DUAL DC-ARROWの電圧安定度を測定
本日は、DUAL DC-ARROWを長時間運用したとき、電圧がどのくらいドリフトするのか検証してみました。
もともとDC-ARROWは、温まると若干電圧があがる特性があります。 そこがフィードバックを有する一般のレギュレータとは違う面なのですが、あまりにも電圧が変動するとラズパイ側に支障をきたす可能性があります。
＜ Raspberry Pi 4 と SB32+PRO DoP（試作機）＞
結果から書くと、とても安定していることが分りました。電源ONから40秒後くらいに再生を開始して、そのまま2時間近く続けています。3600秒が1時間です。
細かくみると電源ONから最初の3分間くらいは電圧が上昇しています。とは言っても0.05Vくらいの変化です。
そうそう、上のグラフは２チャンネル分ある（赤線と青線）んですが、ぴたり重なってしまって見えなくなっています。
MoodeAudioをシャットダウンすると0.1Vほど上昇します。
USB簡易電流計で電流を測ると音楽を再生しているときPi4は約0.5～0.6A。SB32は0.1A以下で測定不能。
ということで電源からみた負荷は結構軽いです。
先日テストしたようにPi4を２個、問題なく駆動できているわけです。
いちおうシングル版のDC-ARROWで最大1.2Aと言いつつ、瞬間的なら1.8Aくらいまで駆動できていたハズなので、そこは変わっていないと思われます。ヒートシンクが大きくなっているため、連続出力も1.2Aを超えても大丈夫な可能性もあります。
まあ、使うときはケースの温度を時々気にしてみるのが良いと思います。一般のレギュレータのような電流リミッター（フの字特性）も有していないため、ショートさせないようにしてください。
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先日の実装写真でパワートランジスタをケースに付けていたので放熱性が安定して抵抗特性に対する不安要因は少ないと感じました。
ご存じのように、抵抗値が負の温度特性を持つため放熱が不十分ですと一気に大電流が流れて焼き切れるのですが、温度が飽和して安定して放熱持続すればそこで抵抗値も安定しますね。
実は私、大昔にGTOサイリスタや大型IGBTのパワーデバイス冷却技術の研究をしていました。最近データセンターなんかで流行っているフロリナート浸漬冷却で、伝熱放熱器の構成がミソになりますね。
対象は数千V数百Aのインバータ回路、交流のため表皮効果で部分加熱が起きるとそこに電流集中してぶっ飛ぶ代物を扱っていました。
今のCPUなんか比べ物にならない発熱密度で、ただ冷やせば良いわけではなく、回路の動作状況や運転モードを吟味して過不足のない熱抵抗を実現する手段を探し出すので、理論と実験の両輪の知識が上手くかみ合って成功の道が見えてきます。
デバイス冷却はなかなか奥が深く面白かったです。
ちょっとわき道にそれました。すみません。
現行のDC Arrowでも、少し厚めのアルミケースに、パワトラにグリスを少し付けてグリグリして締め付ければ安定放熱が実現するですよ。出力口を陸式端子にしたのでケース収納は特に問題ないですね。
できれば整流ダイオードも放熱したい誘惑に駆られたりしました。
投稿: sawanoriichi | 2021年6月 8日 (火) 21時55分
sawanoriichi さん
この回路は、電流リミッターが付いていないように見せかけて、実はトランスのレギュレーションにより、大きな電流が流れると供給側の電圧がさがって途中で電流リミットがかかります。つまりヒートシンクさえちゃんとしていれば焼き切れないようになっています。（トランスの巻線はそのうち切れるかも・・・）
sawanoriichi さんはパワー系だったのですね。GOTはさすがに使ったことありませんが、サイリスタやトライアック、IGBTはよく使っています。とは言っても600V100A品とかを16パラ駆動とかで、まあ本格的なパワエレからすると小いさいですね。PWM制御やら位相制御やらをOPAMP、FET、コンパレータ等の組み合わせでつくるバリバリのアナログ回路という部分は設計していて面白いところです。
いまIGBT、サイリスタが長納期化・入手困難でこまったものです。自動車用とバッティングして取り合っているのかどうかもよく分からないです。
投稿: たかじん | 2021年6月12日 (土) 14時46分