SSC P7最大駆動 pre-プロトタイプ(2008/4/15)

健康診断でバリウムのまされてだるいうえ会社PCぶっこわれて仕事にならんので
さぼってパーツ屋いってきました⊂⌒`⊃｡Д｡)⊃

なにしたいの？

SSC P7を動かすための自作大電流高効率DCDC

なんで自作？

SSC P7が4.2V 2800mAだから…
安定して高効率に出せるコンバータを作りたい
AMC7135×8ボードとか使う気おきんし(´･ω･`)
ちまたで売ってるIC(LM2576とか)は3Aまでだし…

んで、今回は出力が低電流大電圧なので、素直に降圧コンをつくると
ローサイドスイッチ(ショットキバリアダイオード)のロス(=消費電力)がやばい。

どんくらいやばいかというと…整流用ダイオードの消費電力だけで
0.5V 2.8A = 1.4�h

ヽ(｀Д´)ﾉ食い過ぎ！
(´･ω･`)350mAのパワーLEDが1�hだから…パワーLED以上に食ってるやん！(SSC P7ほどじゃないけど)
光らないダイオードのくせに1.4�hはやり過ぎだろう。

そのローサイドスイッチをダイオードじゃなくて
かしこいスイッチに置き換えるのが今回の設計の目標であり完成したときのウリ。
…まだできるかどうかわかんないんだけど。

手順

1. まずはFETをつかってみる(FET一個で素直にDCDCをつくる。フィードバックもしない)
2. ローサイドスイッチをFETにする
3. ADコンバータを動かしてフィードバックして、出力を安定させる

今日は最初のんだけ。
FETすら使ったことないんだからいきなりすごいことできるわけないし。

さあ買い物だ…

…デジット休みかよ(つД`)･ﾟ･｡･ﾟﾟ･*:.｡
折角の臨時休日だというのに。

ってことで隣のマルツに駆け込みました。
マルツ初めて使うけど、いい店ですな。整理されててわかりやすいし。

オーソドックスな降圧コン

というわけで組んでみたのがこれ。

あ…回路図にパスコンかき忘れた。
しかし何も考えてない回路図だ(´･ω･`)

後でショットキの消費電力がやばくなるんだけど、まずはこれで…

FETドライバーと書いたのは、FETの左にこちゃこちゃあるこまいの。
このFETは定格が何十アンペアもあるもののようで(!)
AVRで直接ON・OFFできるようなヤワなFETじゃないようだ。
トランジスタ技術からさくっと真似てきたのが↓のFETドライバー回路。
これで本当に動くかは知らないけど動いてるみたい(´･ω･`)

追記！2SC1815/2SA1015のペアだとどーもドライブ電力が不足してそう。
2SC2655/2SA1020(トラ技にでてた奴)のペアにしよう。

追記:左の電源は5V系でじたる電源、右の電源はパワーラインのFETソースの奴です。

あ…これ最初に抵抗いれたほうがいいのかな(´･ω･`)(コンプリメンタリエミッタフォロワの直前に)
抵抗いるっぽいね。適度にかましておこう。
あとで、ローサイドのN-MOSFETを動かすには、最後のGATE直前で電源に引っ張り上げるんじゃなくてGNDに落とすらしい。

配置

実際の配置は完璧に回路図通り置いて、パスコンは外にほりだしたけど
本当はスイッチとパスコンを隣接させたほうがいいですね(´･ω･`)

CinをFETのとなりにもってきてFETドライバーと入れ替え
Coutはどうしよう(´･ω･`) スイッチ経路みて絵かかなきゃわからなさそうだ

AVR

PWMを出すにはAVRとかいうマイコンを使います。
なんでってデジットでおすすめしてたから！
PICもいいらしいんだけどどっちもよくしらないのでデジットでおすすめしてるほうでいいや！

将来的にはAVRを回路にのせなきゃいけないんだけど、
まずはAVRマイコンの既製品ボード(デジットで安くうってるやつ)をUSBでつないで、そこからPWMだけ出させて
線だけ実験ボードにつないで実験します。
ちなみにかったのは

• AVR ATmega168汎用基板キット/168BOARD-KIT
• USB接続型AVRライタ/AVRWRT

AVRプログラム

…AVRとかわからなすぎる(つД`)･ﾟ･｡･ﾟﾟ･*:.｡
とりあえずPWMだけ出せた…
ADコンバータは手強いみたい…

これがデューティ比50%のPWMを出すプログラム。
OCR0Bって変数に0〜255を書いたらその比率でONになるようなPWMが出るみたい。お手軽だなあ。
あ、P-MOSなのでOFFか。255だとほとんどONしなくなるのね。

念のためPWMの足に赤の砲弾LEDをつないでOCR0B色々かえて実行。おお、明るさ変わる！たしかにPWMしてそうだ。
AVR楽しいなあ。

じっけん

左上がデジットでかったAVR ATMega168評価ボードから来る26ピンのケーブル。

PWM出てるか確認用の赤砲弾LEDがまだ残ってますねｗ

手前の白いLEDみたいなのはついでにかったNaPiCa。照度センサーですな。
ゆくゆくはこれでライトの明るさとかランタイムのログとりたいなあ。

赤の砲弾LEDで確かにPWMが出てるとわかったので、FETドライバーの入力にPWMをつなぎかえて、と。

…きゅいーんとか音を立ててちゃんと降圧動作をはじめました。
ちゃんと、なのかなぁ。LM2576では音立ってなかったし。会社でオシロ借りてみてみよう(´･ω･`)変なことなってそう

• Vin = 8Vくらい
• Iin = ? たぶん500mA強
• Duty比 = 128/256固定
• Vout = 4Vくらい
• Iout = たぶん1A前後

ローサイドFET化

これを

こうしたい。
実験回路のユニバーサル基板もそれ用にあけてあるしね！

回路的にはともかく、はたしてAVRでそんな都合良いタイミングでPWM出せるか…？
駄目なら別のロジックでPWMしなきゃ…
AVR PWMをもっと勉強、の巻でありました。ADCも。

ちなみにこの回路、インダクタの電流が尽きると出力のパスコンからローサイドFETに逆流するぽいけど、
LED常時点灯でそんなことにはならないだろうから逆流防止回路とかはつけない(´･ω･`)
逆流したところで別に効率落ちるだけでこわれないしね。

今後の課題

ここまでは成功！

今後は

• ローサイドN-MOSFETをつけて、PWMをタイミングかえてダブルで出す。AVR PWM勉強。
• AVRのADコンバータを使って出力を監視しつつ、PWMのデューティ比を調節。AVR ADC勉強。
• 安全回路いっぱいつける
  • AVRプログラムで電流電圧制限
  • 入力電圧からデューティ比ある程度決め打ち
  • 出力制限回路(パワーTr+ZD)
  • 入力にグレーのプロテクト18650…?
• きゅいーん音の原因調べる(ちゃんとした降圧コンでは鳴らないのでは…)
• FETドライバーのトランジスタをグレードアップする
• 2800mAまでほんとにあがる…？確認
• ましな配置にする
• 筐体つくる
• SSC P7つける

きょうのBGM (なにげに作るの時間かかった)