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　最近パルスレーザーそしてコイルガンと続いたが、今日は久しぶりにレーザー砲ネタに戻る。

　そろそろＤＰＳＳ向きの気候になって来たが、ＬＤ電源の調子が悪い。このままでは発光不能なので、携帯可能電源の開発を先に行うことにする。フラッシュ電解充電装置の開発を通してノウハウが溜まったことが大きい。回り道も何かの役に立っているものだ。

　これが、レーザー砲に使用する自作電源の原理図である。降圧チョッパー方式。コイルガンの回路に似た部分もある。

　超高出力ＬＤアレイは、低電圧大電流で非常に扱い難い。ところが身近な場所にほとんど同じような電源を必要とする物体がある。パソコンのＣＰＵである。２Ｖ以下の電圧で１００Ａ近い電流を食う。
　そんなとんでもない化け物を駆動するために、多くのマザーボードでは降圧チョッパー方式を採用している。つまり、ＬＤ駆動にもまた適した方式なのだ。

　一般のＬＤアレイは２Ｖ以下だが、レーザー砲に使用するＬＤアレイは９段直列されており、１６．２Ｖ程度となる。だから昇圧チョッパーも使えそうに思える。しかし昇圧チョッパーには、電源投入時にスイッチング素子がＯＦＦでもバッテリー電流が直接出力される問題がある。ＡＴＸ電源の保護機構を散々働かせてくれたこの突入電流はＬＤ電源として致命的である。
　ＬＤ電圧よりバッテリー電圧が低ければ大丈夫なはずだが、大丈夫じゃなかった場合はＬＤ即死なので怖過ぎる。そこで、降圧チョッパーとする。ＬＤ一般に流用する場合も圧倒的に降圧の方が使い易い。

　バッテリーはラジコンバッテリー３〜４本直列にするか、または２４Ｖバッテリーを想定し１８〜３６Ｖの範囲を受け入れる。

　ＬＤ電源は定電圧ではなく定電流である。スイッチング電源はちょっとした設計変更で容易に定電流電源化出来るのがおいしい。
　コンデンサー充電器で成功を収めたＭＣ３４０６３Ａを制御に使用し、入力電流制限機能を出力電流制限機能として流用してしまう。これで、スイッチング電源かつ定電流電源が実現する。

　ＧＮＤ側に接続した電流検出抵抗を出力電圧検出機能でモニターすることでも定電流機能は実現可能。しかしそっちは１．２５Ｖの電位差を要し、ロスが大きい。わざわざオペアンプで増幅も馬鹿らしい。原理図のように降圧チョッパーのＶｃｃ側を共通化し、入力電流制限機能を使えば０．３Ｖの電位差で済む。

　ＭＣ３４０６３Ａの出力電圧検出機能は使わないので、５番ピンはＧＮＤに落とす。
　後は１番２番８番のピンをうまく使ってスイッチングＦＥＴを強力にドライブせねばならない。これに関してはコイルガンの方でＩＧＢＴドライブが完成しておらず、すみやかに解決せねばならない。

　この回路をシミュレーターで検討してみた。完全なモデル化は難しいので概略だが、バッテリー電圧１８Ｖから動作させるのは難しそうである。
　ラジコンバッテリーは７．２Ｖだが、大電流を流せば６Ｖ程度まで低下すると覚悟せねばならない。３本直列で使いたければ１８Ｖでも動作しないといけない。これはかなりシビア。
　ＬＤ本体は１６．２Ｖを必要とする。電流検出抵抗が０．３Ｖ。コイルの直流抵抗は２０ミリΩくらい覚悟しないといけないしＦＥＴで１０ミリΩ。回路配線抵抗も含めると１Ｖ程度は電圧降下しそうである。これでギリギリだ。トドメはそもそもＭＣ３４０６３ＡではＦＥＴのＯＮ・ＯＦＦ比に限界がある点。
　降圧チョッパーの場合、出力電圧は入力電圧にデューティー比を掛けた以上に出来ない。だから、１６．２Ｖのダイオードを光らせるには２０Ｖをかなり上回っていないと難しい。

　１８Ｖから動作させるのは不可能だ。
　直列していない２Ｖ程度のダイオードなら使えるが、９直列相手は苦しい。ラジコンバッテリーなら４本は直列しないと駄目だ。または２４Ｖバッテリー。

　しかし、ここは敢えて４本仕様を受け入れた方が良いだろう。スペック的に２４Ｖバッテリーと類似になるため、共用とし易い。
　それだけではない。３本仕様ではバッテリー負担が大きいため、水冷ポンプや空冷ファンのために別途電源を用意せざるを得ない。つまり、トータルのバッテリーはどうせ４本以上必要なのである。
　だったらメインバッテリーを４本仕様とし余力を冷却系統にも流用すれば、トータル本数は同じでも系統が１つに統一される分扱い易くなる。