amelog

これは意外と多くの方が知らないかもしれない。（他人の頭の中なんてわからない）

意外と書いてない。マイコンだのプログラムだのは多いけど、この肝心な基本的なことはどこにも書いてない。（あったら教えて）

結構適当に決めているんじゃないかと思う。（たぶん）
まあ適当でも現実には何とかなっている。（危うい）

この場合、基板の電源ラインにバイパスコンデンサとして組み込んである電解コンデンサについての話。その容量をどの程度にしたら良いか。

無くても良いかというと、付けるべき。

基本的には、基板の電源の入口に付ける。そして、消費電流の多い部品やノイズの多そうな所に付ける。
たとえれば貯水タンクのようなもので、マンションとかに付いているあれを思い出してもらえれば・・・外から受けた水を一旦蓄えて、使用が急に増えてもタンクの貯水から供給できるようにする。同様に、ICなどは直近のコンデンサから電源をもらって動くと考える。そのループができるだけ短くなるようにする。

そもそも電源、GNDの引き回しから気を配るべきで、アナログとデジタルの区別は勿論、大電流が流れる部分は電源ラインを別に引いて、けっして他とは共通にしないようにする。

たとえばモーターとその制御回路があったら、たとえ両方の電源電圧が同じであっても、一緒くたにつながない。理想的には、直流電源の端子から2系統に分ける。

現実は、直流電源の端子から長いケーブルで基板に引いてきて・・・となるだろうけど、その線をできるだけ太く短くする。

次のコンデンサの容量については、これは大きければ良いかと言うとそうではない。極端に大きいと、それはそれで支障が出る。たとえば電源が立ち上がらなくなったりする。反対に、電源OFFにしても残った電荷で回路に通電した状態が長く続く。

DC-DCコンバータを使う場合、その推奨されている容量の最大値がデータシートに書いてあるので注意して見る。

一般的な基板に付けるコンデンサの容量は、どれくらいが適正かというと簡単には言えない。理論的に計算する方法もあるのだろうけど、マイコンやアナログ回路やモーター等いろいろ混ざった回路で複雑な計算ができるのかどうかは知らない。

そこで、手っ取り早く「現実を見る」「現場に聞く」。

テストしたい回路の電源入口にたとえば10μF程度を仮付して、その両端の波形をオシロで見る。
コンデンサの両端を見てもノイズなんか見えないだろうと思ってやめたらダメで、完全に吸収しきれないのでノイズが見える。

もし容量が不足していれば電圧が落ちているのが見えるはず。
さらに入力をACに切り替えて、電圧軸を拡大してノイズを見てみる。

この実験は実際の使用環境とできるだけ近い状態を再現して行う。実験室だと数10cm、じつは現場だとケーブルが何メートルもあって・・・では、話が違ってしまう。

電解コンデンサだけではノイズが抑えきれない場合もある。もうひとつ電解コンデンサを並列につないでみる。あるいはセラミックコンデンサを並列につないでみる。
電解コンデンサだと高い周波数まで対応できないので、セラミックコンデンサで対応させる。

電解を2個以上並列にするのは、たとえば元が100μFだとして2個並列で200μF、これは1個でいいじゃないかと(近い値の)220μFの1個に置き換えがちだが、2個並列のほうが良い場合もある。

基板が出来上がった、動いた、良かったね、で終わるのではなくて、正常に動いている時の状態を調べて記録しておく。そうすると修理の時にも役立つ。

結論をまとめると：
・現実を見ろ。
・ある程度以上の容量があればOK　（極端に大きすぎてもいけない）
・電解コンデンサだけでは対応できないのでセラミックコンデンサを並列に。
・ひとつで大きい容量より、複数の小さい容量のコンデンサを要所に配置する。
・電源まわりの引き回しにも気を配る。

会社だと些細な事でもモメたり議論したりして余計な手間が増えたりする。これは平成初期の頃の記憶。（そんなのどうでもいいだろ系）

たとえば部品表に、電解コンデンサの容量／定格電圧をどのように表記するか。

100μF
25V
だったとしたら、

100μF/25V　と書く人もいれば、
25V/100μF　と書く人もいた。

担当者ごとにみんなバラバラ好き勝手というのは他のことでも多くみられたが、とりあえず表記を統一しようという話になった。

で、結局は定格電圧を先に、容量を後に書けという通達。

個人的には、「容量を先に、定格電圧を後に」派だったので大いに不満があった。

なぜと問いかけても納得のいく答えは得られない。まあ、いつも異議を唱えるやつは会社づとめには向いてない（笑）

結局どっちやねんって、わかんねー。

そもそも、その電圧はどういう意味とか言い出す人もいて、哲学的？になってきたのであった。

その電圧はかけても良いんだっけ。定格だからいいんじゃない。でも普通は2倍以上のマージンを見るよね。5Vで使うのでも10Vとか16Vとかを選ぶ。

テストボルトじゃないかと言っていたのは年配の方で、昔のコンデンサにはT.V.1000V などと記載があった。
ワークボルトだろうと。W.V.という表記もあったよね。それが定格電圧になるんだっけ。

同じ容量でも、定格電圧の高い物は形状も大きくなるから、どうしても小型化やむを得ない場合は定格電圧ぎりぎりの物を選ぶかな。あるいは寝かせたら入らないかとか。

そもそも容量はどうやって決めてるんだ。時定数はわかるけど、電源周りのパスコンは。
意外と誰も知らなかった。適当に決めているらしい。

タンタルはどうだっけ。信頼性や特性は良いけど高いよねタンタル。燃えたじゃないか。電源ラインに使うなと書いてあるぞ。ヒューズ入りもあったよ。使ったよ。安全だろうけどヒューズが人知れず切れてしまった後、コンデンサとしての機能を失ったらどうなるんだ。

・・・などと、脱線していったのでありました。

小学生の頃は限られた情報源の中で生きていた。電子工作に関する情報源は主に本とか雑誌とか、たまにテレビとか。その少ない情報源を貪るように読み込んでいた。

部品屋は近くに無くて、どうしても必要な物は通販に頼るしかなかったが、それもめったに利用できなかった。（主に金銭的な理由で）

それでテレビ等を拾ってきて部品を集めていた。トランジスタ、抵抗、コンデンサ、ダイオード等・・・基板の裏側からはんだごてで加熱しながら部品をひとつずつ抜いていった。

だけど、そのトランジスタを使って何か作ろうにも、記事に載っている型番の物はなかなか無かった。
全く同じ型番じゃないとダメなのだと当時思い込んでいた。
それにまだ慣れない頃だったから、もし動かなかったら、その原因は記事の通りにしなかったからかもしれないって思ったでしょう。

今だったら、ここのトランジスタは型番通りではなく汎用的なものが使えるとか判断ができるけれど、当時は拾ってきた基板のトランジスタなんか正体不明だった。少なくとも型番は記事と合致しなかったりして、使えないのかなとがっかりしていた。

そんな中、記事を読んでいると「トランジスタ互換表」なるものが世の中に存在する事を知った。なんだそりゃ？　それが有れば、ジャンク基板のトランジスタでも使えるかどうか調べられるな！

しかしそれがどんな物か見たこともなく、脳内の想像では、ポスターみたいな1枚の紙に表が載っているものじゃないかと・・・そんな紙をパーツ屋で無料配布しているんだろうと勝手に思い込んでいた。

実際は本になっている。さすがに今は新しいのは出ていないけれど。そんなものは田舎の本屋に影も形もなかったから知る由もない。

当時は何にも知らないし、調べる手段もないから、めったにない通販利用の機会に質問を書き添えた。「トランジスタ互換表があったら頂けませんか」

そうすると部品が送られてきた時に丁寧に返事が書かれていて、そこでようやくトランジスタ互換表がどういう物なのかを知ることができたというわけ。（互換表は頂けなかった）

ずいぶん遠回りをしたが・・・

色々考えて先に進めなくなるよりも、とりあえず試してみたらどうなのかって姿勢は、あとから芽生えてきたような気がする。（勢いでドンドン進む気持ちが大事）

たとえば2SC815というトランジスタがあった。1815じゃないよ。岩通の留守番電話のジャンクに入っていた。
これはラジオ作りに使えるのだろうか？と、記事では1815だけど、型番が似ているから案外いけるんじゃないか、といういい加減な発想。
でも差し替えてみると案外いけるなあと感じた。

電子工作記事では2SC372、2SC1815、2SC945等を良く見かけたと思う。

一方、テレビから取り外した物は2SC828（松下）とか、2SC458（日立）などが有った。458なんかは形が変わっていて、どっちからエミッタ・コレクタ・ベースなのだろうと最初悩んだ。

テスターにhFE測定がついていたから、ピンがわからなくても適当に突っ込んでみて、針がふれたらそれが正しいピン並びだと判断していた。確認しようにも資料がないから。

三洋のトランジスタなんかは形が変わっていて面白かった。電解コンデンサの表記も、三洋は独特だった。3.3/50とかじゃなかったっけ。

ビビリなので一番やりたくないテストだった。

電源回路の全ての部品に対し、オープン・ショートをテストする。
全てにおいて、安全側になること。（たとえばヒューズが切れて電源が落ちて終わる）
当然、発煙とか発火はダメ。

オープンは、その部品を取り外した状態でテストする。

一番やりたくないのはショート。
この部品をショートしたら、こうなるに決まってる、って回路図上で容易に想像できる。

電源のプラス・マイナスをショートするのは言うまでもなく、MOSFETのゲートと電源プラス側をショートするなんて、やばいだろって思う。
実際MOSFETはショートモードで壊れるので、故障すると3本の足GDSが全部つながったようになる。そうした場合にゲートから制御ICへ電源電圧が直接かかるので、その対策としてたとえばツェナーダイオードがゲート側に組み込んである機種もある。

メインのスイッチングのMOSFETをショートするのを試した時は、リレー接点をつなぎ、そのリレーにリモコンをつけて遠くから操作した。
実際は「パチッ」と音が出てヒューズが飛び、それで終わったのであっけなかったけどな。
爆竹みたいに派手に・・・は無かった。

こんな苦心を思い出せば、ちうごく製のあやしい電源のおおらかさには、癒やされるような気がする。
そもそもヒューズない（笑）　コストダウンの極みで、ノイズフィルタなんかバッサリ捨てて、原理的に必要な最低限の部品のみ、という割り切り方。
そりゃあ、燃えたりするだろうよ。

ノイズ規制は中国にも有るはずだが、共産党や指導者の悪口でも言わない限りは問題ないのだろう、たぶん。

これはずいぶん前になるけど、スイッチング電源を自作したことは何度かある。仕事でも趣味でも。

昔から、電源の自作と言ったらいわゆるリニア電源（でっかいトランスと、でっかい電解コンデンサと・・・そしてアツくなる）がほとんど。

スイッチング電源は、便利なICも有るけれど、パワートランジスタ1個程度でもできる回路は有る。

トランスは自分で巻いて作るけど、これを敬遠する人は多いかも？知らないけど。確かに面倒くさい。だけどやってみると面白い。面白くないって？
リニア電源のトランスみたいに1000回とか巻く必要はない。せいぜい数回から多くて100回巻ぐらい。
エナメル線とかウレタン線を巻く場合は、絶縁のためにバリアテープを貼ったりするけど、それが面倒なら三層絶縁線を使うと良い。
だけど太目だから、たくさん巻くとボビンに巻ききれなくなったこともある。

場合によっては層間に銅箔テープを巻いてシールドしたり、巻くといっても一周させてつないでしまうとコイルをショートしたのと同じだからダメで、端をつながないようにしてアースを引き出す。

巻き始めも気をつける必要がある。一次側と二次側の巻き方向も重要で、当たり前で基本的な事なのだが、うっかり逆に巻いてしまったら動かない。とりあえずトランスをリード線で浮かせて配線をクロスさせて動かしたことも。（位相が逆になるから動かない）

昔の職場に電源の巨匠がいて、彼は某大手メーカーで携帯電話の充電アダプタを設計してきた人のひとりだったのだが、退職してきた。たぶん会社の方針が変わったんだろう。ちうごくに全部投げれば良いとか、そんな話になったのかな。ひどい話で。

ものすごく安く買い叩かれる商品だが、これを作るには大変な努力が必要だったという。当然だけど安全規格が厳しい。ノイズ対策も。
それから、使っていく中でクレームもある。枕元で充電しながら使っていると、チーとか鳴ってうるさい。こういった事にも対処していったという。

脱線したが、

私の昔の職場では、しゃちょーが電源の内製化にこだわっていた。なぜか？　我々にしてみれば、買ってきた方が安いし安全に使える。手っ取り早い。商品を早く市場に出すには電源をゼロから作るなんてとんでもない。

それほど台数が出るわけでもないからコストダウンも難しい。当然これらの不利な点は説明したが、頭コンクリで全く聞いてくれない。自分が絶対だと凝り固まっているから、何を言っても無駄。

電源から作らなければ自社製品ではない、などとおかしな精神論で、このために遠回りとなった。そんな中で、たまたま求人でその巨匠が応募してきたので迎え入れたわけだ。

電源以外にも独自性が出せる部分はいくらでもあるというのに。そもそもユーザーは中身なんか関心ないだろ。

私が関わる前は、大学を出たばかりの経験の少ない者にやらせていたが、製品で問題を起こしていた。この件で、しゃちょーと、なぜか入社したばかりの自分も同行させられ、某大手の誰でも知ってる色々とっても厳しいところへ頭を下げに行かされたのであった。

先方も、私のことを「つい先日入社されたばかりなのに、」と気の毒がっていたが・・・

私が入る前、しゃちょーは若いやつに精神論を説き、きみはやればできるはずだ、と発破をかけていたようだが、それで完璧な物ができれば苦労はしない。かわいそうに。失敗すれば責められる。その繰り返しだったようだ。最後は、お前やめろって辞めさせられた。

指導者が必要という事で私が引きずりこまれたわけだが・・・電源なんか作るものじゃなくて、買うものでしょ、というのが当時の自分で、指導をしろといっても電源については当時ほとんど何も知らなかった。

電源なんて回路は単純そうに見えるが、じつはアナログでノウハウの塊で、安全規格やノイズなども含めて相当難しい技術なのだ。

その巨匠と一緒に、シールドルームでノイズ試験に取り組んだが、たとえば発熱とノイズの両方を良い方に満足させる事はできない。
たとえば、MOSFETのゲート波形をなまらせれば高調波ノイズは減るけど、発熱は増える。ノイズレベルを見ながら、その妥協点を探っていた。抵抗やコンデンサを取り替えては試しの繰り返し。
あれを変えればこちらも変えるで、どんだけ手間がかかるんだよというぐらい手間がかかっていた。デジタル回路やマイコンみたいに、動いたらそれで終わりじゃないんだよ。

おっと、長くなりましたのでこのへんで一旦終わり。