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2024年05月13日の記事

2024年5月13日(月) 22:20

回生型ゲートドライブ回路

 最終的には16段式にしたいが、動作試験として4段式を作る。メインコイルにはコイルガン・ストームタイガーの主砲を流用し、放電回路は11年前に失敗した11段式のものを修正して、やってみる。
 方式は独自開発した順送り回生型で、詳細は表サイトで解説している。

 ローサイドのゲートドライブは4個所、ハイサイドのゲートドライブは2個所で必要となる。回生型はターンオフも必要なので、ターンオンしか考慮していない最新の射撃管制基板は流用できない。

 ゲートドライブを行うのに、N型FETとP型FETでハーフブリッジを作るまでは普通。しかし、その2つのFETのゲートドライブを1本の信号線で行う回路は、ふつうはタブーである。操作電位が半端なときに2つのFETが同時にON状態となり、貫通電流が生じるからだ。
 この回路ではFETの選定を慎重に行い、定格内で動作できるようになっている。つまり、他のFETを安易に使ってはならない。2SJ179 と 2SK1593 の組み合わせ以外を使うのであれば、データーシートを検討して大丈夫なものを選ばねばならない。実は、どっちのFETもたぶん現行品ではない。自分が電子工作を始めた初期に、使い勝手のよい愛用機種となったものだ。
 2SJ179 はまだ鈴商の通販で買えるが、2SK1593 は入手至難だと思う。将来を考えて代替機種を選定しようとしたが、安全なペアを探すのが面倒なので実績ある手持ち在庫を使うことにした。GT10G131 も含め、入手至難半導体のオンパレードだ。自作する場合は、代替半導体を探して欲しい。ディスクリートで苦しむより、ゲートドライブ用のICを漁った方が良いのかもしれない。

 ストロボ用 IGBT で入手し易いものに、RJP5001 がある。どれぐらい使い物になるかは分からないが、大きめのコンデンサーにも対応可能であり、自分もプランBとして考慮している。

 ハイサイドが面倒臭くて、コイルガン自作の歴史で試行錯誤を繰り返した。この回路は、その1つの結論でもある。どうせ2個所だけなので、ドライブ用電源は絶縁型 DC-DC コンバーターを用意してしまう。一般に使われるチャージポンプと異なり、タイミングとかあれこれ考えなくて良い。
 サージ対策はローサイドだけ行い、ハイサイドには対策しない。ハイサイドが想定外に導通しても、ローサイドが導通しなければ問題ないからだ。

 ローサイドのQ2にはプルダウン抵抗R3が付いているが、ハイサイドのQ1には付けていない。ハイサイドはゲートドライブのため大容量C5を確保していて、プルダウンでそれを浪費したくないのだ。そしてローサイドさえOFFなら大丈夫なので、ハイサイドはプルダウンによるOFF保証を省略してしまう。

 11段式の時に試したスナバ回路は効果が確認できなかったので、今回は削除した。

 制御マイコンを dsPIC に変更するので、例によってドライブ能力が不足して面倒。ハイサイドはLEDを光らせる電流が必要なので、Q4による増幅でドライブ能力を確保する。2個所だけなのでバッファー使うよりトランジスターの方が楽。

 何から何まで負論理になってしまうのだけはウザいが、仕方ない。

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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