2024年5月7日(火) 19:01
IGBTが破損する原因は、ある程度限定される。誤ってターンオフしていない場合、恐らく2つのいずれかだ。
1)耐電流を超える過剰な電流が流れた
2)ゲート操作電位が中途半端
まず1)だが、本来は考え難い。
設計上の安全係数は1.5を確保している上に、設計上のインダクタンス20μHよりも遥かに大きなコイルを使用している。つまり、ピーク電流は下がっている。更に試射ではパチンコ玉をセットしたので、空芯時よりインダクタンスは大きい。これもピーク電流を減らす方向に働く。仮に1)だった場合は、設計思想の根本的崩壊であり致命的でもある。
次に2)だが、今回はまだ不明としてこれまでIGBTが破損した原因と考えられる。ゲートOFFなのにサージのせいでゲートが半端電位になった。
ゲート電位が半端だと、本来の性能が出ないままONになるので、電流に耐えられず破壊される。また、正常なゲート操作であっても操作電流不足で完全にONになるまでの時間が長くなると、すなわち半端電位の時間も長くなって破壊原因になる。ゲートは十分な速度でキッチリとONにせねばならない。
今回に関しては例えば、ハンダ付け不良によりQ3がONにならず、ゲート操作電位が上がらなくなった可能性が考えられる。あるいはトリガーONとコンデンサー充電が重なった可能性もある。トリガーONでコンデンサーが放電し、電圧降下によってコンデンサー充電がフル稼働。ゲートOFFであってもサージによる2)が発生というシナリオである。
後者は本来起きないはずだが、試験に不便だからとトリガーONを常に有効にしている。操作を注意しないと、想定外の状態が発生するかもしれない。
ひとまず、プログラムを本来の安全仕様に戻す。すると、若干のバグを発見。致命的ではないが、レアケースで安全とは言い難い状態を発生させる可能性だ。そもそも、パチンコ玉の装填がうまく行かない。SPI通信をタイマー割り込みからメインループに移動した際に、タイマー割り込みを廃止していた。ところがタイマー割り込みはパチンコ玉の装填サーボが動き終わるのを待つ時間待ちにも使っていて、それを見落としていた。
あれこれ結構いい加減な状態になっていたので、修正しておく。
ともあれ先日同様にゲート電位の変化をオシロで調べるのが第一だ。仮にそれで問題がなければ、プログラムのバグが破損原因になった可能性あり。
コイルをLEDに交換して大電流が流れないようにした試験用回路を使い、まずは通常のゲートON時を確認する。

3並列ユニットでゲート電位が4Vを超えるまで3μ秒を切るという、想定通りの性能が出ている。少なくとも、ON側は想定通りっぽい。
ならば次はOFF側だが、その前にコンデンサー充電のエンバグ発見。本来なら射撃後はスティックをいったん充電OFFにしないと、再度充電開始できない仕様である。それが、戻すことなく再充電できてしまう。これは絶対に修正しないといけない。
written by higashino [コイルガン機動戦闘車] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]
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