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RL78G10マイコンでLチカ


週末は電子ヒューズ回路の実験する予定だったが,部品が届かず.
仕方がないので死蔵していたRL78マイコンで遊ぶことにする.
秋月電子で120円で売っている10pinのほうを試す.

E1との接続用アダプタを作り,CS+のコード自動生成機能を利用してLチカまではOK.
いまどき8bitマイコンなんて使い道がないと思いきや,バッテリ監視アプリなどでは消費電力を抑えられて良いし,
何より価格が安い.
もうしばらくこのマイコンをいろいろ試してみようと思う.
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FETを物色



発注した電子ヒューズの部品が届くまでの間,今日はFETを物色する.
スイッチングに使うNチャンネルのパワーMOSFETは開発競争が激しく,性能の向上と価格の下落に期待が持てる.

選定のポイントとしてはまずRonが小さいこと.
これは連続連流を流した時のロスに直結するため最優先のパラメータになる.
最近のFETは100V品でも3mΩを切るものがざらにある.
例えば3mΩで26A流したとすると損失は約2WでTO-220無放熱での限界となる.
これが2mΩになると32Aまで耐えられる.

次にスイッチング電流や速度を決めるゲート入力容量Cissだが,これは低いほど良い.
ONセミコンダクタのFETはこれが他社の約半分と優秀だ.

それからモータ制御のブリッジ回路ではボディダイオードの逆回復時間Trrも見逃せない.
これが大きいとスイッチングロスやノイズの発生につながる.
昔のFETは200~500nsと遅かったが,最近のは50nsを切るものもあってほとんどFRD並みの性能である.

あと個人ユーザにとって重要なのが価格である.1個500円とかする素子がバチバチ焼けるのは本当につらい.
秋月電子のFETは100円ぐらいで売っているので性能のわりに安い.

ハイサイド・ローサイドのロードスイッチIC

Digi-keyで電子ヒューズの部品を物色する中で,ロードスイッチ用のハイサイドorローサイドドライブICというのがあることが分かった.
例えばVN7007ALHは下図のようなIC.



パワーMOSFETにゲートドライバと電流制限,温度監視機能などをワンパッケージにまとめたものだ.
過負荷を検知すると電流遮断停止orオートリスタートする.電流モニタ用のアナログ出力も出ている.
自分が作ろうとしている回路はこれ一個で代替できるのではないかという気がしてきた.


電子ヒューズ回路Ver3

ACS37002電流リミッタ

電子ヒューズ回路のVer3を作成中.
今回のACS37002シリーズを使えば,電流検出範囲33.3A~180A,電流リミット設定範囲は16.7A~360Aと広範囲にできる.
このICには電流超過でLに落ちるFAULTピンがついているが,電流超過状態がなくなると再びHになってしまうため,ラッチICでLレベルを維持するようにしている.
それ以外の回路はVer2とほぼ同じだ.

この回路がうまくいけば,拡張機能としてオシャレな表示器を付けるのもありだと思う.
マイコンとシリアルディスプレイを組み合わせたヒューズ付き電流・電圧計ができるといいなと妄想中.

電子ヒューズ回路の動作チェック



今日は過去に作成した電子ヒューズ回路の動作チェックを行う.
ひとまずヒューズとしての機能,計算上のトリップ電流と実際の電流がほぼ一致することは確認できた.

ただ,この回路には不満点があって,電流を強制OFFするスイッチがついているのだが,これをいったんOFFすると,
過電流状態がなくなって再度ONしてもなぜか通電が再開されない.
通電を再開するには元電源を切らないといけない.
バッテリーで運用する場合はバッテリーを一度外さないと再通電できないことになり,扱いが面倒である.

改善するべく原因を探る.
最初は大容量コンデンサのC8が悪さしていると思って外してみたが,症状が改善しない.
SW1を入れた瞬間にACS709のFAULTピンがHからLになっているので,そのときの電流波形を見てみるとなにやら突入電流っぽいものが見える.(下図青ライン)



定電圧電源のONでは電圧が滑らかに上昇するのに対して,SW1を再ONした際はFETに最初から電源電圧がかかった状態で負荷に突入電流が流れるせいで,瞬断機能が再び働いてフォールトラッチがかかってしまう,ということだろうか?

負荷をモータから10Ωのセメント抵抗に変えてやってみるとフォールトラッチしなくなった.
やはりモータの突入電流が原因だったのかもしれない.
だとしたら電流スレッショルドをもっと高くしておけばこの回路は普通のローサイドスイッチとしても使えるはずだ.

電子ヒューズ回路 Ver3

以前作った電子ヒューズ回路を引っぱり出してきて回路を見直し始めた.
マイコンを使わず,フォールト出力のある電流センサとN-ch-MOS-FETのローサイドスイッチを使って負荷を遮断する仕組みだった.



古すぎてこのような回路を作った記憶もほぼ消えかけていたが,現物が出てきたのを見ると動作確認は済んでいる模様.
現在でもこの電流センサは売っているようだが,後継のACS37002LMCのほうが性能は良さそうだ.
ACS37002LMCを使った場合,遮断電流は33.3A~180Aに設定できる.
(ACS37002LMCATR-090B5 では90~180A)
これを使って電子ヒューズVer3を作ってみたい.
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プロフィール

もやね

Author:もやね
長野県在住の会社員(メカニカル・エンジニア).
ロボットは完全な趣味としてやってます.
E-mail:
mo_ya_ne[a]yahoo.co.jp
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