MELSEC iQ-F FX5U-32Mを分解してみた


新鮮とれたての活きの良いPLCを手に入れたので3枚おろしにしてみた
ネジは4本しかなく周りの樹脂ケースのはめ込みで基板は固定されている。
コストダウンですね。
これだけの機能があって4万円台なのでなかなかコスパよいのでは。
![1637370005191.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2146151/c7a0fcb4-98f4-07bd-1362-6634e08b1370.jpeg)

# 分解編
![1637370004836.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2146151/c5e0358f-44a4-0c44-75c0-7ef57b4b8f73.jpeg)

## POW基板
電源基板です。
定格DC24V(-30%,+20%)電源仕様なので入力範囲はDC16.8～28.8Vまで許容されます。
つまり内部で安定した24Vを作るには、DC-DCコンバータを使いDC24Vの定電圧にする必要があります。
真ん中に白い太線があり上側が1次側、下側が2次側です。1次側と2次側は絶縁されてます。
TL494CNという電源用のPWM制御ICで発振させMOSFET(FET1,2)で直流入力をスイッチングしてトランスを動かします。
2次側のダイオード(DA2)で整流され、電解コンデンサで平滑化して24Vを作ります。
1次側への電圧フィードバックはPC2,3のフォトカプラでICに伝えます。
(2個使うのはどうしてだろうか？)
左下のNR111E(降圧スイッチングレギュレータ)でDC24VからDC5Vも作ります。

PC1のフォトカプラは電源回路の入り口につていてPLCへの入力電圧が無くなるとすぐにOFFするような回路構成です。
これは推測ですが電源断をいち早くマイコンに伝えて瞬停検出をするのではと思います。


![DSC_3542.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2146151/08d67d79-42cc-4a92-5fc2-4182ab7f38a8.jpeg)
![DSC_3546.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2146151/fa487274-99fe-f707-ed13-0b20edc9ae6d.jpeg)

## I/O基板
DI/DOの制御基板です。増設ユニットのコネクタもあります。
入力はフォトカプラで絶縁されています。
X000～X005[TLP2395]とX006～X017[TLP292]でフォトカプラが違うのはX000～X005が200kHzパルス入力対応だからと思います。
出力はTD62083AFNG(8chダーリントンシンクドライバ)を経由してAPAN3124(リレー)を作動させます。
左にNR111E(降圧スイッチングレギュレータ)があるのでここではDC3.3Vを作ってるようです。

シルク印刷を見るとFX5U-32MR/DSとFX5U-32MR/ESで基板は共通らしいが部品の実装が違うようです
MR/ESはAC電源仕様でDC24Vサービス電源の端子があるのでそこが違う点です。
![DSC_3531.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2146151/2f55d5de-fb5e-11cd-e5d3-53553e155fe8.jpeg)
![DSC_3534.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2146151/58b21879-74ff-4f49-8bdb-2f8007efcb03.jpeg)

## CPU基板
CPU基板です。
拡張ボード、RS-485、Ethernet、アナログ入力、アナログ入力、オプションバッテリのコネクタがあります。
Renesas R5F564MLDDFC(RX64M,120MHz,Flash 4MB,RAM 512KB)マイコンを使用しています。
裏面のICは型番で出てこないので専用品かもしれません。
スーパー・キャパシタは3.5V 0.47Fです。

![DSC_3527.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2146151/2a94d9b1-5779-7b9a-9d18-61dd6de3b2c8.jpeg)
![DSC_3528.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2146151/85ec41ef-64a6-5ab5-399c-3fcee53f4362.jpeg)

## IF基板
SDと拡張アダプタ用の端子がある基板です。
![DSC_3535.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2146151/808de975-6bdb-cf6f-4f36-1c8e3de9dee7.jpeg)
![DSC_3538.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2146151/4459be36-c112-a9f7-b3b6-707a5c563087.jpeg)

# 修理編
実は金がないのでこのPLCはジャンクで安く手に入れて自分で直しました。
ストリートジャンカーなので😤

## 壊れたPLC
![1637370004836.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2146151/c5e0358f-44a4-0c44-75c0-7ef57b4b8f73.jpeg)
電源をつないでも動作しませんでした。
ヒューズが切れてたのでヒューズをその辺に転がってたポリスイッチに変えてみましたがそれでも動きません。

写真はないですがこのとき外部電源のLCD表示は電流は2Aで電圧は3V程度に低下していました。
しかし導通を見ても短絡はされてないようだ。
謎は深まるばかり。とりあえず寝ることにした。

ちなみに写真の青い電源はハードオフで買ったノートパソコン用の19.5V電源とAliexpressで買った杭州睿登科技有限公司のDPS3003を組み合わせで出来ています。
電流制限が出来るので便利です。（電圧が18.6Vなのはそのため）

http://www.ruidengkeji.com/product/leixing/2020/1121/119.html

## スイッチング電源の勉強
まずは勉強です＾＾
なるほどなるほど

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http://blog.naosuzo.com/2018/11/16/swich-12v-2a-repair/

https://selelab.hatenablog.com/entry/2018/12/18/021221

アプリケーション・ノート
Isolated Multiple Output Flyback Converter Design Using TL494

https://www.tij.co.jp/product/jp/TL494#tech-docs

## MOSFETを変えてみる
ヒューズを短絡したら電流は2Aも流れてしまいました。負荷がないのに2Aも流れるわけはないのです。
ここでMOSFETについて調べてたら、MOSFETは壊れるとショートモードになるというのを見つけました。
つまりMOSFET壊れてショートしているのではと思ったのです　キラーン👓
電源に電流表示ありの電源装置を使って故障箇所を特定するのはYoutubeのジャンク品修理動画を見て学びました。
なんでも勉強できるYoutube便利な時代です。

RDN100N20はROHMのN-Channel MOSFETです。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2146151/ab259fba-e210-ce93-bd9f-4b632c569367.png)

これの代わりの物を秋月電子で探さないと🤮

東芝TK10A60D 1個100円
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2146151/48e97969-7936-399c-4759-1a8092660c1c.png)
VDSSが600V以外はだいたい似てるからこれでいけるのかな？
VDSSが大きすぎると損失が大きいらしいけどまあ負荷なんてかけないから大丈夫やろ。（しらんけど）

MOSFETを購入後に外してみたら結果2個あるMOSFETのうち片方は常に導通でした。
2個買ったので両方変えましたが。
![1637370005361.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2146151/57991491-c20f-1c05-257f-13921b7f739c.jpeg)

## 大勝利
<blockquote class="twitter-tweet"><p lang="ja" dir="ltr">MOSFET交換したら動き出したぞ<br>私の勝利だ😊😊😊 <a href="https://t.co/1hWwCZnzlv">pic.twitter.com/1hWwCZnzlv</a></p>&mdash; よしのぶ (@fa_yoshinobu) <a href="https://twitter.com/fa_yoshinobu/status/1461685450884587525?ref_src=twsrc%5Etfw">November 19, 2021</a></blockquote> <script async src="https://platform.twitter.com/widgets.js" charset="utf-8"></script>
これで今日は寝られる