ESP32などに最適なLDOを探す旅 その3 検証用基板作成

概要

ESP32などに最適なLDOを探す旅 その2 電流測定のためのシャント抵抗

概要前回はLDOの基礎知識を調べて終わりました。今回は今後特性などを計測するときに必要であろうシャント抵抗について調べてみました。シャント抵抗とは？シャント抵抗とは電流測定用の抵抗になります。回路の途中にいれて、その前後の電圧差を見ることで...

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2023.12.18

前回までにとりあえず必要そうな要素を調べてみましたが、どうも実際に触ってみないと差がわからないので検証基板を作ってみたいと思います。

LDOの選定

3.3V固定でESP32で動きそうなもの

製造元	型番	LCSC番号	備考
Advanced Monolithic Systems	AMS1117-3.3	C6186	定番だけど評判が悪いもの
UMW	AMS1117-3.3	C347222	上の製造元違い
Diodes Incorporated	AZ1117CH-3.3TRG1	C92102	秋月ESP32ボードで利用
STMicroelectronics	LDL1117S33R	C435835	1117系だけど高性能
Diodes Incorporated	AP2114HA-3.3TRG1	C460314	1117系だけど高性能
SGMICRO	SGM2212-3.3XKC3G/TR	C3294699	最近のESP32Devkitに採用
Shanghai Siproin Microelectronics	H7651-33PR	C411050	LCSCで在庫あるのから選択
Texas Instruments	TLV75733PDBVR	C485517	LCSCで在庫あるのから選択

いろいろありますが、基本はAMS1117にしました。いまもよく使われていますが、ドロップアウトが結構大きいのでESP32だと問題がでることが多いです。オリジナルのAdvanced Monolithic SystemsのものとLCSCだとよく見かけるUMWのものを選びました。

403- 現在メンテナンス中です。

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あとは秋月のESP32開発ボードで採用されているAZ1117CH。ただこれもドロップアウトが大きいので評判が。。。

あとはドロップアウトが少なそうなのをLCSCで適当に選択したものと、最近のESP32Devkitで利用されているSGM2212を選びました。

本命はSGM2212なのですが、なんとLCSCには在庫がありません。なので別途AliExpressで購入しました。購入したものが本物だといいのですが、、、

その他小型LDO

製造元	型番	LCSC番号	備考
Holtek Semicon	HT7533-1	C14289	100mA、JLCのBASIC Parts
UMW	HT7533S	C347215	100mA、WCHで利用
UMW	XC6206P332MR	C347376	250mA

ESP32は動かないですが、ちょっとした電源用に3つ選びました。HT7533-1はJLCのBASIC Partsにあったもので、HT7533SはWCHの開発ボードで使われていてUSB PDとかで使えるように35Vまでの入力に対応しています。XC6206P332MRは250mAまでのもう少し電流が流れるタイプになります。

シャント抵抗

製造元	型番	LCSC番号	備考
Milliohm	HoJLR1206-1W-100mR-1%	C2903496	1W 100mΩ
Milliohm	HoJLR1206-1W-50mR-1%	C2904224	1W 50mΩ
Milliohm	HoJLR1206-1W-20mR-1%	C2903502	1W 20mΩ

とりあえず1206サイズで適当なものを選びました。基本の0.1Ωとその下の抵抗値としています。

電流センス・アンプ

製造元	型番	LCSC番号	備考
3PEAK	TP181A1-CR	C2902349	ゲイン50倍
Texas Instruments	INA180A2IDBVR	C192764	ゲイン50倍

両方ともゲインが固定で50倍のものを選びました。値段はあまり変わらないのですが、TIの方が高性能です。帯域の違いによってどのような変化があるのかを確認してみたいと思います。

実験基板

こんな基板を作ってみました。100mm x 100mmと3ドルで作れる基板で最大サイズに25mm四方のサブ基板を16個並べています。こちらV-CUTをすると追加料金がかかりますが、シルク印刷だけなので3ドルで注文できるはずです。

基板は上記のように管理しています。基板を最初に16個作って、個別に設計をしてDRCをできるようにしています。

回路図も部品と端子が基本となるのでシンプルです。

こんな感じで25mm x 25mmの基板を普通にデザインします。単体でDRCできるので最低限のチェックはされています。とはいえ16種類あるので何個かはミスっていそうです。。。

ちなみに配線は50mil(1.27mm)で引いています。1mm幅で1Aぐらいまで流せると言われていますので、極力太くしています。今回ESP32向けは0.8Aぐらいは流れる可能性があるので0.8mm以上は必要なはずです。

ただし、上記の横に配線してあるGNDは通せなかったので0.5mmぐらいになっています。キャパシタとの接続なのでたぶん大丈夫のはず。。。とはいっても、たぶんパスコンへの配線は電源側は多少考慮していますがGND側への経路を考慮していないのでどこかでしっかり勉強しないとダメそうです。

個別の基板ができたら全体選択してからコピーして、注文用のデザインの外側に貼り付けます。そのままだとバラバラになるのでグループ化をしてから並べています。

この注文用の基板はDRCが通りませんので注文時にチェックしないを選択する必要があります。あとはV-CUTかを聞かれて追加料金がかかるといやなのでドキュメントにコメントを置いておきました。

これはドキュメントレイヤーに書いてあります。メジャーとかで縦横の幅を書いているレイヤーと同じ場所になります。

ガーバー出力した場合にもドキュメントレイヤーに出力されていますので、無駄なやりとりがなくなるのを期待しています。

LCSCへの部品注文

私は注文管理はエクセルで取りまとめています。秋月さんのカートだとなくなる可能性があるので、他のファイルで管理したほうが無難です。

LCSCさんにはBOMと呼ばれる部品リストを読み込んでカートに入れることができる機能があります。秋月さんにもDigi-Keyさんにもスイッチサイエンスさんにもあるのでみなさん活用しましょう！

フッターにあるBOM Toolを利用します。他社はカートの目立つ場所にあるのですがLCSCさんはちょっとわかりにくい場所にあります。

200行までのエクセルかCSVファイルが読み込めるようです。このままさっきのファイルを投げ込みます。

いろいろ項目がありますが、必要なのはLCSCのパーツ番号と個数だけです。エクセルで個数が入っている場合だけパーツ番号がでるIF文を入れてあります。これで一気にカートに追加できました。

支払い方法

JLCはPayPal経由で支払うと0.5ドルの手数料が取られました。LCSCではどの支払い方法でも金額は変わりません。ただし、そのままPalPalで支払った場合には日本円決済になります。

これはPayPalが日本円からドルへの為替手数料を上乗せして請求した金額になります。ドルでそのまま払ってカード会社へ為替手数料を払った方が安い場合も多いので注意してください。

AliExpressでプリペイドクレジットカードを使う(2021年2月)

概要電子工作系はお小遣いの予算を別にして、プリペイドのクレジットカードで購入しています。現状メインで使っているカードの紹介をしたいと思います。※状況はかなり変わっていますので当時だめなものでも今は使えるようになっている場合がありますLINE...

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2021.02.19

上記で実験していますが、私が利用しているDカードプリペイドだとPayPalでの日本円決済よりクレジットカードでドル決済したほうが若干やすかったです。ただし、PayPalだと購入時に即座に日本円金額が確定しますが、クレジットカードのドル決済の場合は数日立ってから確定しますので会計処理とかが面倒です。そして1%ぐらいしか変わらないので1万円でも100円ぐらいの差となります。

まとめ

部品と実験基板を注文したので、届いたところで実験をしたいと思います。ただ、実験用の機材も実は注文していて、もうすぐ届くのでいろいろ測定のための準備をしていきたいと思います。