2026/05/26（火）２・３・４限

★回路・PCBの本設計¶

回路設計¶

必要部品の洗い出しが終わったのでそれを元に回路図を設計。

ノイズ対策やプルアップを重点的に行なった。

PCB設計¶

回路設計が終わったので実際に使用する基盤となるPCB基盤の設計を行った。

発熱計算¶

設計に入る前に使用中にICが燃えてはいけないので発熱計算をした。

今回、発熱するICはモータドライバの「DRV8871DDAR（以下DRV）」だけなのでそれだけ計算する。また、モータのストール電流は3.37だが、定格電流は660mAで実際に流れる時間は定格電流の方が長いので定格電流の方で発熱計算を行う。

前提として発熱量は\(P = I^2R\)で求められる。

まずDRVの熱抵抗はデータシートよりRds(on)の代表値は258mRで今回流れる定格電流は660mAなので公式に当てはめると\(P = 0.258 * 0.660\)。よって\(P \approx 0.112\)となる。これで発熱量は求められたので次に温度上昇を求める。

DRVのデータシートより熱抵抗は41.1°C/Wで先程の計算から\(P \approx 0.112\)なので温度上昇の公式\(\Delta T = P\theta_{JA}\)に当てはめると\(\Delta T = 0.112 * 41.1\)。よって \(\Delta T \approx 4.60\)。室温を25°Cと考えると定格電流が流れている際の温度は約30°C。またストールが置きた際でもDRVの制限抵抗によって1.5Aに制限されているため、ストール時の温度は約29°Cとなる。この温度ならDRV単体での排熱も可能な上、基盤設計によっては背面からの排熱も可能なので十分許容範囲内と考えられる。

設計の工夫¶

料金的に２層で１０センチ四方の基盤がちょうどいいのでそれに収まるように設計
電源系統は短く配線し基盤への負担を少なく
機能ごとに部品をまとめ、操作をしやすく
フットプリントにロゴ、その他注意を描き、わかりやすく
基盤背面に部品を置かずに排熱が可能

感想¶

基板作成には考えることや新しく学ばないといけないことが多いので時間をかけてしっかり学んで生きたい。データシートを読む時に英語力が必要なので普段の基礎的な勉強もしっかり行いたい。

次回やること¶

追記のこと。追記の事が終わったら****にわかりやすく説明する用の資料と各設計書を書く

2026/05/27追記¶

基盤設計をしている友人に今回作成した基盤を送った所以下の問題点・追加したい点が見つかったので部品の追加と共に問題点の修正を次回行う。

問題点¶

STM32のBOOT0への接続ミスデータシートをよく読まなかった事により接続しないといけない部品が足りない。
VINへのパスコンが足りない 4.7uFのパスコンが足りない
SN65の配線ミス友人から教えてもらったMCTに置き換え

「SN65の配線ミス」についての追記

入力電圧が5vであったので今の3.3のままで行く。

追加¶

USB-Cの追加デバック用のUSB-Cを追加。それに伴いBOOT0の配線も変更
ブザーを追加 TIMが余っているのでTIM17をPWM出力にし、圧電ブザーを接続
温度センサを追加なんかかっこいい（あと安い）ので温度センサを追加。