組み込み機器開発では仕様通りの消費電力を満たすハードウェア・ソフトウェアの開発が求められますが、ハード開発部門とソフト開発部門が分かれている企業、測定器が潤沢にはない職場においては、ファームウェア開発途中の機能追加で消費電力が思わぬ増加をしているケースがあります。 ソフト部門に配布するデバッグボードの電源に消費電流表示機能を搭載すれば、この問題に効率的に対処できるはずです、という提案です。 (本資料は過去に派遣就業先企業の職場で提案した際の資料です)

1. 1
新電源ボードに 「消費電流表示機能」
2013-11-22 IJDE4 坂本
(注) この資料は過去に派遣就業先企業の職場内で提案に使用したものです。
社外秘情報(開発コード名、社内用語)は含まれていません。

2. 2
16年モデル向けのデバッグボードでは、 従来の 電源供給
治具ボード該当する、新たな電源ボードを作る予定であると
伺っております。
その新電源ボードに、「消費電流表示機能」を付けましょう、
という提案です。
(イメージ)
これは何か? → 提案です。
1.254A電源
ボード
デバッグボード電流表示
つき!

3. 3
•(1) 消費電流表示機能を付けるメリット
•①ファームのパワマネ機能の開発の効率化
•②開発工程中でのデグレードの防止
•(2) どうやって実現するのか
•使用部品、回路
index

4. 4
メリット① ：ファームのパワマネ機能の開発の効率化
従来のファーム開発
電気Gr.
ファームGr.
時間
パワマネ
仕様書
ファーム開発
リリース 再リリース
消費電流評価
ファーム修正
再度評価
消費電流が下
がってない!
修正を依頼
・手戻りが発生することがあった。
・リリースシステム経由でリリースの手間

5. 5
メリット① ：ファームのパワマネ機能の開発の効率化
電流表示機能があれば・・・
電気Gr.
ファームGr.
時間
パワマネ
仕様書
消費電流を見ながら
ファーム開発
リリース
(消費電流評価)
手戻りの防止による効率化
0.250A
スリープ見込み値
を記載

6. 6
メリット② ：開発工程中でのデグレードの防止
電気Gr.
ファームGr.
時間
V00.02
評価後のバージョンアップでスリープ電力が
増えていても気づきにくい。
従来の開発工程
検討フェーズ 量産フェーズ試作・評価フェーズ
リリース
V00.10 V00.12 V00.16
パワマネ評価→OK!
スリープ電力が
増えていた…
評価済みだし…あ!

7. 0.397A
7
メリット② ：開発工程中でのデグレードの防止
電流表示機能があれば・・・
電気Gr.
ファームGr.
時間
消費電流を
見ながら
ファーム開発
リリース
リリース前に消費電流の変化に気づく
→ デグレードの未然防止
0.250A
V00.10 V00.12 V00.16
あっ、
増えている！

8. 8
どうやって実現するのか
電流表示機能の構成
1.234A
電源回路
(DC-DC等)
電源ボード デバッグボード
電流センス
部
表示部
LCD
コントローラ部
(マイコン)
I2C
+5Vなどの
電源ハイサイド

9. 9
電流センスIC ..... INA219 (TI)
どうやって実現するのか
•シャント抵抗の両端電位差
(320mVmax)から電流を算出
できる専用IC。
•耐圧 +26V
•電流/電圧/電力をI2Cで読み
取り可能。

10. 10
電流センスIC ..... INA219 (続き)
どうやって実現するのか
•INA219は、I2Cスレーブアドレスを16種類まで設定できます。
•このため、複数箇所の電流測定も可能です。
電流センス
uC
I2C
電流センス
(例)
+12V
+5V

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表示用LCDモジュール
どうやって実現するのか
•8文字×2行表示のキャラクタ
LCDモジュール
•I2C I/Fで表示可能
AQM0802A (秋月電子通商)

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コントローラ (ワンチップマイコン)
どうやって実現するのか
•I2Cバスに読み書きできればなんでも良
いのですが、今回は MSP430G2553 (TI)
を利用。
評価ボードの MSP430 Launchpad

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プロトタイプは、既に動いています！
どうやって実現するのか
手組みのバラックボードで評価中。

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プロトタイプ 動作状況
どうやって実現するのか
電圧値と電流値を
液晶モジュールに表示しています。
液晶モジュールに表示するだけでなく、
測定値をシリアルターミナルに出すこ
ともできています。

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どうやって実現するのか
プロトタイプ 動作状況 (測定精度)
負荷電流
[A]
LCD表示値
補正なし 仮補正あり
0.005 0.009 0.008
0.01 0.014 0.013
0.1 0.109 0.103
0.2 0.215 0.202
0.5 0.53 0.499
0.8 0.85 0.797
1.0 (無効) 0.995
•左の表はプロトタイプでの実測
結果です。
•シャント抵抗には現在 40mΩの
抵抗を使用しています。
(計算上, 分解能は0.25mAで、
8Aまで測定可能)
•INA219は電流のA/D変換値に
倍率の補正をかけることができ
ます。
•より正確な電流値が出るように
するには、ノイズ対策や、補正値
の合わせ込みが必要です。
負荷電流はマルチメータ(FLUKE 78III)使用

16. 16
16年モデルのデバッグボードと電源ボードが配
布される、全ての担当者の手元で、消費電流が
常に可視化されている事による効果は大きいと
考えています。
ぜひとも実現させて頂きたく、御検討の程、よろ
しくお願い致します。
おわりに