1．始めに

　トランジスタ２石の発振回路を作り、ニッケル水素充電池１本で3Ｖで光るＬＥＤを光らせました。次にこれと同じことをＰＩＣ使い試してみようかと思います。

　設計検討を始めてみるとバッテリー一本という条件は早々にお蔵入り。ＰＩＣは品種にもよりますが、今回採用予定のローエンドタイプＰＩＣ10Ｆシリーズでも電源としてmin2.0Ｖが必要です。ここで計画変更、電池は二本、ニッケル水素電池二本、約2.6Ｖとします。

　次に使用するＬＥＤは秋月で買ってきた白色高輝度ＬＥＤ、定格は3Ｖminです。実力はと試しに電圧かけてみると2.6Ｖでかすかに光ります。アルカリ電池なら2本で3Vになり、回路動作しなくてもLEDに電流が流れてしまいます。そこでＬＥＤは２本直列に光らせることにしました。（10年現在１０本１００円と超安値なＯＳＷＴ3166Ｂ）

　この昇圧回路はDCブースト方式と言います。インダクタに電流流して急に切ると逆電圧が発生する現象を利用し電池電圧に逆電圧を重畳して電圧を増加させるというものです。

　電圧発生のためにＰＩＣ出力ポートでインダクタを駆動して切ってやればいいだろうと、当初は安易に考えていました。しかしＰＩＣの定格をよく見ると、そうはいきません。何故かと言うと各ピンへの印加電圧はＶｓｓ＋0.3Ｖとなっていて、Ｖｓｓが2.6Ｖなので、.2.9Vまでしか掛けては駄目なのに、発生するブースト電圧は約２倍の5.2Ｖになりますからね。

　そこでポートにトランジスタつないで駆動することにします。とりあえず以上のような回路計画となりました。

　またプログラム開発ですが、マイクロチップ社のＭＰＬＡＢ付属のアセンブラを使用し、デバッガ・プログラマーは手持ちのＰＩＣＫＩＴ2を使用します。（ＭＰＬＡＢやＰＩＣＫＩＴ2についてはマイクロチップ社のサイトをご覧ください。）

2.シミュレーション

　回路製作、プログラム開発する前にこんな計画でいけるのだろうかと心配です。それではと、手持ちのチップインダクタ100μHを用い2μSインダクタをショートし、50μS開放すると言うサイクルをPICが実行するとして、どんな電圧、電流になるかをシミュレーションします。リニアテクノロジー社から提供されるフリーのLTSPICEを使用しTRは2SC1815を使います。

　このシミュレーション結果によると電池電圧2.6Vがインダクタのショート開放時にLED両端で4.2Vまで上昇し、ピーク電流が40ｍA流れ約5μS後にはLEDのmin電圧より下がるので電流はゼロになります。電流は3角波でデューティが1割ぐらいなので、LEDの平均電流は2ｍAぐらいということになります。そこそこの明るさが期待できそうです。

　リニテクのダウンロードサイトは次です。http://www.linear-tech.co.jp/designtools/software/

3.回路構成と回路図

　まずＰＩＣですが、一番低位のＰＩＣ10Ｆ200を採用しＰＤＩＰ８ピンを秋月から買ってきます。

・ＰＩＣＫＩＴ2つないでプログラムを書き込むためにはＩＣＳＰコネクタが必要です。

・出力ポートはＧＰ2を使います。プログラム書き込み時にはＰＩＣに5ＶをＰＩＣＫＩＴ2から与えないといけませんから、バッテリーとの切り替えが必要です。またプログラム時に5ＶがＬＥＤに掛かりますので、切り離すジャンパが必要です。

・プログラムでＬＥＤの輝度切り替えをもくろみ、ＧＰ1にポートをＧＮＤにつなぐためのジャンパも設けました。プルアップ抵抗が必要です。

・ＧＰ3はＭＣＬＲになるのでプルアップの10ｋオームを付けます。

・ＬＴスパイスによる事前のＬＥＤ印加電圧シミュレーションではＴＲの電流ＯＦＦ時に大きなリンギングがあったため、少しでもダンピングを掛けようとＴＲのＣＥ間並列に4.7ｋオームを入れました。

　以上のような考えで回路図をまとめました。回路図は水魚堂のＢＳＣＨを使用しています。

4.使用部品と基板

　この回路基板はカッタとルータで削り作成しました。トランジスタはＳＣ−59，抵抗コンデンサは2512や1608のチップを使用します。実装ハンダ付けした基板はこんな感じです。

5.プログラム

　次にプログラムですが、まずは単純な点灯プログラムです。

　ＧＰ1のジャンパの状態を見てループの長さを変えます。明るいほうは周波数で言うと29ｋＨｚ、ＰＩＣの消費電流が1ｍＡでＬＥＤが1.6ｍＡで結構明るい。暗い方は2.6ｋＨｚで、かすかについているという感じです。

　ＣＯＮＦＩＧ設定、イニシャルでのレジスタ設定、ＯＳＣＡＬ設定といったところがＰＩＣ特有の注意事項でしょうか。

　入力ピンのＧＰ1，3にはそれぞれＶｄｄとの間にプルアップ抵抗10ｋΩを入れたら安定しました。

　せっかっくのＰＩＣを使っているので、ＬＥＤ点滅をやってみました。点滅するとプログラムが確かに走っているという安心感あります。アセンブラのソースです。

　ということでＰＩＣ10Ｆ200を利用して、バッテリー２本で高輝度ＬＥＤを点滅させるというトライアルができました。

　マイクロチップ社の開発ツールのサイトは次です。

http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=81

5.レビュー

　当初は暴走することがあり、電源電流が40ｍＡ流れＬＥＤの制限電流もオーバー。明るすぎます。電源投入時のノイズが原因でＰＩＣ誤動作暴走発生と思いましたが、入力端子オープンだったのでラッチアップしたようです。回路図のようにGP1へ10ｋΩを追加。

　出来上がった回路の波形はどうでしょうか。シミュレーションのようになっているのでしょうか。簡易オシロプローブであるOSZIFOXを用いて観測してみました。ちょっとタイムディビジョンが不安ですが、LED端子電圧としてはインダクタショート時は0V、その後バックブーストされて7.5Vまで上昇、そしてバッテリー電圧まで下降します。シミュレーション時心配したようにリンギングがでています。連続点灯時の平均バッテリー電流は約4ｍAであり、大体のところでシミュレーションとあっているようです。

PC側のOSZIFOX VIEWERはHRA!さん提供です。OSZIFOX　VIEWERは次のところからダウンロードして使えます。

http://www5d.biglobe.ne.jp/~hra/software/oszifoxviewer/index.htm

こんな感じで光ります。

http://www.youtube.com/watch?v=9fxhB3u_7Dw

PIC10Fシリーズ一覧表

ＣＯＰＹＲＩＧＨＴ　nobcha 　04/17/10、05/30/10