64ch版Cosmo-Zの内蔵電源モジュールを交換した

Cosmo-Z 64という製品をひそかに開発中です。

中には32ch化したCosmo-Zを2台入れて、相互に接続して64ch化を目指すというものです。

この装置は5V8A程度の電流を消費するので、中に12V→5Vの電源モジュールを入れていたのですが、その電源モジュールがあまりにもクソだったのです。

激しいノイズをまきちらして、ADCとFPGA間のLVDSの通信(1Gbpsになる)のリンクを外させたり、たまにCPUがリセットしたりします。オシロのプローブを近づけると5Vものノイズが誘起されているほど、磁界ノイズを発生させる酷い代物だったのです。

下の波形は、オシロのプローブを5Vの線にあって測ったものです。5Vの電源のはずなのに+2.5～+7.5Vを観測しています。

実はここまではひどくなくて、10cmはあるGNDのループが磁界を拾ってしまっているため+2.5～+7.5Vとして観測されています。GNDのリードの代わりに錫メッキ線で短いリードを作って測るとこんなものでした。

結合をACにして電圧軸を拡大してみています。5V±200mVくらいでしょうか。

このスパイク状のノイズは結構キツイので、スイッチング電源を通して出てきた1.8V電源にも±150mVほどのノイズを乗せてしまいます。

こんな激しいノイズをまき散らしているので、CPUには突然リセットがかかってしまいます。

計測値には周期的におかしなノイズが乗ります。

酷い時には、LVDSのリンクが外れます。おそらくADCが気絶しているかFPGAのISERDESが気絶しています。

本当に、ここまでひどい電源があったのだろうかというほど、酷いです。

まぁ、100V→5VへのDCDCなど世の中にいくらでもあるので、本当なら装置にAC100Vを供給して5Vを作るのが筋なのでしょうが、PSE法という悪法があるため1台だけ作る装置に100Vの入力はできないのです。PSE法をすぐにでも撤廃してほしいですわ。

この電源モジュールを撤去して、別のモジュールに置き換えました。

Digikeyで購入したMeanWell社のSD-50A-5という電源です。アメリカの会社なのですが製造は中国です。

最初のクソ電源との違いはトランスの数です。

5V±50mV程度で、静かです。磁界のノイズも測れないほど小さいものです。

もう一つ試したのは5V8Aという化け物級ACアダプタで、GlobTek, Inc.のTR9WA8000LCPIM(R6B)というものです。

これもノイズが少なく、SD-50A-5と同じほどでした。ボード上で生成した1.8Vの電源にも、ACアダプタ由来の電源は見当たりません。

最初のDROK DCだけが異常なほどノイズが大きかったことがわかります。

後の2つの電源のうちどっちが良いかは難しいところですが、装置本体を軽くするため、5V8AのACアダプタを採用することにしました。

これでCosmo-Zが32ch+32chの64chで動作するようになりました。

次は2台の基板の同期をどうやって作るか、です。