JP2000224850A

JP2000224850A - パルス電源装置

Info

Publication number: JP2000224850A
Application number: JP11063095A
Authority: JP
Inventors: Takehisa Koganezawa; 竹久小金澤; Eiji Sasamoto; 栄二笹本; Masayuki Tani; 政幸谷; Masao Azuma; 征男東; Tadashi Shibuya; 忠士渋谷
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-11-24
Filing date: 1999-03-10
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】多数のダイオード素子を直列接続したダイオ
ード回路Ｄ₁を設けることでトランスや可飽和リアクト
ルＳＩ₁，ＳＩ₂の磁気リセット電圧を確保するのでは、
コンデンサＣ₁からの高電圧以上の耐電圧にするために
ダイオード素子数が多くなる。【解決手段】ダイオード回路Ｄ₁は、各ダイオード素
子Ｄに並列にコンデンサＣ又はコンデンサＣと抵抗Ｒの
直列回路を設け、このコンデンサＣでダイオード素子に
印加される逆電圧を低く保持させておき、直列のダイオ
ード素子数を減らす。直列形の磁気パルス圧縮回路で、
ダイオード回路Ｄ₀に直列に可飽和リアクトルＳＩ₃を設
け、コンデンサＣ₁が充電されたときにダイオード回路
Ｄ₀の逆回復電流を可飽和リアクトルＳＩ₃で阻止してそ
の損失を軽減することも含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力用半導体スイ
ッチを用いたパルス発生回路と磁気パルス圧縮回路を組
み合わせ、高い繰り返しで狭幅の大電流パルスを発生す
るパルス電源装置に係り、特にパルストランスの磁気飽
和・偏磁の防止や可飽和リアクトルの磁気リセットのた
めの回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のパルス電源装置例を図４に示す。
パルス発生回路１は、電力用の初段コンデンサＣ₀を設
け、このコンデンサＣ₀を高圧充電器２により初期充電
しておき、半導体スイッチＳＷのオン制御でコンデンサ
Ｃ₀から可飽和リアクトルＳＩ₀を通してパルストランス
ＰＴにパルス電流Ｉ₀を供給する。可飽和リアクトルＳ
Ｉ₀は、半導体スイッチＳＷの完全なオン後に飽和動作
してパルス電流Ｉ₀を発生させることでスイッチＳＷの
責務を軽減する。

【０００３】パルストランスＰＴの二次側には２段の磁
気パルス圧縮回路３₁、３₂が縦続接続され、初段の磁気
パルス圧縮回路３₁ではパルストランスＰＴで昇圧した
パルス電流Ｉ₁でコンデンサＣ₁が高圧充電され、このコ
ンデンサＣ₁の充電電圧で可飽和リアクトルＳＩ₁が磁気
スイッチ動作することにより磁気パルス圧縮した狭幅の
パルス電流Ｉ₂を図示の極性で次段の磁気パルス圧縮回
路３₂に供給する。同様に、可飽和リアクトルＳＩ₂の磁
気スイッチ動作により、磁気パルス圧縮回路３₂でパル
ス幅の磁気パルス圧縮を行い、パルス電流Ｉ₃を図示の
極性で出力する。

【０００４】磁気パルス圧縮回路３₂のパルス出力は、
レーザヘッドのチャンバなどの負荷４に狭幅・高電圧の
パルス電流を供給する。負荷４は、主放電電極Ｅ_LMと予
備電離電極Ｅ_LAの並列回路にピーキングコンデンサＣ_P
が設けられ、パルス電流でピーキングコンデンサＣ_Pが
一定電圧レベルまで充電されたときに、コンデンサ
Ｃ_P’を通した予備電離電極Ｅ_LAによる放電で管内ガス
の予備電離を行い、この予備電離により主放電電極Ｅ_LM
に主放電を得る。

【０００５】ここで、可飽和リアクトルＳＩ₀、ＳＩ₁、
ＳＩ₂にはそれぞれ磁気リセット巻線と磁気リセット回
路ＭＲ₀、ＭＲ₂及びＭＲ₃を設け、可飽和リアクトルの
飽和動作後に直流リセット電流を供給することでそれら
を逆極性に励磁し飽和させておく。また、磁気リセット
回路ＭＲ₁は、パルストランスＰＴのリセット巻線に直
流バイアス電流を供給することで鉄心の磁気飽和を防止
する。これら磁気リセット回路は、１つのリセット電源
から一括してリセット電流を供給する場合もある。

【０００６】このような構成のパルス電源装置におい
て、負荷４の放電は、与えられたパルスエネルギーを全
て消費することなく、消費しきれない一部のエネルギー
がパルス発生回路１側に戻ってくる。この戻ってくるエ
ネルギーのことをキックバックエネルギーと称してい
る。このキックバックエネルギーは、パルス発生回路か
らの反射エネルギーとして負荷放電後にピーキングコン
デンサＣ_Pの再充電電圧（残留電荷）として現れる。

【０００７】ピーキングコンデンサＣ_Pの再充電電圧が
逆極性になる場合、負荷４の状態に影響を与え、負荷が
レーザヘッドになる場合には次回放電時の出力エネルギ
ーが不安定になることがある。

【０００８】このピーキングコンデンサＣ_Pの逆極性の
再充電電圧を無くすため、磁気パルス圧縮回路３₂の出
力段にダイオードＤ₀を設けたり、負荷４に並列にリア
クトルＬ_Hを設け、ピーキングコンデンサＣ_Pの再充電電
圧の発生を抑制する。

【０００９】このダイオードＤ₀やリアクトルＬ_Hの介在
は、磁気リセット電流に対してパルストランスＰＴの二
次側を直流的に短絡させることになり、磁気リセット回
路ＭＲ₁〜ＭＲ₃によるパルストランスＰＴや可飽和リア
クトルＳＩ₁，ＳＩ₂の磁気リセットに不都合が生じる。
これを以下に説明する。

【００１０】図４の構成において、磁気リセット回路Ｍ
Ｒ₁〜ＭＲ₃は、定電流源で表しているが、実際には直流
定電圧源に抵抗とインダクタを直列に設けて定電流源を
実現している。また、パルストランスＰＴ及び可飽和リ
アクトルＳＩ₀，ＳＩ₁，ＳＩ ₂の巻線に示す「・」印は
巻線方向を示しており、互いの誘起電圧極性は「・」印
で示す方向になる。

【００１１】パルストランスや可飽和リアクトルの磁性
体を一方向にリセットするためには、磁性体のＢ−Ｈ曲
線から明らかなように、非飽和領域を通過する必要があ
る。この非飽和領域ではパルストランスの一次巻線と二
次巻線並びにリセット巻線と主巻線との間に変圧器作用
が生じ、リセット巻線にリセット電圧が印加されると主
巻線に誘起電圧が印加される。逆に、主巻線が低インピ
ーダンス状態になっていると、主巻線に誘起される電圧
が上がらず、リセットされるまでの時間が長くなってし
まう。

【００１２】つまり、パルストランスＰＴや可飽和リア
クトルＳＩ₁、ＳＩ₂へのリセット電圧印加に対してその
二次巻線側電圧極性は「・」印の方向になり、この極性
に対してピーキングコンデンサＣ_Pの残留電荷を消滅さ
せるためのダイオードＤ₀は導通方向になるし、リアク
トルＬ_Hでは短絡状態になる。すなわち、ダイオードＤ₀
やリアクトルＬ_Hを設けることは、パルストランスＰＴ
等のリセット電圧印加に対して、その二次側がほとんど
短絡状態になり、リセット電圧を確立できない。特に、
パルストランスＰＴには、磁気リセット回路ＭＲ₁でリ
セット電流を供給して非飽和状態に戻そうとするが、二
次側のダイオードＤ₀等の介在により十分なリセットが
なされず、その磁性体が徐々に偏磁され、やがて飽和し
てしまうことがある。

【００１３】そこで、パルストランスＰＴの二次側にダ
イオード回路Ｄ₁を設け、このダイオード回路Ｄ₁の極性
をパルストランスＰＴの磁気リセット電流に対して阻止
方向にすることにより、パルストランスの磁気リセット
を確実にし、ひいてはパルストランスの偏磁と飽和を防
止すると共に、可飽和リアクトルＳＩ₁、ＳＩ₂の磁気リ
セットを確実にする。

【００１４】なお、ダイオードＤ₀やダイオード回路Ｄ₁
の接続方向は、負荷の構成の違いや磁気パルス圧縮回路
の構成の違いにより適宜変更される。また、パルストラ
ンスＰＴに代えて可飽和トランスを設け、その二次側に
ダイオード回路Ｄ₁を設ける場合もある。

【００１５】例えば、図５は、磁気パルス圧縮回路を直
列形とする場合である。パルストランスＰＴの二次側に
並列に可飽和リアクトルＳＩ₁を設け、さらに直列のコ
ンデンサＣ₁を介してダイオード回路Ｄ₀と負荷４のピー
キングコンデンサＣ_Pの並列回路に接続する。この構成
において、可飽和リアクトルＳＩ₁は、図示の矢印方向
に磁気リセットしておき、パルストランスＰＴの二次出
力でダイオード回路Ｄ ₀→コンデンサＣ₁→ダイオード回
路Ｄ₁の経路でコンデンサＣ₁を充電し、この後の可飽和
リアクトルＳＩ₁の磁気飽和でコンデンサＣ₁→ピーキン
グコンデンサＣ _P→可飽和リアクトルＳＩ₁の経路でコン
デンサＣ₁からピーキングコンデンサＣ_Pへの磁気パルス
圧縮した放電を得る。

【００１６】上記の図５に示す直列形の磁気パルス圧縮
回路において、ダイオード回路Ｄ₁は、図４の場合と同
じにパルストランスＰＴの磁気リセット電流に対して阻
止する。また、ダイオード回路Ｄ₀は、コンデンサＣ₁の
充電電流路を形成すると共に、ピーキングコンデンサＣ
_Pの残留電荷の放電を行う。

【００１７】なお、ダイオード回路Ｄ₀に代えて、図示
のように可飽和リアクトルＳＩ₂を設ける場合もある。
この場合、可飽和リアクトルＳＩ₂は、可飽和リアクト
ルＳＩ₁よりも電圧時間積を大きくし、可飽和リアクト
ルＳＩ₁の飽和動作が先になるように設計する。

【００１８】また、直列形で２段以上の磁気パルス圧縮
回路とする場合は、例えば、図６に示すように、パルス
トランスＰＴ（又は可飽和トランス）の二次側に２段の
可飽和トランスＳＩ₁、ＳＩ₂を設け、この後段にコンデ
ンサＣ₁とダイオード回路Ｄ₀を設け、パルストランスＰ
Ｔの出力を可飽和トランスＳＴ₁，ＳＴ₂で磁気パルス圧
縮してコンデンサＣ₁を充電し、その後に可飽和トラン
スＳＴ₂の飽和動作でコンデンサＣ₁の放電を得る。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】従来装置は、パルスト
ランスＰＴの二次側にダイオード回路Ｄ₁を設けること
により、パルストランスＰＴの偏磁と飽和を防止し、可
飽和リアクトルＳＩ₁、ＳＩ₂の磁気リセットを短時間で
確実にすることができる。

【００２０】ここで、ダイオード回路Ｄ₁は、コンデン
サＣ₁に印加される高い電圧（数ｋＶ〜数百Ｖ）にも破
損しない耐圧をもつ必要がある。このため、ダイオード
回路Ｄ ₁の実際の構成は、多数のダイオード素子を直列
接続したものにされる。

【００２１】この構成のダイオード回路Ｄ₁では、順方
向電圧が高くなり、等価的にパルストランスＰＴの巻線
比を低下させるし、回路損失が大きくなる。また、ダイ
オード回路Ｄ₁の回路が電流Ｉ₁のループインダクタンス
を増し、磁気パルス圧縮効果に影響を及ぼす。さらに、
コストアップや装置の大型化を招く。これら問題は、パ
ルストランスに代えて、可飽和トランスを用いた場合も
同様にある。

【００２２】なお、ダイオード回路Ｄ₀については、コ
ストアップや装置の大型化を招くが、パルス発生動作に
は影響しない。

【００２３】本発明の目的は、トランスの二次側に設け
るダイオード素子の直列数を少なくしながら所期の耐電
圧を確保できるようにしたパルス電源装置を提供するこ
とにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、トランスの二次側に設けるダイオード回路
Ｄ₁の各ダイオード素子Ｄに並列に、コンデンサＣ又は
コンデンサＣと抵抗Ｒの直列回路を設け、トランスの二
次側に接続されるコンデンサＣ₁から高い電圧が各ダイ
オード素子Ｄに印加されるときに、コンデンサＣへの微
小充電電流でダイオード素子Ｄの両端逆電圧を抑制して
おき、この抑制期間に可飽和リアクトルＳＩ₁が飽和動
作することで各ダイオード素子Ｄに印加される逆電圧を
低く保持するようにしたもので、以下の構成を特徴とす
る。

【００２５】初期充電されるコンデンサから半導体スイ
ッチのスイッチ動作でトランスを通してパルス電流を発
生するパルス発生回路と、前記トランスの二次側に得る
パルス電流でコンデンサを充電し、この充電電圧で可飽
和リアクトルが磁気スイッチ動作することで磁気パルス
圧縮して負荷にパルス電流を供給する磁気パルス圧縮回
路と、複数のダイオード素子の直列接続で前記トランス
の二次側に設けられ、各ダイオード素子を前記トランス
の磁気リセット電流に対して阻止方向にしたダイオード
回路とを備えたパルス電源装置において、前記ダイオー
ド回路は、各ダイオード素子に並列にコンデンサ又はコ
ンデンサと抵抗の直列回路を設け、このコンデンサで前
記ダイオード素子に印加される逆電圧を低く保持させる
ことを特徴とする。

【００２６】また、前記ダイオード回路は、両端に抵抗
を設け、この抵抗で前記ダイオード素子に並列のコンデ
ンサ及び前記磁気パルス圧縮回路の残留電荷を放電させ
ることを特徴とする。

【００２７】また、前記磁気パルス圧縮回路のコンデン
サの両端又は出力段に抵抗又は抵抗とリアクトルの直列
回路を設け、この抵抗で前記ダイオード素子に並列のコ
ンデンサ及び前記磁気パルス圧縮回路の残留電荷を放電
させることを特徴とする。

【００２８】また、本発明は、直列形の磁気パルス圧縮
回路をもつパルス電源装置において、コンデンサＣ₁の
充電電流路を形成ダイオード回路Ｄ₀に直列に可飽和リ
アクトルＳＩ₃を設け、この可飽和リアクトルによって
コンデンサＣ₁の放電終了までダイオード回路Ｄ₀の逆回
復電流を阻止し、さらに逆電圧を負担することにより、
ダイオード回路Ｄ₀の逆回復損失軽減と逆耐圧軽減を図
るようにしたもので、以下の構成を特徴とする。

【００２９】初期充電されるコンデンサから半導体スイ
ッチのスイッチ動作でトランスを通してパルス電流を発
生するパルス発生回路と、前記トランスの二次側に直列
接続されて該トランスの出力で充電され可飽和リアクト
ルの飽和動作で負荷側に放電するコンデンサ、およびこ
のコンデンサに直列接続され導通によって該コンデンサ
の充電電流路を形成するダイオード回路を有する直列形
の磁気パルス圧縮回路とを備えたパルス電源装置におい
て、前記磁気パルス圧縮回路のダイオード回路に可飽和
リアクトルを直列接続で設け、この可飽和リアクトル
は、前記ダイオード回路の導通方向に磁気リセットして
おき、前記磁気パルス圧縮回路のコンデンサが前記負荷
に放電終了するまで前記ダイオード回路の逆回復電流を
阻止する構成にしたことを特徴とする。

【００３０】また、前記ダイオード回路は、ダイオード
素子に並列にコンデンサ又はコンデンサと抵抗の直列回
路を設け、このコンデンサで前記ダイオード素子に印加
される逆電圧を低く保持させることを特徴とする。

【００３１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を示す
回路図である。同図が図４と異なる部分は、ダイオード
回路Ｄ₁を構成する各ダイオード素子Ｄに並列に、コン
デンサＣと抵抗Ｒの直列回路を設けた点にある。

【００３２】この回路の各抵抗Ｒは、極めて小さい抵抗
値のものであり、極端には各抵抗Ｒを省略し、各コンデ
ンサＣのみを各ダイオード素子Ｄに並列に設けることで
も良い。

【００３３】ダイオード回路Ｄ₁を上記の構成にする
と、パルストランスＰＴからのパルス電流Ｉ₁は、その
殆どが各ダイオード素子Ｄの直列回路を通して流れ、高
周波電流成分の一部はコンデンサＣを通して流れる。ま
た、各コンデンサＣは各ダイオード素子Ｄの順方向電圧
で充電される。

【００３４】電流Ｉ₁によりコンデンサＣ₁が高い電圧に
充電されたとき、この電圧がダイオード回路Ｄ₁の両端
に逆電圧として印加される。この逆電圧に対して、各ダ
イオード素子Ｄに並列の各コンデンサＣを通して微小電
流が流れる。すなわち、この電流が流れる時は、パルス
トランスＰＴの一次側の可飽和リアクトルＳＩ₀が逆方
向に飽和して高いインピーダンスになるため、微小電流
になる。

【００３５】この微小電流で各コンデンサＣが逆方向に
充電されるまでは、各ダイオード素子Ｄに印加される逆
電圧は各コンデンサＣの低い電圧に保持され、各ダイオ
ード素子Ｄに必要な耐電圧を下げること、すなわちダイ
オード回路Ｄ₁全体の耐電圧を下げることができ、各ダ
イオード素子Ｄの直列接続数を減らすことができる。

【００３６】上記の各コンデンサＣが低い電圧に保持さ
れている時間は短時間であるが、この時間内に可飽和リ
アクトルＳＩ₁が飽和動作し、コンデンサＣ₁からコンデ
ンサＣ₂にパルス電流Ｉ₂を発生させ、コンデンサＣ₁の
電圧が急速に低下し、ダイオード回路Ｄ₁へ印加されて
いた逆電圧が消滅する。

【００３７】図２は、ダイオード回路Ｄ₁の周辺回路の
電圧・電流波形を示す。時刻ｔ₀で電流Ｉ₁が流れ始め、
時刻ｔ₁でコンデンサＣ₁の電圧Ｖ_C1がピーク値まで充電
されたとき、可飽和リアクトルＳＩ₁が飽和動作し、コ
ンデンサＣ₁からコンデンサＣ ₂への電流Ｉ₂でその電圧
Ｖ_C2が急激に上昇すると共に電圧Ｖ_C1が急激に下降す
る。そして、時刻ｔ₂で可飽和リアクトルＳＩ₂が飽和動
作することでコンデンサＣ ₂からピーキングコンデンサ
Ｃ_Pへの電流Ｉ₃が発生する。

【００３８】ここで、ダイオード回路Ｄ₁に印加される
電圧Ｖ_D1は、時刻ｔ₀からｔ₁までは電流Ｉ₀による低い
順方向電圧Ｖ_Fに制限される。そして、電流Ｉ₀が零にな
る時刻ｔ₁では、ダイオード回路Ｄ₁にコンデンサＣを設
けない場合ではコンデンサＣ ₁の高い電圧がダイオード
回路Ｄ₁にそのまま印加される。

【００３９】コンデンサＣを設けた本実施形態では、時
刻ｔ₁からの電圧Ｖ_D1は、下記式で示す電圧Ｖ_Rになる。

【００４０】

【数１】

【００４１】Ｃ_S：ダイオード回路Ｄ₁の両端からみた各
コンデンサＣの総容量ｉ_D：ダイオード回路Ｄ₁に逆方向に流れる微小電流Ｒ：ダイオード回路Ｄ₁の両端からみた各抵抗Ｒの加算
抵抗すなわち、ダイオード回路Ｄ₁に印加される逆電圧Ｖ
_Rは、コンデンサＣの介在により、コンデンサＣの総容
量Ｃ_Sを係数とする積分動作で上昇し、徐々に高くなっ
ていく。この電圧Ｖ_Rの上昇率は、容量Ｃ_Sの変更で任意
のものにでき、ダイオード回路Ｄ₁に印加される逆電圧
を任意に調整できる。

【００４２】この電圧Ｖ_Rが低いうちに、時刻ｔ₂で可飽
和リアクトルＳＩ₁が飽和動作すると、電圧Ｖ_Rが零に向
かって下降する。

【００４３】以上のように、本実施形態では、ダイオー
ド回路Ｄ₁として、各ダイオード素子Ｄに並列にそれぞ
れコンデンサＣを接続、又はコンデンサＣと抵抗Ｒの直
列回路をそれぞれ接続することにより、ダイオード回路
Ｄ₁両端の逆耐圧を下げることができ、ダイオード素子
Ｄの直列素子数を従来のものより少なくすることができ
る。これにより、ダイオード回路Ｄ₁の両端の順方向電
圧を低くすることができるし、その回路損失を低減でき
る。また、ダイオード回路Ｄ₁の回路は、電流Ｉ₁のルー
プインダクタンスを増すことなく、磁気パルス圧縮効果
への影響を少なくできる。さらに、ダイオード回路Ｄ₁
のコスト低減及び小型化を図ることができる。

【００４４】なお、ダイオード回路Ｄ₁の回路構成は、
適宜設計変更できる。例えば、図３の（ａ）に示すよう
に、ダイオード回路Ｄ₁の両端に並列に高抵抗値の抵抗
Ｒ₁を設け、コンデンサＣが微小電流ｉ_Dで逆極性に充電
された電荷を抵抗Ｒ₁を通して放電させておくことで次
回のパルス発生での不要動作を無くす。この抵抗Ｒ₁を
設けることは、負荷側からのキックバックエネルギーで
コンデンサＣ₁やＣ₂が逆極性に充電される場合の放電抵
抗にも利用することができる。

【００４５】同様に、図３の（ｂ）に示すように、抵抗
Ｒ₁に代えて、コンデンサＣ₁やＣ₂の両端又は負荷４の
両端のいずれか１つの箇所に高い抵抗値の抵抗Ｒ₂、さ
らには抵抗Ｒ₂とリアクトルＬ₂の直列回路を設ける構成
でもよい。

【００４６】図７は、本発明の他の実施形態を示す要部
回路構成であり、直列形の磁気パルス圧縮回路をもつパ
ルス電源装置に適用した場合である。

【００４７】前記のように、図５や図６の直列形の場合
では、ダイオード回路Ｄ₀は、ピーキングコンデンサＣ_P
の残留電荷の放電とコンデンサＣ₁の充電電流路の形成
を兼ねている。

【００４８】この場合、ダイオード回路Ｄ₀にはコンデ
ンサＣ₁の充電電流が流れた直後にコンデンサＣ₁から逆
電圧が印加されることになる。この充電電流が流れた直
後の逆電圧の印加では、ダイオード回路Ｄ₀が逆回復す
る際に比較的大きな電流が流れ、ダイオード回路Ｄ₀の
逆回復損失が大きくなる。

【００４９】また、ダイオード回路Ｄ₀の実際の回路構
成は、ダイオード素子と抵抗の並列回路を複数段直列接
続してコンデンサＣ₁の高い電圧にも十分な逆耐圧を得
るために耐電圧の高いダイオード又はダイオード回路段
数が多く必要となる。

【００５０】本実施形態は、これら課題を解決するもの
で、図７が図５と異なる部分は、ダイオード回路Ｄ₀に
直列に可飽和リアクトルＳＩ₃を設けた点にある。

【００５１】可飽和リアクトルＳＩ₃は、図示の矢印方
向で示すように、ダイオード回路Ｄ₀の導通方向と同じ
方向に磁気リセットしておく。また、可飽和リアクトル
ＳＩ₃の電圧時間積は、コンデンサＣ₁からピーキングコ
ンデンサＣ_Pへの放電が終了するのに必要な時間後に飽
和動作するよう設計される。

【００５２】本実施形態において、コンデンサＣ₁の充
電は、パルストランスＰＴの二次出力で可飽和リアクト
ルＳＩ₃→ダイオード回路Ｄ₀→コンデンサＣ₁→ダイオ
ード回路Ｄ₁の経路でなされる。その後、可飽和リアク
トルＳＩ₁が飽和動作したときにコンデンサＣ₁からピー
キングコンデンサＣ_Pへの放電がなされる。

【００５３】この放電動作に際して、コンデンサＣ₁か
らダイオード回路Ｄ₀に逆電圧が印加されるが、ダイオ
ード回路Ｄ₀の一端には可飽和リアクトルＳＩ₃が設けら
れることから、ダイオード回路Ｄ₀の逆回復電流を可飽
和リアクトルＳＩ₃で阻止し、コンデンサＣ₁の放電後の
低い逆電圧でダイオード回路Ｄ₀に逆回復電流を流すこ
とができる。これにより、ダイオード回路Ｄ₀の逆回復
損失を大幅に軽減することができる。

【００５４】また、ダイオード回路Ｄ₀に印加される逆
電圧の大部分は可飽和リアクトルＳＩ₃で負担すること
ができる。これにより、ダイオード回路Ｄ₀の耐電圧責
務を小さくすることができ、ダイオード回路Ｄ₀として
は、従来の構成に比べて、耐電圧の低いダイオード又は
ダイオード回路段数が少なくした構成で済む。

【００５５】なお、ダイオード回路Ｄ₀は、図１のダイ
オード回路Ｄ₁の構成と同様に、ダイオード素子に並列
にコンデンサ、またはコンデンサと抵抗の直列回路を設
けることで逆電圧を一層低く保持することができる。

【００５６】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、ダイオ
ード回路Ｄ₁の各ダイオード素子Ｄに並列に、コンデン
サＣ又はコンデンサＣと抵抗Ｒの直列回路を設け、トラ
ンスの二次側に接続されるコンデンサＣ₁から高い電圧
が各ダイオード素子Ｄに印加されるときに、コンデンサ
Ｃへの微小充電電流でダイオード素子Ｄの両端逆電圧を
抑制するようにしたため、ダイオード素子の直列数を少
なくしながら所期の耐電圧を確保できる。

【００５７】また、本発明によれば、直列形の磁気パル
ス圧縮回路をもつパルス電源装置において、コンデンサ
Ｃ₁の充電電流路を形成ダイオード回路Ｄ₀に直列に可飽
和リアクトルＳＩ₃を設け、この可飽和リアクトルによ
ってコンデンサＣ₁の放電終了までダイオード回路Ｄ₀の
逆回復電流を阻止し、さらに逆電圧を負担するようにし
たため、ダイオード回路Ｄ₀の逆回復損失を軽減および
逆耐圧軽減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示すパルス電源装置の回路
図。

【図２】実施形態における各部波形図。

【図３】本発明の他の実施形態を示す要部回路図。

【図４】従来のパルス電源装置の回路例。

【図５】従来の直列形の磁気パルス圧縮回路の例。

【図６】従来の直列形の多段磁気パルス圧縮回路の例。

【図７】本発明の他の実施形態を示すパルス電源装置の
要部回路図。

【符号の説明】

１…パルス発生回路２…高圧充電器３₁、３₂…磁気パルス圧縮回路４…負荷ＳＷ₀…半導体スイッチＳＩ₀、ＳＩ₁、ＳＩ₂、ＳＩ₃…可飽和リアクトルＣ₀、Ｃ₁、Ｃ₂…コンデンサＣ_P…ピーキングコンデンサＭＲ₀、ＭＲ₁、ＭＲ₂、ＭＲ₃…磁気リセット回路Ｄ₀、Ｄ₁…ダイオード回路Ｄ…ダイオード回路Ｄ₁のダイオード素子Ｃ…ダイオード回路Ｄ₁のコンデンサＲ…ダイオード回路Ｄ₁の抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷政幸東京都品川区大崎２丁目１番17号株式会社明電舎内 (72)発明者東征男東京都品川区大崎２丁目１番17号株式会社明電舎内 (72)発明者渋谷忠士東京都品川区大崎２丁目１番17号株式会社明電舎内Ｆターム(参考） 5F071 GG02 GG03 GG05 JJ01 JJ08 5H730 AA15 AA19 AS04 BB21 BB57 DD05 EE02 EE07 EE44

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】初期充電されるコンデンサから半導体ス
イッチのスイッチ動作でトランスを通してパルス電流を
発生するパルス発生回路と、前記トランスの二次側に得
るパルス電流でコンデンサを充電し、この充電電圧で可
飽和リアクトルが磁気スイッチ動作することで磁気パル
ス圧縮して負荷にパルス電流を供給する磁気パルス圧縮
回路と、複数のダイオード素子の直列接続で前記トラン
スの二次側に設けられ、各ダイオード素子を前記トラン
スの磁気リセット電流に対して阻止方向にしたダイオー
ド回路とを備えたパルス電源装置において、前記ダイオード回路は、各ダイオード素子に並列にコン
デンサ又はコンデンサと抵抗の直列回路を設け、このコ
ンデンサで前記ダイオード素子に印加される逆電圧を低
く保持させることを特徴とするパルス電源装置。
【請求項２】前記ダイオード回路は、両端に抵抗を設
け、この抵抗で前記ダイオード素子に並列のコンデンサ
及び前記磁気パルス圧縮回路の残留電荷を放電させるこ
とを特徴とする請求項１に記載のパルス電源装置。
【請求項３】前記磁気パルス圧縮回路のコンデンサの
両端又は出力段に抵抗又は抵抗とリアクトルの直列回路
を設け、この抵抗で前記ダイオード素子に並列のコンデ
ンサ及び前記磁気パルス圧縮回路の残留電荷を放電させ
ることを特徴とする請求項１に記載のパルス電源装置。
【請求項４】初期充電されるコンデンサから半導体ス
イッチのスイッチ動作でトランスを通してパルス電流を
発生するパルス発生回路と、前記トランスの二次側に直列接続されて該トランスの出
力で充電され可飽和リアクトルの飽和動作で負荷側に放
電するコンデンサ、およびこのコンデンサに直列接続さ
れ導通によって該コンデンサの充電電流路を形成するダ
イオード回路を有する直列形の磁気パルス圧縮回路とを
備えたパルス電源装置において、前記磁気パルス圧縮回路のダイオード回路に可飽和リア
クトルを直列接続で設け、この可飽和リアクトルは、前
記ダイオード回路の導通方向に磁気リセットしておき、
前記磁気パルス圧縮回路のコンデンサが前記負荷に放電
終了するまで前記ダイオード回路の逆回復電流を阻止す
る構成にしたことを特徴とするパルス電源装置。
【請求項５】前記ダイオード回路は、ダイオード素子
に並列にコンデンサ又はコンデンサと抵抗の直列回路を
設け、このコンデンサで前記ダイオード素子に印加され
る逆電圧を低く保持させることを特徴とする請求項４に
記載のパルス電源装置。