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DCポンプドライバー回路

先日、電解回路の作成のついでに その基板を使って DCポンプドライバー用のマイコンプログラムをしたところで プログラムは思い通りに機能する事が確認できた。



このプログラムは いずれ作る必要が出てくるであろうストリームポンプのコントローラー用、あるいは どこかのメーカーが強力なDCパワーヘッドを発売した時の為に 前もってプログラムだけ準備しておこう、と思った訳ですが、いざプログラムが完成すると そのまま置いておけなくなる性格で、ついつい ゴールドフィンガーが基板を切り始めてしまう・・・・・


回路は電解回路とほぼ同じ物を作って 最終出力のドライブ回路だけ追加すれば良かったのですが どうせ作るなら勉強の為に 今までと違ったパターンの回路にしてみよう、と



今までの回路は 5つの操作ボタンとLCD表示器が有って プログラムに必要な設定値を LCDの表示を見ながらボタン操作で できる限りなんでも設定できるように作ってきた。でも その為には マイコンはプログラムを走らせながら常にボタンの操作を監視し それをLCDに表示する必要があり マイコンはかなり重いプログラムをこなす事になる。なので前回の電解回路を使ったテストの時には 10KHzのPWMまでは問題なく機能したけれどもも それを超える高周波になると PWMの出力は問題がないけれども 途中でボタン操作をしてもマイコンが忙しくて反応できなくなっていた。



なので 今回はできる限りボタン操作を使わず 設定できる値も最低限に制限し LCD表示器も付けない よりシンプルな回路を目指してみた。    



DCポンプドライバー回路_e0359523_13041841.jpg



できた回路は ON、OFFボタンと テスト用のボタンの2つだけで LCDも無い。



後で設定できる設定値は高回転時の電圧と低回転時の電圧だけにし どちらもボタン操作ではなくボリュームを回すアナログ的な操作方法にしてみた。



こうする事で 40KHzのPWMでも平気で追従できるようになったけれども これはあくまでも まだ最終ドライブ回路が無い状態なので ドライブ回路がどこまで追従してくるかは これから。



早速、手持ちのパワーMOSFETを最終段に使うつもりで その他のトランジスタや抵抗器も基板に組み込んでテストしてみるものの なんだか思ったように機能しなくてPWMにならず 抵抗値をいろいろ変えてみるも ONのまま あるいはOFFのままで コントロールできない。基板に組み込んではテストし また外して取り替えて、というのを何度か繰り返した時点で抵抗器の設定が意外に難しい事だと知った。



今まで適当な設定で簡単に作動していた電解回路のトランシスタのスイッチング回路などは 5Vの信号で 5Vの電源をスイッチングしていたので そんなに深く考えなくても機能したけれども 今回のドライブ回路は5Vの信号で24Vの電源を しかもハイサイドでスイッチングするので 抵抗値などの設定が意外とシビアなようだ。



何度も基板に付けたり外したりしてると基板も汚くなってくるので ここは とりあえず ブレッドボードで仮組みして無事に機能する設定を見つけてから基板に組む事にした。



DCポンプドライバー回路_e0359523_13042017.jpg



いつも こういうトランジスタのスイッチング回路を作る時の周辺の抵抗値の設定などは 自分で計算する知識が無いので 回路シュミレーターを使って無事に機能した値を実際に回路に使う事が多くて 今までは 殆ど無事にそれで切り抜けてこれたのですが 今回はまったくそうはいかない!!



実際に使うトランジスタやMOSFETがシュミレーターのサンプルにないので サンプルにある他の適当なパーツを使ってテストしているからかも知れないが シュミレーターで見つけだした値ではまったく機能しなくて 最終的には オシロスコープと睨めっこしながら ブレッドボードの抵抗器を順番に換えて 適当な抵抗値を見つけていった。



最終的には無事に機能する値が見つかったけれども シュミレーターで見つけた値とはかけ離れていて しかも追従できるのが1KHzが精一杯。





ハイサイドでのドライブなので ゲートからGNDに落とす抵抗が どうしても小さくできなくて MOSFETのOFFが遅れるのは きっとそれが原因なんだろう。パワートランジスタが手持ちであれば それも試してみたいところでしたが 手持ちが無かったので また秋月に注文を入れておいた。電解回路の小さなトランジスタだと 40KHz以上でも平気で追従できたけれども 大きなパワートランジスタだと どうなのか?



こうして 電気回路を触り始めると 私の小遣いのほとんどが秋月の送料に消えていく事になる・・・(笑)



それから そのトランジスタが到着する前に もう一つ 上記のドライブ回路はハイサイドでのスイッチングでしたが ローサイドだとMOSFETのゲートに繋ぐ抵抗もずっと小さな抵抗に換えられるので それでもっと素早く反応するのかどうかもやってみる。



NタイプのパワーMOSFETは手持ちがあるので 早速やってみると・・・・



なぜだか まったく反応しない?



PWMではなく ダイレクトに5Vを印加してもONせず 24Vを印加すると やっと反応する。



ゲート抵抗を無くしてダイレクトに印加してもダメ



ローサイドなのに なぜ??



訳が分からないまま もう一つ パワートランジスタのN型も手持ちが有ったので トランジスタに取り替えてやってみると 今度はバッチリ反応する。



1KHzからスタートしたけれども 10KHzにしても平気で追従してくるし 20KHzにしても平気 まだいけるか?、と40KHzでも大丈夫。100KHzまで上げるとトランジスタは追従できるけれども マイコンのプログラムが付いて来れなくなるので もう一度 下げていき 最終的に50KHzで落ち着かせる事にした。



ハイサイドのMOSFETとは全く違う結果になった。





50KHzまで上げられると 最後の仕上げになるPWMを普通のDCに変換するローパスフィルターの回路を作るのが 1KHzと比べると ずっと楽になるはず!!



そんな事を考えながら 注文したパワートランジスタが必要なくなった事は考えないでおこう(笑)



この先は いよいよローパスフィルターの作成になるが パーツの手配もまだこれからなので 少し先になるだろうと思う。



今日は ここまで・・・・・・      



by masax7790 | 2012-10-17 00:31 | DCポンプドライバー(DCDCコンバーター)
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