JPH03177108A - パルス発生装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、例えばエキシマレーザや炭酸ガスレーザな
どのパルスレーザの電源に用いられて好Ｍセバルス発生
装置に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は例えばオブトロニクス（１９８３）Ｎｏ、１２
の第５７ページに示された２段楕成の磁気パルス圧縮回
路を用いた従来のパルス発生装置を示す回路図であり、
図において（１）は充電用抵抗器であって、この充電用
抵抗器（１）はその一端が高圧電源端子＋ＨＶに接続さ
れ、その他端がスイッチ素子例えばサイラトロン（２〉
を介して接地される。（３〉は充電用コンデンサであっ
て、この充電用コンデンサ（３〉はその一端が充電用抵
抗器（１）とサイラトロン（２）の接続点に接続され、
その他端がリアクトル（７）及びパルス圧縮用コンデン
サ〈４）から成る直列回路を介して接地される。（８）
は磁気パルス圧縮用可飽和リアクトルであって、この可
飽和リアクトル（８）はその一端がリアクトル（７〉と
パルス圧縮用コンデンサ（４〉の接続点に接続され、そ
の他端がパルス圧縮用コンデンサ（５）を介して接地さ
れる。（９〉は磁気パルス圧縮用可飽和リアクトルであ
って、この可飽和リアクトル（９）はその一端が可飽和
リアクトル（８〉　とパルス圧縮用コンデンサ（５）の
接続点に接続され、その他端がパルス圧縮用コンデンサ
（６〉　を介して接地される。そして、このパルス圧縮
用コンデンサ（６）の両端間にレーザ発振器（１０〉と
充電用リアクトル（１１）が並列接続される。

従来のパルス発生装置は上述したように構成されており
、以下にその動作を詳しく説明する。第４図は従来のパ
ルス発生装置の動作中における各部の電圧、ＴＬ流を示
す波形図である。第３図及び第４図において、まず、高
圧電源端子＋ｌ（Ｖと大地間に電圧Ｖ。−■を印加して
、充電用抵抗器（１）。

光電用コンデンサ（３）、リアクトル（７）、可飽和リ
アクトル（８）　、　（９）　、充電用リアクトル（１
１）を通して電流を流し、充電、用コンデンサ（３）を
所定の電流Ｖ、−−Ｖ　まで充電する。この場合、充電
用コンデンサ（３〉がゆるやかに充電されるので、リア
クトル（７）、可飽和リアクトル＜８）、＜９）および
充電用リアクトル（１１）にはほとんど電圧は加わらな
い。

次に、サイラトロン〈２〉を時ｔＪ１ｔ　ｏで点弧する
と、光電用コンデンサ（３）、サイラトロン（２〉、パ
ルス圧縮用コンデンサ（４〉、リアクトル（７）のルー
プに時刻ｔ０から時刻ｔ１まで通電幅τ。（＝ｔ＋　　
ｔｏ）、波高値■１のパルス電流■、が流れ、パルス圧
縮用コンデンサ（４〉にパルス電圧Ｖ２が発生する０時
刻ｔ１でパルスＴ、ＦＡ　Ｉ　＋が零となり、パルス電
圧Ｖ２が波高値−Ｖｐ２に達すると、時刻ｔ０から時刻
ｔ１までのパルス電圧Ｖ２の電圧時を 間積　Ｓ　Ｖ２ｄｔによって可飽和リアクトル（８）ｔ
。

が飽和し、低インピーダンスとなる。その結果、パルス
圧縮用コンデンサ（４）、（５）、可飽和リアクトル（
８）のループに時刻ｔ１から時刻Ｌ２まで通電幅τ２（
＝ｔ２　ｔＩ）、波高値Ｊｐ２のパルス電流■２が流れ
、パルス圧縮用コンデンサ（５〉にパルス電圧Ｖ、が発
生する。パルス圧縮用コンデンサ（４）、（５）　、飽
和した可飽和リアクトル（８〉のルーのインダクタンス
が充電用コンデンサ（３〉、サイラトロン（２）、パル
ス圧縮用コンデンサ（４）、リアクトル〈７〉のループ
のインダクタンスよりも小さく設定されているので、パ
ルス電流■２はパルス電流Ｉ、と比べて波高値が太きく
　（１，２＞　Ｉ　、Ｉ）、通電幅が小さくなる（τ２
くτ１）、即ち、１段目のパルス圧縮が行なわれる。

次に、時刻ｔ２でパルス電流Ｉ２が零となり、パルス圧
縮用コンデンサ（５）に印加されるパルス電圧Ｖ、が波
高値−■２．に達すると、時刻ｔ１がら時刻ｔ２までの
パルス電圧■、の電圧時間積２ ｔＳ　　Ｖ３　　ｄｔによって可飽和リアクトル（９）
は飽和し、低インピーダンスとなる。その結果、パルス
圧縮用コンデンサ（５）、（６）　、可飽和リアクトル
（９）のループに時刻ｔ２からｔ、まで通電幅τ、（１
、−１２）、波高値１１のパルス電流Ｉ３が流れ、パル
ス圧縮用コンデンサ（６）にパルス電圧■、が発生する
。パルス圧縮用コンデンサ（５）　、　（６）　。

飽和した可飽和リアクトル（９）のループのインダクタ
ンスがパルス圧縮用コンデンサ（４）、（５）　、飽和
した可飽和リアクトル（８）のループのインダクタンス
よりも小さく設定されているので、パルスＴＬ流Ｉ、は
パルス電流Ｉ２と比べて波高値が大きく　（Ｉ　−ｚ＞
　Ｉ　、２）、通電幅が小さくなる（τ、くτ２）、即
ち、２段目のパルス圧縮が行なわれる。

最後に、時刻ｔ、でパルス電流■、が零となり、パルス
圧縮用コンデンサ（６〉に印加されるパルス電圧Ｖ、が
波高圧縮−■、に達すると、波高圧縮−Ｖ、４はレーザ
発振器（１０）内に設けられた一対の電極間のブレーク
ダウン電圧に等しく設定されているので、電極間にグロ
ー放電が生じる。その結果、パルス圧縮用コンデンサ（
６）、レーザ発振器＜１０＞のループにパルス電流■、
が流れ、パルス圧縮用コンデンサ（６〉にＭ積された電
気エネルギはレーザ発振器Ｂｏ）内のガス空間に注入さ
れて、レーザ光が出力される。

［発明が解決しようとする課題］ 磁気パルス圧縮回路を用いた従来のパルス発生装置では
、１段目のパルス圧縮が行なわれる時刻１＋から時刻ｔ
２においてパルス電流１１が時刻１、から時刻ｔ、まで
とは逆向きに流れる。その結果、充電用コンデンサ（３
）に蓄積された℃気エネルギーの一部しかレーザ発振器
（１ｏ）に伝達されず、充電用コンデンサ（３）に残っ
た電気エネルギは最終的にはサイラトロン〈２）や可飽
和リアクトル（８）などのパルス発生装置各楕戒要素の
損失として消費されることになるため、パルス発生装置
の効率が低下するという問題点があった。

この発明は、上述したような問題点を解決するためにな
されたもので、１段目のパルス圧縮が行なわれる時刻１
．以後逆向きのパルス電流１１が流れるのを阻止し、効
率の良いパルス発生装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るパルス発生装置は、１段目のパルス圧縮
が行なわれている期間に印加される電圧により、飽和し
ないために必要な大きさの電圧時間積を持つ逆電流阻止
用可飽和リアクトルを設けたものである。

［作　用］ この発明においては、逆電流阻止用可飽和リアクトルは
、１段目のパルス圧縮が行なわれている期間には非飽和
状態で高インピーダンスとなるので、パルス電流が逆向
きに流れるのを阻止する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明に係るパルス発生装置の一実施例を示す回
路図であり、図において（１）から（６）、　（８）か
ら（１１）までは上記従来装置と全く同一のものである
。　（１２）は逆電流阻止用可飽和リアクトルであって
、その一端が充電用コンデンサ（３）の他端に接続され
、その他端がパルス圧縮用コンデンサ（４）と可飽和リ
アクトル（８）の接続点に接続される。

次に動作について説明する。第２図はこの発明によるパ
ルス発生装置の動作中における各部の電圧、電流を示す
波形図である。第１図及び第２図において、まず、高圧
電源端子＋）ＩＶと大地間に電圧Ｖ、＝Ｖ　　を印加し
て、充電用抵抗器（１〉、充電用コンデンサ（３）、逆
電流阻止用可飽和リアクトル（１２）、可飽和リアクト
ル（８）、（９）、充電用リアクトル（１１）を通して
電流を流し、充電用コンデンサ（３）を所定の電圧Ｖ、
＝−Ｖ　まで充電する。この場合、充電用コンデンサ（
３）がゆるやかに充電されるので、逆電流阻止用可飽和
リアクトル（１２）。

可飽和リアクトル（８）　、　（９）、充電用リアクト
ル（１１）にはほとんど電圧は加わらない。

次に、サイラトロン（２）を時刻ｔ０で点弧すると、サ
イラトロン（２）が低インピーダンスとなるので、非飽
和状態で高インピーダンスとなっている逆電流阻止用可
飽和リアクトル（１２）に電圧Ｖｓ＋＋が印加される。

逆電流阻止用可飽和リアクトル（１２）４：　印加サレ
ルＶ　、−を正時１ｍＭ　　Ｓ”’Ｖ、、　ｄｔｔ。

が設計された一定の値に時刻ｔ’ｏで達すると、逆電流
阻止用可飽和リアクトル（１２）は飽和し、低インピー
ダンスとなる。その結果、充電用コンデンサ（３）、サ
イラトロン（２）、コンデンサ（４）、逆電流阻止用可
飽和リアクトル（１２〉のループに時刻ｔ′。から時刻
ｔ’、ｔで通電幅τ＋（＝ｔ’＋−ｔ′、）　、波高値
１．のパルス電流Ｉ、が流れ、パルス圧縮用コンデンサ
（４）にパルス電圧Ｖ２が発生する。

次に、時刻ｔ′、でパルス電流■、が零となり、パルス
電圧■２が波高値−■、に達すると、時刻ｔ′ｏから時
刻ｔ′１までのパルス電圧Ｖ２の電圧時ｔ′ 間積、１．。Ｖ２ｄｔによって可飽和リアクトル（８〉
は飽和し、低インピーダンスとなる。その結果、パルス
圧縮用コンデンサ（４）、（５）　、可飽和リアクトル
（８）のループに時刻ｔ′、がらｔ′２まで通ｔｇτｚ
（＝ｔ′ｚ　　ｔ′＋）、波高値■２′２のパルス電流
Ｉ２が流れ、パルス圧縮用コンデンサ（５）にパルス電
圧Ｖ、が発生する。パルス圧縮用コンデンサ（４）、（
５）、飽和した可飽和リアクトル（８）のループのイン
ダクタンスがパルス充電用コンデンサ（３）、サイラト
ロン（２）、パルス圧縮用コンデンサ（４）、飽和した
逆電流阻止用可飽和リアクトル（１２）のループのイン
ダクタンスよりも小さく設定されているので、パルス電
流■２はパルス電流１１と比べて波高値が大き（（Ｉ　
、′２＞　Ｉ　ｐ＋）、通電幅が小さくなる（τ、くτ
、）、即ち、１段目のパルス圧縮が行なわれる。

この場合、時刻ｔ′１でパルス電流■１が零になると、
逆電流阻止用可飽和リアクトル（１２）には時刻ｔ０か
ら時刻ｔ′ｏまでの期間印加される電圧とは逆極性の電
圧が第２図に斜線で示すように時刻ｔ′、から時刻ｔ′
２までの期間印加されるので、逆を流阻止用可飽和リア
クトル（１２）は時ｓｔ”、において直ちに非飽和状態
となる。その結果、逆電流阻止用可飽和リアクトル（１
２）が高インピーダンスとなるので、パルス電流１１は
阻止され、逆向きには流れない、また、逆電流阻止用可
飽和リアクトル（１２）は１４　Ｖτ２よりも大きな電
圧時間積を有するように設計されている。即ち、 η△ＢＳ　　≧　匂Ｖτ２ （ただし、ηは巻線数、ΔＢは磁心の磁束密度変化量、
Ｓは磁心の有効断面積）と設計されているので、１段目
のパルス圧縮においてパルス圧縮用コンデンサ〈４）に
蓄積された電気エネルギーがパルス圧縮用コンデンサ（
５）に移行する時刻ｔ′＋から時刻ｔ′２までの間パル
ス電流１．が逆向きに流れるのを阻止することができる
。

次に、２段目のパルス圧縮、レーザ光の出力が行なわれ
るが、これらの動作は従来のパルス発生装置と同様であ
る。

［発明の効果］ 以上、詳述したように、この発明は１段目のパルス圧縮
が行なわれている間飽和しないために必要な大きさの電
圧時間積を持つ逆を流阻止用可飽和リアクトルを設けた
ので、１段目のパルス圧縮が行なわれている間パルス電
流が逆向きに流れるのを阻止でき、これにより効率の良
いパルス発生装置が得られると云う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るパルス発生装置の一実施鋼を示
す回路図、第２図はその動作を説明するための電圧、電
流を示す波形図、第３図は従来のパルス発生装置を示す
回路図、第４図はその動作を説明するための電圧、電流
を示す波形図である。 図において、（２〉はサイラトロン、（４）　、　（５
）はパルス圧縮用コンデンサ、（８）は可飽和リアクト
ル、（１２）は逆電流阻止用可飽和リアクトルである。 なす３、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代　　理　　人　　　　　曾　　我　　道　　照揶２図 形４図 手 続 補 正 書 平底 ２年１０月１７日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電源の両端間に接続され、スイッチングによりパルス
   を発生するスイッチ素子と、このスイッチ素子に電気的
   に接続され、可飽和リアクトルおよび一対のコンデンサ
   から成り、上記パルスを圧縮して立上りがより急峻なパ
   ルスを発生するパルス圧縮回路と、このパルス圧縮回路
   と上記スイッチ素子の間に挿入され、上記可飽和リアク
   トルが飽和し、パルス圧縮が行われている期間に印加さ
   れる電圧により、飽和しないために必要な大きさの電圧
   時間積を持つ他の可飽和リアクトルとを備えたことを特
   徴とするパルス発生装置。