AVR PAGE1
(2010年11月)
PICを使った電圧・電流計の製作記事を見つけて、作ってみたのが始まりだった。
以前から電源はほしいと思っていたところに、それなりの精度が得られる電圧・電流計を得たことで、構想(妄想)が広がり始めた。
実際にはあまり必要性を感じないのだが、出力電圧の可変範囲0Vから可能とした。
また、PICを使った電流計に電流検出用のシャント抵抗が入ることから、そのまま作ると出力電圧が降下してしまう。
電流検出用の抵抗を電圧検出のループ内に入れておけば、この電圧降下もキャンセルされる。
このためにはハイサイド検出なる技術が必要となる。
(1つのトランスで2系統の電源を搭載したことで、マイナス側を共通にする必要があった)
PICの電源であったり、ハイサイド検出、0Vからの可変、CCモード機能(0Aからの定電流設定機能)、これらを全て満足するために、試行錯誤が続いた。
結局は回路がちょっと複雑になってしまったのだが、出力のプラス(正)側を基準とする、補助電源(フローティング電源)を搭載することで解決できた。
オーソドックスな方法であるが、特殊なデバイスなしで実現できる方式だ。
さらに苦慮したのは、実装だ。実験用のベンチがスペースがないのであまり大きな電源では困る。
最初は秋月のSW電源をソースにして外付け方式で組もうかとも考えたが、フローティング電源が必要なことから断念。
手元にあった20V3Aのトランスを使用したものとすることにしたのだが、後からフローティング電源にしたことから、補助電源用のトランスが2個も追加で必要になってしまった。
超立体レイアウトの始まりだった。
blog"pockyの木工ライフ"に詳細があります。
(pockyの木工ライフ)
【ほぼ完成の外観】2010/11/14
やっとここまで辿り着いた、という感じ。PICのファームウェアも一部書き換えた。
【回路図その1】2010/11/14
回路図を整理して書き直した。最初のころの構想とだいぶ違ってしまった。
いくつか、回路のポイントを!
補助電源の±12VはツェナーDiをシリーズにして中点をGND(基準点)としています。こうすることで、
±電源が同時に立ち上がり/立ち下がるために、電源投入時に制御系のOPampが動作が維持されます。
これを行わないと、電源投入時/OFF時に出力電圧がオーバーシュート、アンダーシュートが生じて、最悪負荷の機器を壊す恐れがあります。
(2010.11.28)
VR1で出力電流の最大値を2.0Aに調整します。Q3のB-E間が約0.6Vになる点から、電流制限がかかります。特性は垂下型です。
したがって、出力端子をショートしても2.0Aしか流れないので、電源が破壊することはありませんが、
このとき、Q1には、約30Vx2.0A=60Wの熱が生じるため、今回はかなり大きな放熱器を付けましたが、
長時間放熱を続けることが出来ません。最悪、破壊に至ります。この点を、理解しておいてください。
(2010.11.28)
Q2は出典元でも指摘がありましたが、PC(コレクター損失)が結構大きいです。もう一段ダーリントンにするか、PCの大きなものにする必要があるかもしれません。
PCに余裕が余りありません。
(2010.11.28)
配線にはノウハウが必要です。C6の10000uFを基点に全て引いています。
これが電流の通り道です。これと、ブリッジからの入力、出力端子(または出力SW)へ流れます。
電圧検出は配線のドロップを吸収するように別途ツイストペアにした細い線で引きます。
(この線がトランスの漏れ磁束を拾って、リップルの一要素になります)
(2010.11.28)
【回路図その2】2010/11/14
いくつか、回路のポイントを!
CC(カレントコンスタント=定電流)モード時の特性はA系よりもシャープです。すとん、と落ちる感じがします。(そのうち、特性を測ります)
熱に対する注意はA系と同じです。
(2010.11.28)
定電圧回路において、C43(100uF)を付けないと必ず発振します。これは、確実です。
付けるとぴたりと止まります。回路自体は発振しやすい回路です。
(2010.11.28)
この回路の基準電圧はU21の3端子REGの5Vになっています。まあ、それなりに十分安定しています。
(2010.11.28)
【PICのCONFIG】2010/12/18
うまく焼くためには
mikroCのソースからコンパイルしてHEXファイルを作成し、秋月のROMライターで焼きます。
このとき、CONFIGの設定をうまくやらないと動作しません。
(2010.12.18)
WDT(ウォッチドッグタイマー)がONになっていて、数秒ごとにリセットが入る事象に遭遇しました。ちゃんと設定が必要です。
しかし、この設定でも、書き込み後のベリファイでエラーが出ます。ソースとCONFIGの設定でアンマッチがあるのかもしれません。
まだ、原因がわかっていません。
(2010.12.18)
【参考にしたウェブサイトならびに文献】2010/12/18
「電子工作etc」稲崎さんのPICによる電圧&電流計アダプター
「electric」TL431による電源回路
「電源回路のトラブル対策」長谷川 彰著(CQ出版社)
[ハイサイド電流計測]2010/12/25
LINER TECHNOLOGY アプリケーションノート105(日本語PDF、約5MB)
ねがてぃぶろぐハイサイド電流計測のシミュレーションおよび実験