Buffalo WBR-G54 を 5 ボルト電源化（発熱が危険）

USB ポートを仮設置していたバッファロー WBR-G54 へ 3.3 ボルトの三端子レギュレータを追加して、外部から 5 ボルトの直流電源を供給できるようにしました。これで USB ポートへ 5 ボルトの電源を安定して供給できるようになりました。

3.3 ボルト電源だったものを 5 ボルト電源化した WBR-G54 のボードです。

表面実装の三端子レギュレータ

今回プリント印刷基盤へ表面実装できる三端子レギュレータとして AP1084-K33LA を購入しました。これはプリント印刷基盤の上に表示のあった LT1086CM-3.3 と同じピン配置の製品で 3.3 ボルト出力の 5 アンペア対応の製品です。LT1086CM-3.3 が 3 アンペア対応だったので、より多くの電流が流せるようになっています。

今回入手した AP1084-K33LA です。

AP1084-K33AL を所定の場所へ仮置きして大きさなどを確認しました。

三端子レギュレータの取り付け

ハンダ付けを開始する前にプリント印刷基盤上に残っているハンダを綺麗に除去することと、電源プラグから電源を受け渡ししている二個のゼロオーム抵抗器を除去しました。

最初に R324, R373 のゼロオーム抵抗器を除去しました。

不要なハンダをハンダ吸い取り線で除去しました。

三端子レギュレータは表面実装部品として放熱の大きなパターン部分へ直接ハンダ付けするため、ハンダゴテの温度設定も一番高い 500 度に設定して作業を行いました。やはり熱が上手く回らないようで、ハンダ付けには時間が掛かりました。この三端子レギュレータの出力部分に電解コンデンサ（560μF）も所定のランド部分へ取り付けておきました。

三端子レギュレータとコンデンサをハンダ付けしたところです。

USB ポートの電源変更

一時的に 3.3 ボルト電源から供給していた USB の電源を変更しました。ゼロオーム抵抗器があった場所の Vcc 側のランド（5V）から供給させることとしました。

USB ポートの電源供給元を変更しました。

動作確認

電源部分の改造なので電源投入時には緊張するものです（笑）。覚悟を決めて電源を投入した後、LED ランプの点灯状況を確認してみました。問題無さそうでした。マルチメータで各部の電源電圧を計測してみましたが、こちらも問題ありませんでした。改造は成功していました。

動作確認中の WBR-G54 のボードです。

しばらく放置して三端子レギュレータの表面を触ってみたところ、かなり高温になっていました。指先で触ってしばらく我慢ができるところから 50 度程度の温度になっているようでした。イーサネット・スイッチのチップもかなり高温になっていますが、これと同じ程度の温度のようです。気持ち的にはヒートシンクを設置したいところです。

USB ポートへ USB メモリを装着して動作試験を行いましたが、こちらも問題なさそうです。しかし電源のオン／オフで USB メモリのデータが破損するかどうかについては継続して観察する必要があります。

これで本格的に USB ポートを筐体へ組み込むことができそうです。

[追記] 

その後、数時間に亘って動作させて様子を観察してみました。3.3 ボルトの三端子レギュレータの温度上昇がかなり厳しい状態になっていました。結構熱いです。このまま筐体に組み込むのは危険だと感じました。ヒートシンクを設置するか、放熱ファンを取り付ける必要性があります。上記写真の開放空間であれば発熱するチップだけを心配すればよいのですが、筐体の中の閉鎖空間では発熱するチップ以外の部品にも影響を与えてしまいます。

三端子レギュレータのようなシリーズ方式では発熱が大きすぎるようです。スイッチング方式ではないと発熱の問題は解決できそうにありません。それか、3.3 ボルトと 5 ボルトの二種類の電源を外部から供給するしか方法がなさそうです。

せっかくここまで作業をしてきたのに後戻りを検討しなければならないのが残念です。