USB電源系統のために製作した自作ノイズフィルタの性能仮測定

ノイズで誤動作していると推定されているバイク搭載のUSB電源

原因を絞り込む過程で製作することになったノイズフィルターが、本当に効果があるのか興味があったので、オシロスコープで測定してみることにしました。

https://…/2016/01/09/ ポチッとオシロスコープ


ノイズの種類が判別できていないため、自作第一ロット(?)は、ノーマルモードノイズに対応する手で巻いたW1JR巻き6回+6回インダクタと、コモンモードノイズに対応するキャンセル巻きしてある市販インダクタ、それとコンデンサを組み合わせました。

https://…/2015/12/20/ マチコ巻き・1周巻き・・・・キャンセル巻き・W1JR巻き・・・・
https://…/2015/12/26/ USB電源系統にノイズフィルター取り付け → 別の意味で効果あり

しかし・・・・欲張ったのでサイズが大きくなってしまい、ただでさえ場所がないバイクにおいて、更なる取り付け場所の制約を受けることに(泣)


と言うわけで、自作第二ロットノーマルモードノイズ対策に的を絞ってコンパクトさを目指すことに。
ただし、性能の違いを試すためにインダクタは、手巻き市販品の2種類で製作してみます。


市販品は・・・・秋月電子で¥50円で売っている、1.3mHとかなり大きなインダクタ。もともとはコモンモードノイズフィルタ用と銘打っているのですが、これをW1JR巻き相当で配線してみました。
コンデンサは、本来はもっと容量を稼がなければならないのですが、スペースの制約から、100uF電解コンデンサと、0.33uFフィルムコンデンサを組み合わせたもの。


これら定数から、ローパスフィルタとしてのカットオフ周波数を求めると・・・・すごい低い値に。大丈夫かしら?


それらをケースに収めると、こんなイメージ

f:id:vfr750f2:20160122205308j:plain
・【第二ロットA】50円インダクタ+コンデンサ

そして、ノイズフィルタの性能測定には、当然ノイズ源が必要で、ノイズの固まりであるバイクの電気回路で実験するのが筋なのでしょうが、準備が大変なのでまずは室内で。


ノイズ源として、一般的なUSB充電器のDC+5Vラインを使用。ここにはチョッパノイズ成分が大量に含まれていますもの。
DC+5Vラインを取り出して、自作『第二ロットA』フィルタを通し、その前後の電圧を測定。

f:id:vfr750f2:20160122205307j:plain
・【第二ロットA】CH1(上):ノイズフィルタ手前/CH2(下):ノイズフィルタ通過後

エクセレント!!
スパイク状のノイズを完全ブロック
実際のバイクでも、これに似た点火プラグ動作に同期したスパイク状のノイズが乗っているのよね。
今バイクで使用中のアマチュア無線機FTM-10Sの手前には、市販のノイズフィルタを付けているのですが、フューエルカットリレーの動作ノイズと推定されるプチプチといったノイズが入るので、この自作ノイズフィルタで効果が出るとよいなぁ・・・・
後は、AC100VインバータとかUSB充電器とか、チョッパノイズをまき散らす機器にも設置して、ノイズをまき散らさないようにしたいゾ!


お次は、自作『第二ロットB』。
先ほどの市販のインダクタの代わりに、エナメル線をW1JR巻きで11回+11回手巻きしたもの。
コアは\150円の#77材。手間を考えるとこちらの方が遙かに高価なのですが、サイズが小さくなります。(その代わり、許容電流値も小さい。)
また、インダクタの性能としても不明なので、第二ロットAの市販インダクタと同じような性能になるのかをテストします。

https://…/2016/01/04/ インダクタ巻き巻き~、ノイズフィルタ製作

ケースは、第二ロットAよりも一回り以上小さいもの。だいぶコンパクトに。

f:id:vfr750f2:20160122205309j:plain
・【第二ロットB】手巻きインダクタ+コンデンサ

測定にあたりノイズ源とか、その他の条件はすべて一緒にしてあります。


さぁどうだ?

f:id:vfr750f2:20160122205310j:plain
・【第二ロットB】CH1(上):ノイズフィルタ手前/CH2(下):ノイズフィルタ通過後

エクセレント!!
こちらもスパイク状のノイズを完全に抑え込んでいます。
なんだ~、手巻きのでも効果があるじゃない~~~~♪


想像以上にいい感じですね。
それではケースにきちんと組み込んで、バイク実機での測定をしてみたいと思います。

https://…/2016/02/06/ USB波形測定用プローブの作成