CPU実験室

誰も見向きもしない古いCPUをいじって動かしてみようというプロジェクトです

定電流特性

印加電圧を振った時の電流特性を取っておきました。検出抵抗Rs=1Ω500mA設定とRs=10Ωでの50mA設定の時の出力電流(A) vs. 印加電圧(V)になります

 

市販電源装置の最大電圧36Vまでの広い範囲で定電流で制御されています。低い方は検出抵抗の両端に発生する0.5V+制御用パワートランジスタVce(sat)=0.4Vtypより下げることができずこれが内部吸収電圧になりますが、約1.2Vくらいから制御できているようです

上限はどうなるかというと単純にトランジスタの最大Vceo=230Vと最大コレクタ損失Pc=150Wのプロットを重ねるとこうなりますが

当然ケース一体の小さい放熱器でこんなパワー損失できるわけなく、ニキシー管電源くらいがせいぜいでしょう

ランニング試験

早速ですが動作確認だけしておきます。電子負荷の設定電流を1000mAとし直流電源から電圧をかけてみると電流はほぼ1A一定となりました。

10V、1A(損失10W)で連続運転しています

電源装置が示す出力電流も、途中に入れたアナログメータも1Aを指し示しているのでほぼほぼ動作はOKでしょう。ヒートシンクはほんのり暖まってきますが1時間くらい放置し43℃で平衡しました。

何の仕事をすることもなく黙々と電力を消費するだけ。まさに電流のブラックホール、エネルギーの墓場です、SDGs的にはけしからん機械ですね

ケース組立て

ケースの深さがないので中身が収まるか少し心配でしたが無事25mmに厚さに入りきりました

 

 

ただしジョンソン端子のモールドが身側の折り曲げ部分に当たるので少し逃げを作っておきます

 

ということでフタと身を合わせて電子負荷完成しました

 

後面パネルですが左端は電源供給ジャック、右奥のφ3.5ジャックは制御電圧の外部入力端子(1A/Vまたは100mA/V)で、例えば矩形波を与えると被験電源のステップ過渡応答が観察できます

 

 

基板組み込み

逆挿入してしまって取り外した3端子レギュレータはVout>Vinの禁忌を犯したので多分昇天でしょう。新品を基板の半月型シルクと逆に差し込んで動作OK。ちゃんと+5.0Vが出力されました。

この完成した基板をケースに組み込み残りの配線を一気に終わらせました。

 

操作面のレイアウトです。20回転のポテンショメータと大型ダイヤルで電流設定は容易です。パネルメータには基準電圧を分圧した0~1999mVが表示されます。検出抵抗を1Ωにすると表示値がそのまま、10Ωだと表示の1/10、0~199.9mVが電流の設定値になります。10Ωに切り替えたとき同時に10の位に小数点が点灯するようにしたので設定値直読になります。

もっとも抵抗が誤差±10%ランクなのでそれほどの確度はありませんが。

 

 

3端子レギュレータ

基板単体で動作確認をしていたのですが妙なことに気付きました。この基板の電源入力VINは9VのACアダプタを想定していてOPアンプや基準電圧源に安定な+5Vを与えるため3端子レギュレータU4:78L05を挿入しています。実際にACアダプタにVINを接続するとU4の入力端では9.2Vが観測されますが出力端では8.6Vくらいになっていて+5Vの3端子レギュレータが全く機能していません。

これは変です。回路的にはこれ以上単純なものはないし、LDOではないから発振してるというのも考えにくい。単純にICがぶっ壊れてるとか、あるいはGNDがハンダ不良で浮いちゃってんじゃないかいろいろ疑いながら交換してみたのですが状況は全く変わらず。

 

 

2個無駄にしたところでパタンも再確認しましたがこれも単純そのもの。はんだブリッジ、ショートもありません。

 

まさかピン接続間違ってないよねと念のためデータシート見たら・・・・

なんとVinVoutが逆じゃん!


これは生まれて初めて気付きました。TO220TO92パッケージではVinVoutの並びが逆なんですね。負出力用79XXとかLDOタイプではピンアサインが違うというのは判っていましたが、正出力ではみんなマークが見える正面からみて左から右にIN→OUTと思い込んでました。考えてみると100mATO92パッケージの3端子レギュレータってほとんど使ったことなかったですね。

 

といっても、なにもKiCADのライブラリが誤っていたのではなく、TO220タイプのシンボルで回路設計した後、電流使わないからとボード設計でTO92タイプのフットプリントに自分が差し替えちゃっていたみたいです

基板部品実装

定電圧電源の片割れだった基板に部品実装します

 


部品点数は少ないので手持ちだけですぐ終了。ただし半固定抵抗RV1は調整ネジが底板にぶつかりそうなので実装しないでジャンパ。横にネジが出てるものにしてもいいのですがこれは電流設定値のMAXを決めるだけなので省略していいでしょう。むしろ検出抵抗の誤差を補正するトリマを置けばよかったですがそれは後の祭りでした。

同じように高さ制限から電解コンデンサも横倒しです

 

配線続行

スイッチ、VR、パネルメータなど機構部品の取り付けが終わり、部品間の配線をしてます。すべての部品、配線はケースのフタ側のみで完結するようにしました

あとは制御基板に部品実装して組み込むだけです