涙目のネムイ2(STM32 Primer2壊しました)

うー
STM32F107VCTでもOLED使えるようになりました。64kBもあるRAMのおかげです♥
え?"なにも映ってないだろこの茶デブが!"ですって!?よっっく見てください!!
うっすらとシルエットが見えるでしょう?…OLEDを物理的に潰さなければもっと綺麗に
写ってるはずなのです!なのです!!
…いないさんの美しい肢体は新しいOLEDモジュールが来るまでおあずけ…







…さて本題、先日STM32 Primer2について黒田さんより電源IC(U9,U17のL6928DというIC)
が破損対策がされているのにもかかわらず破損したとのコメントをいただきました。
遊びでも仕事でもも電源周りのトラブルで泣かされているねむいさんはこれ以上Primer2で
憂き目にあう人が出てしまわないように調査を開始しました。

まず問題の部分、以前はU17のGNDが信号線扱いで間違って細いパタンが引かれてしま
ってGNDのインピーダンスが高い状態になってしまって電源投入直後の入力の過渡電圧
でIC死亡となっていた問題は、出荷時にU17のGND(4Pin)を太いジャンパで強化するこ
とによって回避しています(したはずでした)。
うー


しかし対策されたはずの基板でも破損が発生したということは同じ問題が解決していな
いかもしくはまた別な問題があると思われます。とにかく現状何が起こってるかをオシ
ロで観測することに。
うー
VCCINとGND,実際はC23の+と-の電位差をモニタし、FETスイッチがONになった瞬間の電圧
遷移を測定しています。


うー
VCCINの波形は電源供給元によりかなり特性が変わります。これはリチウム2次電池のみ。

うー
こちらはUSBケーブルの給電のみ。裏のジャンパは外した状態。

うー
最後にUSBケーブルの給電+リチウム2次電池。

L6928Dの絶対最大定格が+6VですがFETスイッチが入った瞬間の過渡電圧が+5V近くまで
迫っています。私の環境では定格内に収まっていますが、違う環境(USB給電で使用時、かつ
Vbusが+5Vより少し高いようなPCの環境)では+6V以上に跳ね上がる可能性がありますね。



また黒田さんが教えてくださったRaisonance側の見解は、
>The two L6928D regulators (U9 and U17) are very sensitive.
>To solve this issue, the patch on U9 is the main measure.
>But it seems not to be sufficent.
>A second measure consists in replacing the input capacitors (C23 and C56)
>by multilayer ceramic capacitors (instead of tantalum).
>We will modify the web page to recommend this additional measure.

これはESRが低い大容量のMLCCを使って過渡電圧を抑制しようという試みでしょうか??
十分な性能を持ち、手に入れやすいMLCCを使って私も検証してみました。
参考になる記事
…ほんとは電源周りに使うなら十分な耐圧持ったX7R、最低でもX5Rは欲しい。

うー
とっかえました。撮影の際見やすいように電源ICは一旦取り外してあります。
>2012サイズではちょっと取り付けが苦しそうですね。
はい。確かにちょっと半田しずらいですorz。半田で盛って何とか取り付けました。


この状態でもう一度、FETスイッチがONになった瞬間のVCCINの電圧遷移を測定しました。

うー
これはリチウム2次電池のみ。

うー
こちらはUSBケーブルの給電のみ。裏のジャンパは外した状態。

うー
最後にUSBケーブルの給電+リチウム2次電池。

波形に関しては目に見える効果が表れています。チップタンタル使ってた時に発生して
いた過渡電圧の"ヒゲ"がバッサリ削られています。これだと十分にL6928Dの定格に収め
られますね。

L6928D破損の原因がFETスイッチのON時に発生する過渡電圧ならばC23,C56の
チップタンタルをESRが低いMLCCに交換する手法は非常に有効でしょう。


20120522追:
Achan22氏のさらなる解析によると、出力段FET(Lxピン)に外付けのフライホイール
ダイオードを付与して回生エネルギーによる破損からFETを保護する必要もあるようです。



この後もいろいろデータ取りたかったのですが残念ながら続行できませんでした。何
故かというとオシロのプローブあちこちつなぎ換えてるうちにどっか変なトコ触っちゃ
ったのか知りませんがL6928Dを潰してしまったからです…。
しかもU9とU17の2つとも!!!!orz

>The two L6928D regulators (U9 and U17) are very sensitive.
>very sensitive.

繊細すぎる…さてと代替品探しに行くか…。

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