フェーズシフタ

はたまたこんばんわ、Lokiです。
次記事書くときはテスラ専用のディップメータ製作に関して書こうかと思っていたのですが、発振回路調べてたら正帰還かけないと発振しないよなーってなってそのためには移相するんだよなーって調べてたら面白くなってきたのでちょっとまとめます。

フェーズシフタ 

フェーズシフタというのは位相を任意の角度だけずらすこと(移相)が可能な回路です。単純にLPFなんかでもフェーズシフタになりえますがゲインが一定でありませんので、オールパスフィルタを利用します。これはその名のとおり全帯域でゲインが一定となるフィルターです。当然フィルターなので周波数に応じて位相特性は変化します。つまるところこれを何に使うのかというとテスラコイルのフィードバック信号の位相調整です。前に書いた記事では特に触れなかったのですが正帰還になっていないと発振しないと思われます。(位相が90度とか進んでたり遅れてたりするとたぶん動かない。というか信号が減衰する)したがって、フェーズシフトを設けることによって位相をしっかり合わせます。結果、発振するようになってきます。

以前はPLL設ければ解決できるんじゃないかとかピーク電流監視して他励で常に電流が増え続けるように周波数いじればいいじゃんとか思っていましたが、自分の中ではこれが一番しっくりきています。(強引じゃない感じが好きです)
まあ、方針が一応定まったという感じです。では

ゲートドライブ回路

こんにちは、と言うかお久しぶりです。Lokiです。
半年以上も前に、テスラコイルの実験し次第記事書くとか言いながら全然書いてなかったので、少々書こうと思います。いえ、実験の記事を書くのではなく回路の設計に関して書きます。

ゲートドライブ回路

パワーエレクトロニクスに於いてパワー素子のゲートを駆動する回路はとても重要です。ゲートをいかに速くon-offできるかで回路の性能が決まってきます。IGBTのゲートはMOSFETのゲートと等価と考えることができるので、ここではMOSFETに還元して考察していきたいと思います。
MOSFETのゲートは容量性負荷であり、ゲートを駆動するという事は数pF程度のキャパシタンスの電荷を高速で充放電することに変わりありません。そこで利用されるのが大電流の吐き出し・吸出しができる回路です。大電流と言っても数A程度です。
テスラコイルではブリッジ回路のハイサイドを制御するのにパルストランスを利用している人が多いですので、パルストランスを利用した駆動回路を見ていきます。ただし、制御回路とゲートドライブ回路は絶縁する必要があるのであえてパルストランスを使う必要があるのかあまりわかりませんが....ゲートドライブ回路の保護という目的では有効かも知れません。

普通ゲートの手前には抵抗を入れます。これはゲートの寄生容量による発振などを防ぐ目的でつけられます。on時間に関してはこの抵抗による変化はほとんどありませんが、off時間に関しては抵抗０Ωのときと比べてかなりずれ下がってしまいます。そこでoff時における抵抗部分のインピーダンスを下げる目的でダイオードやPNPトランジスタなどを用います。そうすることでMOSFETの高速スイッチングを実現します。

このほかに、フォトカプラを利用して絶縁することもできますがこれだとゲートの数だけ別電源を用意する必要が出てきます。ただこの別電源の数はブートストラップ回路などを利用することで減らすことは可能なので、そんなに複雑な回路を組む必要性はなくなるでしょう。(ハイサイドを駆動できるゲートドライブICは利用していたりする)


ここで言ったようなゲートドライブ回路は、N-channelタイプのMOSFETを複数利用したブリッジ回路において有効です。プッシュプルで組むのであればもう少しきれいな回路を組むことが可能だと思われます。
なんだか、言っていることゴチャゴチャになりましたがこの記事は自分の頭を整理するためのメモみたいなものなので参考程度にしてもらえたら幸いです。では

テスラコイル考察まとめ

うにゃむにゃ
いつもねむまっているLokiです。
なんか、工作やってんだだかやってないんだか分からないですけどテスラコイルについて考えがまとまってきたので書きます。今後作る人の参考程度になればいいと思っています。


テスラまとめ

テスラコイルを作っている人はたくさんいると思うんですがその中でもPLLを実装すると最適な周波数で二次コイルを駆動できると聞きます。しかし、僕はテスラコイルにとってあまり現実的な回路とは思いません。(僕のPLLに関する理解が未熟なだけかもしれませんが.....)
そこで、単に二次コイルから引き戻した信号で駆動する自励タイプのテスラコイルが最もいいと思われます。

・具体的なアルゴリズム

まず、インタラプタから信号(パルス)を出力してゲートドライブ回路の出力を反転させます。すると一瞬だけ一次コイルから二次コイルへ電力が送られます。その時に二次コイルの位相を引き戻し、再びゲートドライブ回路の出力が反転するようにします。そしたら、また二次コイルに電力が送られて発信し続けます。

こいつのいいところは、PLLの知識がいらないのと駆動回路に使用する石の数が極端に少ないことです。(出力反転用のロジックICとゲートドライブICのみ)　
あとはブリッジ回路をいじるだけであらゆる二次コイルに対応できるはずです。

これがいまのところ自分が考えられるテスラコイルとしては最も簡単と思います。

今後実験をやり次第動画や写真を投稿していきます。

テスラコイル

どうも、お久しぶりです。

半年ぐらいすっぽかしてしまいました。

その間、いろいろと製作していたのですがとうこうしていませんでした。

すいません。

最近は、ryuno君とコイルガンではしゃいでいたり、レーザーハープや

テスラコイルを作っていたりしていましたので今日はテスラの写真をup

しておきます。もう少ししたら他の物の記事も書きます。