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2017年11月23日

デコーダの小型化アイテム

最近、デコーダの小型化をいろいろ考えていて、部品の観点から検討してます。
基板の厚みは、スマイルコネクタZで、0.8mm化になるので、-0.8mmとして、そのほかに表面実装部品の厚みが1.5mm x2=3mmあります。たぶん、デコーダ自体の厚みで3mmは切らないといけないなとは思うので、部品の配置や選定がキーになりつつあります。

デコーダの主要部品は、ダイオード(全波整流)、LDO、モータドライバ、CPUです。
一番問題なのはモータドライバで、DCCデコーダの要件(9-18V、1A程度)に合いつつ、安全機能に妥協してすぐ燃えるようなどうしようもない仕様にはしたくないので、意外と選択肢が無いのが難しいですが、調査しました。

価格は100pcsあたりのMouserを基準にした金額にしてます。

■ブリッジダイオード

ディスクリートのSBDを4つ使う方法と、1チップタイプのものを使うケースの2通りあります。
ここでは1チップで薄型、1A-2Aで選定します。

・Bourns CD-HD2004 (40V, 2A) @61 5x6x1mm
・Bourns CDTO269-BR1190L (190V, 1A) @33 4.7x3.9x1.6mm
・新電元 D1UBA80 (800V, 1A) @73 5.3x6.2x1.6mm

価格を考えると、高さは1.6mmのタイプ、もしくはディスクリートをそのまま使う形になりそうですね。

■モータドライバ

MPS MP6513 (SOT23-6, 2.5-21V, 0.8A) @115 1mm

SOPより小さく(3x3mm)、厚さは1mm、さらに面積が減ります。電圧・電流は、小型のデコーダ(ZやNなど)であれば必要十分です。なお、On-Breakなので、Duty指令は、255で引いた値をセットする必要があります。

価格は、500pcsで0.8USDなので、安い方です。要動作チェックですが、期待は大きい素子だと思います。MOUSERに在庫があるようです。割高ですが、1個単位でも買えます。

展示会でたまに見かけるメーカーなので、今度行ったら細かく聞いてみます。

アレグロ A4952(MSOP, 2A, 40V)

TwayDCCさんと一緒に同じシリーズのA4953はよく使ってましたが、そのMSOP版がA4952です。一回り小さくなってます。DSturnoutでA4953は使用していますが、耐久性・安定性は文句なしです。

アレグロ A3909 (18V, 1.8A) 5x6x1.6mm

18Vが最大絶対定格なので、実質使えるのは線路電圧16Vまでです。ちょっとツラいですね。

■CPU

ATMEGAや、ATtiny、PICなどはQFN・DFN版があるので、それを使うと大幅にサイズ・厚みを縮小できます。ただし、はんだ付けはElecrowなどに依頼するしかありません。

■三端子レギュレータ(LDO)

意外とこれが曲者で、超薄型・小型のLDOはほとんどが、5V->3.3Vなど、小さい電圧差を落とすものばかりです。20V程度を5Vに落とす放熱性の関係から、ほぼほぼ、SOT23系のものに制約されます。

・TI LM3480 (SOT23-3) 厚さ1mm
・Diodes AP2204K-5.0TRG1 (5V, 150mA) @20 3.0 x 1.7 x 1.3mm

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裏面に高さ1mm程度のもの(LDO、マイコン)を配置し、表面は1.6mmのもの(モータドライバ)を配置するような感じで行けば、基板面積を抑えられそうです。逆に、面積よりも厚みが重要であれば、裏面は未実装で、面積を広げて配置するのも手です。

面積重視→1mm+0.8mm+1.6mm=3.4mm厚
薄さ重視→0mm+0.8mm+1.6mm=2.4mm厚

モータドライバを、MP6513が使えれば、それぞれ3mm, 2mm厚にできると思います。コストを考えると4層基板は避ける設計にしないといけない気もするので、となると、薄さ重視の設計にならざるを得ないかもしれません。
posted by yaasan at 08:02 | Comment(3) | 鉄道模型