JPH0228610Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この考案は、イオン注入装置に高電圧を供給す
るための電源装置に関する。

(ロ) 従来技術 イオン注入装置用電源装置は、低リツプルの直
流高電圧を高速追従性をもつて出力する必要があ
る。そこで、変圧器の一次側電流を高周波でスイ
ツチングし、二次側の昇圧された出力電圧を整流
してイオン注入装置に供給すると共に、二次側出
力電圧を一次側に負帰還して出力電圧を一定に制
御する方式が多く用いられている。

この方式において、一次側電流を高周波でスイ
ツチングする回路には、回路構成が簡単で変換効
率が良いことから、自励式高周波発振回路がよく
採用される。

ところが、イオン注入装置ではしばしば放電に
よつて負荷短絡状態になり、このときに上記自励
式高周波発振回路が破壊されてしまうことがあ
る。

自励式高周波発振回路が破壊される原因は、従
来は放電によるサージと考えられており、このた
めサージ対策が種々提案されたが、満足すべき成
果は得られていない。

(ハ) 考案の目的 この考案は、自励式高周波発振回路を含む電源
装置において自励式高周波発振回路の破損を防止
することを目的とするものである。

(ニ) 考案の構成 この考案の考案者らは、上記目的を達成すべく
鋭意研究をすすめた結果、自励式高周波発振回路
が破壊される原因は、放電によるサージではな
く、むしろ負荷短絡状態が負帰還されて一次側電
流が増大されたときに、自励式高周波発振回路の
能動素子が飽和領域に入り込んで発振を停止し、
それにより二次側出力が低下しそれが再び負帰還
されるため、能動素子がさらに飽和領域で維持さ
れて、過大の直流電流が連続して自励式高周波発
振回路に流れるからであることを見出した。そこ
で、一次側電流が所定値以上になつたときには、
自励式高周波発振回路の作動を停止して能動素子
を飽和領域から抜け出させるように回路を構成す
ることで、この考案を完成したものである。

すなわち、この考案のイオン注入装置用電源装
置は、変圧器の一次側に一次側電流をスイツチン
グするための自励式高周波発振回路が設けられ、
二次側に二次側出力を検出する出力検出回路が設
けられ、２つの入力を有し、その一方側入力に加
えられる出力検出回路の出力電圧に対応する電圧
と、その他方側入力に加えられる、目標出力電圧
に応じて設定される基準電圧とを比較しその出力
を前記自励式高周波発振回路に負帰還する負帰還
回路がさらに設けられてなるイオン注入装置用電
源装置において、コイルと接点とを有し、そのコ
イルが前記変圧器の一次側に電気的に直列接続さ
れ、かつその接点が前記他方側入力と接地間に接
続されて、一次側電流が所定値以上のときに作動
して前記自励式高周波発振回路に一次側電流を減
少させる方向の制御信号を与えるリードスイツチ
をさらに設けたことを特徴とするものである。

上記において「所定値」とは、自励式高周波発
振回路の能動素子が正常の動作領域にあるときの
一次側電流の最大値よりも大きい値であればよ
い。好ましくは能動素子が飽和領域に入り込んだ
ときの一次側電流値とする。

上記において「一次側電流を減少させる」趣旨
は、自励式高周波発振回路の能動素子を飽和領域
から抜け出させて、正常の動作領域もしくは遮断
領域に強制的に入らせることにある。そこでこの
とき出力検出回路からの負帰還信号は通常の動作
時のようには帰還されない。

(ホ) 実施例 第１図に示す１は、この考案のイオン注入装置
用電源装置の一実施例である。

商用電源Ｐから入力開閉器２を介して供給され
た商用周波数交流は、整流器３および平滑回路４
で直流化される。次いで、リードスイツチのコイ
ル１３を通じて高周波高電圧変圧器５の一次側電
流となるが、この電流は高周波（たとえば20K
Hz）で自励発振している高周波トランジスタ６で
スイツチングされるから、高周波高電圧変圧器５
の二次側には高周波高電圧が誘起される。

この高周波高電圧は、高電圧整流器７および高
電圧平滑回路８で直流高電圧とされ、出力端子１
０からイオン注入装置Ｉへ出力される。

出力端子１０の電圧は、分圧抵抗回路９で分圧
され、差動増幅回路１２の一方側入力１２ａに加
えられる。差動増幅回路１２の他方側入力１２ｂ
には、出力設定用可変抵抗器１１により目標出力
電圧に応じて設定された基準電圧が加えられる。

差動増幅回路１２の出力は、抵抗器１４を通じ
て高周波トランジスタ６にベース電流を供給して
いるが、一方側入力１２ａの電圧が他方側入力１
２ｂの電圧より大になるとベース電流を減少し、
小になるとベース電流を増加する。そこで負荷電
流の変動に対して出力端子１０の電圧は一定に制
御される。

リードスイツチのコイル１３の感動電流値は通
常の一次側電流値より充分大にとつてあるため、
通常は作動しない。そこでリードスイツチの接点
１３′が差動増幅回路１２の他方側入力１２ｂと
接地間に接続してあるが、通常の作動には全く関
与しない。

通常の一次側電流値はたとえば15Aであり、リ
ードスイツチのコイル１３の感動電流値はたとえ
ば20Aである。

イオン注入装置が放電して負荷短絡状態にな
ると、出力端子１０の電圧が著しく低下するか
ら、差動増幅回路１２はベース電流を大幅に増加
しようとする。ところがこのときにベース電流を
増加しすぎると、高周波トランジスタ６が飽和領
域に入り込んで連続通電状態になつてしまう。そ
こで高周波高電圧変圧器５は二次電圧を誘起しな
くなつて、イオン注入装置の放電が止まつても
出力端子１０の電圧が上昇しなくなり、高周波ト
ランジスタ６は連続通電状態で膠着してしまう。

従来はこのために高周波トランジスタ６の過負
荷状態がつづき、破壊に至つていた。

しかし、この装置１では、ベース電流が過度に
増加されて一次側電流が過大になると、リードス
イツチのコイル１３に感動電流が流れて、その接
点１３′を閉じる。そうすると差動増幅回路１２
の他方側入力１２ｂが接地されるから、差動増幅
回路１２はベース電流を０にして出力端子１０の
電圧を０にしようとする。そこで高周波トランジ
スタ６は飽和状態から抜け出して逆に遮断状態の
方向に移行する。このため一次側電流は減少し、
リードスイツチの接点１３′の閉状態は維持され
なくなつて再び開状態にもどる。これにより差動
増幅回路１２の他方側入力１２ｂには元の基準電
圧が加わるから、再びベース電流が供給されるよ
うになるが、このときには出力端子１０の電圧の
低下によつてイオン注入装置の放電が停止して
いるから、高周波トランジスタ６は通常の作動状
態にもどることになる。

(ヘ) 考案の効果 この考案のイオン注入装置用電源装置によれ
ば、自励式高周波発振回路の破壊が防止され、ま
た自動的に再起動させることが可能であるから、
安全性が高くかつ保守管理が非常に容易になる。

さらに、リードスイツチを採用したことから、
消費電力が少なく、絶縁に優れておりサージ移行
の心配がない。また構成がシンプルで小形、軽量
性に優れており、かつ応答性の点でも好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案のイオン注入装置用電源装置
の一実施例の構成説明図である。 １……イオン注入装置用電源装置、５……高周
波高電圧変圧器、６……高周波トランジスタ、９
……分圧回路、１０……出力端子、１１……出力
設定用可変抵抗器、１２……差動増幅回路、１３
……リードスイツチのコイル、１３′……リード
スイツチの接点、Ｐ……商用電源、Ｉ……イオン
注入装置。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 変圧器の一次側に一次側電流をスイツチングす
   るための自励式高周波発振回路が設けられ、二次
   側に二次側出力を検出する出力検出回路が設けら
   れ、２つの入力を有し、その一方側入力に加えら
   れる出力検出回路の出力電圧に対応する電圧と、
   その他方側入力に加えられる、目標出力電圧に応
   じて設定される基準電圧とを比較しその出力を、
   前記自励式高周波発振回路に負帰還する負帰還回
   路がさらに設けられてなるイオン注入装置用電源
   装置において、 コイルと接点とを有し、そのコイルが前記変圧
   器へ一次側に電気的に直列接続され、かつその接
   点が前記他方側入力と接地間に接続されて、一次
   側電流が所定値以上のときに作動して前記自励式
   高周波発振回路に一次側電流を減少させる方向の
   制御信号を与えるリードスイツチをさらに設けた
   ことを特徴とするイオン注入装置用電源装置。