでしっかり確認、イモ付け、天ぷら、半田忘れ、タッチなどの点検、部品の誤植など確認してください。調整方法など詳細は10A級昇圧走行充電Ⅱ型を参照してください
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| 10A級DCDC昇圧走行充電 | 16:55 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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秋月電子のLCFテスターキットを組み立てる

DCDCコンバーターに使用するインダクタの自作に必要なインダクタンス測定は一昨年は変形コルピッツ発振器を作りその周波数から計算する方法をとっていました。40年以上前にディップメーターを使っていましたがあまりに手間がかかります。

よい時代になりました。完成品も安価に入手できるようなので物色していたら、kitで0.5uHから測れるものが超安価で秋月電子から販売されていました。早速購入し組み立ててみました。LCFメーターキット Ver.2 [SKU-21-010-339(V2)]

組立は特に難しいところは無く半田付けもチップ部品などはなく極性など間違えない様に慎重に行えば失敗は少ないと思います。校正については大容量電解コンデンサーのみトリマーボリュームで行います。手持ちの信頼のあるコンデンサーに合わせるだけです。

その他、コンデンサー、コイル、カウンターは無調整です。電源やテスト用クリップコードなど何も付属しません。手持ちの9vのACアダプターと画像のワニ口クリップコードは急遽自作したものです。5.08ピッチのプラグが丁度刺さってくれるのでネジは開放状態で簡単脱着出来る

画像は当サイトで10A級DCDCに使っているパッチンコア7T2重巻の測定です。設計値は12.7uHです。
P1260399-1280.jpg
11.6uHと表示していますが、1重ではほぼピタリ12.7uHとなりました。
右側のコアはアミドン製85#61 3重巻10T 9.1uH でした。

早速Amazon中華パーツの50v 0..1uFをチェックしましたが50個中1個断線らしき数ピコの表示がありました。180PFではどれを見てもなぜか150PFと230PFの表示の繰り返しとなりました。どちらでもない中間と判断すれば180PFで正解なのですが。電解コンデンサーも古いものは容量が少なく表示されます。さすが25V330uFとかのOSCONではばらつきも少なく優秀な結果でした。

Atmel AT89S52ワンチップマイコン搭載の様です。2,700円也! 昔のことを思うと夢の様な時代です。
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| 電子工作 | 21:50 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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インダクタカット&トライ


先日の9T 6.4uH ではなぜかスイッチングFETの異常発熱があり周波数を下げてテストしてみました。1.2mmポリエステル銅線15Tのバイファイラー巻です。
FT114-15T.jpg
ft114-15t-i.jpg
ft114-15t-sw.jpg
周波数の大幅なダウンは有りませんが驚いたのはSWのFET発熱が大幅に減少した事です。従来のパッチンコアでの発熱状態はショットキーに比べ少ないものでしたが、それと同じになりました。画像以外その他の計測テストは行っていませんが何とか使用に耐える状態です。原因が何なのか不明ですが、MC34063Aの発信周波数上限ではないか電流制限がかかると発熱は増加しますが制限を最小(VR2)としても変化は有りませんでした。
ここまでのテストでは従来使用して来たパッチンコア(分割コア)には到底及ばない結果となりました。下の画像はパッチンコア10Aの電流制限10mΩの電流波形です。
P1260315.jpg
新作のインダクタはやはりこのパッチンコアに決定の模様です。
P1260323.jpg
下図はZero氏のLTSpaiceでのシュミレーション画像と解説。
jikihouwa.jpg
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| 新作走行充電器 | 11:48 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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インダクタの簡易テスト結果

 昨日巻いたインダクタをDCDCコンバータでのテスト結果です。
いい加減なテストですが比較にはなると思います。
入力は12.6V固定。出力電圧は14.4V固定。12A程度の重負荷です。それぞれ電源投入時はファン冷却せず3分程度経過後ファンで冷却コア温度、出力電流が安定した状態でカメラで計器撮影。これを繰り返したものです。
P1260235-1280.jpg P1260234-1280.jpg P1260233-1280.jpg
画像はいずれも左右2線両片巻(キャンセル巻)です。(最後だけバイファイラ4線)
コア種類uH巻き数線径コア℃
分割コア12.7uH両片17T1.283KHz33.2
分割コア両片16t1.2125KHz33.2
FT114-616.4uH両片19T1.2357KHz33.2
FT114-616.4uH両片29T1.2312KHz32.5
FT114-616.4uH両片39T0.8384KHz29..0
FT114-616.4uH両片49T0.8345KHz30.7
FT114-616.4uH4線9T1.2384KHz29.7
最後の0.8mm両片4線は線はリッツ線風に軽く捩りました。上記データには現れませんが下記画像になりました。原因理由はは不明ですがDCDCの電流制限が領域の動作で出力電圧。電流が低下しています。周波数はオシロから読み取りなので正確ではありません。
P1260242-1280.jpg
結果から見ると当然ながら両巻左右2銭又は素直に4線バイファイラ巻を選択した方がよいかもしれない。WEBでの計算表では4.4A 2本で8.8Aとなる?がこれ以上は磁気飽和しオーバースペック動作となる。パッチンコアはさらに巻き数を減らしたらどうなるかはまだ試していない。

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| 新作走行充電器 | 18:14 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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インダクター

従来使用して来たインダクタはパッチンコア(分割型)を使用してきました。詳細は不明なコアですが10Aを越えても十分使用に耐える性能を発揮ました。安価で、巻きやすく、スペーサ自作エポキシ接着など面倒ですが性能的には捨てがたいものがあります。
今回アミドン製 FT-114#61を入手し、巻き方、線数、1.2と0.8mm太さを変えて巻いてみました。FT-114のサイズは外径29*内径19*高さ7.5
InductaTestSampl0.jpg
それぞれのトロイダルコアは左右1線の23g~27g程度。比較したパッチンコアが巨大さがわかると思います。トロイダルコア計算サイトでのデータは6.4uH 9ターン 計算上4.4Aとの事。

ただし、電流が増えるとコアが飽和、発熱し、インダクタンスが減少するのでコア巻線共に発熱してきます。予想は単純に重量が重い1.2mm4線のものと0.8mm8線が良い様に思うけれど8線の捩ったものが最良の結果が得られるかもしれない。

今回のトロイダルコアはパッチンコアより劣るかもしれませんが高さが抑えられる。重量が軽くなる。線長も短くなるので多くの電流が流せる。画像は実際に手持ちの1.2mmポリエステル銅線と0.8mm銅線、線長は約30㎝でのテストサンプル。1.2mmでは4重。0.8mmでは8重巻も可能となったのでテストで比較用する。結果が楽しみ。
P1260196.jpg
上画像はキャンセル巻というらしい。右半分9t 左半分9t。手前の巻始めから巻方向を見ると左側は右ネジの法則と理解されるが右側は左巻き。普通に考えると打ち消されれ、インダクタンスはゼロになると考えられACラインフィルターで使った場合ノイズ成分は相互に打ち消される。
DCDCインダクタとして使用例はあまり見ない。DCDCインダクタとして使用する場合は画像の左右4本共に結線し、反対側も同様に結線する。インダクタンスを測定すると計算値と一致するとの事である。交流電気的には4重巻巻線相当のインダクタンスなると思われる。表面積も多くなり電流量が多く取れ、高い発信周波数に有利な表皮効果にも強くなる。

下記、画像例の安価ななDCDCコンバーターはバイファイラ巻、トリファイラ巻が多い。巻始め、終わりは同じ位置となり、インダクタは片支持となり、ぶらぶらしている。キャンセル巻のメリットは巻き終わりが180度の位置なので基板に寝かせて配置が可能となり、基板高さを抑えられ、しっかり取り付けられる。コア鳴きにも有利かも知れない。


Amazonなどで入手できる150W表示の物
0.8mm3重巻6.5T
SL1001.jpg
サイズは採寸23*5*7でした。相当なオーバースペック動作の様です。市販されている中華製造の殆どはオーバースペック動作、飽和領域での利用の様です。(Zeros氏調査)
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| 新作走行充電器 | 23:11 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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両面基板のチップコンデンサ実装

走行充電新作の基板を発注しました。
pic3.jpg
PWB設計の初心者としては頑張ったつもりなのですが、発注後に再チェックしてみると不満足な点が続出してきます。画像は両面基板の部品側(表)。

スルーホールと部品は半田でつながらないようにする Zero氏の指導を受け修正したつもりですがまだ一部不完全でチップ部品の半田付けの際スルーホールに流れ込みます。大昔スルーホールピンや初期のスルーホールでは導通不良が続出し修理に難儀した記憶があり逆に流れ込んで悪いとは思っていませんでした。進歩を重ね稀有な問題の様です。間隔を設け又はレジストで遮断する。角ランドとの接続ラインを細くするなどが正しい。

大電流パターンはすべて半田面なので画像には見えていませんが部品面側は空白スペースがたくさんあり熱的には有利ですがまだ小型化する余地はあります。シルク表示した0Ω抵抗箇所が4か所あります。GND面が途切れない様に配慮したつもりですが、皆無にすることは可能だと思います。その為の適正な配置とワイヤパターンの細線化です。例えばPIC1705の端子間には1本のラインもありませんがこれを許可する。など工夫すれば可能になるし小型化はさらに可能になります。

バイパスコンデンサは裏面グランドパターンと接続するケ所が多数あります。つい近接してしまった箇所です。ではスルーホールに埋め込んでしまえばスペースのみならず不要輻射対策などメリットはバイパス効果に有利にもなります。早速WEBで探してみると1.6mmタイプと2.0mmタイプがありました。手作業半田付けも位置決めの面倒さから解放されます。

ただ、詳しく探していませんが秋葉のパーツ店での一般市販は見当たりません。2012タイプ角型を使っても実現は可能かもしれない。大昔UHF送信受信回路を自作したおりに貫通コンデンサを使ったり、今は見当たらない筒形のコンデンサを基板に立てて半田付けしたことなど思い出したりする。

通常2層基板ホールは無指定ではすべて導電となる様ですが指定すれば可能の様ですし、通常の1.5mm穴として1.6mmでドリリングする事で1.6mm円筒チップコンデンサが取り付けられる。世の中の進化に追い付けていませんが、このPWB設計から様々な知識を得ることが出来ました。
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| 電子工作 | 11:12 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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大容量サブバッテリの走行充電

キャンピングカーのオーナーからメールを頂く事が増えてきています。

"大容量化したにも関わらず使用できる時間が少ない" "どうも寿命が短いみたい" "30Aのヒューズが時々飛ぶ" 、といった内容です。

100Aクラスサブバッテリ並列接続し、オルタネーターを容量アップしたものに交換し、電圧検知型リレー式走行充電というのが一般的なようです。(どこかのビルダー製の標準的装備だそうです)

私自身はその様な大容量システムは不要なので深く考えもしなかったのですが、メールを頂く方は走行充電やバッテリの選択の相談を頂く内容のメールが多くなっています。

昇圧型定電流定電圧走行充電基板やFETセパレーター型基板では20A級が必要となります。当サイト内ではすべて10A級以下ですのでお勧めできるものではありません。10A級では充電初期、中期では連続的な電流制限状態となってしまいます。

基板を2台並列にしても余裕がない、3台で何とか。電流制限が充電スタート時点では過放電バッテリでなくてもかかりと思われるし、3枚の基板が平等に受け持っても10A連続でどの程度持続するのか、当然スタートからファン冷却は必要と思われるが、どの程度の温度上昇がみられるのか、バランスが崩れると破壊に至らないかなど考えるとお勧めできるようなものではありません。

やはり単体で20A級、30A級があれば良いかも知れません。20A以上のDCDC基板設計などはWEB上でも見たことはない。ましてPWB上で実現するのも難しい。パワー素子はPWBから分離し、ガラスエポキシ基板上に銅板配線などで大電流対応するなど難題が待ち構えています。
20adcdc-fetsw-lt.jpg
先日の基板はLTSpaiceでのシュミレーションを行った。DCDC回路上では実現可能に見えるが、インダクタコアの選定や4重巻き線入出力ターミナルの4mm端子採用、基板内大電流配線など簡単にはいかない。

しかし世の中はHV車、EHV、EVやスズキのSエネチャージなどには最新技術が搭載されているものと思われる。興味は尽きる事はない。

大電流は低圧なので感電はしないがターミナルのネジがちょっと緩んだだけで焼損発火に至るケースは多いと聞く。下手に、手を出さない方が賢明かもしれない。
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2017年になりました。新作昇圧走行充電器開発中です。

遅ればせながら

あけましておめでとうございます。

昨年末に Zero 氏よりPIC版の新作走行充電の提案がありました。

そのやり取りから自分の未熟さにいまさらながら思い知らされています。

一昨年のPIC版を改良し、操作と表示の一体化、過放電遮断などの機能追加したものと、20A級を作りたいと考えています。

昨年、PICプログラムを少しさわろうとしましたが、入口付近で自分にはいまさら無理! っと、あっさりう諦めました。老化のせいにはできません。出来ていたらとっくにやっていたはずです。又、ユニバーサル基板での試作も体力的のもしんどくなり、よく検討を重ねたうえでのPWB作成から入る事にしました。

私にできる事はPCB(PWB)作成、試作検討、データ作成くらいで、回路設計、ソフト共にお任せです。

ソフトは1ケ月はかかるので従来のパワーアップ基板を描いてみました。次に採用する回路の一部も入れて練習がてらの作成です。

20ADCDC-FETreg-sik.jpg
部品面シルク
20ADCDC-FETreg-top.jpg
部品面パターン
20ADCDC-FETreg-btm.jpg
半田面パターン。
これは20A級昇圧Ⅲ型です。構想中の新PIC版ではありませんがFETSWとDCDC基本部分はほぼ同じです。
参考10A級Ⅲ型 FETスイッチを兼ねた入力電流制御で、Ⅱ型の出力電流制御を省略したものですが高い電位差となる過放電したサブバッテリにも対応出来ます。Ⅱ型より劣りますが回路が簡素化され、なによりFETスイッチを兼ねた制御が可能となるのは簡易型とは言え、他ではあまり見られない機能を備えていると思います。

単純なDCDC基板の置き換えでもFETスイッチが付く、またソフトスタート、遅延スタート電流制御まで行えるのは手前味噌ですがメリットは大きい、有効な手段と思います。ハイパワー対応は配線図上、LTSpaiceでのシュミレーションでは達成可能ですが、インダクタが最大の関門となります。パッチンコアの再検討で何とか達成したいのですが、トロイダルコアでの試作も行います。しかしトロイダルコアではサイズアップと高コストは避けられない。

昨年、PCB製作が面白くてたくさん作りました。未熟で満足できないPWBの在庫の山(廃棄物)となりました。見直してみると大電流に対応するにはあまりにも未熟で基板設計の難しさも再検討の必要性を感じていたところです。

大電流に極力対応した部品の集中配置と昨年同様のパワー素子放熱を基板とヒートシンク挟み込み方式など新作に対応できるよう基板設計をしたつもりです。が基板サイズ縮小し、放熱については10A級より後退と言える。当然、5㎝ファンで強制空冷は10A以上は必須です。

追記;見直し、修正しました。当初の基板内に配置したSWFET、ショットキダイオードは従来のとおり基板外としました。 2017/04/17 20A動作を確認しました。完成バージョンはHPにアップしました
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| 電流制御昇圧型走行充電 | 16:08 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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Ⅱ型基板サイズ変更 その5 最終版?

昨年末のものは見直してみると不満な点がいくつかあり、大幅修正しました。
①スイッチングFETをTO263に変更、
②FETSWを入力端子の最短距離に配置、
③CR、TRをからチップ部品表面実装とした。
④入出力端子を3Pから2Pを2個に独立させた。
⑤電流検出20mΩを裏面配置とした。(他の裏面実装はパワー素子)
⑥両面を極力銅箔で埋めた。線路以外はグランドとした。
⑥以上の部品で再配置、最適化できた?20A級対応可能とした。
⑦ついでにDCDCドライブ定電流2SC1815省略(Zero氏提案)他定数も一部変更。
100%満足とはいかないがFushon PCBに発注した。新年10%オフキャンペーン価格でPayPal支払は2054円もちろん急がないのでシンガポールポスト便。
次回の新型走行充電器PIC版の予行演習になると思います。
10DCDCmini-top-grn.jpg
10DCDCmini-btm-grn.jpg
10DCDCmini-ove-grn.jpg
基板サイズは81.279*49.846 と無理なく、さらに小型化出来た。
追記: このPWBに致命的ミスが発覚しました。スイッチングFETの取付が出来ません。放熱面積と合わせてどう見てもまたしても廃棄です。

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Ⅱ型基板サイズ変更 その4 完成?

12/12発注で12/24到着とCHAINAPOST便最速でした。年末でパケットが一杯になるのが早い為?100*100サイズ2面割付。9.5$送料は7.5$合計17$。

先日から失敗を重ねたPWB ですが今回の物はなんとか実用になりそうです。
P1260140.jpg
部品配置は左側からNchFET SW中央にDCDC右端に電流制限回路。チップコンデンサ、ダイオード6個を使用していますが通常の部品も共用可能としています。DCDCの電流制限検出10mΩは基板裏。
P1260143.jpg
10Aクラスではプリントパターンでは到底電流容量が耐えられず、銅線による追加補強はやむを得ない。ボトム側にすべて隠し、FET,ショットキーDも基板裏に収容した。
基板-アルミ板のスペースは5mmジュラコンスペーサーです。
E83-006、FETは0.4mmペーパースペーサー+シリコンラバー絶縁シートです。
P1260145.jpg
左端のSWは2PタクトSW
P1260135.jpg
基板と3mmアルミ板の間にFET,ショットキーDを挟み締付。
小型化した為放熱は不利になる。MBR3045よりE83-006は発熱は少ないのですが10Aも流すとFAN冷却は必要ですが、アルミブロック型のヒートシンクも検討中。

今回の試作ではNchFETSWにIRF7833PBF、DCDCにTK40E06N1、ショットキーはE83-006を使用しました。一発動作とはいかず入力に入れていた15Aヒューズが飛びました。原因はDCDCFETドライブの2SC1815のエミッター半田忘れで、TK40E06N1が短絡破壊、NchFETSWのIRH7833も壊れた。FETがターンオンのまま短時間で破壊に至ったものと推測されます。NchFETSWも過電流に耐えられず同様に各電極がショートしていました。新PWBの問題ではなくほっとしたところです。

IRF7833を装着時オン抵抗は7Aで3.09mΩとなり十分IRF3813PBFの互換として使用できます。TK40Eでなくても壊れるときは異常動作時なので熱損失原因はまず無い様です。

今回の感想は
実装については考えていたほど難しいところはなく、細かい作業になりますが慎重に行えば問題ありませんでした。
小型化で表面実装部品や、互換部品を採用、後は細部の修正で最終版とする事に。
基板(PWB)読者プレジェントします。メールからご依頼下さい。
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Amazon で中華電子部品大電力用P・Nch FET

当サイトで使用している走行充電器、【何時でもパワーウィンドウ】、【何時でもナビ】などで使用している電力用N・Pch Mos FETのオン抵抗を比較してみました。
model単価形状入手先DSオン電圧電流ARds測定値規格
2SJ607zj89円TO263usamazon0.07V4.5315mΩ9mΩ
IRF9204PBF150円TO220秋月0.04V4.6A8.6mΩ16mΩ
IRF490599円TO220amazon0.14V4.4A30mΩ20mΩ
2SJ334150円TO220F秋月0.13V4.6328mΩ33mΩ
    
以下Nch比較以下仕様値
IRF3205PBF28円TO220amazon0.04V5A10A 36mΩ8mΩ
IRL783383円TO220amazon0.019V5A10A 33mΩ3.8mΩ
TK25EK0680円TO220秋月0.07V5A14MmΩ
SKI0303650円TO263秋月0.0195V5A3.9mΩ
IRLB3813PBF120円TO220秋月0.00975V5A10A 2mΩ1.95mΩ
FKI0605170円TO220F秋月0.0245V5A10A 5.2mΩ4.9mΩ
RJK0328125円SOP秋月0.008V5A1.6mΩ
秋月以外は中国からの送料込み料金です。秋月十分安価なのですがさらに安価なのでテストしてみました。格安の理由は規格外品かも知れません。電子機器の性能に直結するRdsを【何時でもパワーウィンドウ】の基板に実装した状態で4Aほどの負荷で簡易的な測定をしてみました。負荷にステンレス線を接続したものです。やはり予測していた通りusamazon 日本amazon入手の中国発送の物は規格外品かもしれません。IRF9204とIRF4905は同じメーカーですが秋月電子入手のIR9204は驚く事に、規格を上回る数値8.6mΩ! 2SJ607と同等以上の性能を示しました。2SJ334は28mΩと規格内に収まっています。いずれも間違いなく合格品です。

Amazon購入のNchはあまりにひどい! IRL7833とIRF3205PBFもやはり規格外品と思われる数値。規格の10倍は正規品として出荷は不可能と思われる。半値であっても買わない。メーカーはゴミとして廃棄処理すべき品物が横流しされたものと判断してもおかしくはない。

オン抵抗は今回の選択基準の中でも最も重要視される規格です。規格外品なので出荷できないけれど使用上問題ないとして横流しされたもの?かもしれません。価格がゴミ同然とはいかないまでも。
9204PBF-1280.jpg
【何時でもパワーウィンドウ】の電子リレーとして利用したIRF4905 amazonで送料込み10個999円 これは日本amazonから3日ほどで到着したもの。他は注文して中国から20日ほどで到着。
規格は20mΩですが上記測定では30mΩなので2SJ334並であり、十分お買い得と言える。他にもNch Mos FETも後日「チェックしてみる。

追記:ついでにNchFETも秋月購入の良く使うものとAmazonで入手可能な中華購入品を比較しました。いずれもDCDCにはOKですがFETSWとして制御をかけて大電流を流す場合はオン抵抗が出来るだけ低いものが放熱などでも大きく優位になります。感覚だが秋月3813と比較するとAmazonn 中華購入品は発熱がけた違いに多い。今のところ安価・送料無料=規格外品の感じです。

RJK0328はSOPタイプの超小型ですが1.6mΩであって3813より低オン抵抗です。

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| 電子工作 | 16:28 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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Ⅱ型基板サイズ変更 その3

 先日FET外付け基板50*100縮小版を発注、上がってきました。満足とはいえない失敗作。作り直しする事に。
改良、変更点は
①基板面積内にFET、ショットキーD収めたい。
②FET、ショットキー取付は基板と放熱板の間に圧着(締付)方式
③大電流パターンは半田面側で短く、追加銅線補強とする。
④ヒートシンクがアルミ板からフィン付ブロックに変更が必要かも
⑤一部チップコンデンサと共用可能なパターンとした。6BP101-3Pは製造打切なので線間9.5mm製品共用とした。
⑥出力コンデンサを2個とした。(熱的には不利)

という事で、またも50*100サイズに収めようとしている。Seed Fusion とELECROEが価格競争しているようだ。Seed Fusionが値下げしたのですが送料が安価な便が選択できないのでトータルではまだ高い。→送料マイナス$5設定のメールが来た。
年内発注するとキャンペーン価格で安価に作れると思う。
10Adcdc2-in50_100new-pcb.jpg
今回の放熱処理は上図の様にFETを基盤とアルミブロックに挟み締める方法。一部低容量のコンデンサはチップ部品可能としたが殆どディスクリート部品なので余裕がない。ビス穴の配置バランスが悪い。発熱するのは殆どショットキーDですが、E83-006も使用可能なので何とかなるように思っている。

ヒートシンクはFET、ダイオードを基板で締め付け固定する。5mm中空スペーサーを使用。FED、ダイオードの厚さは4.5mmなのでラバーシートと隙間調整シートを使用する予定。ヒートシンクは3mmアルミ板もしくは、10mmH程度のヒートシンクを使用可能とする。FET、ショットキーの取付はアルミ板に穴を開けなくても良いので作業性が楽な筈だ。(締付用穴が増えるが)
約50*94.3のサイズとなった。従来のおよそ半分。放熱板を基板サイズとすると大幅に小型化される。
10Adcdc2-in50_100new-pt1-1.jpg
部品面。 Fushon PCBのガーバービューアーが新しくなって見やすくなった。金メッキは100*100 10枚4~5千円ほど。出来上がった画像を見ているようだ。
10Adcdc2-in50_100new-pt1-2.jpg
半田面からみたシュミレーション画像。 紅色基板でのView
実際に試作してみないと成否評価は出来ない。

追記:12月12日ELECROW 緑基板100*100特価発注送料合計$17-
12/13製造開始 12/17発送通知→→10日くらいかかる予定12/27日くらいか?
12/24到着 年末で荷物が多くパケットが早く一杯になり結果早くエアー便に乗った?
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| 10A級DCDC昇圧走行充電 | 22:29 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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