JPH03124273A - パルス電源装置 - Google Patents
パルス電源装置Info
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- JPH03124273A JPH03124273A JP25710189A JP25710189A JPH03124273A JP H03124273 A JPH03124273 A JP H03124273A JP 25710189 A JP25710189 A JP 25710189A JP 25710189 A JP25710189 A JP 25710189A JP H03124273 A JPH03124273 A JP H03124273A
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- pulse
- circuit
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- tertiary coil
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Lasers (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、粒子加速器やパルスレーザなどの電源を用途
とした、高速の立上がりをもつパルスを発生することの
できるパルス電源に関するものである。
とした、高速の立上がりをもつパルスを発生することの
できるパルス電源に関するものである。
（従来の技術）
磁気材料の非線形特性を利用した磁気スイッチの考え方
は古くからあるが、アモルファス磁性材料の開発と相俟
って、高繰返しが要求されるパルス電源への応用として
近年見直されるようになってきた。
は古くからあるが、アモルファス磁性材料の開発と相俟
って、高繰返しが要求されるパルス電源への応用として
近年見直されるようになってきた。
従来、パルスを発生させる回路に用いられるスイッチ素
子には、許容電流上昇率が大きいこと、比較的耐電圧が
高いことなどからサイラトロンが使われることが多かっ
た。しかし、高繰返し性が要求されるようになると、サ
イラトロンの寿命の低さが問題となり、長寿命化を図る
ためのスイッチ素子としてサイリスタなどの半導体素子
を使う方式が検討されるようになってきた。この場合、
半導体素子の許容電流上昇率の低さを補う目的で磁気パ
ルス圧縮回路が用いられ、さらに耐電圧の低さを補うた
めにパルストランスと組合わせた回路が考えられた。こ
こで、磁気パルス圧縮回路とは可飽和リアクトルとコン
デンサとで構成され、可飽和リアクトルのインダクタン
スの非直線性を利用してパルス幅を圧縮するもので（例
えば、電気学会技術報告■部第２１７号「短波長レーザ
技術の現状Ｊ ２．１．２磁気スイツチ）、可飽和リア
クトルの鉄心にはその優れた磁気特性のゆえに、アモル
ファス磁性材料が最適と考えられている。
子には、許容電流上昇率が大きいこと、比較的耐電圧が
高いことなどからサイラトロンが使われることが多かっ
た。しかし、高繰返し性が要求されるようになると、サ
イラトロンの寿命の低さが問題となり、長寿命化を図る
ためのスイッチ素子としてサイリスタなどの半導体素子
を使う方式が検討されるようになってきた。この場合、
半導体素子の許容電流上昇率の低さを補う目的で磁気パ
ルス圧縮回路が用いられ、さらに耐電圧の低さを補うた
めにパルストランスと組合わせた回路が考えられた。こ
こで、磁気パルス圧縮回路とは可飽和リアクトルとコン
デンサとで構成され、可飽和リアクトルのインダクタン
スの非直線性を利用してパルス幅を圧縮するもので（例
えば、電気学会技術報告■部第２１７号「短波長レーザ
技術の現状Ｊ ２．１．２磁気スイツチ）、可飽和リア
クトルの鉄心にはその優れた磁気特性のゆえに、アモル
ファス磁性材料が最適と考えられている。
第２図に示す回路は２段構成の磁気パルス圧縮回路を用
いたパルス電源回路の例で、サイリスタを用いたスイッ
チ回路とパルストランスと磁気パルス圧縮回路とで構成
され、負荷に高電圧、大電流で時間幅の小さいパルスを
加えることができる。
いたパルス電源回路の例で、サイリスタを用いたスイッ
チ回路とパルストランスと磁気パルス圧縮回路とで構成
され、負荷に高電圧、大電流で時間幅の小さいパルスを
加えることができる。
以下に第２図の動作を説明する。
充電電源１によりコンデンサ（Ｃｔ） ２に所定の電圧
Ｖ。を充電しておきサイリスタ４をオンすると、インダ
クタンス（Ｌ）３を通してコンデンサ（Ｃ２）５に共振
充電される。 このときのコンデンサ５の端子電圧Ｖ工
は次式で与えられる。
Ｖ。を充電しておきサイリスタ４をオンすると、インダ
クタンス（Ｌ）３を通してコンデンサ（Ｃ２）５に共振
充電される。 このときのコンデンサ５の端子電圧Ｖ工
は次式で与えられる。
ここで、ω１＝１／４ＬＣＴ、ＣＴ＝Ｃ１Ｃ２／（Ｃ１
＋Ｃ２）Ｃ□＞ Ｃ２としておけば ｖｌ：ｖＯ（１−ＣＯ８ω１ｔ） ω１弁１ ／／Ｌ
Ｃ２となる。従って、ｔ＝π／ω１時間後にはコンデ
ンサ５には、ｖ、＝２Ｖ、まで充電される。このときイ
ンダクタンス３に流れる電流〕は １＝ＶａＪＣｚ／Ｌ ｓｉｎω１ｔ で与えられ、１＝０〜π／ω、の間、即ちコンデンサ５
を充電するまで正の半波の電流が流れる。
＋Ｃ２）Ｃ□＞ Ｃ２としておけば ｖｌ：ｖＯ（１−ＣＯ８ω１ｔ） ω１弁１ ／／Ｌ
Ｃ２となる。従って、ｔ＝π／ω１時間後にはコンデ
ンサ５には、ｖ、＝２Ｖ、まで充電される。このときイ
ンダクタンス３に流れる電流〕は １＝ＶａＪＣｚ／Ｌ ｓｉｎω１ｔ で与えられ、１＝０〜π／ω、の間、即ちコンデンサ５
を充電するまで正の半波の電流が流れる。
逆向きの電流はサイリスタ４によって阻止されるのでコ
ンデンサ５は電圧２ｖｆｉに充電された状態を保ち、そ
の後サイリスタ６をオンすることによってコンデンサ５
の電荷はパルストランス７を介してコンデンサ（Ｃ３）
８に移乗される。このときパルストランス７の一次コイ
ルと二次コイルの巻４ 数比を１：ｎとすると、 Ｃ３＝Ｃ２／ｎ２としておけ
ば、ｔ２＝π／ω２時間後（ただし、ω２＝ｉ／ＶＬ、
ｃｃ３／２． Ｌぶ：パルストランス７の二次側から
みた漏れインダクタンス）に最初コンデンサ５に蓄えら
れていた電荷は完全にコンデンサ８に移乗する。
ンデンサ５は電圧２ｖｆｉに充電された状態を保ち、そ
の後サイリスタ６をオンすることによってコンデンサ５
の電荷はパルストランス７を介してコンデンサ（Ｃ３）
８に移乗される。このときパルストランス７の一次コイ
ルと二次コイルの巻４ 数比を１：ｎとすると、 Ｃ３＝Ｃ２／ｎ２としておけ
ば、ｔ２＝π／ω２時間後（ただし、ω２＝ｉ／ＶＬ、
ｃｃ３／２． Ｌぶ：パルストランス７の二次側から
みた漏れインダクタンス）に最初コンデンサ５に蓄えら
れていた電荷は完全にコンデンサ８に移乗する。
このとき、コンデンサ８の端子電圧は２ｎＶ。
になる。従って、可飽和リアクトル１０の飽和電圧を２
ｎｖａに設定しておけばコンデンサ５に流れ出た電荷が
パルストランス７を介して完全にコンデンサ８へ移乗す
る間、可飽和リアクトル１０が未飽和状態にあり、その
未飽和インダクタンスＬｕ□で決まるインピーダンスω
ｚＬｕ□がコンデンサ８のインピーダンス１／ω２Ｃ３
に比べ十分に大きい値であれば、コンデンサ５を流れ出
た電荷はほとんどコンデンサ（Ｃ４）９へは流れ込まず
効率よくコンデンサ８を充電できる。
ｎｖａに設定しておけばコンデンサ５に流れ出た電荷が
パルストランス７を介して完全にコンデンサ８へ移乗す
る間、可飽和リアクトル１０が未飽和状態にあり、その
未飽和インダクタンスＬｕ□で決まるインピーダンスω
ｚＬｕ□がコンデンサ８のインピーダンス１／ω２Ｃ３
に比べ十分に大きい値であれば、コンデンサ５を流れ出
た電荷はほとんどコンデンサ（Ｃ４）９へは流れ込まず
効率よくコンデンサ８を充電できる。
さらに、コンデンサ８の電圧がｔ２時間後２ ｎ Ｖ。
に達した時点で可飽和リアクトル１０が飽和状態になり
、その飽和インダクタンスＬｓ□をパルストランス７の
漏れインダクタンスＬ、に比べて十分小さな値にするこ
とにより、コンデンサ８に移乗した電荷はコンデンサ５
へは戻らずコンデンサ９を効率よく充電することができ
る。この飽和状態での可飽和リアクトル１０およびコン
デンサ８、コンデンサ９で構成される回路の角周波数を
Ｃ３としＣ４＝Ｃ３とすると、Ｃ３は次式で与えられる
。
、その飽和インダクタンスＬｓ□をパルストランス７の
漏れインダクタンスＬ、に比べて十分小さな値にするこ
とにより、コンデンサ８に移乗した電荷はコンデンサ５
へは戻らずコンデンサ９を効率よく充電することができ
る。この飽和状態での可飽和リアクトル１０およびコン
デンサ８、コンデンサ９で構成される回路の角周波数を
Ｃ３としＣ４＝Ｃ３とすると、Ｃ３は次式で与えられる
。
ωａ ＝１ ／ Ｊ Ｌｓｉｃ ａ ／ ２ω２とＣ３
とから１段目の磁気パルス圧縮回路のパルス幅圧縮率に
は次のように得られる。
とから１段目の磁気パルス圧縮回路のパルス幅圧縮率に
は次のように得られる。
ｋ＝＋１１３／ ω２＝ＪＬ１／Ｌｓ１Ｃ４＝０３なら
ば、コンデンサ８の電荷が完全にコンデンサ９に移乗し
たときのコンデンサ９の電圧は２ｎＶｏに等しくなるの
で、２段目の可飽和リアクトル１１の飽和電圧もこれに
等しく設定しておけば、１段目の可飽和リアクトル１０
の動作と同様にコンデンサ９が完全に充電したとき初め
て可飽和リアクトル１１が飽和状態になる。従って、こ
のときの飽和インダクタンスＬＳ□を前段の可飽和リア
クトル１０の飽和インダクタンスＬＳ□に比べて十分小
さくしておけば、コンデンサ９の電荷はコンデンサ８に
戻らずさらに短いパルス幅に圧縮されて負荷１２に流れ
込む。このようにして立上がりの速いパルスを負荷に供
給することができる。
ば、コンデンサ８の電荷が完全にコンデンサ９に移乗し
たときのコンデンサ９の電圧は２ｎＶｏに等しくなるの
で、２段目の可飽和リアクトル１１の飽和電圧もこれに
等しく設定しておけば、１段目の可飽和リアクトル１０
の動作と同様にコンデンサ９が完全に充電したとき初め
て可飽和リアクトル１１が飽和状態になる。従って、こ
のときの飽和インダクタンスＬＳ□を前段の可飽和リア
クトル１０の飽和インダクタンスＬＳ□に比べて十分小
さくしておけば、コンデンサ９の電荷はコンデンサ８に
戻らずさらに短いパルス幅に圧縮されて負荷１２に流れ
込む。このようにして立上がりの速いパルスを負荷に供
給することができる。
可飽和リアクトル１０．１１のインダクタンスの非直線
性は鉄心のＢ−Ｈ曲線の非直線性を利用して得られる。
性は鉄心のＢ−Ｈ曲線の非直線性を利用して得られる。
可飽和リアクトルの飽和電圧■８はコイルを鎖交する磁
束の変化量ΔＢで決まり、次式％式％ ここで、Ｎ：コイル巻回数、Ａ：鉄心断面積、ΔＢ：鉄
心の磁束密度変化量 従って、コイル巻回数、鉄心断面積が同じであれば、Δ
Ｂが大きいほど飽和電圧を高くとることができる。第３
図は鉄心のＢ−Ｈ曲線を示すが、般に可飽和リアクトル
動作前の鉄心の磁束密度Ｂは、コイルの正の電流を流す
場合、負の残留磁束密度の点−ＢＲにセットしておき、
正の飽和磁束密度ＢＳまでのＢの変化量ΔＢ ＝ Ｂ
ｓ ＋ Ｂ Ｒを利用する。しかし電流が零になった時
点で鉄心のＢは正の残留磁束密度の煮干ＢＲに止まるの
で、繰返し正のパルス電流を流す場合、鉄心を負方向に
磁化して鉄心内のＢを−ＢＲの点まで戻してやる必要が
ある。これがリセット回路の役目である。リセット回路
は第２図に示すように、リセットコイル１０１．１１１
、直流電源１０２．１１２およびブロッキングコイル１
０３．１１３から構成され、可飽和リアクトル１０．１
１のコイルによって与えられる磁化力と逆方向の磁化力
をリセットコイル１０１．１１１によって与え鉄心の磁
束密度Ｂをリセットする働きをする。
束の変化量ΔＢで決まり、次式％式％ ここで、Ｎ：コイル巻回数、Ａ：鉄心断面積、ΔＢ：鉄
心の磁束密度変化量 従って、コイル巻回数、鉄心断面積が同じであれば、Δ
Ｂが大きいほど飽和電圧を高くとることができる。第３
図は鉄心のＢ−Ｈ曲線を示すが、般に可飽和リアクトル
動作前の鉄心の磁束密度Ｂは、コイルの正の電流を流す
場合、負の残留磁束密度の点−ＢＲにセットしておき、
正の飽和磁束密度ＢＳまでのＢの変化量ΔＢ ＝ Ｂ
ｓ ＋ Ｂ Ｒを利用する。しかし電流が零になった時
点で鉄心のＢは正の残留磁束密度の煮干ＢＲに止まるの
で、繰返し正のパルス電流を流す場合、鉄心を負方向に
磁化して鉄心内のＢを−ＢＲの点まで戻してやる必要が
ある。これがリセット回路の役目である。リセット回路
は第２図に示すように、リセットコイル１０１．１１１
、直流電源１０２．１１２およびブロッキングコイル１
０３．１１３から構成され、可飽和リアクトル１０．１
１のコイルによって与えられる磁化力と逆方向の磁化力
をリセットコイル１０１．１１１によって与え鉄心の磁
束密度Ｂをリセットする働きをする。
ブロッキングコイル１０３．１１３は可飽和リアクトル
１０、１１のコイルにパルス電流が流れたとき電磁誘導
によってリセットコイルＬｏｔ、 １１１に誘起される
パルス電圧を自身が分担し直流電源１０２．１１２を保
護するものである。
１０、１１のコイルにパルス電流が流れたとき電磁誘導
によってリセットコイルＬｏｔ、 １１１に誘起される
パルス電圧を自身が分担し直流電源１０２．１１２を保
護するものである。
（発明が解決しようとする課題）
以上のように従来の磁気パルス圧縮回路の可飽和リアク
トルには通常リセット回路が必要であり、これが装置の
構造を複雑にするとともに、可− 飽和リアクトルの本来のコイルとリセットコイルの間の
絶縁、直流電源の安定性など装置の信頼性を低下させる
要因を作る結果になっていた。
トルには通常リセット回路が必要であり、これが装置の
構造を複雑にするとともに、可− 飽和リアクトルの本来のコイルとリセットコイルの間の
絶縁、直流電源の安定性など装置の信頼性を低下させる
要因を作る結果になっていた。
本発明はこのような問題点を解決するために成されたも
のであり、その目的は回路構成の簡素化を図り信頼性の
高い高繰返しでパルスを発生することのできるパルス電
源装置を提供することである。
のであり、その目的は回路構成の簡素化を図り信頼性の
高い高繰返しでパルスを発生することのできるパルス電
源装置を提供することである。
（課題を解決するための手段）
上記の問題点を解決するために本発明においては、パル
ストランスに一次コイルと巻方向を逆向きにした三次コ
イルを巻き、この三次コイルを電源のコンデンサに共振
充電する回路に直列に接続するとともに、負荷に並列に
接続されたインダクタンスを設けておく。
ストランスに一次コイルと巻方向を逆向きにした三次コ
イルを巻き、この三次コイルを電源のコンデンサに共振
充電する回路に直列に接続するとともに、負荷に並列に
接続されたインダクタンスを設けておく。
（作用）
本発明は以上のような構成を有することから、磁気パル
ス圧縮回路の可飽和リアクトルに本来のパルス電流が流
れる前に鉄心を逆方向に磁化する電流が流れ、鉄心磁束
密度の位置がリセッ１−され、繰返しパルスを発生する
場合、毎回前回と同一の磁束変化量が得られるので、特
別なリセット回路を設定しなくても高繰返しで同レベル
の磁気パルス圧縮を行うことができる。
ス圧縮回路の可飽和リアクトルに本来のパルス電流が流
れる前に鉄心を逆方向に磁化する電流が流れ、鉄心磁束
密度の位置がリセッ１−され、繰返しパルスを発生する
場合、毎回前回と同一の磁束変化量が得られるので、特
別なリセット回路を設定しなくても高繰返しで同レベル
の磁気パルス圧縮を行うことができる。
（実施例）
以下に、本発明の一実施例を第１図を参照して具体的に
説明する。
説明する。
第１図において、従来と同一部分は同一符号で示す。第
１図に示すように本発明の構成は充電電源１に第一のコ
ンデンサ（Ｃ工）２が接続され、これにインダクタンス
（Ｌ）３と第一のサイリスタ４を介して第二のコンデン
サ（ＣＺ）Ｓが接続され共振充電回路を形成する。さら
に第二のコンデンサ５は第二のサイリスタ６を介してパ
ルストランス７の一次コイル７１と接続される。パルス
トランス７の二次コイル７２には第三、第四のコンデン
サ（Ｃ３）８．（Ｃ４）９と第一、第二の可飽和リアク
トル１０．１１とで構成された２段の磁気パルス圧縮回
路が接続され、更にこれに負荷１２および負荷に並列に
インダクタンス（Ｌ。） １３が接続される。ここで、
第一、第二、第三、第四のコンデンサ２，５゜８．９の
静電容量の値をそれぞれＣ１，Ｃ２，Ｃ３゜Ｃ４とし、
パルストランス７の一次コイルと二次コイルの巻数比を
１：ｎとすると、Ｃ１＞Ｃ２゜ｎ”Ｃ２＝＝Ｃ３＝Ｃ４
とされている。またパルストランス７の一次、二次コイ
ル間の二次側からみた漏れインダクタンスをＬｆとし、
１段目の可飽和リアクトル１０の未飽和時および飽和時
のインダクタンスをそれぞれＬＵ□ＩＬｓ□、２段目の
可飽和リアクトル１１の未飽和時および飽和時のインダ
クタンスをそれぞれＬυ２．Ｌｓ□とすると、Ｌυ□＞
Ｌｘ＞Ｌ ｓｚ ＞ Ｌ ｓ□、Ｌυ１＞ Ｌ Ｕ２と
なるようにされている。
１図に示すように本発明の構成は充電電源１に第一のコ
ンデンサ（Ｃ工）２が接続され、これにインダクタンス
（Ｌ）３と第一のサイリスタ４を介して第二のコンデン
サ（ＣＺ）Ｓが接続され共振充電回路を形成する。さら
に第二のコンデンサ５は第二のサイリスタ６を介してパ
ルストランス７の一次コイル７１と接続される。パルス
トランス７の二次コイル７２には第三、第四のコンデン
サ（Ｃ３）８．（Ｃ４）９と第一、第二の可飽和リアク
トル１０．１１とで構成された２段の磁気パルス圧縮回
路が接続され、更にこれに負荷１２および負荷に並列に
インダクタンス（Ｌ。） １３が接続される。ここで、
第一、第二、第三、第四のコンデンサ２，５゜８．９の
静電容量の値をそれぞれＣ１，Ｃ２，Ｃ３゜Ｃ４とし、
パルストランス７の一次コイルと二次コイルの巻数比を
１：ｎとすると、Ｃ１＞Ｃ２゜ｎ”Ｃ２＝＝Ｃ３＝Ｃ４
とされている。またパルストランス７の一次、二次コイ
ル間の二次側からみた漏れインダクタンスをＬｆとし、
１段目の可飽和リアクトル１０の未飽和時および飽和時
のインダクタンスをそれぞれＬＵ□ＩＬｓ□、２段目の
可飽和リアクトル１１の未飽和時および飽和時のインダ
クタンスをそれぞれＬυ２．Ｌｓ□とすると、Ｌυ□＞
Ｌｘ＞Ｌ ｓｚ ＞ Ｌ ｓ□、Ｌυ１＞ Ｌ Ｕ２と
なるようにされている。
以上のような構成を有する本実施例の作用は次のとおり
である。まず基本的な各回路の動作は前述した従来例と
同様である。即ち、第一のコンデンサ２を充電電源１で
電圧Ｖ。に充電した後、第一のサイリスタ４をオンする
と、第二のコンデンサ５は角周波数ωｔ＝１／Ｖｒ、、
ｃ２で電圧２Ｖｏまで共振充電される。次に第二のサイ
リスタ６をオンすると、第二のコンデンサ５の電荷はパ
ルストランス７の一次、二次コイル間の漏れインダクタ
ンスを通して、角周波数ω−＝１ ／ Ｊ Ｌ ｘ Ｃ
３／ ２で第三のコンデンサ８に充電されるが、このと
き東亜のコンデンサ８の電圧はパルストランス７の巻数
比に応じて２ ｎ Ｖ ｏまで上昇する。２段の可飽和
リアクトルの鉄心はともに負の残留磁束密度の点にセッ
トされており、飽和電圧はともに２ ｎ Ｖ、に設定さ
れている。コンデンサ８が電圧２ｎＶ、まで充電された
とき第一の可飽和リアクトル１０が飽和し、そのインダ
クタンスはＬＵ□からＬｓｔに急激に低下し、コンデン
サ８の電荷は第一の可飽和リアク１−ル１０を通して角
周波数ω−” １ ／ ４ Ｌ ｓｌＣａ ／ ２ で
第四のコンデンサ９に流れ込みコンデンサ９の電圧は２
ｎＶｏまで上昇する。コンデンサ９の電圧が２ ｎ Ｖ
、に達すると第二の可飽和リアクトル１１が飽和に達し
、コンデンサ９の電荷は第二の可飽和リアク１〜ル１１
を通して負荷１２に流れ込む。このときの角周波数ω４
は第二の可飽和リアク１−ルの飽和時のインダクタンス
Ｌ３□とコンデンサ９の静電容１１ ２− 量Ｃ４と負荷のインピーダンスＺＬとで決まるが、Ｌ
８２ ＜ Ｌ ｓ□、Ｃ，＝Ｃ４であるため、Ｃ４）Ｃ
２となり、負荷に流れるパルスは時間幅の圧縮された高
速なパルスとなる。なお、負荷に並列に接続されたイン
ダクタンスし。１３の角周波数ω４に対するインピーダ
ンスω４ＬＯは負荷１２のインピーダンスＺＬに比べて
十分大きくなるようにしておけば、高速のパルス電流は
ほとんど負荷に供給される。
である。まず基本的な各回路の動作は前述した従来例と
同様である。即ち、第一のコンデンサ２を充電電源１で
電圧Ｖ。に充電した後、第一のサイリスタ４をオンする
と、第二のコンデンサ５は角周波数ωｔ＝１／Ｖｒ、、
ｃ２で電圧２Ｖｏまで共振充電される。次に第二のサイ
リスタ６をオンすると、第二のコンデンサ５の電荷はパ
ルストランス７の一次、二次コイル間の漏れインダクタ
ンスを通して、角周波数ω−＝１ ／ Ｊ Ｌ ｘ Ｃ
３／ ２で第三のコンデンサ８に充電されるが、このと
き東亜のコンデンサ８の電圧はパルストランス７の巻数
比に応じて２ ｎ Ｖ ｏまで上昇する。２段の可飽和
リアクトルの鉄心はともに負の残留磁束密度の点にセッ
トされており、飽和電圧はともに２ ｎ Ｖ、に設定さ
れている。コンデンサ８が電圧２ｎＶ、まで充電された
とき第一の可飽和リアクトル１０が飽和し、そのインダ
クタンスはＬＵ□からＬｓｔに急激に低下し、コンデン
サ８の電荷は第一の可飽和リアク１−ル１０を通して角
周波数ω−” １ ／ ４ Ｌ ｓｌＣａ ／ ２ で
第四のコンデンサ９に流れ込みコンデンサ９の電圧は２
ｎＶｏまで上昇する。コンデンサ９の電圧が２ ｎ Ｖ
、に達すると第二の可飽和リアクトル１１が飽和に達し
、コンデンサ９の電荷は第二の可飽和リアク１〜ル１１
を通して負荷１２に流れ込む。このときの角周波数ω４
は第二の可飽和リアク１−ルの飽和時のインダクタンス
Ｌ３□とコンデンサ９の静電容１１ ２− 量Ｃ４と負荷のインピーダンスＺＬとで決まるが、Ｌ
８２ ＜ Ｌ ｓ□、Ｃ，＝Ｃ４であるため、Ｃ４）Ｃ
２となり、負荷に流れるパルスは時間幅の圧縮された高
速なパルスとなる。なお、負荷に並列に接続されたイン
ダクタンスし。１３の角周波数ω４に対するインピーダ
ンスω４ＬＯは負荷１２のインピーダンスＺＬに比べて
十分大きくなるようにしておけば、高速のパルス電流は
ほとんど負荷に供給される。
本実施例の特徴はパルストランス７に三次コイル７３を
設け、この三次コイル７３を共振充電回路に直列に接続
したことにある。パルストランス７によるパルス電圧の
昇圧、磁気パルス圧縮回路によるパルス幅の圧縮という
一連の動作が終了したあと再度共振充電回路でコンデン
サ５に充電するとき、角周波数ω、の電流が三次コイル
７３に流れる。
設け、この三次コイル７３を共振充電回路に直列に接続
したことにある。パルストランス７によるパルス電圧の
昇圧、磁気パルス圧縮回路によるパルス幅の圧縮という
一連の動作が終了したあと再度共振充電回路でコンデン
サ５に充電するとき、角周波数ω、の電流が三次コイル
７３に流れる。
三次コイル７３と一次コイル７１の巻方向は逆向きにな
っているので出力パルス発生時の電流とは逆向きの電流
がパルストランス７の二次コイル７２に誘導される。こ
の電流の角周波数ω□はＬ ＞ Ｌ ｘとしておけばＣ
２に比べ十分小さくなり、この角周波数に対するコンデ
ンサ８のインピーダンス１／ω□Ｃ３は可飽和リアクト
ル１０の未飽和時のインピーダンスω１Ｌυ１より大き
くできるので電流はコンデンサ８に流れ込まず可飽和リ
アクトル１０のコイルに流れる。同様に次段でもコンデ
ンサ９に流れず可飽和リアクトルエ１のコイルに流れる
。
っているので出力パルス発生時の電流とは逆向きの電流
がパルストランス７の二次コイル７２に誘導される。こ
の電流の角周波数ω□はＬ ＞ Ｌ ｘとしておけばＣ
２に比べ十分小さくなり、この角周波数に対するコンデ
ンサ８のインピーダンス１／ω□Ｃ３は可飽和リアクト
ル１０の未飽和時のインピーダンスω１Ｌυ１より大き
くできるので電流はコンデンサ８に流れ込まず可飽和リ
アクトル１０のコイルに流れる。同様に次段でもコンデ
ンサ９に流れず可飽和リアクトルエ１のコイルに流れる
。
さらに、ω、が十分小さいことから角周波数ω１に対す
るインダクタンス１３のインピーダンスω１Ｌ。
るインダクタンス１３のインピーダンスω１Ｌ。
を負荷のインピーダンスＺＬに比べて小さくできるので
結局この電流はパルストランス７の二次コイル７２．１
段目と２段目の可飽和リアクトル１ｏ。
結局この電流はパルストランス７の二次コイル７２．１
段目と２段目の可飽和リアクトル１ｏ。
１１そしてインダクタンス１３で形成される回路を流れ
る。この電流の向きは出力パルス電流の向きとは逆向き
なので可飽和リアクトル１０．１１の鉄心には逆向きの
磁化力が働き、鉄心は負の残留磁束密度の点にリセット
される。この後にサイリスタ６がオンされ、一連の動作
が繰り返される。
る。この電流の向きは出力パルス電流の向きとは逆向き
なので可飽和リアクトル１０．１１の鉄心には逆向きの
磁化力が働き、鉄心は負の残留磁束密度の点にリセット
される。この後にサイリスタ６がオンされ、一連の動作
が繰り返される。
本発明によれば、可飽和リアクトル１０．１１は出力パ
ルスを発生する動作の前に毎回自動的にリセットされる
ことになるので、リセット回路を設ける必要がない。
ルスを発生する動作の前に毎回自動的にリセットされる
ことになるので、リセット回路を設ける必要がない。
以上説明したように、本発明においては、充電電源に接
続されたコンデンサと、インダクタンスとスイッチ素子
を介して第二のコンデンサに共振充電する回路と、第二
のコンデンサにスイッチ素子を接続したスイッチ回路と
、このスイッチ回路で発生させるパルスを昇圧するパル
ストランスと、パルストランスの二次側に発生する高圧
パルスのパルス幅を圧縮する可飽和リアクトルとコンデ
ンサの梯子形回路で形成される磁気パルス圧縮回路とで
構成されるパルス電源装置において、上記パルストラン
スに三次コイルを設け、この三次コイルを上記共振充電
回路に直列に接続し、かつ、三次コイルの巻方向を一次
コイルの巻方向と逆向きに巻くようにしたのでリセット
回路によって可飽和リアクトルの鉄心のリセットを行っ
ていた従来の方式に比べ回路構成が簡素化され、これに
よって信頼性が大幅に向上し、しかも高繰返し動作が可
能なパルス電源装置を提供できる。
続されたコンデンサと、インダクタンスとスイッチ素子
を介して第二のコンデンサに共振充電する回路と、第二
のコンデンサにスイッチ素子を接続したスイッチ回路と
、このスイッチ回路で発生させるパルスを昇圧するパル
ストランスと、パルストランスの二次側に発生する高圧
パルスのパルス幅を圧縮する可飽和リアクトルとコンデ
ンサの梯子形回路で形成される磁気パルス圧縮回路とで
構成されるパルス電源装置において、上記パルストラン
スに三次コイルを設け、この三次コイルを上記共振充電
回路に直列に接続し、かつ、三次コイルの巻方向を一次
コイルの巻方向と逆向きに巻くようにしたのでリセット
回路によって可飽和リアクトルの鉄心のリセットを行っ
ていた従来の方式に比べ回路構成が簡素化され、これに
よって信頼性が大幅に向上し、しかも高繰返し動作が可
能なパルス電源装置を提供できる。
第１図は本発明によるパルス電源装置の一実施例を示す
回路図、第２図は従来のパルス電源装置の一例を示す回
路図、第３図は可飽和リアクトルの鉄心の磁化曲線を示
す図である。 １・・・充電電源 ２，５，８．９・・・コンデン
サ１３・・・インダクタンス ７・・・パルストランス
１０、１１・・・可飽和リアクトル １２・・・負荷
７１、７２．７３・・・パルストランスの一次、二次お
よび三次コイル １．０１．１１１・・・リセットコイル１０２、１１２
・・・直流電源
回路図、第２図は従来のパルス電源装置の一例を示す回
路図、第３図は可飽和リアクトルの鉄心の磁化曲線を示
す図である。 １・・・充電電源 ２，５，８．９・・・コンデン
サ１３・・・インダクタンス ７・・・パルストランス
１０、１１・・・可飽和リアクトル １２・・・負荷
７１、７２．７３・・・パルストランスの一次、二次お
よび三次コイル １．０１．１１１・・・リセットコイル１０２、１１２
・・・直流電源
Claims (1)
- 充電電源に接続されたコンデンサと、インダクタンスと
スイッチ素子を介して第二のコンデンサに共振充電する
回路と、第二のコンデンサにスイッチ素子を接続したス
イッチ回路と、このスイッチ回路で発生させるパルスを
昇圧するパルストランスと、パルストランスの二次側に
発生する高圧パルスのパルス幅を圧縮する可飽和リアク
トルとコンデンサの梯子形回路で形成される磁気パルス
圧縮回路とで構成されるパルス電源装置において、上記
パルストランスに三次コイルを設け、この三次コイルを
上記共振充電回路に直列に接続し、かつ、三次コイルの
巻方向を一次コイルの巻方向と逆向きに巻いたことを特
徴とするパルス電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25710189A JPH03124273A (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | パルス電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25710189A JPH03124273A (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | パルス電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03124273A true JPH03124273A (ja) | 1991-05-27 |
Family
ID=17301750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25710189A Pending JPH03124273A (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | パルス電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03124273A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995034927A1 (en) * | 1994-06-16 | 1995-12-21 | Komatsu Ltd. | Laser gas controller and charging-discharging device for discharge-excited laser |
| JP2010200446A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Kyosan Electric Mfg Co Ltd | 磁気パルス圧縮回路およびパルス電源装置 |
| GB2584731A (en) * | 2019-06-13 | 2020-12-16 | Bae Systems Plc | Pulse charging of a capacitor |
-
1989
- 1989-10-03 JP JP25710189A patent/JPH03124273A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995034927A1 (en) * | 1994-06-16 | 1995-12-21 | Komatsu Ltd. | Laser gas controller and charging-discharging device for discharge-excited laser |
| US5754579A (en) * | 1994-06-16 | 1998-05-19 | Komatsu Ltd. | Laser gas controller and charging/discharging device for discharge-excited laser |
| JP2010200446A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Kyosan Electric Mfg Co Ltd | 磁気パルス圧縮回路およびパルス電源装置 |
| GB2584731A (en) * | 2019-06-13 | 2020-12-16 | Bae Systems Plc | Pulse charging of a capacitor |
| GB2584731B (en) * | 2019-06-13 | 2024-01-31 | Bae Systems Plc | Pulse charging of a capacitor |
| US12230994B2 (en) | 2019-06-13 | 2025-02-18 | Bae Systems Plc | Pulse charging of a capacitor |
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