JLCPCB様(jlcpcb.com/JPV/ ・ jlcpcb.com/jp/)より、また基板製造サービスの割引をご提供いただきました。いつもありがとうございます！
JLCPCBについて
JLCPCBは、安価かつ高品質な基板製造サービスを提供する中国のメーカーです。PCB製造から部品実装(PCBA)まで対応し、試作から量産まで幅広く利用できます。
当団体では以前より多大なるご支援をいただいております。今回は中国の旧正月の時期に当たってしまったのですが、問題なく製造、発送していただけました！
今回製作した基板
800 W 昇圧コンバータ
24-55 V，定格 40 V / 20 A 出力の昇圧(Boost)コンバータです。何に使うのでしょうか？
LM5122を2相で使っていますが、あまりにも大きいインダクタの後ろに完全に隠れてしまっています。(フィードバック用抵抗周りは諸事情で未実装です)
2相インターリーブ動作の場合、1相ごとの電流は半分に減少します。そのため、本来は飽和電流が20 A程度のインダクタを使っておけばいい話なのです。しかし、出力が1 kWに近いような条件では損失による発熱が大問題となります。可能な限りDCR(巻き線の抵抗成分)を減らしたく、このような極端な選択になりました。
このような巨大な部品を実装することは難しいのですが、PCBAで問題なくwave solderingによって実装していただけました！
また、出力のリプル電流は当然大きいことが予想されるため、物理的高さの許す限り最大限の大きさのコンデンサを使用しました。部品ライブラリが豊富なのは良いことです。
絶縁CAN分配基板
DJIのいわゆるロボマスモーターや、自作モータードライバーとCANで通信するための基板です。当団体では制御系と駆動系の電源を絶縁しているため、念のため駆動系とのCAN通信も絶縁することにしています。絶縁DCDC(MAU102)と高速フォトカプラ(TLP2361)を用いて実現しています。最大1Mbpsの通信に耐える設計です。
左右に出ている2ピンのコネクタがCANです。３ピンのコネクタはリミットスイッチやポテンションメータなどの汎用入力端子です。限界までコネクタ増やして！！という強い要望にお応えした結果、このようなキモい見た目となっています。
ピンソケットを介して、T-semi共通規格の通信基板(秋月D基板と互換サイズ)をスタックすることで機能します。
こちらの基板も、抵抗やコンデンサの実装にPCBAサービスを利用させていただきました。
インジケータ基板
ロボットの現在のステータスを視覚・聴覚的に把握するためのインジケータ基板です。ブザーやテープLED、7セグメントLED、バーLEDを用いた状態表示に加え、各種スイッチ類を接続するためのインターフェースとしての役割も担っています。
当サークルでは、機体への基板配置やマウントのしやすさを考慮し、基板のサイズをあらかじめ統一規格として定めています。そのため、このインジケータ基板もその規定サイズ内に収めなければならないという制約がありました。さらに、7セグメントLEDやバーLEDを多数配置している都合上、どうしても電流制限用の抵抗など、細かい部品の点数が膨大になってしまいます。
このように高密度で、手作業での半田付けが極めて困難な設計となりましたが、今回はこれらの細かい表面実装部品のほとんどをJLCPCBのPCBA（部品実装）サービスを利用して実装していただきました。（各種LEDの裏には合計26個もの抵抗が隠れています！）PCBAサービスのおかげで、限られた基板サイズの中に見事すべての機能を詰め込むことができています。
自分たちで手実装をする場合、これだけ大量の細かい部品をはんだ付けするのは途方もない時間がかかり、実装不良のリスクも跳ね上がります。実装の手間を大幅に省きつつ、確実で高品質な仕上がりが手に入るPCBAサービスは、開発のスピードアップに大きく貢献しています。