以前の記事
でツインファミコンの電源基板を置き換えたところ、ディスクドライブが動く際に音声にノイズが乗るようになった件で原因を探ってみました。
といっても、ディスクドライブが動き出した瞬間にだけ出るノイズの原因なんて、モーターの起動電流(突入電流)による電源電圧変動くらいしか考えられないわけで。
あとはどう対策するかという話です。
容量の大きなコンデンサを足した程度では全然改善しなかったので、発熱対策も兼ねて回路と基板のパターンを見直すことにしました。ポイントは二つ。
1. メインボード用とモーター用の電源経路を元から分ける
2. モーター用の電源はレギュレータからではなく電力トランジスタから供給する
一つ目はロジック系の回路とモーター系の回路それぞれのノイズ源を互いに遮断することと、常時そこそこの電流が流れている回路と時々しか動かないけど瞬間的に大電流が流れる回路それぞれに適した電源にすること。
二つ目はレギュレータが持っている過電流保護機能をバイパスすることが目的です。
前回の基板では全ての電源を一つの三端子レギュレータで賄おうとしていましたが、常時600～700mAくらい流れているところにさらにモーターの突入電流が流れるため、レギュレータの過電流保護機能(あるいは出力ショート保護機能)が働いて、モーターに充分な起動電流が流れず、その結果モーターが規定の回転数になるまでに時間がかかり、その分長くノイズが発生したためにはっきり聞こえるようになった、と推測しました。
実際元の電源基板に戻して注意して聞いてみると、ほんの短時間ですがノイズが発生しています。メカの音にまぎれていていままで気づきませんでしたが（＾＾；
とりあえずパターン設計して基板屋さんに製作依頼しましたが、基板が届くまで時間がありますので現状で確認できることは確認してしまいます。
ノイズの原因は三端子レギュレータの過電流保護機能が働いたからである、という仮定が正しければ、過電流保護機能がない、あるいはモーターの起動電流程度では過電流保護機能が働かない電源で動かしてみればノイズは発生しないはずです。
なので、前回作った電源基板をちょいと手直ししてみました。
○手直し後基板
元々載せていた三端子レギュレータを取っ払って、DCジャックから電源ラインを直結しました。
ここに+5V/4AのスイッチングタイプのACアダプタを繋ぎます。
もちろんDCジャックも4A対応のものに変えてあります。
これで、通常運用なら事実上過電流保護が働かない電源部の完成です。
ディスクのソフトを起動したところ、予想通りノイズはなくなりました。(厳密には元の電源のときと同じ程度の小さなノイズは出ています)
やはり三端子レギュレータに安易に頼らず、負荷に合わせた電源を設計しないとダメということですね(苦笑
実は今回検証に使った電源の構成は、ツインファミコンの電源部の置き換えを計画したときに最初に考えついたものと同じだったりします。
ですが、DCジャックに繋いだ電源の電圧がそのままメインボードにかかるため、うっかり+5Vを超える電源を繋いだりすると一発でメインボードが死んでしまうという危険なものなので速攻ボツにしました。
純正のアダプタを使えるようにしたかったですしね。
特にトランスタイプのACアダプタは注意が必要です。
負荷が軽いと表示されている電圧よりも高い電圧が出ます。
実際、ツインファミコンの純正のACアダプタの表示は7.5V/1250mAですが、本体のスイッチを切った状態で電圧を測ると11Vくらい出ています。本体のスイッチを入れただけの待機状態でも8Vくらい出ています。
スイッチングタイプのACアダプタならそういう心配はないんですけどね。
さてノイズの原因はわかりましたし残るは発熱対策ですが、こちらは現在発注済みの基板が届いたときに改めて記録します。
といっても、ディスクドライブが動き出した瞬間にだけ出るノイズの原因なんて、モーターの起動電流(突入電流)による電源電圧変動くらいしか考えられないわけで。
あとはどう対策するかという話です。
容量の大きなコンデンサを足した程度では全然改善しなかったので、発熱対策も兼ねて回路と基板のパターンを見直すことにしました。ポイントは二つ。
1. メインボード用とモーター用の電源経路を元から分ける
2. モーター用の電源はレギュレータからではなく電力トランジスタから供給する
一つ目はロジック系の回路とモーター系の回路それぞれのノイズ源を互いに遮断することと、常時そこそこの電流が流れている回路と時々しか動かないけど瞬間的に大電流が流れる回路それぞれに適した電源にすること。
二つ目はレギュレータが持っている過電流保護機能をバイパスすることが目的です。
前回の基板では全ての電源を一つの三端子レギュレータで賄おうとしていましたが、常時600～700mAくらい流れているところにさらにモーターの突入電流が流れるため、レギュレータの過電流保護機能(あるいは出力ショート保護機能)が働いて、モーターに充分な起動電流が流れず、その結果モーターが規定の回転数になるまでに時間がかかり、その分長くノイズが発生したためにはっきり聞こえるようになった、と推測しました。
実際元の電源基板に戻して注意して聞いてみると、ほんの短時間ですがノイズが発生しています。メカの音にまぎれていていままで気づきませんでしたが（＾＾；
とりあえずパターン設計して基板屋さんに製作依頼しましたが、基板が届くまで時間がありますので現状で確認できることは確認してしまいます。
ノイズの原因は三端子レギュレータの過電流保護機能が働いたからである、という仮定が正しければ、過電流保護機能がない、あるいはモーターの起動電流程度では過電流保護機能が働かない電源で動かしてみればノイズは発生しないはずです。
なので、前回作った電源基板をちょいと手直ししてみました。
○手直し後基板
元々載せていた三端子レギュレータを取っ払って、DCジャックから電源ラインを直結しました。
ここに+5V/4AのスイッチングタイプのACアダプタを繋ぎます。
もちろんDCジャックも4A対応のものに変えてあります。
これで、通常運用なら事実上過電流保護が働かない電源部の完成です。
ディスクのソフトを起動したところ、予想通りノイズはなくなりました。(厳密には元の電源のときと同じ程度の小さなノイズは出ています)
やはり三端子レギュレータに安易に頼らず、負荷に合わせた電源を設計しないとダメということですね(苦笑
実は今回検証に使った電源の構成は、ツインファミコンの電源部の置き換えを計画したときに最初に考えついたものと同じだったりします。
ですが、DCジャックに繋いだ電源の電圧がそのままメインボードにかかるため、うっかり+5Vを超える電源を繋いだりすると一発でメインボードが死んでしまうという危険なものなので速攻ボツにしました。
純正のアダプタを使えるようにしたかったですしね。
特にトランスタイプのACアダプタは注意が必要です。
負荷が軽いと表示されている電圧よりも高い電圧が出ます。
実際、ツインファミコンの純正のACアダプタの表示は7.5V/1250mAですが、本体のスイッチを切った状態で電圧を測ると11Vくらい出ています。本体のスイッチを入れただけの待機状態でも8Vくらい出ています。
スイッチングタイプのACアダプタならそういう心配はないんですけどね。
さてノイズの原因はわかりましたし残るは発熱対策ですが、こちらは現在発注済みの基板が届いたときに改めて記録します。