STM32F4を使ったデジタルオーディオプレーヤー / ハードウエア / 基板その１ / 電源電圧降下対策

電池が切れる時、誤動作で microSD のデータをパーティションごと消す。 †

• 元々は、2012年5月24日に電車の中で、電池が無くなった時、その後の調べで、microSDのデータはパーティションごと消えていた事から始まった。
  • その後の調べで、必ずしも、電池が切れる時にパーティションごと消える訳では無い事も判ったが、同じような不具合を起こさないためにも対策を考えた。

2012年5月26日〜27日、電圧変化調査 †

• ADC入力のPA7とPA6に電源電圧を測定するように配線。
  • 4.8V電源電圧（バッテリー端子ではなく、インダクタを通して、デジタル側電源の3.3Vレビュレータの入り口の部分）を 51kΩ を2個で分圧して PA7 にインプット
  • 3.3Vレギュレータ出口の電圧を 51kΩ を2個で分圧して PA6 にインプット
  • PA7とPA6の電圧を1秒間に3回程度の割合でADC測定した結果を出力。
  • 5月26日〜27日の夜中に測定した結果が以下。

• 考察
  • 赤い色は、徐々に降下しているが、これは、曲間のみ。
  • 従って、赤い線を測定して、演奏を止めるのは、曲が短い時のみ有効。クラシックのように一曲が長い場合は無効。
  • 緑の方は、ほぼ一定。本当は、最後の方で電源電圧降下しているはずだが、ADC測定は電源電圧自体をリファレンスにしているので、変化が見えない。

2012年6月5日、ツェナーダイオードを付けて †

• ADC入力のPA7とPA6に電源電圧を測定するように配線。
  • PA7の配線は、5月26日と同じ4.8V電源電圧（バッテリー端子ではなく、インダクタを通して、デジタル側電源の3.3Vレビュレータの入り口の部分）を 51kΩ を2個で分圧して PA7 にインプット
  • 4.8V電源電圧を 51kΩ とツェナーダイオードで分圧して PA6 にインプット
  • PA7とPA6の電圧を1秒間に3回程度の割合でADC測定した結果を出力。
  • 6月5日〜6日の夜中に測定した結果が以下。

• 考察
  • ツェナーダイオードの電圧は 1.2V 程度しかなかった。
    • データシートを調べると、定格の2.5V を出すのためには、5mA 程度の逆電圧を流す必要があった。つまり、51kΩじゃなくて、1kΩ程度の抵抗にすべき。
    • しかし、デジタルオーディオプレーヤー全体で 67mA しか消費電力が無いのに、ツェナーダイオードに 5mA も流すのがもったいないので、51kΩにした。
    • データシートを見ると、電流が少ない時でも、電圧はそれなりに安定するみたいなので、実験は続行。
  • 緑線を見ると、ADCの出力で2000を超えたあたりで、演奏を止めたら良さそうに見える。

2012年6月6日、プログラムを更新し電圧降下すると演奏を止めるようにした †

• ADC入力のPA7とPA6の配線は、6月5日と同じ
• PA6(ツェナーダイオード出力)が2050を5回続けて超えると演奏を止めるようにプログラミング。
• 6月6日〜7日の夜中に測定した結果が以下。

• 考察
  • ちゃんと止まった。
  • ログを見ると、演奏終了後、コンピュータは暴走している。
  • 演奏終了後、ローパワーモード移行などする必要があるね。

• どうやら、一番簡単な低電力モード移行は、「void PWR_EnterSTANDBYMode(void);」のようだ。スタンバイモードへ移行すると、メモリも全て消えるから復帰は難しいけど、復帰するつもりが無いなら、これが一番簡単。
  • 復帰するつもりがあるなら、「void PWR_EnterSTOPMode(uint32_t PWR_Regulator, uint8_t PWR_STOPEntry);」のようだね。

2012年6月17日、プログラムを更新し電圧降下すると演奏を止め、さらにスタンバイモードに移行するようにした †

• 電源電圧が低下すると、 void PWR_EnterSTANDBYMode(void); で、スタンバイモードへ移行するようにした。
• ADC入力のPA7とPA6の配線は、6月5日/6日と同じ
• 今回は、単四型エネループ4本をフル充電の状態からテストした。

• 6月16日〜17日の夜中に測定した結果が以下。

• 考察
  • ちゃんと止まった。
  • ログを見ると、演奏終了後、コンピュータは暴走していないようだ。
  • 単四型エネループ4本をフル充電だと、10時間以上（数値読みで10時間50分）演奏できることが判った。