製作モジュール一覧

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2017年11月29日水曜日

Nucleo(mbed)で電圧を監視する

MAU106±5V電源でDigital+5Vの出力を1/2に分圧して取り出せるようにしているので、Nucleoでその電圧を測定して電圧監視するClassを作ってみた。

Class内でTickerを使うには、attach()を
t.attach(this, &VoltageMonitor::blinkLed, 0.5);
と、第一引数に自分自身を指定する必要がある。(参考:「https://os.mbed.com/forum/mbed/topic/1964/」)
Warning: Function "mbed::Ticker::attach(T *, M, float) [with T=VoltageMonitor, M=void (VoltageMonitor::*)()]" (declared at <a href="#" onmousedown="mbed_doc_goto('/VoltageMonitor_Test//extras/mbed_e7ca05fa8600/drivers/Ticker.h', '102'); return false;">/extras/mbed_e7ca05fa8600/drivers/Ticker.h:102</a>) was declared "deprecated" in "VoltageMonitor/VoltageMonitor.h", Line: 67, Col: 24
というWarningが出るが、mbed-srcのdirvers/Ticker.hに
    template<typename T, typename M>
    MBED_DEPRECATED_SINCE("mbed-os-5.1",
        "The attach function does not support cv-qualifiers. Replaced by "
        "attach(callback(obj, method), t).")
    void attach(T *obj, M method, float t) {
        attach(callback(obj, method), t);
    }
と宣言されていて、cv-qualifiers(constやvolatileの修飾子)をサポートしていないので(mbed-os-5.1以降?)非推奨というような事が書いてある。

mbed OS 5はなんだかイマイチこなれていない感があるので今回はmbed 2で使うことにして、
void attach(T *obj, M method, float t)
をそのまま使うことにした。そもそも
attach(callback(obj, method), t);
の「callback()」が何なのかよくわからない。←そのうち調べるかも?

ブレッドボード配線図

Test Program
https://os.mbed.com/users/ryood/code/VoltageMonitor_Test/ Revision:1

VoltageMonitor Class
https://os.mbed.com/users/ryood/code/VoltageMonitor/ Revision:1

VoltageMonitor Classのコンストラクタで
    // パラメータ
    // _ain: 電圧監視用ADC
    // _vdd: VDDの電圧値(実測値を指定)
    // _loThreshold: 電圧低下閾値
    // _hiThreshold: 過電圧閾値
    // _pLed: 警告用LED (NULL: LEDを使用しない)
VoltageMonitor(AnalogIn* _pAin, float _vdd, float _loThreshold, float _hiThreshold, DigitalOut* _pLed=NULL)
とパラメータを指定し、check()を呼び出す。
    // 返り値
    // -1: 電圧低下
    //  0: 正常
    //  1: 過電圧
    int check()
Nucleo自体には内部レファレンスがあるが、3.3VのVDDを実際にテスタ等で測定して基準電圧として使うことにした。

動作としては電圧が低下した場合はLEDがゆっくり点滅、過電圧の場合ははやく点滅、正常時は常時点灯としている。

内蔵基準電圧


Nucleoをmbedで使って内蔵基準電圧を使いたい場合は
AnalogIn   vrefint(ADC_VREF);
と指定すれば使えるようだ。

参考「https://os.mbed.com/questions/75910/How-to-get-the-value-of-inbuilt-vref-int/

内蔵基準電圧は1.21Vなので今回は使用していない。(入力が0V~2.7V以上を想定)

2017年11月24日金曜日

MAU106 ±5V電源 KIK01に接続してみた。


基板間接続用のケーブルを作って、MAU106±5V電源をKIK01の電源ユニットとして使ってみた。

なかなかうまく動作しなかったので地獄のデバッグをしながらの作業でした(^q^;

なおした不良箇所


Dual_OTA_VCAのハンダ不良


ケーブルの差し方で片チャンネル音が出たりでなかったりしたのではんだ付けしなおした。


おそらく上の画像の赤丸で囲った部分のハンダ不良だったと思う。はんだ付けしなおしたらちゃんと音が出るようになった。

いつもはんだ付け後に一通り導通チェックをしているが、一旦パスしてしまうと発見するのがなかなか難しい(ーー;

圧着ピンのハウジングへの差し込み不足



電源ケーブルを圧着ピン(EIコネクタ)で作ったが、ハウジングへの差し込みが甘くて導通していなかった。これも各部の電圧を測ったりしてわかったが、発見が難しかった。

MAU106 ±5V電源をKIK01につないだ状態の各部の電圧


電源電流: 252mA~264mA(自作電流計で測定)

テスタDCモードで測定


MAU106 ±5V電源 Digital+5V: +5.04V
MAU106 ±5V電源 Analog+5V: +5.35V
MAU106 ±5V電源 Analog-5V: -5.35V
MAU106 Monitoring: +2.51V

Nucleo F446 +5V(Arduino Header): +5.03V
Nucleo F446 +3V3(Arduino Header): +3.32V

AD8402_WeinBridge_DCO Digital+5V: +5.04V

NOS01 Analog+5V: +5.35V
NOS01 Analog-5V: -5.35V

Dual_OTA_VCA Analog+5V: +5.35V
Dual_OTA_VCA Analog-5V: -5.35V

2017年11月18日土曜日

MAU106 ±5V電源 はんだ付け完了

回路図

基板図

部品面

ハンダ面

出力を測定



抵抗を負荷として出力を測定した。

Digital +5V: 47Ω//47Ω(約+213mA)
Analog  +5V: 100Ω(約+50mA)
Analog  -5V: 100Ω(約-50mA)

電源電流: 456mA(自作電流計)


出力電圧(テスタDCモード)


Digital +5V: +5.01V
Analog  +5V: +5.26V
Analog  -5V: -5.26V
WATCH      : +2.51V

電圧変動(オシロACモード)


Digital +5V

ch1:Digital+5V ch2:PWIN

Analog ±5V

ch1:Analog+5V ch1:Analog-5V

Digital+5V、Analog±5Vともスパイクノイズが載っている。周波数は約150kHz程度で、MAU106由来のもの。

MAU106はSIPソケットを使って実装しているので取り外してDigital+5Vのみを測定した。


ベースマシンで使っているLT1054を使った両電源(±9V)と比べると、スイッチング・ノイズのレベルは大きいがリプルは少ないと思う。

Github:

2017年11月15日水曜日

MAU106 ±5V電源の設計

回路図

基板図

部品並べ

テスト用ブレッドボード配線図

出力測定


製作中のKIK01を接続して出力を測定した。


電圧(テスターDCモード)

6VACアダプタ +5.73V
+6V(コモン・モード・チョーク後) +5.50V
Digital +5V +4.81V
Analog +5V +4.93V
Analog -5V -4.93V
Monitor +2.39V

ACアダプタからの+6V出力の電圧が下がっていて、全体に出力電圧が低下している。

抵抗を負荷として6VACアダプタ(GF12-US0618)単体の出力電圧を測定すると

47Ω//47Ω//100Ω≒約20Ω 約300mA 5.80V
47Ω//47Ω//47Ω ≒約16Ω 約382mA 5.74V

定格では最大1.8Aとなってますが、そこそこ出力低下しますね。

出力波形

オシロのACモードで出力変動を測定。

6VACアダプタ、6V(コモン・モード・チョーク通過後)

ch1:6VACアダプタ ch2:6V

Digital 5V

Analog ±5V

ch1:Analog+5V ch2:Analog-5V

※KIK01を負荷としている。

Github:
https://github.com/ryood/-5V_PSU

2017年11月9日木曜日

DC-DCコンバーターのMinmax MAU106を使ってみる。

+5V単電源から、±5V両電源を作り出すのにMinmax MAU106を試してみた。

絶縁型なので入力と出力でGNDレベルを変えられ、出力電流は最大±100mAまでが仕様となっている。

実験用の電源は5V/3.3V安定化電源Ver.2の5V出力を使った。

負荷は100Ωの酸金を正負それぞれに入れている。(約50mA)

OSコンでデカップリング



ブレッドボード配線図

MAU106の入力側を47uFのアルミ電解でデカップリング、出力側を正負それぞれ100uFのOSコンでデカップリングしてみた。

MAU106は無負荷だと電圧が跳ね上がるそうなので、1kΩのブリーダ抵抗を入れている。5V / 1kΩ = 5mA。DATASHEETでは2mA~となっている。

出力電圧: +4.76V / -4.79V
電源電流: 172mA (自作電流計


ch1:+Vout ch2:-Vout

オシロのACモードで電圧変動を見ている。約140kHzのスパイクノイズが出ている。

出力側のデカップリングコンデンサを470uFのOSコンに変更

ch1:+Vout ch2:-Vout

ノイズの周波数が少し低くなっている(間隔が広くなっている)が、ノイズレベルは大差なし。

LC LPFでデカップリング



ブレッドボード配線図

出力に直列に10uHのインダクタを入れてみた。

100uFのOSコンとで2次LPFが構成されて高周波数が減衰される。 fc = 1 / (2 * π * √( L * C)) ≒ 5035Hzで-12dB/oct。

電源ラインに入れるのでほんとはもっと特性のよさそうなものを使ったほうがいいと思うが、持ってないのでとりあえず。

出力電圧: +4.78V / -4.75V
電源電流: 172mA (自作電流計


ch1:+Vout ch2:-Vout

入れないほうがまし(^q^;

出力側のデカップリングコンデンサを470uFのOSコンに変更

ch1:+Vout ch2:-Vout

fc = 1 / √(2 * π * (L * C)) ≒ 2323Hz

EMIフィルを入れてみる


0.1uFのEMIフィル(DDS1) を入れてみた。DATASHEETによると10MHzがよく効くようなので効果は期待できませんが。


※写真取るとき、肝心のMAU106を挿し忘れてました(^q^;

ブレッドボード配線図

出力電圧: +4.67V / -4.67V
電源電流: 172mA (自作電流計


ch1:+Vout ch2:-Vout

スパイクノイズ以外に出力が波打つように電圧変動するようになってしまった。また、電源のインピーダンスが上がるためか出力電圧も低下。

これも使わない方がまし。

出力側のデカップリングコンデンサを470uFのOSコンに変更

ch1:+Vout ch2:-Vout

メモ:


せっかく小さなパッケージの部品なので、ノイズ対策にゴテゴテ外付け部品を付けるのは気が進まない。OSコンでデカップリングしただけでも、スパイクノイズは乗るがそれ以外はまずまずきれいで、周波数も140kHz程度と可聴帯域外なので、シンプルな構成で使ったほうがよさそうな気がする。

以前、LT1054で負電源を作ったが、MAU106の方が出力波形はきれいかな?

パッケージを指で触って確認しただけだが、MAU106は熱をほとんど持たないようだ。