コイルガン用昇圧チョッパー式キャパシタチャージャーの開発が成功したようです。

どうも。調子こいてリア充の祭典に参加してみたものの、青春とは無縁の生活を送っているトマト大佐です。
、、、なんか女の子と会話しない生活に慣れてきた気がします。たぶん8月は一度も異性と会話することなく過ぎてゆくでしょう。。。
いや、生活はとても充実してるんですよ？朝から夕方まで部活でPC、テスター、電源装置、オシロスコープに囲まれて。。。

はい。これ以上いうと辛くなってくるので本題に行きましょう。ぶっちゃけ面白いネタがないんだよね。。。

あ、そうそう。
ふと気になってアクセス解析で当ブログのアクセス数を確認してみたら、思っていたよりたくさんの方に閲覧していただいてるんですね。
もっとこれからはもっとまじめに有益な情報を発信していけるように努めます。
ぶっちゃけブログの移転も考えたんですけど、、、やっぱfc2が一番ですね。
デザインがちょっとあれなので、そのうちもっと見やすいようなデザインに一新したいと思います。

さて、話を元に戻して、今回は前回の記事の続編みたいな感じです。

心配していたtlp250の周波数特性（？）ですが、部室のオシロを借りて25khzでずっこんばっこんしてみましたが、特に目立った問題もなく、十分使えそうな波形を返してくれたので一安心。

さっそく回路図をおこします。fetのゲート周り以外は特に変更はありませんでした。



tlp250の回路図用記号を作るのが一番大変だったかな？
元々ライブラリに入ってたフォトカプラの記号をちょっといじって作りました。需要あるかもしれませんのでほしい人いたら教えてください。
抵抗は全部秋月の1/2Wもしくは1/4Wのカーボン抵抗です。
MOS-FETも秋月に売ってるＴＫ２０Ａ６０Ｕという素子です。（いままで散々逝かせちゃったなw）

ところで先日は海の日でしたね。その前日に地元の神社で夏のリア充祭りがあったんですよ。
行くならお小遣いをくれるということでしたのでありがたくいただいてはんだを購入しました（）
で、翌日、おそらくあと5年は縁がないであろう海の日に配置図をPasSでおこして半田づけ。



ところで今回の昇圧チョッパ回路ですが、試験的に紙エポキシ基板を導入してみました。
聞いていた通り、ランドが剥がれにくいですね。試作機は紙エポキシ基板の方がおすすめかもしれません。

さて、実験です。
制御基板をつないでスイッチオン！
、、、FETが死んだ。
は？なんで？ゲート抵抗がないせい？アツアツなんだけどw
(ゲート抵抗はこの実験後につけ加えました。)

ゲート抵抗10Ωを追加して実験してみる。。。
FET死亡。
おかしいな。なんでFETがこんなアツアツなんだ？コイル電流はMAX1Aも流れないはずだぞ？
どこかが深刻なサージでも発してFETがゲート破壊してるのか？？

ゲート抵抗を102Ωにしてみる。
、、、一応動作する。。。が、電流量がおかしい。
MAX0.5Aしか流れないはずなのに、最大2.25A流れる。。。

もしかしてこの計算式が間違ってるのか？？？
それはおいといて、なぜ抵抗値が10Ωではだめで、102Ωなら動作するんだ。。。

スイッチング周波数を半分にして再実験してみよう。

— トマト大佐 (@tomato_colonel) 2015, 7月 22

picのプログラムを書き換えようと、MPLABXを起動したその時、全ての原因が判明。

on時間、usのはずがmsになってるww

— トマト大佐 (@tomato_colonel) 2015, 7月 22

なんなんだよwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww
on時間50msecってw余裕で磁気飽和するわwwそりゃ異常なくらい電流が流れるだろうな。。。
ゲート抵抗を大きくしたら飽和領域で動作するようになって電流が流れなくなったってわけかw

と、言うことでプログラムを修正し、MAX0.5Aになるようにしたら、異常発熱もなく、無事動作するようになりました。
で、ゲート抵抗の値を色々と変えて実験してみた結果、特にゲート抵抗は出力電力に影響しなさそうだとわかったので、適当に33Ωを付け加えました。
ないのはさすがにまずいらしい（？）

で、出力が50%になるようにしてコンデンサの充電実験。。。

さーて。 50%の出力で大体200Vまで充電するのに何秒かかるかな？？ （バッテリーのプラグをつなぐ） どれどれ、、、え、プラグからテスターに目を移すまでの時間で充電終わってる・・・ ｳｪｲwwww

— トマト大佐 (@tomato_colonel) 2015, 7月 25

ｳｪｲwwwww

と、言うわけで問題なく動作する、実用的なコイルガン用昇圧チョッパー式キャパシタチャージャーの開発が無事成功しました。
たかがチョッパー回路でこんなに苦戦するとは想定外です。まだMAXの出力で動かしてみたことはないですが、たぶん問題なく動てくれるでしょう。近いうちにMAXの出力電力を測定します。

さて、これで今回の２段式回生あわよくば連射コイルガンの開発もやっと先に進めます。次は充電停止回路の抵抗値（ヒステリシス）の調整ですね。
それが終わったらいよいよ回生実験です。データを基に充電停止電圧を決定して、、、先は長いですね。

いずれコイルガン用キャパシタチャージャーの作り方まとめ的な記事がかけたらいいなと思っています。

最後に、、、

電流レンジで電圧測りかけた（汗）

— トマト大佐 (@tomato_colonel) 2015, 7月 22

皆さんもお気を付けください。
事故には十分注意して、よいパワエレライフを♪

fetのゲートドライブ

どうも。新たにテスターを買って満足しているものの、所持金がまた0円になった、コミュ障のトマト大佐です。
人生楽しいです。高専生ライフを満喫しています。やっぱり高専は僕にぴったりのところのようで安心しました。

さて、新しんことに挑戦してみたいというのと、お金がないというのと、夏やることがないというのと、なにより社会勉強的な意味で、バイト始めてみようと思ったんです。近くでバイトを探して、いい感じのところを発見しました！
それで、落ち着いて受話器を取り、電話をかけました。。。繋がらない、、、
またかけなおす、、、繋がらない。
電話番号は合ってます。次、繋がらなかったら諦めようと思って再度かけなおす。。。つながった！よっしゃ！ガッツポーズ。
、、、ここまではよかったんですが、ここで　必殺コミュ障発動！！

「あ、あの、す、すみません。じ、自分トマトというものなのですが、アルバイト情報を見てお電話させていただいたものなのですが、、、アルバイト採用担当の方はいらっしゃいますでしょうか。。。（超早口）。」

あ、おわった。そう確信しましたが、幸い（？）担当者不在で、またかけなおすことにしました。

はぁ、なぜだ。俺は確実に落ち着いて話している。
なぜだ？なぜあんなにも早口になってしまうんだ？

google先生によると、頭の回転が速い人は口が頭の速さに追い付かずに、早口になってしまうのは自然なこと。とのこと。
つまり、最初に言いたいことを用意してしまったせいで、短時間にフレーズが何個もでてきて、早口になってしまったらしい。
さらに電話で早口になる人は大概、前傾姿勢をとっているとのこと、、、たしかに寝っ転がった状態で早口は不可能かも。。。

というわけで、早口対策として次電話するときには、事前にあまり考えすぎずにメモだけ手元において寝っ転がった姿勢で電話します。

さて、本題ですが、今回のコイルガンのキャパシタチャージャーには、昇圧チョッパー回路を採用しました。
そして、スイッチング制御にはpic16f683を採用したわけですが、picの出力では、fetをドライブできません。ちょっと工夫をは施さなくてはなりません。
まず最初に思いついたのは、これ。


保護抵抗やベース抵抗等は省略しています。

こいつは動いてくれた。一回目は。。。
１回動かしただけでfetが異常発熱で死亡。死亡直後のヒートシンクは熱くない。
が、fetでやけどをした。熱の拡散がまるで追いつかないくらいにfetが猛烈に発熱して逝ってしまう。
しかも出力電圧も低い。これでは使い物にならない。尊い２名の素子（もとこ）ちゃんの命が奪われた。。。

というかんじで使えません。いや。乾電池で駆動すれば電圧は低いもののfetは壊れないんですが、バッテリーで動かす逝っちゃいます。たしか先輩も同じ症状に見舞われてた気がするような。。。まあいいや。

fetの壊れた原因は過電流だと思われますが、原因は不明。
コイルが磁気飽和したのか、、、放熱が不十分だったのか？？
わかりませんが、とりあえずこれではだめらしいです。
ちなみにトランジスタは生きてます。
オシロを持ってたら波形が観察できて原因がわかるはずなんですが、あいにく持ってないので正確な原因がわからない。。。

つぎに、プッシュプル回路を使ってみる。プッシュプル回路の設計ができるようになるまでおよそ２週間くらい勉強。。。
ようはNPNのトランジスタがアツアツカチカチの電流をどぴゅどぴゅしてそれをPNPトランジスタがバキューミング！！ということらしい。
一度組んだプッシュプルは設計がダメダメでトランジスタから香ばしい香りが、、、（）
ふぇっと　素子ちゃんはこの時点であと一人。。。

で、ちゃんと設計したプッシュプル回路でfetを動かしてみるが、、、動かない。。。
なぜか9.0V以上の電圧が出ない。。。なぜ降圧してるんだ昇圧チョッパ君よ！
後々判明しましたが、picのプログラムがあれで、ちゃんとスイッチングできてませんでした。
多分そのせいでfetが逝きましたが、気づかずに2週間位かくとうしてました（）

電圧が思うように上がらないのはきっと2sc1815の電流が雑魚いから、ターンオンに時間がかかってるんだ。
と、思い、プッシュプルのＮＰＮトランジスタをダイオードに置き換えた回路で動かそうとしたところでfetが死んでいることに気付いた。。。

なけなしのお金で追加発注。fetをさらに5個購入。ほかにもIGBTやターミナルブロックなども追加で購入。
あ、そうそう。紙エポキシ基板にも手を出してみました。ガラエポ基板と違って接着剤をケチってないからランドがはがれにくいとか。まだ使ってないのでわかりませんが。

で、上記のＮＰＮトランジスタレスのノンプッシュオンリープル回路でfetを動かしてみるもfetが一発で昇天。。。

、、、もう悪あがきはやめて素直にICに頼ることにしました。
TLP250というフォトカプラ（？）で一個150円です。（秋月）

よし。tlp250の使用実験成功！ これでたぶんゲートドライブが問題なくできるはず。。。 やっぱ素人が組んだ回路より、製品のICは強い。

— トマト大佐 (@tomato_colonel) 2015, 7月 11

というわけで、現在組み込みに向けて実験中です。
実は問題が一つありまして、、、

tlp250動作周波数25khzまでか。 しかも指数関数波形、、、 いまのチョッパ回路のスイッチングはひょっとしたら、ちょっと厳しいのかもしれないな。。。

— トマト大佐 (@tomato_colonel) 2015, 7月 12

２個しか買ってないので一個壊したら終わりですので慎重に実験しています。
まあフォトカプラは壊れないでしょうけどw

そんな感じです。あす、部室のオシロ借りて25khzでずっこんばっこんした時の波形を見てみます。
息が荒くなってきて波形があらぶってぶしゃーなんてならなければいいんですが（）

では今回のまとめ。

・青春してーーーーーーーーーーー！
・夏祭り？一人で？冗談だろwww

以上！