2020年12月7日月曜日

鉄道模型用 ICコントローラーの検討 その1

昔から鉄道模型用のトランジスタコントローラー(トラコン)があるが、
製作しようとすると嫌な問題点がある。

トランジスタの増幅率(hFE)で動作するので、トランジスタの増幅率の
ばらつきにより幅が発生する。

チャージするコンデンサの容量が小さくする場合、ダーリントン結合で
2~3段になりばらつきが出やすい。コンデンサの容量を大きくすれば
加速・ブレーキ回路の接点容量や抵抗のW数を大きくする必要がある。

車両を逆行運転される為に出力の後ろに2回路のスイッチが必要だが、
2回路のスイッチは種類が少ない上に大電流なので良い品物が見つから
ない。また、反転スイッチはスイッチ上でクロス配線させるが、これが
素人には作りにくい。

ここ数年ディスクリート部品が手に入りにくくなっており、回路図に
示してあるトランジスタが手に入らなかったり高価な場合がある。

回路図はそこまで難しくないが、増幅率やコンデンサの充放電に依存
し過ぎで思ったように調整できず動かない事がある。

まあ、この様な理由で私も過去にトランジスタコントローラーを作って
みたが上手く作れなかった苦い経験がある。

ここ数年、オーディアアンプを作ってオペアンプの使い方が判って来て、
オペアンプを使えばICコントローラーを作れるのではないかと考えた。

もちろん私はワンチップマイコンのプログラムも作れるのだが、ここは
アナログ回路だけで何とかしようと思う。

何となく考えたのが下記回路だ。

※注意:この回路は動作確認していない。

作りやすさを考慮して部品を選んでいる。

秋月電子でNJM4580が25円、NJM2113が60円、TDA2030Lが60円×2個
なので、オペアンプと言ってもそこまで高くないだろう。

NJM4580で加速・ブレーキを担当する。チャージされたコンデンサの
容量を吸収する為に電流吸収が大きそうなNJM4580を選んだ。

逆行運転用にチャージされた電圧を反転する為にNJM2113を選んだ。
外付け部品が不要な程度で選んだが、コンデンサのチャージが減りすぎる
ならNJM072でやらないとダメかもしれない。出力を1回路スイッチで
選択してパワーアンプに送れば反転回路を作るのも楽だろう。

出力のオペアンプ(パワーアンプ)はTDA2030Lだが、反転運転させるので
BTLアンプにしてみた。ピーク出力3.5Aを信じて選んでみた。

シミュレーションで抵抗とコンデンサの容量を決めたいところだが、
たぶん適当な部品で実際に組んで試してみる気がする。

詳しい人が居れば意見が欲しいところなのだが。

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