かみやんの技術者ブログ

主にプログラムの話です

電源回路の回路図 DC/DCコンバータ

さて、前々回のエントリの最後に、電源回路をやるかGPSをやるか。と書きましたが、電源回路の改良をすることにしました。
昨年の電源構成は

  • 7.2Vリチウムポリマ電池→DCモータ直結（タミヤ540モータx2、最大60Aぐらい、巡航時5Aぐらい）
  • 7.2Vリチウムポリマ電池→5V3端子レギュレータ(1A)→AKI-H8/3069マイコン
  • 12Vニッケル水素電池→TopURG直結(1A)

という形でした。で、下記の問題がありました。

  1. つくばチャレンジの大会直前にメインバッテリをリポに変えたため、電圧監視がありません。リチウムポリマ電池は、過放電でも壊れるというデリケートなバッテリなのに電圧監視なし。とっても危険です。１セル3.6Vですが、3.1Vぐらいまで下がってきたら使用を停止しないとバッテリがダメになるらしいです。
  2. TopURGもニッケル水素電池直結になっているのが問題です。大会まで時間がなくあわてすぎ。12Vの定電圧回路を通したいところ。ついでに電圧監視も追加したいところ。
  3. つくばチャレンジ過去のレポートを読むとTopURGから信号が来なくなったというロボットがあり、再起動をマイコンでできるようにしたいと書いてあったので、マイコンからTopURGの再起動がかけられるようにしたい。
  4. PCには、USB接続で１）TopURG、２）マイコン、３）ジョイパッドをつなぐのですが、この３つでUSBのバスパワーが限界。USB-HUBのつなぎ方によっては電力不足になり、OSに怒られます。今年はGPSやWebカメラなども付けたいので明らかに電力不足。USB-HUBにはACアダプタがついており、5V-2.6AのDCを入力するプラグが付いています。5V-2.6Aの電力を供給できればよいのですが、5Vの3端子レギュレータ回路は1Aが、MAX。ためしにUSB-HUBに3端子レギュレータの出力を入力してみたところUSB-HUB側に電流がもっていかれて、マイコンが再起動しました。というわけで、5V-3Aぐらいの定電圧回路に変えたい。

という感じです。とにかく去年の電源回路は手抜きすぎです。
ノイズが問題にならないかな？とやや心配ですが、秋月のHDR12003(300円)を使うことにしました（これ）。
このスイッチングレギュレータは、5Vぐらいは入力電圧が高くないといけないので、7.2Vから5Vをつくることはできません。ついでに12Vもこのスイッチングレギュレータをつかうことにして、12Vに5V足すと、17V以上の入力電圧がいります。というわけでニッケル水素電池を12Vから18Vへ引き上げ、その18Vから、12Vと5Vを作ることにしました。

あと、HDR12003のデータシートを見るとリモートコントロールというピンがあり、信号をON/OFFしてやればスイッチになる模様。
で、さくっと回路図をEAGLEでかいてみました。
下記、回路図(拡大画像)

下記、パターン図(拡大画像)

手持ちのユニバーサル基板に乗るかな〜。と思って配置したらぎりぎり入った。
やー、やっぱりEAGLEは便利（これ）。去年つかったとき以来だったのでバージョンアップしたらさらに使いやすくなっていた。エラー検出がVer4時代はテキストで、全然直し方がわからなかったが、Ver.5.6になってエラー箇所が可視化されて、すぐに直せるようになった。
EAGLEは、回路図とパターン図と両方いるときは必ず使っています。回路図は結線情報を含んでいるのでエラーチェックができます（結線されてないよとか、接続点がないよとか）。回路図を書いたらパターン図に切り替えて、部品を配置すれば、自動でパターンを作ってくれる。私は面倒なので大抵、自動のままのパターンで、ユニバーサル基板に実装しています。実装後の導通チェック・絶縁チェックもEAGLE上のSHOWコマンドで、クリックすれば、どこが導通しなければいけないかハイライトで表示してくれます。
ちなみに上のパターン図は、2層のパターンなので、ユニバーサル基板ではどっちかの色を錫メッキ線、どっちかの色を被覆線で実装という感じで使っています。
ちなみに、下記は1層指定で自動でパターン作成を実行し、2本結線できなかったので、2本は青で手動で書き足したもの。
下記、ジャンパ2本のパターン図(拡大画像)

もう少し配置をいじればジャンパなしにできそうですが、私は面倒なので大抵そのまま実装しています。
週末に実装できるといいなぁ〜。