ガチのレーザーガン用

 数百ワットの励起用LDをドライブできる、ハイパワー DC-DC コンバーター。最適なのがTDKのPAHシリーズである。対象となるLDの電圧や電流のスペックを確認し、適切な機種を選定しよう。絶縁型なので、直列使用も可能。
 光出力20ワットのLDアレイ9直列・180ワット (14.4〜16.2V 25A) をドライブするため、PAH300S24-12 を2直列使用した。
 光出力5ワットのLDを68直列・340ワット (95〜120V 6A) をドライブするため、PAH350S24-48 を3直列使用した。

 

改造ポイント

 Vout の−と TRM の間に 500Ωを接続。DAC(0〜4.095V出力)と TRM の間に1KΩを接続。
 これにより、定格出力電圧の 60〜105%あたりまでを可変にできる。DAC出力電圧を高くすれば、リニアに出力電圧が高くなるため扱い易い。必要なのは外付けパーツだけであり、本体の改造は不用

 ただしDAC出力を下げても、即座に追随しない。出力電圧は、ゆっくり低下する。一方DAC出力を上げた場合は、即座に出力電圧が追随する。人間の指でトリガーを操作するような場合は、問題にならない。しかしレーザー加工機なら問題になるだろう。あくまで用途は軍事ってことでよろしく (^_^;)
 レーザー銃のトリガーOFFでは、リモート端子を操作すれば即座に電流が絶たれる。

 更に、接続先が入力側GNDではなく出力側GNDである点に注意。直列使用する場合、DAC電源に絶縁型DCコンバーターが必要となり、DAC操作にフォトカプラが必要となる。

 

 ノイズが乗ってDAC出力が化けると、出力電圧も化ける。このため、ノイズの影響が一過性に終わるようなシンプルなDACを使用するのが望ましい。モード設定機能を持ったDACで、ノイズにより勝手にモードが切り替わって致命的な事態を招く可能性がある。
 自分は DAC7611 を使っている。12ビットで0〜4.095V まで1ミリボルト単位で設定可能。12ビットデータを単純に送るだけなので、化けても影響がその回だけに留まる。

 電流検出やDACおよび制御用のPICと組み込んで行くと、配線が非常に多くなる。実装は常に大変だ。

 

電流検出

 直流電流検出は、シャント抵抗を使うのが確実。ただしジュール熱が発生しロスとなるため、抵抗値を小さくしたくなる。すると、非常にノイズが乗り易い。安易な回路を組むと、実用にならない。
 これは、自作レーザー銃のために作った検出回路。

 0.1ミリ秒程度の追随性があれば良いので、オペアンプ差動入力に0.1μFを挿入している。
 励起LDドライブ用の主電源と、制御用のデジタル電源はGNDを分離する。ただし、両者の電位差は0.1V単位を想定。オペアンプの電源は絶縁型を使用し、GNDはデジタル電源に合わせる。

 A/D コンバーターにスペック外の電圧が入らないよう、D1とD2で保護。
 オペアンプの出力が高くなり過ぎた場合のために、ツェナダイオード。出力がマイナスになった場合のために、高速ダイオード。順方向回復時間ゼロのショットキーバリアダイオードを使いたいが、温度が上がると急激にリーク電流が増大するのに要注意。無視できない電圧降下が生じる。
 また10V以下のツェナダイオードは特性が悪く、2〜3Vから馬鹿にならない電流を通してしまう。これまたOP97の出力が電圧降下するので、150Ωを入れるかどうかは実地に確認した方が良い。

 光出力200ワットの赤外線レーザーになると、アルミ缶を一瞬で撃ち抜く。ビームを横に振れば、紙のように切り裂いてしまう。

 

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