例えばこれ
左から 裏面、表面、コネクタ追加ボード。元々は Nanopi-M4 という SBC 用の HAT で 12V電源用 DC-DC コンバータに ＋USB ＋ PCIe SATA の機能を入れたもの。作る前から最新版ではなくなってしまったので、用無しのもの。これを流用して、実験用の電源ボードにした。沢山余っているので１枚は USB コネクタのためだけに使用して 4 ポートにした。
こいつの実力は 実測 5V 5A 以上! ただしヒートシンクが必須で 小さなものしか貼ってないので 連続だと 3-4A かも知れない。
(包絡体積 100cm3 あたり)
自然空冷 2.38 ℃/W 強制空冷 1m/s 1.23 ℃/W , 5m/s 0.59 ℃/W
このデータを使うと、15mm x 15mm x10mm のヒートシンクは、105 ℃/W 。一方 効率が 87% として 5V 5A (25W) 出力で 3.75W 消費。-- 全然ダメかも。ヒートシンクだけで放熱するわけではないが、気休めにしかなっていないか。実験用だし、ファンつけたり色々やってみよう。
実は本命があって、複数の SBC を稼働させるための電源ボードも作っている。こちらは 4 つのチップを載せて 5A + 2.5A + 2.5A + 5A の 15A 出力。放熱もちゃんと考えてあって、実運用では連続出力できる(はず)。下に置いたアルミは、ヒートシンクがわりなのだ。計算してみたが、最低でも 15W の放熱が可能で余裕の見込み。
こんな基板も。これも電源がメイン で 3つの 5V 3A 出力。こちらは、FE1.1S HUB IC も付けて、そのコントローラとして SBC が載っている。FE1.1S はありふれた安価なチップで百均の USB HUB にも採用されている。aitendo で超小型モジュールも扱っている。チップ単体も aliexpress 購入でき、実際購入している。回路図は、どれがオリジナルなのか失念してしまった。aitendo の回路図と比べると、ちょっと違うが、だいたいいけそうな感じ。
電源用のIC とコンデンサ・抵抗を揃えると、同じチップを使っている基板を思い出し、ついでに作っておこうかと・・・それであれやこれやを作る羽目になった。
改めて調べたら セリアの ２ポート HUB は GL850G だった。昔のダイソーの４ポートHUB の初期型も GL850G っぽい。今の奴はモールドされていてなんだか分からない。セリアの ２ポートの写真を見ると外付け部品が FE1.1S と似ている。水晶発振子に 1MΩの抵抗と 22p 前後のコンデンサ。5V,3.3V,1.8V 電源にそれぞれ 10uF 。多分 どれかに 0.1uF がひとつパラで付く。あと高精度のリファレンス抵抗が１つ。
どちらも SSOP28 なのだが、ピンに互換性はない。
あと、いつぞやの nazo-pc の電源モジュール。
nazo-pc の FPGA のはんだ付けに躊躇している間にそのままになっていた。電源周りだけでも確認しておこうということで作成に着手。
安っぽいアルミの箱の中はちゃんとした電源モジュール。コーヒーのアルミ缶を切って作成。頑張れば頑張るほど安っぽくなりそうで、これで良いかと妥協。写真では、わりと綺麗に見えるのだが、実物はかなりチープ感がある。
２つめ作るかどうか分からないが、後で図面を書いてみた。形を作ってから、基板を差し込む。本来は、裏面の ランドに合わせて タブを作りハンダ付けする予定だったのだが、アルミになったので、ランド間をスズメッキ線かなにかでハンダ付けしてタブを挟む方針にした。が、それもやっておらず、今のところはテープ止め。
折る順番は、左右が最初で、木板断面に当てて曲げた。これをすることで、ピシッとなる。後はペンチでやったが、９０℃に曲げるのが怖いのであまりピシッとしていない。
nazo-pc はまだ諦めたわけではない。キーボードも タッチパッドの IC を使ったものに変更し、それも作成中。といっても QFN16 のチップを焼いただけ。上手く行ったか精査しないと。評価環境もちょっと悩ましく、どうしようか考え中。
そう言えば、FPGA がなくとも I2C やシリアルは拡張ボードに配線されている。まずは、FPGA 以外をちゃんと作ってみよう。あとイーサネットはダメだった。フットプリントが間違っていて RJ45 コネクタが付かない。他にも間違いがあるかも知れないので、無理やりにでも 付けてみてテストすべきか。
正しく修正しても、この位置では、なんか収まりが悪い。切り取って電源モジュールの上にマウントできるようにしようかと考え中。M2.5 のスペーサーを入手したし 。電源モジュールの背が高くなってしまうが、拡張基板もかなり高いので問題ないだろう。
最後にこれ、ESPZERO と アンプボード。青いのは最初の版で、緑は ちょっと古い基板。最新の ESPZERO は白い基板で Micro-SD が使える予定のもの。これはまだ作成に着手したところ。どうも micro-usb のハンダ付けが難しい。写真の２つの ESPZERO は電源部のみ作成・確認。あとは ESP-WROOM32 を付けるだけの状態。続きを読む
