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2021年02月の記事

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2021年2月28日(日) 21:56

修理開始

 無事な方のFETをドライブしているTLP250Hを、ソケットから外す。

 ソケット方式だと、こういうことを手軽に出来るのは有利だ。

 これで動作させると、昇圧チョッパーは機能しなくなった。出力電圧は、入力電圧がスルーされている。
 つまり、FETを交換してこの状態で昇圧チョッパーが動作するようになれば、修理できたということ。

 だが、FET交換は可能だったが、ゲートに配線するのが不可能ミッションと悟る。どう頑張っても、物理的に作業できない。
 止むを得ず、周辺のオートウエルドを破壊。FET周辺パーツを撤去し、パワー系も基板から少し剥がす。

 これでようやく、ゲートに配線をハンダ付けできるようになった。ただし、プルアップ抵抗まで取り付けるのは無理だったので、別位置に設置することにする。

 その別位置ではないのだが、試験用に51KΩを暫定設置。
 ゲート配線を、プルダウンする。更に、試験用の電源配線を行う。これで、ゲートにチャージするとFETが通電するかどうか、電荷が抜ければFETが絶縁になるかどうか、確認する。

 普通にラジコンバッテリーを接続すると、FETがONになった瞬間に貫通電流で破壊されてしまう。まさに、修理した意味がない。だから、ゲート通電だけ可能なように電源を接続し、FETの導通はテスターで確認する。

 結果は期待通りであり、ゲート配線が正常にできていると判明。

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2021年2月27日(土) 21:20

損害確認

 当面必要なことは、2つ。
 1つは、壊れた原因の究明。もう1つは、壊れた場所の特定。

 まず、壊れた原因はすぐに気付いた。そう、判明ではなく、気付きである。例によって、凡ミスやらかしたのだ。ピンアサインが変わったのに、PICのプログラムを書き換えていなかった。そのまま漫然とPICをセットし、通電してしまったのだ。
 チョッパー用PWMはピンアサインが同じなので動作し、一方で出力電圧モニターはピンが変わっていたせいで入力不定。恐らくはいつまで経っても電圧が上がらないと判定され、出力電圧が過度に上昇。FETの耐圧40Vを越えたためにFETが破壊され、短絡。そのまま貫通電流で燃えたのだろう。
 ミス1つでハードに甚大なダメージが発生し、金銭的にも時間的にも膨大な無駄を強いられる。モノ作りは、大変だ。

 テスターで確認したところ、確かに入力+とGNDが短絡状態になっている。

 そこで、破損したFETを除去してやる。
 期待通り、短絡は解消された。

 問題は、もう1つのFETが生きているかどうか。
 ラジコンバッテリーを接続するが、出力無し。昇圧チョッパーは、動作していなくても入力バッテリー電圧がそのまま出力される。だが、電圧ゼロ。
 確認すると、入力バッテリー電圧もゼロだ。もちろんラジコンバッテリーは、しっかり8Vぐらい出力している。

 どうやら短絡状態で大電流を食らったときに、タミヤコネクターが劣化したようだ。

 コネクター内にテスターを突っ込んでやれば、導通している。しかし、コネクターとして挿すと、導通しない。
 内面が煤けているメスコネクターを交換したが、やはり導通しない。

 更に良く見ると、一見綺麗なオスコネクターも負極端子が3ミリほど引っ込んでいる。
 たぶん大電流時の発熱で筐体プラスチックが溶けたのだろう。
 オスコネクターは、ラジコンバッテリー側である。でも、交換するしかない。

 交換後、今度こそPICの再プログラムを確実に行い、出力設定を24Vに落として動作させてみる。いちおう、無負荷にしておく。ハワー半減してるわけだし。
 念のため、DUTYは255分の100までしか上がらないようにしてある。

 無事に、24Vが出力された。
 つまり、壊れたのは片側のFETだけで、それ以外は働いている。

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2021年2月26日(金) 21:15

組み立て完了

 パワー系配線は、裏面パターンの邪魔にならないよう引き出し方を変更。

 両面スルホールであることを活用し、パーツ実装も両面を活用する。
 表面実装のノリ。

 試験基板では付加を忘れていた、入力端子へのショットキーバリアダイオード追加も。
 これが無いと、電源投入時など電源電圧を入力電圧が上回って壊れる可能性がある。

 制御系電源を接続し、ラジコンバッテリーで通電。

 PICソケットに、5Vが正常に来ているか?
 TLP250Hソケットには5Vとー15Vが正常に来ているか?

 テスターで確認し、問題無し。

 ラジコンバッテリーを外し、TLP250HとPICをソケットにセット。

 出力側には10Ω試験セメント抵抗を取り付け、ラジコンバッテリーを取り付ける。
 テスターで出力電圧を計測しようとしたところ、基板の隅から煙が上がった!

 慌ててラジコンバッテリーを外す。

 片方のFETが、膨らんでいる。

 明らかに、FETが貫通電流で破壊された状態。な・ぜ・だ?

 ここまで動作確認を重ねて、慎重に進めて来たのに?
 FETがこんなことになる要因なんて、どこにも無かったぞ?

written by higashino [Sタンク 1/16] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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2021年2月25日(木) 21:17

リモート端子

 TLP250Hは破損しても基板を作り直す羽目に陥らないよう、ソケットを使う。

 ソケットを使った試験基板で期待の性能が発揮できたので、本番基板でもソケットを使って大丈夫だろうとの判断もある。

 ピンアサインを変更し、出力電圧モニターを移動。配線距離を短くするためである。

 また、念のためリモート端子を確保。
 これは、外部からLを与えるとチョッパー停止する機能を追加できるようにするため。
 わざわざコネクターを1セット増やす必要が生じるし、外部マイコンもプログラムを対応させねばならない。だからあくまで、念のためだ。

 なぜリモート端子を外部に設ける可能性を考えているかと言うと、負荷が突然消失した時に出力電圧の大きなオーバーシュートが発生するかもしれないからだ。現在の制御プログラムは、チョッパーDUTYを激変させないようになっている。リップルやノイズが極端に大きいため、出力電圧オーバーで即座にDUTYを激減させると、今度は出力電圧が上がらなくなるのだ。

 電源投入時はDUTY0なので、無負荷でDUTYが上昇しても急に100%近くになったりしない。だが、最大負荷でDUTYが大きくなっている状態で、モーター負荷が突然消えた場合、DUTYを引き下げるのも遅いので過電圧になる恐れがある。
 これは試験してみて、ヤバそうならリモート端子を有効にする。

 リモート端子は当然に「入力」であり、内部プルアップを有効にしておく。

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2021年2月24日(水) 21:23

本番基板製作開始

 本番基板を製作するため、切り出した基板に千石コンバーターと同じ位置のネジ穴を開ける。

 更に、パワー系実装部分に大穴を開ける。両面ガラスエポキシ基板なので、強度は問題ない。

 パワー系を裏返し、広大なGND面を表側にしてオートウエルドで接着。

 当然のごとく、硬化待ちせねばならない。

 厚さ0.3ミリの銅板でFET放熱板を切り出すが、すぐに接着すると制御系パーツの実装作業で邪魔になると気付く。

 とりあえずパワー系入力のプラス配線だけは、ハンダ付けを済ませる。

 Sタンクの車体に4ミリのスペーサーで基板を固定するので、基板裏側は金属車体と4ミリの距離で向き合うことになる。それをうまく放熱に活用したい。だから、裏返して接着したのだ。もちろん、GND面をノイズ対策に使う意図もある。

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