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2016年6月 1日 (水)

+5Vin +/-13.5Vout DC/DC Covertorの実験

絶縁型DC/DC Convertorを使用して5V入力の出力+/-13.5V 200mAの電源を作ってみました。

DC/DCはMINMAXのMCW03-05S15という5V入力で出力電圧が15V200mAを2個使いました。
使用したLT3042基板は入出力が対向している丸形を使ってみました。
出力を13.5Vにした理由はが入力が15VなのでHead Roomを1.5Vにしたためです。

20160601_174804

10Hzから1MHzまでの出力雑音電圧密度(V/√Hz)をAnalog Discoveryで測定しました。

10Hzから8.192KHzまでと8.193KHzから1MHzまで2回に分けて収集しエクセルで体裁を整えました。

つながり部分はいびつですがご海容を。

この測定方法はAnalog Devices社のアナログ電子回路コミュニティ

ある疑問を問いかけた所思わぬ方向に進展して

nV/√Hzの測定はディケード毎に測定してRBWの平方根でエクセル処理すると良いと教わりました。
推測ですが回答して頂いた方は「計測のためのアナログ回路設計」の著者だと......

*
300KHz前後に猛烈なスイッチングノイズが観測されます。

このノイズは広帯域で10MHz以上まで発生しています。

LT3024のPSRRを最大限に生かすためにはユニバーサル基板の配線は気を使いました。

入出力配線にループがあるとスイッチング過渡時のスパイクをいとも容易に拾います。

*

出力を100KHzのBPFを通した時の出力雑音電圧密度は約3nV/√Hzでした。

このノイズ特性は何か嫌ですねぇ。
既製のDC/DCは大なり小なりこのようなスペクトラムになりそうです。

*

負荷電流は100mAで測定。

20160601_174121

以前に作ったLT3439の[+5V to +/-12V Low Noise Isolated Switching Regulator]の出力にLT3042を実装したらどうなるか興味が湧いてきました。

これを製作した7年前はノイズ観測もスコープでしかできていませんでした。
試作した基板がでてきた時はスペクトラムを観測してみます。

3

下の写真は「LT3439超ローノイズDC-DCコンバータモジュール(+12V/-12V)」という製品名で
Strawberry Linuxさんから販売されているものです。
写真はHPから借用しました。
価格は3.000円で大変に良心的です。
僕がこの回路を試作したときにトランスの価格はたしか1.300円ほどでした。
Strawberry Linuxさんはこのトランスを特注されているそうです。
美しい基板レイアウトは性能に反映しますね。
数百台でも即納ということはコスパを考慮しての1000台/Lotの生産をしていると推測しています。
手作り工房のMade in Tokyoだと倍の価格になってしまう、嗚呼。
20160601_192129

参考になるかは判りませんが試作した基板の裏側です。

今回の測定データはこの配線で測定しています。

入出力配線のループを排除するために同軸で試しています。

ユニバーサル基板で組むとついホットとコールドを並列に配線してしまいます。
その様な配線はスイッチング・ノイズが近くにある場合は御法度ということが今回の実験で判りました。

並列配線の内側がループになり、いとも簡単に誘導を受けてしまいます。

こういった挙動を観測できるAnalog Discoveryのスペアナ機能はとても素晴らしいと思います。

20160601_174901

銅キャップは低い周波数のゆらぎ防止に有効でした。

20160601_174830

スイッチング電源から奇麗な直流を得るための基板設計に多いに役立つ実験でした。

全てのLCRにはおまけのRLCもついてくる。

グリコのおまけのように愉しみましょう。

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