グリーンレーザーの38KHzなドライブに苦慮する＋改善。

240414
昨日基板が届いたので、まずは、38KHzの発振回路から、グリーンレーザーダイオードのドライブする回路を組み立ててみた。
が、これが意外に手こずっている。

定電流化させる抵抗は200～250mA流す設定にしている。

パワートランジスターの部分は、ICソケットにして置けば良かったのだが、太すぎてダメだと思って直付けにしている。
あとで思ったのは、Trの足を細めの線で延長してしまえば良いと言うこと。

まずは、1.5Aクラスのバイポーラートランジスタで試す。
hfeが100程度と低いのもあるが。(これが高いと今度はベースは電流が流れにくい傾向もあるようで、)
おそらく、タイマーICの555の内部抵抗でベースに流れる電流が限界で暗く光るようだ。
パルスで光らすから半減はするけど、その比じゃ無い感じ。。

じゃあ、パワーMOS-FETに交換すると、FETのゲートはほぼ絶縁だから良いかというと、更に暗い。
最初はゲートの電荷を逃がしたりする回路を付けていたが、それだとレーザーの発振に至らない。
外しても、ゲート容量は5000pFほど有るのが原因か、先の尖った波形になり、それに負ける原因は、やはり555の内部抵抗だと思われる。。

これがゲートの電圧。

555で555を駆動してるので、なおさらZが高いので出力が貧弱と言う結果だ。
ただ、LMC555なので、まだマシという感じかと。。
ダメなら、ある程度プルアップ抵抗とか、今のアルカリ4本の6Vから、006Pな9Vに変える必要があるかも。
バイポーラーで行くなら、ダーリントン接続も。

ドライブする2個の555を低内部インピーダンスな大電流型に変えるべきだと言う感じ。
で電流容量の多いXD555というのに交換かな？

で、XD555にしたら、FETでは更に暗くなった気も。。更に電圧が低下してる可能性も。バイポーラーに戻してみよう。

残るは、電源電圧アップか、ダーリントン接続だが、めんどいのでダーリントントランジスターがイイかも。。
と思ったが、比較的人気のある2SK4017が有ったので、調べてみるに、容量も少なく、起動電圧も低めで、ギリギリ行けそうかも。
やってみるに、…最初のバイポーラーレベルの感じ。
まだ、フォトリレーとか、バイポーラーのダーリントン接続も出来るけど、

6Vな電圧ではスイッチに半導体を使うとここらが限界なのかも？というのも、Trを通さずスイッチでつなげると、とても明るく光る。

で、ゲートの波形を確認すると、デューティー比が低くなっていることが分かる。
今のところ、555出力とゲートは、直結状態で、プルアップも負荷も無しではある。

入力容量による立ち上がりのなまりで、7～8割程度に落ちているが、駆動パルスのデューティーも1/3である。ギザギザも有る。
間違ってVRを回したかも？と確認もしてみたけど、部品も古いから信頼性が、、

ともあれ、パルス生成回路の方も基板は出来ているので作り直したい。
その上で、ダーリントンなバイポーラー、適正なMOS-FET、フォトリレーなどの選択肢から判定を考えて行きたい。

ここで、一般的欠点は、Vceが高め。低速ですね。
で、
ここあたりも。
ダーリントントランジスタ TTD1415B 100V7A
ダーリントントランジスタ抵抗入 TTD1509B 80V2A　＜高速だがVceがでかい。

一応、通常でhfeの高いのも試してみるかな？

とりあえず、プルアップ抵抗で電圧をスレッショルド近くに上げとくのも手かな？
ゲートドライバーとか？
単純には電源だけど…、006Pだと、適当な低ドロップは無く、7806程度を使うコトになる。

けど、
K4017の仕様を見る限り、それほど大きな問題はなさそうなので、
一番の問題は「デューティー比」である。まずは、パルス発振回路作成のほうが優先かな？

これは、レーザーユニットを付けてそのまま持続的に光らせたゲート電圧の波形。

デューティ比を上げるため、RAを300Ωに下げてたことで異常動作しててはまっていた。
RAは、1000Ωでもうまくいく石と行かない石がある。
この場合1300Ωでうまくいった。発信周波数の精度も高い。
また、データシートにも間違いと思われる記述があって一時、混乱していた。

でも見て見るに、やはり、レーザーは暗いので、FETのVdsに起因すると思う。
電流制御用の抵抗を下げるか、電源電圧を上げるか？である。

でもって、ワンショットパルス。
デューティーが低い。レーザードライバーを外せばくっきりした矩形波にはなるが、デューティー比は低いままである。
しかも、周期も早いようだ。

これは電源供給用の555の立ち上がりか信号発生用の555の立ち上がりが関係ありそう。
なので、発光時間を少し伸ばしたり、どこかを軽くプルアップしてみるとイイかも。

或いは、パルス生成を駆動し続けながら、ワンショット信号で「ANDゲート」か「加算」を通す感じかな？
OP-AMPで演算が有効かも？
その際、ゲートドライバやフォトリレーなども検討できる。

簡単にするなら、
PICなどのチップマイコン⇒ゲートドライバー⇒パワーMOS-FET
これを表面実装すれば良いのだが、、電子工作としては空しい気もする。

そこで、Trでの加算方式を考えてみた。
バリエーションもあるけど、それぞれ、2KΩを通して、510Ωを通し、1KΩでGNDに落としTrへ送る。
バーポーラーTrは電流で動作するので良く動いた、MOS-FETは暗いのでちょい考えねばならないかも？

発振状態でもワンショットのトリガリングしてる時の場合は非常に明るい。
でも、キャリアで薄明るく光る。この信号は、38KHzなので、受信側が反応してしまうやっかいだ。

そこで、やはり、OP-AMPで倍率に制限をかけたコンパレーターが必要。
この場合、倍率設定は、1～3倍なそこそこの値に設定するとイイかな？

ただのコンパレーターICの使用は、ピンアサインが違うので、多少迷っている。

部品数が多くなり、コンパクトじゃ無いのは悩みどこ。
基板の作り直しに熱中するより、この基板で出来るチェックはやり尽くしたいが、弄りまくると、基板周辺の耐久性も。。