試作基板のテストをやってました

ゴールデンウィーク中に試作を行おうと準備を進めてたのですが、
なかなか基板が発送されず、やきもきしておりましたら、
なんとか先週末に発送が掛かりまして、昨日基板が到着。
早速、作業に取り掛かりました。

今回の試作基板というのは　これ。

かんたんスマートモニター用のオプション基板の１つで、
なんちゃって16bitA/Dコンバーターユニットです。
どれが実物なのか解りづらいので、赤枠で囲っておきました。

なぜ、「なんちゃって」 なのかと言いますと、
16bitのA/Dコンバーターの性能をフルに引き出せるような設計になっていないからです。
16bitのA/Dコンバーターって、非常にシビアな石なので、
きちんと性能を引き出そうと思ったら、とてもコストと手間がかかるんです。

しかし、用途によっては　こんなラフな代物でも需要が有るんですね。

実はこのユニットは2代目でして、先代は既に出荷されております。
今回、A/Dコンバーターを変更してみました。

先代ではアナデバのAD7171を使用していましたが、
今回はリニアテクノロジーのLTC2460です。

AD7171もソフト面での使い勝手は悪くなかったのですが、
放熱パッド付のQFNパッケージしか無いのが一番の難点。
手ハンダでの実装が出来ないので、試作や少量生産に難が有りました。
その点LTC2460はSSOPパッケージなので手ハンダも問題無し。
更に全体の部品数も減らすことが出来るので、コストダウンもｄ

ソフト面では割と簡単に変更できるかなぁと思ってたら、
LTC2460はAD7171に比べちょっとだけ高機能な石なので意外に時間かかっちゃいました。

CPUからLTC2460に対し、制御コマンドを送ることが出来るので、
そのような回路で設計していたものの、いざ動作させてみたら無用でした。
ハードウェア設定で十分使えるんですね、この石。
そんなわけで、SDIピンを電源に繋ぐという改造が発生しちゃいまして、
早速ジャンパー線が飛んでおります。　orz

A/Dコンバーターが快調に動作するようになったので、
次は入力信号を加えた上での動作テスト。

これも問題無いかなぁ・・・・・・と思いきや、このユニットの入力上限値である5Vを入れても、
フルスケールの65535が出てこない！！
あっれーー？？と思いつつ、調べてみると、
A/Dコンバーターの前段に入ってるオペアンプの出力能力の問題でした。

レールtoレール出力を謳っているオペアンプなのですが、
出力電流容量が　さほど大きくありませんでした。

A/Dコンバーターの入力部のインピーダンスを下げすぎていた為、
5V出力時に電圧低下が起きていたんですね。

そんなわけで抵抗の定数変更の必要が発生。
新たな定数を決定しまして、部品を発注・・・・・・・・・
ゴールデンウィーク　真っ只中でした。　orz

とりあえず今回はDigi-keyに発注してみたのですが、はたして今週中に発送してくれるのかなぁ。
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DCコンバーターLTC3402の新版

LTC3402を使った昇圧コンバーター基板は、既にリリースしていますが、
若干変更を加えた新型を作成いたしました。

一応、サイズを明記しますと、31×26mmで厚みは約7mmというところ。

旧型との違いはインダクターのサイズ。

この手の昇圧コンバーター基板は選択肢が少なくて、
いざ購入しようと思うと　ちょっと困惑しちゃうところ。

以前のイベントにて基板を領布した際、昇圧コンバーターの発熱で困惑していると、
購入された方より話を伺うことができました。

イベント後に、私も自分の昇圧コンバーター基板に重負荷を掛けてみたら、
確かにインダクターが　すごく発熱するんですね。
なので、インダクターを大型化した基板を新たに企画していたのですが、
今になって、やっと製作したという次第。

使用しているLTC3402は2Aの出力容量が有るのですが、
旧型はインダクターが小型なので1A位が実用上の上限。
しかし新型ではインダクターが大きいので2Ａでも余裕のはず。

実際の試運転では出力を5Vに設定し、出力電流を1Ａにしてみました。
この負荷だと、入力が3.5Vを下回ると出力電圧が低下しちゃいます。
LTC3402の限界なんでしょうか・・・・・・

とりあえず、入力3.5Vにて連続運転。
ちなみに入力電流は約2Ａなので、効率は約70％ というところでしょうか。
インダクターが発熱するのは当然なのですが、
容積が大きいこともあり、そんなに大騒ぎするほどの過熱具合ではありません。
それよりもLTC3402自体の発熱が非常に気になります。
この負荷状態だと、何かしらの放熱対策が必要な感じ。
インダクターよりもICの方がネックになるとは、予想外の展開。
そもそも、LTC3402で5V出力させるのが厳しいのかも？？

新しいDC/DCコンバーター基板です

降圧型のDC/DCコンバーター基板を作成いたしました。

基板サイズは22×24mm。
写真では解りづらいのですが、電解コンデンサーの長さが約12mm有るので、
完成品の厚みは14mmくらい有ります。

このユニットは入力が5～15V位で、出力が2～5V位。
出力電圧の設定は抵抗を換える事により可能です。
昇圧機能は無いので、 入力電圧と出力電圧の差が約0.5V以上必要です。

このユニットで使用しているＩＣはロームのBD9C301。
ＩＣ自体の電流容量は3Aも有るのですが、使用しているインダクターが小さい為、
このユニットの出力電流は1Aくらいが限界です。

裏面には部品が付いていないので、両面テープで貼り付けて固定できます。

入出力のスルーホール穴はインチのグリッドに乗っているので、
ユニバーサル基板上に実装することも可能です。

このユニットの目的ですが、
乾電池６本でマイコンを動作させる為です。

乾電池6本だと、電圧は5.5～9Vという感じになります。
この入力電圧から3.3Vや5Vを生成させたいとなると、
ロードロップレギュレーターを使えばお手軽に実現できますが、効率がネック。
そこでこのユニットの出番となるわけです。

某案件用に作ったものですが、基板が　いっぱい余るので、
余った分は同人ハードとしてリリースしようかと。
似たようなユニットは他にも有りそうなので、基板が無くなり次第終了とします。


実は他にも新しいDC/DCコンバーター基板を作成中でして、
そちらも出来上がり次第　記載いたします。