スポンサーサイト

上記の広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。
新しい記事を書く事で広告が消せます。

有機ELの電源ICと利用方法


「LM4510」 National Semiconductor データシート

blog_20081028-2.jpg
「TPS61140」 Texas Instruments データシート

先日、有機ELディスプレイの16.5V電源について書きました。その後、いろいろと調べてみると、有機EL用のDCDCコンバータICが各社から発売されていることがわかりました。入手性と価格から絞り込まれたのが上記2種の電源ICです。

どちらも、ダイオードを省略することができる上に、パッケージサイズも3mm角と非常に小さいです。また、推奨インダクタンスとキャパシタが小さい割にはリプルが少なく、実装面積の上でも有利です。

気になる価格は、
「LM4510」499円@1個 378円@25個
「TPS61140」315円@1個 252円@25個
と、結構なお値段です。

LM4510は、有機ELをリチウムイオンバッテリ1セルで使用することを想定した、昇圧スイッチングレギュレータICです。同期整流型で効率が高く、最大効率は85%です。
同期整流とは、ダイオードをMOSFETに置き換えて駆動させる回路です。ダイオードの順方向電圧よりもMOSFETの飽和電圧の方が低いので、効率が高くなります。
ただし、データシートのグラフでは低電流時に効率が0%に近づくようです。
参考資料:同期整流型/ダイオード整流型の比較

TPS61140は、LM4510と同じように1セルのバッテリで有機ELディスプレイを動かすことを目的としたレギュレータICです。電圧出力と電流出力で2統系の出力を持っています。
電流出力は6個直列のLEDを駆動可能。さらに外部からPWM信号を入力することにより、電流を制御することができます。有機ELとメインディスプレイやキーパッドのバックライトに使うことを想定しているらしいです。有機ELに使う16.5Vの電源は、電圧出力から取り出すことになります。
こちらのICはPFM(パルス周波数変調)を採用しているので、1mAの出力でも75%の効率を維持するそうです。

値段で言えばTPS61140でしょうか。それでもコストは上がります。今回は研究目的ということで何でも採用しますけどね。



ここまでで、有機ELディスプレイの利用方法は全く考えていなかったのですが、せっかくですからいろいろと面白いデバイスを載せてみましょう。
1.microSDを載せる。(秋月:ヒロセ・マイクロSDカードコネクタ
2.当然FATに対応すべき。システムの都合上、リアルタイムクロックもいるね。(digi-key:RX-8581SA
3.せっかくだからMP3のチップを載せよう。 (秋月:MP3デコーダ VS1011e
4.再生中は、スペクトル表示させる。外部入力もあり。 (FFTアルゴリズム)
5.加速度計も載せよう。 digi-key:MMA7260QT
6.リチウムイオン電池でポータブル化しようか。 (Xacti用750mAhセル)
7.USBから充電させるチップを見つけたから載せよう。 (digi-key:LTC4085EDE
8.電池使うなら、残量表示が欲しい。バッテリ残量計IC見つけた。 (digi-key:BQ27200DRKR
9.温度計もいいね。 (digi-key:SE95DP-T

夢がひろがりんぐ。
でも面積的に全部載るのかい?

aitendoから荷物が届いた。あと、ニキシー管時計を出品しました。



blog_20081026-1.jpg
OLEDモジュールとついでに購入した物たち。

aitendoから商品が届いた。合計12,010円なり
OLEDモジュールが3枚。
安いアンテナ付きGPSモジュール「LR9543」 3,980円
液晶バックライト用インバータモジュール 各1,000円 × 2
フォートプレヤーキーホルダ[MP4-KEYHOLDER] 1,000円


blog_20081026-2.jpg

OLEDモジュールすんごい小さい薄い。ただ、データシートに書いてあったとおり、フレキシブル基板を裏側に折り返そうとしてみたけど無理だった。・・・別にいいか。
端子は銀メッキか?平坦でつや消し状態。naru氏の日記では半田が乗っていたようだから、問題なし。



blog_20081026-3.jpg

珍しい物が売ってたから買ってみた。大きさはたまごっち(古!)を一回り大きくした感じです。

箱を開けて取り出してみると、中からカラカラと音がする。開けてみると、リチウムイオン充電池が基板から剥がれている。グルーガンで基板上のLSIもろとも接着していたようだが、外れてしまったらしい。両面テープで貼り付けて修理しておきました。

フォートプレヤーキーホルダ"MP4"-KEYHOLDERって書いてあるけど動画が再生できるわけではない。
PCにつなぐと勝手にソフトウェアが立ち上がる。どうやら、デバイスを外付けCD-ROMドライブとして認識させて、オートランで起動させているようだ。
これまたよくできたソフトで、PCのフォルダをツリーで選択して、出てきた画像を選んで追加するだけ。大きな画像もトリミング枠が出てくるので、マウスで移動させて直感で選択できる。あとは自動的にリサイズして転送してくれます。画像形式はソフトが自動で変換、リサイズするのでBMPとJPGであれば編集なしに使用できます。合計107枚まで保存できるそうです。それと、GIFに対応しているって書いてあるけど、読んでくれなかった。

安い割にはよくできた商品です。USB接続で勝手に充電してくれるし(リチウムイオン電池240mAh)、スライドショー機能もある。設定画面では、スライドショーの切り替わり時間やコントラスト、バックライトの輝度を設定できる。デバイス単体で画像の削除もできる。しかし、液晶の品質は最悪です。正面から見ても黒が潰れている上に、視野角が非常に狭い。まあ、キーホルダーとしては、いいんじゃないでしょうか?贈り物にも適したケース(ただし、変形している)で、説明書もいらない。



blog_20081026-4.jpg
GPSモジュール「LR9543」

秋月で販売されているGPSモジュールよりも小さいです。そして安い。
ニキシー管時計の時刻同期機能に使おうと、研究用に購入しました。外付けアンテナとセットで4,000円。同期プログラムは完成しているので、通信さえうまくいけば即採用です。

データシートが一そろい手に入るので購入したのですが、このモジュールが5V系なのか3.3V系なのかがわからない。標準は3.3Vのようなのですが、5Vバージョンもあるよと書いてある。aitendoには5VDCとある。ニキシー管時計に使うのであれば5V系の方がうれしいのですが・・・。

それと、このモジュールは大きなRAM(655kByte)を積んでいるらしく、データロガー機能を持っています。ロギングするデータの種類は、位置データやドップラーシフトの補正値、UTC時刻やら速度などなど。記録するデータとその密度も選択できます。UTC時刻と位置データのみであれば6byteで、これを5秒間隔で記録した場合、150時間連続で記録できます。(およそ6日間)
ただし、RAMですからボタン電池かスーパーキャパシタでバックアップ電源を用意する必要があります。

1ppsの出力端子も付いていて、世界一正確な時計である衛星の時計に±1usec精度で同期出力しています。(秋月のには1pps端子がない。)

機能的には満足ですが、また困ったことに端子が非常に特殊です。
SAMTECというメーカの0.8mmピッチ基板間コネクタを採用しています。残念ながらこのメーカしか作っていないらしく、digi-keyで検索しても非在庫品で手に入りそうもありません。コネクタを基板からはずして、ヒロセのFX6シリーズに付け替えるのも手か。




blog_20081026-5.jpg

卓上ニキシー管時計を出品しました。最初からクライマックスな値段が付いている・・・。
終了日は来週の日曜日11月2日です。

OLEDの電源回路(16.5V@40mA)を試作



先日のOLEDモジュールに使用する、16.5Vの電源を試作してみた。

昇圧電源には、ニキシー管時計の電源でも使用しているスイッチングレギュレータIC「MC33063ADR」を使用します。
「MC33063ADR」はMC33063の互換品ICで、メーカはTexas Instrumentsです。その他、ON SemiconductorやFairchild Semiconductorが互換品を発売しています。どのメーカも、内部に使用されているトランジスタや抵抗値が違いますので、設計する際には当該のデータシートから適切な値を拾い上げるようにしてください。

スイッチングレギュレータICといえば「MC34063」が有名で、トラ技や個人のWebPageでも紹介記事が沢山あります。MC34063とMC33063の違いは使用可能な温度範囲で、34064が0~70℃に対して33063は-40~85℃となっています。当然MC33063の方が高価です。

スイッチングレギュレータの原理など、詳しいことは下記のURLを参考にしてください。
Wikipedia 「スイッチング電源」
趣味の電子工作 「+5V スイッチング・レギュレータ」

「MC33063, MC34064」の適切な設計方法を知りたい方は、JRCの互換IC「NJM2360A」のアプリケーションノートを参考にしてください。こちらは日本語ですので、非常にわかりやすいです。
NJM2360A DC/DCコンバータ制御用IC[新日本無線-半導体インフォメーション]

効率が良く、ノイズ、リプルが少ない安定した電源の基板設計をしたい人は、下のページを参考にしてください。
MAXIM 「スイッチングレギュレータの基本的なレイアウト手法」


試しに作った回路で、3.3Vから16.5V@40mAを余裕で出力できます。出力に1kΩ/1Wの可変抵抗器をつないで、16.5~40mAの電流を取り出したとき、電圧が変動しないことを確認しました。スイッチングレギュレータは出力電圧をフィードバックして制御しますので、5Vを入力しても出力電圧は変わりません。

変換効率は80.1%でまずまず。OLEDパネルの最大消費電力(全ピクセルON)が528mWですから、入力側は効率80%で5V@132mAも消費する。ちなみに、OLEDは表示するコンテンツ次第で消費電力が変動します。全てのピクセルを10%の輝度で点灯した場合、消費電力は82.5mWになります。

ブレッドボードで組んでいることと、出力側に高ESRのアルミ電解コンデンサを使用しているためか、リプルが500mVほどあります。470uFで気にならないほどになりましたが、小さなモジュールに大きなコンデンサを載せたくはないです。実際にはセラミックコンデンサ10uFを並列に4つほど並べる予定ですので、多少は改善するでしょう。
もう一つ重要なファクターは、ダイオードです。出来るだけ逆回復時間が短い品種を選定します。短ければ短い方がよく、理想的には0sのダイオードが欲しいところです。そんな理想的なものがあるはずが・・・と思ったらあるんですよね。電気自動車のモータードライバに使われているダイオードで、シリコンカーバイドという最新の半導体。これはリカバリータイム0nsだそうです。ただし、一般人が入手するのは難しく高価。digi-keyでわずかに販売されていますが最低108円からです。・・・秋月で扱ってくれないかなあ。
まあ、この程度の電源にSiCのダイオードは必要ないですから、秋月のこれを使いましょう。

OLEDパネル駆動用ですので、あまり気にする必要はないのかもしれません。発振周波数32kHzだから、リプルが輝度に与える影響はほとんどないと思う。たぶん。

OLEDのコントラスト比2000:1は液晶よりも良いのですが、輝度が100cd/m2しかないんですよね。ナナオのFlexScan最新機種が450cd/m2あるので、実に1/4以下です。コントラスト比は2倍ですが、電気食い過ぎ・・・。

電源どうする?
電源は、5VのUSBバスパワーで動かすことにします。
USB-シリアルコンバータIC「FT232RL」に内蔵されているレギュレータから3.3Vが出ていますが、データシートには50mAまでしか使っちゃだめだよ、って書いてあるので別のレギュレータで作りましょう。
具体的には、秋月で販売されているポイントレギュレータを使います。秋月には150mAって書いてあるけど、データシートには200mAって書いてあるよ。

dsPIC33FJ256GP701は40MIPSで動かしたときに最大88mAを消費するらしい。さらに、OLEDドライバが1mA喰う。
ということで、レギュレータの熱損失を適当に計算すると、( 5V-3.3V ) × 89mA = 151.3mW となる。
データシートに記載されている、実装時の熱許容損失曲線に余裕で入っているから大丈夫でしょう。
マイコンの電源だけに5V@89mAも消費されてしまうのはどうかと思いますがね。

16.5Vはバスパワーから昇圧します。この組み合わせで行くと、リチウムイオン電池も使えそう。実際に組んでみていないから何ともいえませんが、なんだかんだで5V@221mAも消費するので、あんまり持ちそうにないです。



ニキシー管時計のコロン「:」の作り方。N2M追記。


ニキシー管時計のコロン「:」

ニキシー管時計の回路で最も面倒な半田付けは、ニキシー管とコロン用ネオン球です。
6本のニキシー管を高さ・回転・上下左右の振れ角、全て合わせるのに一時間ほどかかります。コロンを含めると、2時間ぐらい。

卓上ニキシー管時計に使っているコロン「:」は、LEDを使うわけにいかないので、ネオン球を使用しています。ニキシー管と同じ原理で光るので、違和感がありません。見た目は良いのですが、これを取り付けるのに結構苦労しています。
ネオン球は日本橋のデジットで1個50円で販売されています。


作り方はこんな感じ↓

blog_20081017-2.jpg
針金細工。ネオン球を支える錫メッキ線。

3本のそれぞれ異なる形をした錫メッキ線にネオン球を半田付けしてから、透明接着剤で固めます。
研究を重ねた結果、最終的にこのような形になりました。一部立体形状です。


blog_20081017-3.jpg
コロン「:」製作治具

黒檀の端材に4mmの穴を等間隔に空けたもので、ニキシー管に合わせて作りました。深さと上下の間隔が重要です。
これに、ネオン球を差し込み、先ほどの錫メッキ線を半田付けします。


blog_20081017-4.jpg
完成品

各端子の間隔は、100milのインチ規格になります。後は、基板に半田付けするだけ。




N2Mで思い出したこと。
皆さん、名刺はアルテラマスターPのデザインを借りましょう。
アルテラマスターPと話していて、名刺の共通したデザインが思わぬ効果を生んだことを教えてもらいました。普通、名刺という物はどこでいつ貰ったなんて書いていないし覚えてないんですよね。自分で書き込めば良いのですが、その場で書くのは失礼です。そして、後になれば忘れる。
共通デザインは毎回場所の記載が変更されているので、いつどこでどのイベントで貰ったものかを自然と整理出来るわけです。これって結構ありがたい、というお話。
それと、このデザインが流行って俺歓喜w、だそうですw


blog_20081017-5.jpg
ニコニコ技術部ミーティング 名古屋で通算2回目ですよ、と上に書いてある。

欠点は、毎回印刷し直す必要があること。
NTMでもN2Mでも、参加者の人数分は刷っているのですが、沢山余るんですよ。今回は50枚刷って32枚余ったので、18人の方に渡りました。でも、余った32枚は廃棄するしかなく、非常にもったいない。ぱらぱら漫画を書くしか使い道がない。
その場で印刷出来るように、ポータブルプリンタを持ち歩けば解決できるかな。減ってきたら自動的に印刷するようにして、余剰を数枚に抑えてしまうなんてどうだろうか。
あれ?ランニングコストの方が大きいやorz




ニコニコ技術部東海勉強会(N2M)の準備 2


ニキシーオーディオメータ ロシア製ニキシーバーグラフ管「IN-13」を8本使用。

着々と準備を進める。
ニキシーバーグラフ管をマット黒のアクリル板に固定して、裏で配線しました。ボルトナットで自立式にしてあります。

このアクリル板は、通常の黒アクリルをサンドブラストでつや消しにした物で、裏側はつるつるです。指紋や傷が目立たず、高級な印象を与えることができます。
ここで購入できます。

これがどんな風に光るかは、当日のお楽しみ。
カレンダー
09 | 2017/10 | 11
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
15 16 17 18 19 20 21
22 23 24 25 26 27 28
29 30 31 - - - -
最新記事
カテゴリ
最新コメント
最新トラックバック
月別アーカイブ
なかのひと
なかのひと
フリーエリア
検索フォーム
RSSリンクの表示
リンク
ブロとも申請フォーム

この人とブロともになる

QRコード
QRコード
上記広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。新しい記事を書くことで広告を消せます。