湖南電源　成功せずも進展あり

2022/03/20 06:00

最後の悪足掻き実践編です、アドオンパイパス回路なので効果がなければ外すだけ、でもそうなったらもう打つ手がなくお手上げです。

【小川を渡る急行】
湖南電源は今年度内に送品仕事完了にしたいので、電源設計の専門的内容に係る筆者備忘録兼『gaou』さんへの進捗報告に付き合わせる結果になりますが、暫時ご容赦ください。

5-2．パッチ回路製作と取付
前回設計した部品配置図に従いパッチ回路を製作します、わずか7部品なので気楽です。

ブレッドボードタイプユニバーサル基板から必要サイズを切り出し、所定位置に取付穴を空けました、ドリルで揉んで少し長孔にしてます。

➊トランジスタ端子接続ジャンパー線5本を挿します。　実はこの時点でジャンパー線挿す穴間違えてます、後で気付きそのまま進めました。
➋トランジスタ足加工し寝かせて基板穴に挿し3端子半田付け完了。
➌コンパレータIC挿入・半田付け、ジャンパー線は挿しただけです。
➍抵抗3本、ダイオード1本挿しながら順次半田付けで完成しました。

【TOMIXフィーダー延長コード】
配線には昨年購入してコネクタハウジング破壊し、配線抵抗値計測で御用済みになったコレを使います。　在庫してても使う当てありませんので。

部品実装も配線もLED照明付き拡大鏡頼りの作業です、パッチ回路と安全性保証回路を配線5本で接続しました。　中央上トリガーコンデンサを干渉しない位置に移動してます。

テスターで念入りに配線と半田ブリッジがない事を確認してから電源オンし無事立ち上がりました。　最初は特性図から0.55Vを狙った基準電圧をチェック、0.58VでOKです。　期待大のショート試験開始前にコンパレータ動作と各部波形をオシロで確認すると、何と！。

トランジスタが表裏逆向き、ベースとエミッタが反対になってます。　確認して実装したハズなのに基板180度回転させて取り付けたとしか思えません、初歩も初歩のミスです。

こんな恥かしい話を書きたくありませんでしたが、基板製作過程写真にバッチリ写ってますし、撮り直しはできません。　エミッタ-ベースに逆電圧12V掛けた2個を外して正しい向きに新品交換しました。　露太本線はボケたかと嗤わば笑えと開き直るしかありません。

5-3．ショート試験と解析
パッチ回路追加を決めた時、これで蒸機常点灯上限電圧でも動作すると信じてました、ところがショートしても保護回路が動作しません。　一体何が起きてるか解析しました。

抵抗負荷で0.58V調整時のPWM出力と回路系GND波形は、パッチ回路追加前と同じです。　つまり正常時はパッチ回路追加影響はありません。

出力ショートするとピーク0.8Vだった回路系GNDが0.85Vになってますが、波形的にはパッチ回路追加前と大きな差はありません。

パッチ回路は回路系GNDが基準電圧0.58Vを超えるとトランジスタをオンする電圧コンパレータで、正常時出力なし、ショート時はピーク1.25Vのパルスが出ており動作してます。

時間軸を10倍に拡大、1μsec/目盛です。　コンパレータ出力＝トランジスタベースなので、0.8Vの1.0μsecは間違いなくトランジスタオンしてます、でもその後何で跳ね上がる？。

このトランジスタ動作点はベース電流2mA、オン時ベースエミッタ電圧は特性図から0.68Vで、実測値は0.8Vですが確実にオンしてます。　オン時コレクタｴエミッタ電圧は0.1Vなので、ラッチ回路トランジスタベースが0.1Vでオフ、すなわち保護回路動作するハズです。

そのラッチ回路トランジスタベースを見ます。　正常時はラッチ回路オンで電源供給なので、PWMノイズがありますが0.76Vでオンしてます。

ショートするとトランジスタベース波形が暴れます。　特性図の様に約0.1Vまで下がってるのでオフしてますが、その後再びオンてます。

時間軸を10倍にすると、パッチ回路電圧コンパレータで約3μsecオフし再びオンする様子を観察できました。　この波形見て半年以上悩み続けた問題の原因が何か理解できました。

オリジナル回路/パッチ回路共に、安全性保証ラッチ回路をオフするパルスが入力してTR92がオフしても、TR91がオフするまでの時間遅れToffがあり、パルス幅が狭いとラッチ回路が再びオンして保護回路が動作しないのです。　蒸機常点灯が問題になった出力回路Toffは2μsecでしたが、損失低減優先のラッチ回路はかなり長くなってると思われます。