2023/04/15(土)整流回路の平滑コンデンサは容量が大きければいいというものではないらしい

自作の安定化電源装置にて、再びパワートランジスタが破損したので、その原因を調査している途上で設計を色々見直しているのだが・・・
10年近く前に、PC-9801 のBASIC で組んで公開されていた整流回路シミュレーションがあったので、手元のMZ-2500 BASIC-M25 に移植して使っています。最低限機能させるための移植なので、色々変な部分はあるんですが。。orz

引用元の書籍を紹介しようとして、手持ちの書籍を漁ったのですが、何故か見つからない。
ということで、「原作者の方、申し訳ないです・・・」ということで、、、
いずれにしても、MZ-2500だったから移植出来たのです。他の機器だったら、かなり苦しい。

ここから本題なのですが、当初は、こんなふうにしていました ↓
20230415_6800uF.png


そして、おもむろにこのシミュレーションを動作させてみると・・・
20230415_6800uF.jpg


負荷電流1Aという、意図的に悪い動作条件を与えたんですが、こんな感じになりました。
黄色の線は電流を示しますが、正確ではないし、描画がおかしいので、とりあえず無視。
注目すべきは赤っぽい実線。
このあとに5V出力の3端子レギュレータが繋がるのですが、安定動作には7.5V以上の電圧が必要なので、14ms あたりまでは何かしらの不具合が出る可能性がある。
静電容量が大きすぎて、電圧が上がり切りません。

ということで、平滑コンデンサ C01 を下記のようにしてみました ↓
20230415_2200uF.png


静電容量だけ変えて、他は同じ条件です。
20230415_2200uF.jpg


ここまでは、安定化電源装置を動作させるための補助電源部の話で、
本当の本題は、PT2-D3-C05 で構成する、この平滑回路です ↓
20230415_22000uF.png


22mF(22,000μF)というオーディオアンプの電源に使うような大容量電解コンデンサを当初使っていました。
安定化電源装置の最高出力電圧は24V、最高出力電流は3Aの設計です。
24Vの安定化出力を出すためには、平滑回路の電圧は27Vは欲しい。
これを安定化電源装置の設計最大電流である3Aでシミュレーションさせると・・・
20230415_22000uF.jpg


40ms あたりまで、所要の電圧にはならないことが判りました。
試行錯誤で、落ち着いたのがこれ ↓
20230415_4700uF.png


シミュレーション結果は以下。
20230415_4700uF.jpg

ギリギリ大丈夫か? みたいな感じです。今までは経験と勘だけで適当に決めていたところだったが。。orz

Rs というのは、変圧トランスやコンデンサを結線する配線抵抗等ですが、これを正確に決めるのは難しく、代表的な値として0.5Ωと見做すことが多い模様。
恐らく、殆どのケースでは0.5Ωよりも小さく、このシミュレーションで得られる電圧よりは若干高めになると思います。

シミュレーション上の紫の実線の山と赤っぽい実線の山の間隔が広いと、それだけ電力損失が増え、整流ダイオードあたりが発熱しやすくなるのではないかと思われます。
ですが、このことがパワートランジスタの破損に直結するとは思えないです。

2020/03/17(火)中華なオシロスコープを使いこなす(2)

さすがに最近のオシロスコープは、画像保存が出来るようになっている模様。
先日の記事と同じような画になってしまったのですが。。
20200317.png


ブラウン管オシロスコープな時代は、専用の道具を使いつつ、写真撮影していたものです。
USB端子が付いており、そこにUSBメモリを挿すと、オシロスコープ側で保存した画像をコピー&ペーストで取得できます。

ただ、ここからが中華らしい曲者で、、、orz
USBメモリにコピーしたはいいが、PC側で読み込みしようとすると、
「このドライブで問題が見つかりました。今すぐドライブをスキャンして修復してください。」
みたいなメッセージが出る。しかし、スキャンすると・・・「問題は見つかりませんでした。」
なんだこれ、、、更に、右端側のメニューが消えない。邪魔だ、、、

右端側のメニューがない状態で記録出来ないものか。。
ご存知のかた誰か教えてください・・。orz

2020/03/11(水)中華なオシロスコープを使いこなす(1)

最近のオシロスコープは、色々な機能が付随しています。
20200311.JPG


これは、プロトコルアナライザ。
今も昔も広く使われている RS-232C 信号線で、どういうデータが流れているかを解析した様子。
他にSPI だの I2C だのといったものが使える模様。見慣れないものもあります。

データを取得するときのトリガの掛け方(早い話、データを取得するタイミングをどう設定するか)が今ひとつ慣れていないが、こんなことができるという確認。
間違った解析をしていないのを確認。

あと、リアルタイムで電圧や周波数(周期)なんかも表示できます。
更に、ヒストグラムとFFT機能があるのですが、この2つは使う機会が出てくるのかどうか何とも・・です。
ただ、試作中の技術的評価には使えるかな、といったところ。

2020/03/09(月)中華製なオシロスコープを入手した

永年欲しくても買えずにいたオシロスコープを、やっとの思いで購入。
絶対額が安くはないんですが、業務を全うするのに必要なのです。(この機種でもどちらかといえば安いほう)
これ無いと、電子回路の設計・開発に大きな支障あるんですが、今までこれ無しでやってきたのです。
オシロスコープ使わずに電子回路の設計・開発が出来たのは奇跡以外の何物でもないのです。(本当に、、、)
当然のことながら、受注業務の技術的限界を感じていました。

でもこれ、中華メーカなんだよね。。ただ、評判はそれほど悪くはないようなので・・・
20200309_1.jpg

20200309_2.jpg


設置場所確保するだけで徹夜になってしまいました。orz
Amazon で購入したんですが、中華なところから成田空港経由の空輸で製造元にて二重梱包されていました。
梱包材破損のクレームが過去にあったからですかね。。

これからセットアップです。

2016/09/09(金)H8/3069F ROMライタの制作

2016/08/10 の記事 で紹介した道具を、特注で製作しなければならないことになり(というか当初の作業工程策定で漏れていた)、急遽現在のファームウェア制作を数日中断して作ることにしました。

その部品たちの一部が以下:
20160910.JPG

来週半ば目途に完成させないとならないという、半ば突貫工程です。。
と言っても、プリント基板さえ作ってしまえば、1~2日程度で出来そうな規模ですが。。

2014/03/13(木)トランジスタによる論理反転の無い 3.3V → 5V/12V etc.. レベルシフト

昨今では、このような課題はICを使えば済むのですが、
ICを使うほどでも無いとか、使えないとか言う場合も多々あります。

今回は、ICを使うほどでも無いのと、電源電圧の問題でトランジスタによるレベルシフト(しかも、論理反転しないもの)が必要でした。

たぶん、一定の汎用性があると思います:
20140313.png

Vcc は、レベルシフト後のHレベル電圧より若干高い電圧を与えます。
ここでは例示として、 6V としましょう。

Rc は、Hレベルのときに流れる電流で電圧降下を起こすので、その電流を加味して決めます。
ここで 100μA と仮定すると、10kΩでは1V の電圧降下になります。

RB1 と RB2 は、ベース電極の電圧が、Hレベルとして判定させたい電圧 + VBE(0.6V) になるように分圧するようにします。

ここでは、RB1 と RB2 は同じ 30kΩなので、ベース電極の電圧は 3V になり、エミッタ電極の電圧が 2.4V 以上になれば、Hレベルと判定されます。

ところで、提示の回路には、ダイオードが入れてあります。
これは、回路的にVEBOを超える逆電圧が加わる可能性があったために入れたもので、通常は不要と思います。ちなみにこのダイオードを入れると、エミッタ電圧がダイオードの順方向電圧分だけシフトした形になり、更に 0.6V 低い電圧 1.8V 以上でHレベルと判定されることになります。

つまり、この回路は、トランジスタのベース・エミッタ間電圧(VBE)が 0.6V 以下なら、トランジスタは OFF(C-E間は非導通)するので、Vcc の電圧がそのまま OUT に現れ、
0.6V を超えると、トランジスタは ON (C-E間導通)するので、コレクタ電極の電圧がほぼゼロになるという動作を、エミッタ電極に与える電位差でコントロールしています。
Lレベルのとき、RC によって電流制限されるので、このときの電流にも留意する必要があります。この回路定数では、VCE(sat) を無視すると、600μA になります。

C-MOS IC の場合は問題ありませんが、TTL IC を接続する場合は、この回路定数では問題が起きると思います。RC を適宜変更してください。
RB1 と RB2 は、トランジスタの hFE分の1×10倍程度以上のアイドリング電流が流れれば十分です。あまり小さい抵抗だと、回路の消費電流が無駄になるだけですので、RC の数倍から10倍程度でいいでしょう。