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2006年9月25日(月) 19:35
サイリスターはONになって電流が流れ始めると、電流が止まるまでOFFにならない。だが、完全にゼロになるまでOFFにならない訳じゃない。維持電流を下回ればOFFになる。
しかしそれは40ミリアンペアとかそんなレベルなので、コイルガンのLC共振では維持電流を下回る時間が短すぎてOFFにならないと思われる。そして、共振の第2周期以降へ突入・・・
サイリスターとは異なり積極的に電流をOFFに出来る素子は幾つかあるが、パワーMOSFETの次に機能強力なIGBT。当然容量はブービーと思いきや、面白いものが作られている。
コンデンサー放電用の特定用途サイリスターが製造されているように、特定用途IGBTも存在する。例えば東芝は、調光対応ストロボ用IGBTのシリーズがある。調光ストロボとはカメラのストロボで発光強度を変えられるタイプ。デジカメに使われるのは、ほとんどすべてが調光ストロボである。コンデンサーからフラッシュ管に流した電流を途中で止めることで発光エネルギーを調整する訳で、それ専用のIGBTってこと。まさにピッタリではないか!
秋葉原や日本橋やオクでスイッチング素子を漁るのも良いし自分も漁るが、本来の姿はまず最初に目的に適合した機種を選定することだろう。自分が白羽の矢を立てたのは、GT10G131というもの。耐電圧400V、1ミリ秒パルス耐電流200Aだ。多段式コイルガンではLC共振周期1ミリ秒程度を想定しているのでピッタリだ。3つ4つ並列で使えばピーク500Aも大丈夫だろう。何しろ重さが0.08グラムしかない。
LT3750で泣きを見たSOPパッケージだが、恐怖の0.5ミリピッチではなく1.27ミリピッチ。しかも、3つ4つの足が共通で端子になっているため、ハンダ付けにそう苦労しないはず。
スイッチング時間はスイッチング電源用IGBTに比べると長いが、2〜3μ秒ならコイルガンでは問題無いだろう。
パワーMOSFETに比べて使い難いのは、ゲート電圧の範囲が狭いこと。この機種では4〜6Vでなければ最大性能を出せず、6V越えると壊れるから出来るだけ5Vあたりに安定させねばならない。明らかに5V系マイコン制御を想定している機種だ。
フラッシュ電解200μFは充分定格に入っている。しかし負荷はフラッシュ管ではなくコイルである。フラッシュの場合はコンデンサーが持っていたエネルギーのかなりの割合が発光として失われるのに対し、コイルの磁力とプロジェクタイル加速でそれほどの割合が失われるとは期待出来ない。
やはり、11ジュール電解でも4パラ位するべきだろう。小ささにモノを言わせて物量作戦!
自分のイメージする多段式コイルガンは、2センチ程度の短いコイルを20〜30連にしたシロモノだ。直径11ミリの球形プロジェクタイルを加速するには、この位やらないとマトモな性能が出せないという気がする。
コイル1つに11ジュールのフラッシュ電解を1個〜数個取り付け、それぞれのフラッシュ電解に超小型IGBTを4つずつ装備した超並列型
(^_^;)
100個使ったってIGBT本体の重量は8グラムにしかならない。
ただし入手が難しいかもしれない。代替IGBTも探した方がいいだろう。
LC共振の1周期が終了し、コイルを流れる電流が極小になった瞬間にIGBTをOFFする。これにより、使われなかったエネルギーは最大限コンデンサーに回収する。コイル内にエネルギーが溜まっている状態でOFFにしてしまい、そのエネルギーの処置に悩むわ結局は捨てて無駄にするわ、ってのは嫌だ。
初弾のためのチャージに時間は食うが、後は減った分のエネルギーだけ追加するだけでガンガン連射出来る・・・といいなぁ。
プロジェクタイルの現在位置なんて、誰も気にしてません・・・
OFFにするタイミングはあくまでコイル内エネルギー最小コンデンサー内エネルギー最大となる瞬間であり、気にするのはそっち。弾丸には、こっちが用意したタイミングで前進してもらう。
20〜30連以上にすると、コイルの通電時間は1ミリ秒のオーダーである。コイルのインダクタンス等の制約からLC共振の1周期も1ミリ秒のオーダーとなるので、LC共振1周期でカットするのが良いだろう。
電解コンデンサーは高速の充放電に耐えられない。あるいは寿命を激減させる。
耐えられるのは専用の電解・・・カメラのストロボフラッシュ用として売られているものだ。330V200μFの小型11ジュール品は、鈴商に行けば1個100円で大量購入可能なので愛用している。
written by higashino [コイルガン] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]
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