一難去ってまた一難　道は険し

2019/02/11 06:00

前回速度計用電圧計表示問題は原因解析できないまま、分圧比変更で強行突破しました、一難去ってまた一難、三角波バラツキの影響が別の場所に出てました。　新製品開発では良くある事ですが「もう勘弁してよ～」が本音です。　初の設計で自作電源スタンダードを目指す挑戦には通らなくてはならない道、試練と考えるしかありません。

【山は雪模様】・・・山に雪が降り始めると霞がかかった様になります。

★基板取付方向反転
本件にも係りますが、制御盤部品組込み前に基板取付方向を反転しました。

当初予定は裏からパターン面が見える配置でしたが、ゼロ調整やり直しや回路修正が容易な様に反転しました、取付部品配線余裕が減りますが何とか届きます。

反転すればスペーサー3段を2段にして配線余裕を増やそうとしましたが、電圧計校正VRツマミが基板半田付け部に当るので諦めました。

★三角波バラツキ影響その2
１．発生現象
前回の例もあるので、他部品組込み前にシステム動作確認したら、基板単体確認ではOKだった部分で別の不具合を発見しました。

【電源ON時にゼロにならない！】
ノッチOFF、ブレーキMax、常点灯Minで電源ONすると、速度計表示が0.7km/hになりました、ゼロでなくてはなりません。　常点灯ボリュームを回すと下がり、一定以上でゼロ表示で安定します。　電気的変更は再ゼロ調整だけなので原因が推定できました。

２．発生メカニズム
原因確認実験です、開発プロセスオペアンプ交換で三角波レベルが変化してました。

それでVcompゼロ調整を1.7Vから1.1Vに変更しました。

常点灯ボリュームMinなら、オペアンプバッファ出力も同じ1.102Vのハズなのに1.363Vになってます、つまり正しくバッファ機能を果してません。

ノッチOFF、ブレーキMaxなら常点灯Vcompと同じハズの速度計オペアンプバッファ出力は更に少し高い1.392Vでした。　速度計は1.392Vと1.363Vの差0.029V/29mVを分圧表示します、つまり速度計は正常動作、オペアンプバッファに異常があります。

Vcompが三角波Lレベル1.2Vを超えてるので電源出力はゼロでなく0.46Vでした。　そして時間と共に下がっていきます、三角波の起動ドリフトがある様です。

３．原因解説
矩系波／三角波発生回路を含め2回路入りオペアンプを3個使ってます、オペアンプ出力は内部回路構成に起因するロスで0-12Vをフルに使えません。

【『電源製作②三角波発生回路』より転載】
PWM電源の元になる矩系波発振回路で見るとLレベル0.9VがGND側飽和電圧、Hレベル11.6Vで0.4Vが電源側飽和電圧で、出力として使えない電圧領域です。

【『電源製作②三角波発生回路』より転載】
設計初期使用オペアンプが三角波Lレベル1.8Vでバラツキ上限に近かったので、ゼロ調整余裕がありましたが、下限1.2Vでゼロ調整すると余裕不足でバッファとして正しく機能せず、ゼロ調整ボリュームを更に低電圧側に回すと出力は上限電圧11.6Vになります。　オペアンプの約半数、Lレベル1.5V以下でこの問題発生の可能性があると解りました。

４．解決策の検討
４－１．三角波H/Lレベルシフト
高電圧側余裕があり2.5V-10Vにシフトすれば根本的解決です。　でも言うは易し行うは難し、振幅が変化すると全ての設計検証やり直しになるので避けたい方法です。

４－２．入出力フルスイングオペアンプ採用
入出力飽和電圧が非常に小さいオペアンプに変更すれば問題を解決できます。