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Intel Galileo : もしACアダプターを間違えたら…

Galileoは外部電源必須、しかも5V、これが内径2.1mmのジャック。
対して他のArduinoは同じ内径2.1mmのジャックで7〜12V。
いつか間違えて9Vとか12VとかのACアダプターを接続してしまいそう。
という事で、仮にACアダプターを間違えて(例えば9Vを接続して)しまった場合にどのようなダメージが想定されるか、回路図から確認してみた。

まず意外だったのが、この5V入力を直接使っている部品はそれほど多くない。
まずはUSBホスト端子のVCC端子に流す電流を制限するためのICであるTPS2051BDBVR、これの許容電圧が最大6V。これが破損する可能性はあるだろう。ただ、これが壊れてもUSBホスト端子に電源が供給されなくなるだけでGalileo自体が動作しなくなってしまうわけではない。

もうひとつがDC-DCコンバーターであるTPS652510。このICで5Vから内部動作に必用な3.3V、1.5V、1.0Vを作っている。このICの入力は最大16V。つまり9Vや12VのACアダプターを接続してしまったところでこのICが壊れる事は無く正規の電圧を出力してくれる。よってQuarkを含め多くの部品を破損させてしまうような事はなさそうだ。

問題はI/O関連。
IOREFのジャンパーを5V側に接続すると(つまり出荷時状態)、ACアダプターの電源が、I/OエキスパンダーのCY8C9540A、マルチプレクサとして使用しているアナログスイッチのTS5A23159、電圧レベルシフタTXS0108Eに接続される。これらは5V想定なので許容電圧をオーバーし、破損する可能性がある。また、シールドへの電源もACアダプターの電源がそのまま供給されることになる。
対してIOREFのジャンパーが3.3V側であれば、これらのICやシールドへの電源供給はTPS652510によって作られた3.3Vになる。
つまり、もし5V対応のシールドを接続しないのであれば、IOREFのジャンパーを3.3V側に設定しておいたほうが、ACアダプターを間違えて接続した場合のダメージを低く抑えることができるということだ(※)。

さらに念のため、簡単な保護回路を付けてみた。
ACアダプターの入力に6.2Vのツェナーダイオードを接続した。



まぁ、気休めではあるけれど…
ツェナーダイオードの定格は1W、ACアダプターはそれ以上の供給能力があるのでツェナーダイオードは破損するだろうが、ツェナーダイオードの破損モードはショートが多いようなのでそれに期待、ACアダプター出力が過電流になり保護回路が動作する…という期待だ。うまくツェナーダイオードが壊れてショートしてくれればいいが。ちなみに使用しているACアダプターの出力がショートすると保護回路が働く事は確認済み。…つまりショートさせてしまったことがあるという事だ(笑)。

※ちなみに日経Linux 2014年2月号の記事には「通常は、一般的な5VのAVアダプターを利用する設定」「3.3V(に設定した)の状態で5VのACアダプターを接続するとボードが破損します」という記載があるが大きな誤り。このジャンパーはあくまでもシールドの入出力電圧を設定するものであって電源入力を設定するものではなく、ジャンパー設定に関わらず5VのACアダプターを接続する必用がある。ボード内部のDC-DCコンバーターであるTPS652510の入力電圧は最低4.5Vであり、仮に3.3VのACアダプターを接続したら動作しないだろう。
この記事には他に、USBを接続してから電源を接続する(正しくは電源を接続してからUSBを接続する)、シリアル端子の出力レベルは3.3V (正しくはMAX3232の出力であり±5Vを越える)と、機器を壊しかねない危険な間違いがあり注意が必用。
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