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2014年2月

2014年2月25日 (火)

EPROMのはなし

EPROMのはなしとは

EPROMとは [erasable programmable read-only memory ]で電気的に、書き込みが出来る ROM のことです。最近は EEPROM[ Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory ]が一般的で、よく使われる Flash メモリーと同様に電気的にも消せるタイプのメモリーが主流です。
27c256
しかしながら、20年前ぐらい前までは電気的に書けるけど、消すには紫外線消去機でないと消すことの出来ない UV-EPROM (上の写真)が主流でした。ガラス(石英?)の窓からメモリーチップが見えて半導体らしさがでています。
 通常は 5V 電源で読み出せるのですが、書き込むには 12V ぐらいが必要で、昔はこのような EPROMをカード基板に数十個実装して大きなメモリーカードにしました。
  27C256 は 256Kbit なので、1個で 32Kbyte 、20個実装してやっと 640KByte とフロッピー1枚分でした。当時はフラッシュメモリーがとても高価で入手性が悪いし、一般的でなかったので音声合成のアナウンスボードを作った際は、このEPROMカードを数枚使って全体で 30分ほどのアナウンス機をつくって納入しました。
 お客さんが書き込めるようにと、4枚まとめて書き込める高速コピーマシンや、紫外線蛍光灯でカード消去機も作りました。
 紫外線蛍光灯は光っていても判らないので、点灯実験をしている際についつい見つめてしまい、次の日に目が日焼けで腫れて目医者にいった覚えがあります。とにかく痛いんですよ目のやけどは...
今でもEPROMを使っている分野があるそうで、なんとパチンコの機械だそうです。物理的にソケットにして交換出来るし、確実に古いバージョンを回収出来るからかなぁ?

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2014年2月20日 (木)

突入電流のはなし2

突入電流のはなし2 は対策法の実験です。Charge

まずは前回の復習です。
C1に1000uFで実験するとピークには 10A以上の電流が流れました。これは 1000uFを短期間に充電するための電流で、

使用する場合の電力量W、単位ジュール)は


W ={1 \over 2}\cdot C \cdot V^2

Charge2

この場合 1000uF で 5Vを蓄えるには、
(1/2) x 0.001F x (5Vx 5V ) = 0.0125 J
J = W x Sなので、 5V を 200uS で充電するには、
0.0125J ÷ ( 0.2mS x 5 V ) = 12.5A
充電電流は平均化しても10A以上流れるのです。
  
  
対策の実験
そして、今回対策してみた回路がこちら。
まずは直列にコイルを挿入してみました。
 結果は下の波形ですが、ピークは初期よりも600uS程度遅くなり、最大値も8A程度に緩和されましたが、まだまだ足りないようです。もう少し大きな値でないと効果は判りませんが、手持ちがなかったのでこの実験はここまで。
100uh
 

次に抵抗で電流制限。
前回説明したように後で、リレーでショートすれば良いので、今回は 5Ω で実験してみました。以下がその波形。
10ohm
縦軸が1/4 、横軸が10倍になっていますので注意願います。
ピーク電流は1A
これは 5V ÷ 5Ω なので、制限される電流は 1A となりますね。
そして充電時間は約10mS となり、ON遅延時間が 10mS程度のリレーを使えば十分なことが判ります。
通常の電流が小さければ抵抗だけでも良いのですが、5Ωを使えば電圧降下を 0.5Vとしても流せる電流は 100mA 程度となります。その場合は抵抗での電力損失は
0.5V x 0.1A = 0.05W ... 50mW ですが、
瞬間的なピーク電流は 1A 流れますので、ピーク電流を流せるものか、0.5W 程度の十分余裕を持った抵抗にします。

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2014年2月13日 (木)

突入電流のはなし

突入電流のはなしとは

突入電流は[Rush Current]と呼ばれ、電源 ON した際に瞬間的に規定値以上の電流が流れる現象です。主な原因としては電源ラインにある電解コンデンサーが0Vから充電する際の電流や、ポート等の電位が定まらずにプッシュプル出力CMOSスイッチの両方がONしている状態で電流が多く流れる場合等があります。
ハード的にはCharge
右の回路でコンデンサーC1の充電される瞬間の電流を直列の 0.1Ωの両端をオシロで観測することで突入電流を調べてみます。電源は5Vで常時5A程度流せるシリーズ電源ですが、内部に電解コンデンサーが入っているので、瞬間的には10A程度の電流を流せます。
C1 = 220uF の場合
20140213_850210
電圧は目盛0.2V なので、 0.1Ω ですから 2A となります。ピーク電流は6A近くになり、電流が 1Aに戻るまでは約0.3mS程度かかります。
C1 = 1000uF の場合
20140213_850114
ピーク電流は10A近くになり、電流が 1Aに戻るまでは約1mS程度かかります。
電源に1000uF入れただけで、ピークに 10Aも流れるなんて驚きですね。
C1 = 820u FOSコン の場合
20140213_845908
OSコンではピークの頭が平らになりますね。これは電源の電流容量が足りないためで、OSコンは内部抵抗が小さいため、普通の電解コンデンサーよりもさらに大きなピーク電流が流れます。しかしながら容量値は同じくらいなので、1Aに戻る時間も大差ありません。
今回は 0.1Ωで充電しているのでこの値ですが、抵抗が多ければ、もうすこしピーク値は減るでしょう。
 しかしながらいつも大きな抵抗を入れておいては電圧がドロップしてしまいます。ここに大きめな抵抗を入れて、リレーで電源が入るとその抵抗をショートするようにします。そうするとリレーのON遅れ時間が数 10mSありますので、この間に突入電流を防げることになります。もうすこしコストを下げる場合は直列にインダクターを入れて突入電流を流れにくくします。ついでにノイズフィルターのようにフィルムコンデンサーなどを入れて、外部にノイズを出さないような工夫もします。
ソフト的には
 突入電流に困っていたが、ノイズフィルターを入れたら良くなった。という話も聞きます。ケースバイケースで試してみるのが大事ですね。

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