JPH04120781A - 高電圧電源 - Google Patents
高電圧電源Info
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- JPH04120781A JPH04120781A JP2413381A JP41338190A JPH04120781A JP H04120781 A JPH04120781 A JP H04120781A JP 2413381 A JP2413381 A JP 2413381A JP 41338190 A JP41338190 A JP 41338190A JP H04120781 A JPH04120781 A JP H04120781A
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- JP
- Japan
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- switch
- power supply
- high voltage
- grid
- cathode
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/52—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of gas-filled tubes
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/53—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
- Lasers (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
［０００１］
この発明は高電圧故障保護電源に関し、特に自由エレク
トロンレーザ等のデバイス用の高電圧電源に関するもの
である。 ［０００２］
トロンレーザ等のデバイス用の高電圧電源に関するもの
である。 ［０００２］
一般に、確実なデバイスは、固有の動作のための安定し
た高電圧パルス電源を要求している。この発明の目的と
なる高電圧パルス電源は、１００キロボルトから１メガ
ボルトの電圧で、マイクロ秒単位のスイッチ回数で１ま
たは２キロアンペアを越える電流、代表的な負荷の定電
流または低電圧波形を導く数十マイクロ秒のパルス長で
動作する高電圧パルス電源である。 ［０００３］ 代表的な負荷は、ハーモニック増幅器とフリーエレクト
ロンレーザ（ＦＥＬ）を含んでいる。例えばＦＥＬは、
空間的に変化する磁界を通過するエレクトロンのビーム
のデバイスである。この磁界は、「振動」及び放射エネ
ルギーに対するビームのエレクトロンを生じさせる。こ
のデバイスに於いて、高電圧電源は高エネルギー人力エ
レクトロンビームを提供するためにエレクトロンを加速
する機能を果たす。そのうえ、ＦＥＬ等の確実なデバイ
スには、十分の−の精度の供給電圧が要求される。さも
なければ、これらのデバイスの周波数及びパワーゲイン
は時間で変化し、望ましくない結果が生成される。 ［０００４］ このような応用のため、高電圧及び高電流要求によって
所望のパルス長のための電圧レベルを支持するのは困難
とされる。すなわち、上記高電圧及び電流は、スイッチ
に困難なものであり、アーク及び他のハザードに応じて
問題となるものである。例えば、高電圧及び電流レベル
での動作は、メガワットレンジに於ける代表的にパワー
での相当に高いエネルギー格納を要求している。しかし
ながら、パワーのメガワットは２番目以降用に伝えられ
、エネルギーのメガジュールが発達される。これらのエ
ネルギーレベルで、減衰またはアークは、電気的爆発及
び１ポンドの爆発物に匹敵する熱を生成し得る。したが
って、良好にスイッチオン、オフする一方、パルス長及
び振幅の制御で短時間動作するパワー変動デバイス及び
パルス電源を提供するために望ましいものであるとして
認識される。応用の負荷的なりラスは、パワー有用性及
びパワー分配業内部を表す。ここで、特に高電圧に逆ら
う電流を割込みするため、高電圧を制御する良好な手段
が要求される［０００５］ 電流パワー変調及び変動技術は、ＭＯＳＦＥＴ、ＦＥＴ
、ＧＴＯ／ＧＡＴそして５ＣＲ１電圧レギユレータチユ
ーブ及び飽和リアクタを含む。金属酸化膜半導体電界効
果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）及び電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ）は、電流及び電圧ハンドリング能力、そ
して他の固体デバイスを伴うように限定されるもので、
これらのアレイは大変動減衰に逆らって保護するために
注意深く止めなければならない。（急止は一時的なもの
を吸収するために補助抵抗及びコンデンサの使用を含む
。） ＧＴＯ／ＧＡＴ （ゲートターンオフ／ゲート援助ター
ンオフ）デバイス及びＳＣＲ（シリコン制御整流器）は
、速度と電圧が限定されるもので、一般に大きな制御パ
ワー要求を有している。電圧レギュレータチューブは電
流ハンドリング能力にも制限されるもので、直列アレイ
に於いて不安定なものである。飽和リアクタは、動作ス
イッチの一般的な問題に対する回答ではないが、パルス
形状または鋭利なパルスに使用される。 ［０００６３
た高電圧パルス電源を要求している。この発明の目的と
なる高電圧パルス電源は、１００キロボルトから１メガ
ボルトの電圧で、マイクロ秒単位のスイッチ回数で１ま
たは２キロアンペアを越える電流、代表的な負荷の定電
流または低電圧波形を導く数十マイクロ秒のパルス長で
動作する高電圧パルス電源である。 ［０００３］ 代表的な負荷は、ハーモニック増幅器とフリーエレクト
ロンレーザ（ＦＥＬ）を含んでいる。例えばＦＥＬは、
空間的に変化する磁界を通過するエレクトロンのビーム
のデバイスである。この磁界は、「振動」及び放射エネ
ルギーに対するビームのエレクトロンを生じさせる。こ
のデバイスに於いて、高電圧電源は高エネルギー人力エ
レクトロンビームを提供するためにエレクトロンを加速
する機能を果たす。そのうえ、ＦＥＬ等の確実なデバイ
スには、十分の−の精度の供給電圧が要求される。さも
なければ、これらのデバイスの周波数及びパワーゲイン
は時間で変化し、望ましくない結果が生成される。 ［０００４］ このような応用のため、高電圧及び高電流要求によって
所望のパルス長のための電圧レベルを支持するのは困難
とされる。すなわち、上記高電圧及び電流は、スイッチ
に困難なものであり、アーク及び他のハザードに応じて
問題となるものである。例えば、高電圧及び電流レベル
での動作は、メガワットレンジに於ける代表的にパワー
での相当に高いエネルギー格納を要求している。しかし
ながら、パワーのメガワットは２番目以降用に伝えられ
、エネルギーのメガジュールが発達される。これらのエ
ネルギーレベルで、減衰またはアークは、電気的爆発及
び１ポンドの爆発物に匹敵する熱を生成し得る。したが
って、良好にスイッチオン、オフする一方、パルス長及
び振幅の制御で短時間動作するパワー変動デバイス及び
パルス電源を提供するために望ましいものであるとして
認識される。応用の負荷的なりラスは、パワー有用性及
びパワー分配業内部を表す。ここで、特に高電圧に逆ら
う電流を割込みするため、高電圧を制御する良好な手段
が要求される［０００５］ 電流パワー変調及び変動技術は、ＭＯＳＦＥＴ、ＦＥＴ
、ＧＴＯ／ＧＡＴそして５ＣＲ１電圧レギユレータチユ
ーブ及び飽和リアクタを含む。金属酸化膜半導体電界効
果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）及び電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ）は、電流及び電圧ハンドリング能力、そ
して他の固体デバイスを伴うように限定されるもので、
これらのアレイは大変動減衰に逆らって保護するために
注意深く止めなければならない。（急止は一時的なもの
を吸収するために補助抵抗及びコンデンサの使用を含む
。） ＧＴＯ／ＧＡＴ （ゲートターンオフ／ゲート援助ター
ンオフ）デバイス及びＳＣＲ（シリコン制御整流器）は
、速度と電圧が限定されるもので、一般に大きな制御パ
ワー要求を有している。電圧レギュレータチューブは電
流ハンドリング能力にも制限されるもので、直列アレイ
に於いて不安定なものである。飽和リアクタは、動作ス
イッチの一般的な問題に対する回答ではないが、パルス
形状または鋭利なパルスに使用される。 ［０００６３
【発明が解決しようとする課題］
この発明の高電圧パルス電源技術は変圧器、マルクスバ
ンク（Ｍａｒｘ ｂａｎｋ ）及びパルス形成回路網を
含んでいる。高電圧での変圧器動作は、電圧時間生成に
応じた困難を有する。すなわち、高電圧での持続は可能
であり、上記変圧器の本質によって制限される。持続可
能なパルス長の増加は、上記パルスの立上がり及び立下
がり時間に於いて、変圧器のサイズ及び重量に関するコ
ストに達する。出力パルス長は、それ故独断的に増加さ
れるべくことはできない。 ［０００７］ にもかかわらず、変圧器は設計のトレードオフの幾つか
の程度のために許可する多くの特徴を有している。トレ
ードオフは、代表的にパルス立上がり時間及びパルス平
滑の間である。不運にも、フリーエレクトロンレーザの
ような確実なデバイスは、特定電圧で動作するために望
ましいものである。変圧器が最初にターンオンされると
、上記デバイスの動作レンジに到達する以前、上記デバ
イスの幾つかのレンジを介して上昇する電圧は望ましく
ない経験とされ得るもので、恐らく損失結果とされる。 したがって、ＦＥＬ等の応用に於いて、それはパルスの
立上がりの間固有に合焦されないエレクトロンビームと
して長い立上がり時間でパルスを初期化するために望ま
しくないものである。 ［０００８］ マルクスバンクは、並列接続のコンデンサからスイッチ
された（「直立された」）コンデンサのセットであり、
放電される格納電圧から直列配列に充電される。本質的
に、直立されたマルクスバンクは簡単なコンデンサが負
荷で駆動されるものであったとしても作用する。これが
注意深く最も簡単な好ましいアプローチとされることが
できる一方、これらはそれらに関連した重要な問題とな
る。すなわち、出力パルスの支持がデバイスの一定の抵
抗性容量性（ＲＣ）時間によって明らかにされるように
、長い安定したパルスが一定の長いＲＣ時間を要求する
。 故に、供給電圧に対する大きさは、上記バンクの容量に
依存される所望の安定状態レベルで支持することができ
る。不運にも、バンクの容量が上昇するような、上記デ
バイスの動作に関連したハザードは、格納されたエネル
ギーと上記コニデンサとの関係に払われるべく上昇する
。 ［０００９］ 加えて、従来のマルクスバンクは、割込みできないスイ
ッチを代表的に与えられる。その結果、特定された電流
レンジまたはパルス長より下に出力電流が指数的に減衰
するように、上記デバイスに格納された残留エネルギー
が本質的に浪費される。故に、動作がゆっくりとしてい
る間は、この制限は上記デバイスの能率に反対に強い影
響を与える。 ［００１０］ コンデンサの代わりにパルス形成回路網を使用すると、
ある程度の大きさに対する従来のマルクスバンクの欠点
を提出する。しかしながら、上記パルス形成回路網のエ
レメントは、電源の出力に於ける振動を導く。これらの
振動は、除去するために困難であると共に費用のかかる
ものであり、且つ確実な応用のために不満足となり得る
。加えて、マルクスバンクは、純粋に容量性マルクスバ
ンクの電圧レベルの半分での出力、パルス形成回路網か
ら成っている。それ故、入力及び格納された電圧レベル
は、二者択一的な設計の２倍高くなければならない。 ［００１１］ 故に、これらは能率的な制御可能な高電圧電源若しくは
レギュレータ／モジュレータのための技術に於いて必要
とされる。 ［００１２］ この発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、高電圧
での能率、安全動作のために与えられるもので、スイッ
チエレメントとして割込み可能なスイッチを使用した高
電圧電源を提供することを目的とする。 ［００１３］ 【課題を解決するための手段及び作用】上記技術の必要
は、エネルギー格納エレメントと、このエネルギー格納
エレメントを充電するための充電回路と、負荷を伴った
電気的コンタクト中に上記エネルギー格納エレメントを
スイッチするためのスイッチエレメントとを含む最も一
般的なセンスに於けるこの発明の高電圧電源によりアド
レスされる。この発明の特に新規の目的は、スイッチエ
レメントとして割込み可能なスイッチの使用である。こ
の割込み可能なスイッチの使用は、高電圧での能率、安
全動作のために与えられる。 ［００１４］ 特定の実施例に於いて、上記割込み可能なスイッチは冷
極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチで与えられ
る。第１のより特定の実施例に於いて、充電エレメント
は容量性マルクスバンクである。第２のより特定の実施
例に於いて、上記充電エレメントは新規誘導性マルクス
バンクである。 ［００１５］ 上記冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチは、
関連した制御回路を要求する。この発明の付加的な新規
の目的は、容量性及び誘導性マルクスバンク成就のため
のマスタスレーブ配列に於いて使用することができる単
一の制御回路によって教示される。マスタスレーブ配置
は、各スイッチのための分離制御ユニットの要求のない
冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチの同期動
作で制御する所望のパルスのために与えられる。 ［００１６］ この発明の更に別の新規の目的は、電源用のレギュレー
タを提供するための冷極管グリッド制御交差界磁プラズ
マスイッチに関連してパルス形成回路網の使用である。 ［００１７］ 特許可能な趣旨の付加的な教示は、誘導性実施例に於け
る使用のための、冷極管グリッド制御交差界磁プラズマ
スイッチ及び電流増幅器を含んでいる。冷極管グリッド
制御交差界磁プラズマスイッチは１つのエンベロープに
於いて複数のスイッチエレメントを含んでおり、各スイ
ッチエレメントはカソード、制御グリッド及びアノード
から成り、少なくとも１つのスイッチエレメントのカソ
ードは、他のスイッチエレメント等のアノードとなる。 ［００１８］ 上記電流増幅器は、カソード、アノード及び制御グリッ
ドを有する冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッ
チで与えられる。上記電流増幅器は、上記カソードと制
御グリッド間の入力電流を提供するための回路構成と、
上記制御グリッドからアノードに上記入力電流以上とな
る出力電流を抽出するための回路構成とを含んでいる。 ［００１９］
ンク（Ｍａｒｘ ｂａｎｋ ）及びパルス形成回路網を
含んでいる。高電圧での変圧器動作は、電圧時間生成に
応じた困難を有する。すなわち、高電圧での持続は可能
であり、上記変圧器の本質によって制限される。持続可
能なパルス長の増加は、上記パルスの立上がり及び立下
がり時間に於いて、変圧器のサイズ及び重量に関するコ
ストに達する。出力パルス長は、それ故独断的に増加さ
れるべくことはできない。 ［０００７］ にもかかわらず、変圧器は設計のトレードオフの幾つか
の程度のために許可する多くの特徴を有している。トレ
ードオフは、代表的にパルス立上がり時間及びパルス平
滑の間である。不運にも、フリーエレクトロンレーザの
ような確実なデバイスは、特定電圧で動作するために望
ましいものである。変圧器が最初にターンオンされると
、上記デバイスの動作レンジに到達する以前、上記デバ
イスの幾つかのレンジを介して上昇する電圧は望ましく
ない経験とされ得るもので、恐らく損失結果とされる。 したがって、ＦＥＬ等の応用に於いて、それはパルスの
立上がりの間固有に合焦されないエレクトロンビームと
して長い立上がり時間でパルスを初期化するために望ま
しくないものである。 ［０００８］ マルクスバンクは、並列接続のコンデンサからスイッチ
された（「直立された」）コンデンサのセットであり、
放電される格納電圧から直列配列に充電される。本質的
に、直立されたマルクスバンクは簡単なコンデンサが負
荷で駆動されるものであったとしても作用する。これが
注意深く最も簡単な好ましいアプローチとされることが
できる一方、これらはそれらに関連した重要な問題とな
る。すなわち、出力パルスの支持がデバイスの一定の抵
抗性容量性（ＲＣ）時間によって明らかにされるように
、長い安定したパルスが一定の長いＲＣ時間を要求する
。 故に、供給電圧に対する大きさは、上記バンクの容量に
依存される所望の安定状態レベルで支持することができ
る。不運にも、バンクの容量が上昇するような、上記デ
バイスの動作に関連したハザードは、格納されたエネル
ギーと上記コニデンサとの関係に払われるべく上昇する
。 ［０００９］ 加えて、従来のマルクスバンクは、割込みできないスイ
ッチを代表的に与えられる。その結果、特定された電流
レンジまたはパルス長より下に出力電流が指数的に減衰
するように、上記デバイスに格納された残留エネルギー
が本質的に浪費される。故に、動作がゆっくりとしてい
る間は、この制限は上記デバイスの能率に反対に強い影
響を与える。 ［００１０］ コンデンサの代わりにパルス形成回路網を使用すると、
ある程度の大きさに対する従来のマルクスバンクの欠点
を提出する。しかしながら、上記パルス形成回路網のエ
レメントは、電源の出力に於ける振動を導く。これらの
振動は、除去するために困難であると共に費用のかかる
ものであり、且つ確実な応用のために不満足となり得る
。加えて、マルクスバンクは、純粋に容量性マルクスバ
ンクの電圧レベルの半分での出力、パルス形成回路網か
ら成っている。それ故、入力及び格納された電圧レベル
は、二者択一的な設計の２倍高くなければならない。 ［００１１］ 故に、これらは能率的な制御可能な高電圧電源若しくは
レギュレータ／モジュレータのための技術に於いて必要
とされる。 ［００１２］ この発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、高電圧
での能率、安全動作のために与えられるもので、スイッ
チエレメントとして割込み可能なスイッチを使用した高
電圧電源を提供することを目的とする。 ［００１３］ 【課題を解決するための手段及び作用】上記技術の必要
は、エネルギー格納エレメントと、このエネルギー格納
エレメントを充電するための充電回路と、負荷を伴った
電気的コンタクト中に上記エネルギー格納エレメントを
スイッチするためのスイッチエレメントとを含む最も一
般的なセンスに於けるこの発明の高電圧電源によりアド
レスされる。この発明の特に新規の目的は、スイッチエ
レメントとして割込み可能なスイッチの使用である。こ
の割込み可能なスイッチの使用は、高電圧での能率、安
全動作のために与えられる。 ［００１４］ 特定の実施例に於いて、上記割込み可能なスイッチは冷
極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチで与えられ
る。第１のより特定の実施例に於いて、充電エレメント
は容量性マルクスバンクである。第２のより特定の実施
例に於いて、上記充電エレメントは新規誘導性マルクス
バンクである。 ［００１５］ 上記冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチは、
関連した制御回路を要求する。この発明の付加的な新規
の目的は、容量性及び誘導性マルクスバンク成就のため
のマスタスレーブ配列に於いて使用することができる単
一の制御回路によって教示される。マスタスレーブ配置
は、各スイッチのための分離制御ユニットの要求のない
冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチの同期動
作で制御する所望のパルスのために与えられる。 ［００１６］ この発明の更に別の新規の目的は、電源用のレギュレー
タを提供するための冷極管グリッド制御交差界磁プラズ
マスイッチに関連してパルス形成回路網の使用である。 ［００１７］ 特許可能な趣旨の付加的な教示は、誘導性実施例に於け
る使用のための、冷極管グリッド制御交差界磁プラズマ
スイッチ及び電流増幅器を含んでいる。冷極管グリッド
制御交差界磁プラズマスイッチは１つのエンベロープに
於いて複数のスイッチエレメントを含んでおり、各スイ
ッチエレメントはカソード、制御グリッド及びアノード
から成り、少なくとも１つのスイッチエレメントのカソ
ードは、他のスイッチエレメント等のアノードとなる。 ［００１８］ 上記電流増幅器は、カソード、アノード及び制御グリッ
ドを有する冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッ
チで与えられる。上記電流増幅器は、上記カソードと制
御グリッド間の入力電流を提供するための回路構成と、
上記制御グリッドからアノードに上記入力電流以上とな
る出力電流を抽出するための回路構成とを含んでいる。 ［００１９］
以下図面を参照してこの発明の詳細な説明する。
［００２０１
図１は、容量性マルクスバンク１２′ が与えられた簡
単な従来の高電圧パルス電源を概略的に示した回路構成
図である。上記マルクスバンク１２′ は、複数のコン
デンサから成るもので、図１ではＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び
Ｃ４の４つが示されている。これらのコンデンサＣ１〜
Ｃ４は、幾つかの関連したスイッチＳＷＩ〜ＳＷ４と、
抵抗Ｒ０として表された負荷を介して相互接続されてい
る。スイッチＳＷＩ〜ＳＷ４が開いていると、上記コン
デンサ０１〜Ｃ４は、第１及び第２の関連した充電抵抗
Ｒ及びＲ８を介して電源Ｖ。から並列に充電される。コ
ンデンサＣ１〜Ｃ４が充電されると、上記スイッチＳＷ
１〜ＳＷ４は図示されなり）制御回路によって閉じられ
る。上記スイッチの開示は、上記負荷孔に伝えられる充
電電流により、上記コンデンサを直列接続している。ス
イッチＳＷ１〜ＳＷ４を開くと、コンデンサを充電する
ために動作が繰返される。故に、パルスのシーケンスは
電流によって負荷に伝えられ、電圧はある程度の持続の
ために供給される。 ［００２１］ 図２に示されるように、負荷Ｒ０を介する電流■は、Ｒ
Ｃ時間一定のτ＝ＲＣ／Ｎに関連したスイッチ閉鎖ｔ
の時間で初期値Ｉｏから指数的に減Ｌ
Ｏ衰する。尚、上記Ｎはコン
デンサの数を表す。高電圧パルス電源応用のため、出力
電流の有効な部分は、それぞれ出力電流が■ から１１
に減衰する時間の時間ｔ からｔ の間に生じる。故に
、（図２に斜線で示される）時間ｔ１以降のマルクスバ
ンク１２′ に残留するエネルギーは、通常使用されな
い。一般に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は幾つかの最小閾
値より下のこのエネルギーの消失以前に開くことはでき
ない。負荷要求に依存して、「クロスバ−」スイッチＳ
ＷＬは、時間ｔ１で負荷からの電流を流用するために使
用することができる。しかしながら、これは、低い値に
下がる効果的な負荷インピーダンスとしてコンデンサバ
ンクの重大な負担をする。 ［００２２］ 図１の従来のシステム１０′の動作は、パルス形成回路
網ＰＦＮ −ＰＦＮ４にそれぞれコンデンサＣ１〜Ｃ
４を置換えることによって少々改善され得る。これは、
図３のシステム２０′ に示される。（パルス形成回路
網は、周知のものであり、例として容量性及び抵抗性ア
レイで与えられることができる。）スイッチ閉鎖時間１
０で、上記システム２０′ は図４に示されるような電
流パルスを出力する。 図４に示されるように、不運にも、パルス形成回路網の
使用は、負荷の動作を反対に影響を及ぼし得る上記出力
電流に於ける幾つかの振動または共鳴２２を発生する。 更に、負荷電圧は、ＰＦＮ電圧の和の単に半分となる。 ［００２３］ とにかく、図１及び図３の高電圧パルス電源１０′及び
２０′ は、それぞれ割込み不可能なスイッチで与えら
れる。上述したように、割込み不可能なスイッチの使用
は、従来のマルクスバンク型高電圧電源の形態を制限し
ている。故に、最も一般的なセンスに於いて、以下に詳
述されるように、この発明のより重要な教示の１つは、
従来のシステムの割込み不可能なスイッチの代わりに割
込み可能なスイッチの使用である。 ［００２４］ 図５は、この教示に従って構成された高電圧電源３０の
容量性実施部を簡略化して表した回路構成図である。上
記システム３０は、それぞれ第１及び第２の充電抵抗Ｒ
Ａ１〜ＲＡ５及びＲＢ１〜ＲＢ５に関連したコンデンサ
Ｃ１〜Ｃ５のバンクまたはアレイを含んでいる。第１の
抵抗Ｒ−Ｒは、電圧分割配置に於いて、抵抗Ｒ。 ＡＩ Ａ５ を介して供給電源電圧Ｖｏに対して、その一端が関連し
たコンデンサＣ１〜Ｃ５の第１の端子に接続されている
。第２の充電抵抗ＲＢ□〜ＲＢ５は、関連したコンデン
サＣ１〜Ｃ５の第２の端子と第２の電圧分割配置の接地
端子との間に接続されている。上記コンデンサは、低電
圧電源（図示せず）からの電圧Ｖｏに並列に充電される
。 ［００２５］ 上記コンデンサＣ１〜Ｃ５の各々の間は、割込み可能な
スイッチＳＷ１〜ＳＷ５が接続されでいる。好ましい実
施例に於いて、割込み可能なスイッチＳＷ１〜ＳＷ５は
、冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチで与え
られる。冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチ
は、周知のものである。”Ｃｏ１ｄＣａｔｈｏｄｅ Ｄ
ｉｓｃｈａｒｇｅ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｇｒｉｄ
Ｃｏｎｔｒｏｌ”と称されるＲ、 Ｈａｒｖｅｙ ｏｎ
Ｊａｎｕａｒｙ２７、１９８１出版、及び”Ｍｏｄｕ
ｌａｔｏｒ ５ｗ１ｔｃｈ ｗｉｔｈ Ｌｏｗ Ｖｏｌ
ｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏ１″′と称されるＳｃｈｕｍａ
ｃｈｅｒ ｅｔ ａｌ、 ｏｎ Ｊｕｎｅ ２４．１９
８６出版のＵ、 Ｓ、 ｐａｔｅｎｔ ｎｏｓ、 ４，
２４７，０８４に詳述されるように、冷極管グリッド制
御交差界磁プラズマスイッチは、定電圧ガスを満たした
チャンバ４１内に封入されたカソード３２、ソースグリ
ッド３４、制御グリッド３６、アノード３８を含んでい
る。スイッチ制御は、図示されない制御回路（例えばソ
ースグリッド、制御グリッド、圧縮レギュレータ及び絶
縁された補助パワー）を経て制御グリッド３６に適切な
電位の応用によって果たされる。（絶縁）〈ワーは、各
スイッチ本体がシステムグラウンドに応じて異なった電
圧にパルスを命するので制御回路のために要求される。 代表的に、絶縁パワーは、変圧器またはバッテリを経て
提供しなければならない。同様に、トリガ信号リードは
例えばファイバオプティックケーブルを経て絶縁しなけ
ればならない。）上記負荷Ｒは、関連したスイッチを経
て各コンデンサから提供されるタップに対する電子銃と
して示される。「点火」のコマンドで、コンデンサ０１
〜Ｃ５が直列に切替えられ、上記負荷での電圧はＮ＊Ｖ
ｏに（直立されて）立上がる。 ここでＮはコンデンサの数である。パルス電圧は、（図
示の如く）ｖｏのインクリメントの負荷から伝わる、ま
たは１つのリードに伝わることができる。所望のパルス
が実行されると、上記スイッチはインタラブドにコマン
ドされ、コンデンサは低電圧電源によって再充電される
。上記電圧の小さい端数のみが各パルスのドレインオフ
とされるべく望まれるように、この発明の冷極管グリッ
ド制御交差界磁プラズマスイッチによって提供された割
込み可能な開閉スイッチ能力は、特に利益のあるもので
ある。 ［００２６］ 図６は、この発明の高電圧電源４０の誘導性実施部を簡
略化して表した回路構成図である。上記誘導性実施部は
、各スイッチの開閉特性に加えて交換された電流及び電
圧の役割で上記容量性実施部に類似したものである。誘
導性システム４０はＥビーム負荷Ｒ０を制限するコイル
し１〜Ｌ５を具備するインダクタＬを有している。この
位置決めは、Ｅビーム加速装置チューブの長さに沿って
電圧の分配を促進するために効果的なものである。各コ
イルからの最初のタップは、それぞれ複数の関連した冷
極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチＳＷＩ〜Ｓ
Ｗ５のカソード端子に接続される。各スイッチＳＷＩ〜
ＳＷ５のアノードは、関連した電源ｖ１〜ｖ５のカソー
ドに接続される。分配された電源が示されると共に、１
つの電源はこの発明の範囲から逸脱することなく使用す
ることができる。最後の電源ｖ５のアノードは、インダ
クタＬの残った端に接続されている。複数の制御回路４
２〜５２（偶数のみ）が示されるもので、第２乃至第６
の制御回路４４〜５２は関連したスイッチＳＷＩ〜ＳＷ
５のカソード３２及びソース制御グリッド（３４及び３
６）に接続される。上記制御回路４４〜５２は、（Ｓｃ
ｈｕｍａｃｈｅｒ ｅｔ ａｌ、出版のＵ、 ５Ｐａｔ
ｅｎｔ ｎｏ、 ４，５９６，９４５に例が示されるよ
うに）活動し続けると共にトリガパルス電圧を含み、且
つスイッチの動作のために固有の時間を提供する。これ
らの制御ユニットは、周知の技術として絶縁変圧器また
はファイバオプティックリンクによって電気的に絶縁さ
れるものである。多数の重要でない回路の再配置は、こ
の教示の範囲から逸脱することなく当業者によって作成
することができるということが理解されるべきである。 ［００２７１ 動作に於いて、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５が最初にオンさ
れ、直列のインダクエレメントＬ１〜Ｌ５は、それぞれ
低電圧電源ｖ１〜■５からの電流で充電される。所望の
電流■が誘導性ニレメン）Ｌｌ〜Ｌ５に到達すると、上
記スイッチＳＷ１〜ＳＷ５は割込みされる。割込みプロ
セスの間、プラズマの再生は各スイッチの制御グリッド
３６とアノード３８とのギャップに立止まらされる。 ［００２８］ 特徴的に、上記ギャップからのプラズマの掃引出力時間
は、スイッチによって発生する電圧を決定する。大きな
インダクタンスの制限に於いて、冷極管グリッド制御交
差界磁プラズマスイッチは、後掲する表１の（１）式及
び後掲する表１の（２）式により与えられる。ここで■
ｏはスイッチの誘導電圧（通常２００から５００ボルト
）であり、Ｖｔはスイッチ電流を供給するために要求さ
れるプラズマからの除去によって制御グリッド近くに腐
食されるようなイオンカソード鎧装の表面の速度であり
、Ｘｏは上記鎧装の初期の厚さである。これらの顕微鏡
的量は初期電流密度に依存するもので、決定するために
困難なものであるので、後掲する表１の（３）式のよう
に経験的にパラメータを決定するためにより実際的なも
のである。 ［００２９］ したがって、上記鎧装は、電圧がこれ以上高くならない
限界に回路負荷のために十分に高くなる以前に、アノー
ドまで完全に浸食し得るもので、その場合、上記電圧は
上記回路によって負わされた限界にまで急激に上昇され
る。 ［００３０１ 電流の代表的な動作時間で、代表的な冷極管グリッド制
御交差界磁プラズマスイッチは、０．１から１マイクロ
秒に変化し、初期設計及び電流■に依存する。 この時間の後、上記電圧Ｖは、後掲する表１の（４）式
に従ってインダクタ間が上昇する。ここで、Ｌは直列接
続されたインダクタの合計インダクタンスであり■は負
荷の電流である。所望の負荷パルス長が達成すると、上
記スイッチが再閉鎖されてインダクタしは再充電される
。容量性の場合のように、インダクタＬに沿って分配さ
れることができる。結果としてのパルスの形状は、負荷
Ｒのインピーダンスに依存される。代表的に、電圧はス
イッチ開放として、最大レベル■Ｒにジャンプする抵抗
性負荷間で発展され、結合されたインダクタ及び負荷の
Ｌ／Ｒ一定時間により決定される比で減衰する。これは
、図５の容量性実施部に応じた図７及び図８と、図６の
誘導性実施部に応じた図９及び図１０に描かれる。 すなわち、図７は時間の関数として容量性実施部２０の
負荷電流及び負荷電圧を示し、図８は時間の関数として
容量性実施部２０のコンデンサエレメント（Ｃ１〜Ｃ５
）間の電圧を示し、図９は時間の関数として誘導性実施
部３０の負荷電流及び負荷電圧を示し、図１０は時間の
関数として誘導性実施部３０のインダクタ電流を示す。 ［００３１］ この発明の別の新規の目的は、図５及び図６の容量性実
施部２０または誘導性実施部３０それぞれのアレイに於
ける冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチの最
初のカソード３２と制御グリッド３６間のパルス形成回
路網の追加による高電圧レギュレータの支給である。こ
の配置は、図１３に参照されるように、レギュレータを
提供する。標準動作状態の下に、上記アノード電流は制
御グリッド３２とカソード３２間に流れる電流の限度を
超えることはできない。パルス形成回路網の電流Ｉを調
整することによって、上記チューブの能率的なインピー
ダンスは負荷電圧ＲＬの調整可能な端数を作成すること
ができ、これによってチューブの反対側ヘドロツブされ
るべく電圧の制御可能な端数を生じる。負荷パルスの開
始での高いこの端数を作成すると共に時間を伴って下が
ることによって、標準電圧ドロップを補償することがで
き、そして方形波、または所望の波形を発生する。 ［００３２］ 図１１は、マスタスレーブ制御配置で与えられたこの発
明の高電圧電源の容量性実施部を概略的に示す回路構成
図である。システム６０は、１つの囲い４１内に５つの
スイッチＳＷ１〜ＳＷ５と、それぞれに関連したコンデ
ンサＣ１〜Ｃ５で、図５の容量性マルクスバンク１２を
含んでいる。尚、同図に於いて、充電抵抗は、その図の
目的のために除去されている。１つのマスタ制御パルス
発生器６２は、第１のスイッチＳＷＩのカソード３２と
制御グリッド３６間に接続される。上記マスタ制御ユニ
ットは、何れか所望の調整エレメントを含み、第１のス
イッチＳＷＩがオンするのに必要な制御信号を提供する
。 ［００３３］ 活動保持ユニット６４は、各スイッチ用に提供される。 第１のスイッチＳＷＩの活動保持ユニットは、そのカソ
ード３２及びソースグリッド３４に接続されている。 第２乃至第５のスイッチＳＷ２〜ＳＷ５の活動保持ユニ
ットは、そのカソード３２及びソースグリッド３４に接
続されている。活動保持ユニット６４は、スタンバイモ
ードに於いて、各冷極管グリッド制御交差界磁プラズマ
スイッチを維持するためにソース端子の小さい電位を維
持するために与える本質的に直列電源となる。（サブマ
イクロ秒応答時間が要求されると、付加的なソース電流
パルス発生器が利用される。）第１の４つのスイッチＳ
Ｗ１〜ＳＷ４のカソード３２はコンデンサＣ１〜Ｃ５に
接続され、制御グリッド３６は（エレクトロンビーム加
速装置としてここに示される）負荷のタップに接続され
る。 ［００３４］ プルダウン抵抗６６は、第２乃至第５のスイッチＳＷ２
〜ＳＷ５の制御グリッド３６及びカソード３２間に接続
される。上記プルダウン抵抗は、負荷が活動されないと
きの周期で第１のスイッチＳＷ１を除いて第２乃至第５
のスイッチＳＷ２〜ＳＷ５のスレーブのための固有の電
圧レベルを保証するために選択される。 ［００３５］ 図１２はマスタスレーブ配列で与えられたこの発明の高
電圧電源の別の誘導性実施部を概略的に示す回路構成図
である。図１２のシステム７０は、図１１の例に示され
るコンデンサＣ１〜Ｃ５の代わりに、例えばバッテリの
ような低電圧電源Ｖ１〜■５を有するマルクスバンク１
２を伴って、図１１のシステム６０と同様に形成される
。図１２のシステム７０は、インダクタＬのＬ１〜Ｌ４
によって促進される第２乃至第５のスイッチＳＷ２〜Ｓ
Ｗ５の制御グリッド３６間の接続を除いては図１１のマ
スタスレーブ構成と同じである。ここで、個々のスイッ
チＳＷ１〜ＳＷ４は、電源Ｖ−Ｖ５から引出された活動
保持パワーでのみ提供される。 ［００３６］ 誘導性システム７０のスイッチの動作は、変換されたオ
ン及びオフの結果を伴った容量性システム６０のそれに
類似したものである。上記スイッチの閉鎖時間は、１つ
のスイッチの閉鎖時間のせいぜいＮ倍である。上記イン
ダクタの充電時間はかなり長くすることができる。イン
ダクタＬが充電された後、パルスのバーストはマスタ制
御器６２によって決定された比及びパルス長で反復的に
スイッチオン、オフを変えることによって発生させるこ
とができる。第１のスイッチＳＷ１オフの変化は、第１
のインダクタ部の流れを終えるために電流が生じる。故
にこの電流は、第２のスイッチ制御グリッドを介して戻
らなければならず、第２のスイッチは割込みされる。任
意のプルダウン抵抗は、カソードギャップに対する制御
グリッド間よりむしろ制御グリッドギャップに対するア
ノード間の方に現れる電圧を保証するために含まれるも
のである。この手法で動作されると、上記スイッチは、
インダクタＬのコイルの略等しい電流に強いるために援
助し、大体１対１のゲインで電流増幅として作用する。 ［００３７］ 図１１及び図１２のマスタスレーブ構成は、コスト及び
タイミングの問題に関連して多数の制御回路のための必
要を取り除いている。 ［００３８］ 図１３は、この教示に関連して構成された電流増幅器ま
たは電圧レギュレータの簡略化した回路構成図である。 増幅器８０は、電流■を提供するもので、そのカソード
３２と制御グリッド３６間に接続されている電流源８４
を有する冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチ
８２を含んでいる。負荷抵抗Ｒ０及びコンデンサＣは、
上記スイッチ８２のアノード３８と制御グリッド３６の
間に接続されている。負荷抵抗ＲＬは、スイッチ８２の
アノード３８に負荷電流を限定する。この構成に於いて
、アノード３８から制御グリッド３６のループに流れる
電流は、ゲイン係数βにょってカソード３２と制御グリ
ッド３６間に流れる電流に比例したものである。βの値
はスイッチの設計及びその動作状態に依存する。マスタ
スレーブスイッチの目的のため、ここでは、βが−に略
等しくなるべくセットされると仮定する。 ［００３９］ 図１４は、図１２の誘導性高電圧電源の別の例を示した
簡略化した回路構成図である。システム９０は、この発
明の冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチ１０
０を含み、それは１つの囲み１１２内の複数の同一のス
イッチエレメント１１０を含んでいる。各スイッチ１１
０は、カソード１１６、ソースグリッド１１８、制御グ
リッド１２０及びアノード１２２から成る。第１のスイ
ッチＳＷ１のアノード１２２が第２のスイッチＳＷ２の
カソード１１６として与えられることも注意される。こ
れは、携帯型構造の利益のために許可するものである。 ［００４０１ 上述した型のマスタ制御ユニット１１４は、第１のスイ
ッチエレメントＳＷ１のカソード１１６と制御グリッド
１２０間に接続されている。上記第１のスイッチＳＷ１
のカソード１１６は、第１のバッテリ電源ｖ１の接地さ
れたカソードに接続される。そして、第１のバッテリ電
源ｖ１アノードは、複数のコイルＬ１〜ＬＩＯの一端に
接続されており、その各々は関連したバッテリ電源ｖ２
〜ｖ１０を有している。上記バッテリｖ１〜■１０は、
スイッチ１００のサイズを減少するために誘導性チェー
ン中に再配置される。各コイルＬ１〜ＬＩＯの他端は、
携帯型冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチ１
００の関連したスイッチエレメント１１０の制御グリッ
ド１２０に接続される。 ［００４１］ 図１５は、全て相互並列関係に取付けられた平面カソー
ド１１６、ソースグリッド１１８、制御グリッド１２０
及び双効果アノード／カソード１２２／ １１６がら成
る冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチ１００
の最初のスイッチエレメント１１０を拡大して示した図
である。カソード／アノードエレメント１１６／ １２
２は、各々２対のマグネット１２４及び１２６を有して
いる。図示されるように、マグネット１２４及び１２６
は平面のリング尖頭構成、すなわち交互の極性で２つま
たは３つのマグネティックリングに配置される。上記マ
グネットは、およそ５００ｖの電圧がソースグリッドに
供給されると、カソード１１６とソースグリッド１１８
間の領域を活性化するのに与えるために十分に強力なも
のであり、これにより（Ｈａｒｖｅｙ及びＳｃｈｕｍａ
ｃｈｅｒ ｅｔ ａｌ、の従来技術によって示される原
理に従って）交差界磁放電を発生する。上記カソード１
１６の構造は、上述のスイッチエレメントのアノード表
面に隣接されるものであり、アノード領域中の望ましく
ない界磁の浸透を避けるために磁気的に透過可能な材料
のフランクスブリッジ１２８で供給される。上記カソー
ド／アノード１１６／ １２２、ソースグリッド１１８
及び制御グリッド１２０は、真空壁１３０内の場所に半
田付けされる。半田付は接続部１３７は真空壁１３０を
介して外部の電気的接続部を提供する。上記スイッチの
内側及び外側を部類付ける（図示せず）高電圧は、従来
のチューブエンジニアリング実施の結果として起きる。 内部の圧力制御は第１の部分に配置された従来の水素ガ
ス貯蔵器によって提供されるるもので、ガスはプラズマ
放電領域から離れて配置されたカソード構造１１６の小
さな開口１２９を介して貫通するなめに与えられる。ス
イッチ１００の残りのエレメントは、従来の構造である
。図１６は、この発明の携帯型冷極管グリッド制御交差
界磁プラズマスイッチの高電圧割込み可能なりロスバー
スイッチである。携帯型冷極管グリッド制御交差界磁プ
ラズマスイッチ１００の構造は、図１４及び図１５のも
のと同じである。バッテリ及び誘導性エレメントは、Ｃ
１〜ＣＩＯとしてここに示される容量性または抵抗性段
階エレメントで置換えられている。 また、抵抗及び電源はその説明の目的のため除かれてい
る。携帯型冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッ
チ１００の動作は、図１１及び図１２のそれと本質的に
同じである。しかしながら、パワー有効サービスに於い
て、それは閉鎖が要求されるまでオフ状態に標準的に維
持される。それは、故障をクリアするためにオンされて
リセットするためにオフされる。故に、この発明は、実
例となる応用のための特定の実施例に関連して詳述して
きた。この教示に接近できる当業者は、その範囲内の付
加的な変形、応用及び実施例を認識する。例えば、この
発明の携帯型冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイ
ッチは、コンバータ、インバータ、レギュレータ、共振
充電及び保護回路等の他の高電圧回路で使用することが
できる。 ［００４２］
単な従来の高電圧パルス電源を概略的に示した回路構成
図である。上記マルクスバンク１２′ は、複数のコン
デンサから成るもので、図１ではＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び
Ｃ４の４つが示されている。これらのコンデンサＣ１〜
Ｃ４は、幾つかの関連したスイッチＳＷＩ〜ＳＷ４と、
抵抗Ｒ０として表された負荷を介して相互接続されてい
る。スイッチＳＷＩ〜ＳＷ４が開いていると、上記コン
デンサ０１〜Ｃ４は、第１及び第２の関連した充電抵抗
Ｒ及びＲ８を介して電源Ｖ。から並列に充電される。コ
ンデンサＣ１〜Ｃ４が充電されると、上記スイッチＳＷ
１〜ＳＷ４は図示されなり）制御回路によって閉じられ
る。上記スイッチの開示は、上記負荷孔に伝えられる充
電電流により、上記コンデンサを直列接続している。ス
イッチＳＷ１〜ＳＷ４を開くと、コンデンサを充電する
ために動作が繰返される。故に、パルスのシーケンスは
電流によって負荷に伝えられ、電圧はある程度の持続の
ために供給される。 ［００２１］ 図２に示されるように、負荷Ｒ０を介する電流■は、Ｒ
Ｃ時間一定のτ＝ＲＣ／Ｎに関連したスイッチ閉鎖ｔ
の時間で初期値Ｉｏから指数的に減Ｌ
Ｏ衰する。尚、上記Ｎはコン
デンサの数を表す。高電圧パルス電源応用のため、出力
電流の有効な部分は、それぞれ出力電流が■ から１１
に減衰する時間の時間ｔ からｔ の間に生じる。故に
、（図２に斜線で示される）時間ｔ１以降のマルクスバ
ンク１２′ に残留するエネルギーは、通常使用されな
い。一般に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は幾つかの最小閾
値より下のこのエネルギーの消失以前に開くことはでき
ない。負荷要求に依存して、「クロスバ−」スイッチＳ
ＷＬは、時間ｔ１で負荷からの電流を流用するために使
用することができる。しかしながら、これは、低い値に
下がる効果的な負荷インピーダンスとしてコンデンサバ
ンクの重大な負担をする。 ［００２２］ 図１の従来のシステム１０′の動作は、パルス形成回路
網ＰＦＮ −ＰＦＮ４にそれぞれコンデンサＣ１〜Ｃ
４を置換えることによって少々改善され得る。これは、
図３のシステム２０′ に示される。（パルス形成回路
網は、周知のものであり、例として容量性及び抵抗性ア
レイで与えられることができる。）スイッチ閉鎖時間１
０で、上記システム２０′ は図４に示されるような電
流パルスを出力する。 図４に示されるように、不運にも、パルス形成回路網の
使用は、負荷の動作を反対に影響を及ぼし得る上記出力
電流に於ける幾つかの振動または共鳴２２を発生する。 更に、負荷電圧は、ＰＦＮ電圧の和の単に半分となる。 ［００２３］ とにかく、図１及び図３の高電圧パルス電源１０′及び
２０′ は、それぞれ割込み不可能なスイッチで与えら
れる。上述したように、割込み不可能なスイッチの使用
は、従来のマルクスバンク型高電圧電源の形態を制限し
ている。故に、最も一般的なセンスに於いて、以下に詳
述されるように、この発明のより重要な教示の１つは、
従来のシステムの割込み不可能なスイッチの代わりに割
込み可能なスイッチの使用である。 ［００２４］ 図５は、この教示に従って構成された高電圧電源３０の
容量性実施部を簡略化して表した回路構成図である。上
記システム３０は、それぞれ第１及び第２の充電抵抗Ｒ
Ａ１〜ＲＡ５及びＲＢ１〜ＲＢ５に関連したコンデンサ
Ｃ１〜Ｃ５のバンクまたはアレイを含んでいる。第１の
抵抗Ｒ−Ｒは、電圧分割配置に於いて、抵抗Ｒ。 ＡＩ Ａ５ を介して供給電源電圧Ｖｏに対して、その一端が関連し
たコンデンサＣ１〜Ｃ５の第１の端子に接続されている
。第２の充電抵抗ＲＢ□〜ＲＢ５は、関連したコンデン
サＣ１〜Ｃ５の第２の端子と第２の電圧分割配置の接地
端子との間に接続されている。上記コンデンサは、低電
圧電源（図示せず）からの電圧Ｖｏに並列に充電される
。 ［００２５］ 上記コンデンサＣ１〜Ｃ５の各々の間は、割込み可能な
スイッチＳＷ１〜ＳＷ５が接続されでいる。好ましい実
施例に於いて、割込み可能なスイッチＳＷ１〜ＳＷ５は
、冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチで与え
られる。冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチ
は、周知のものである。”Ｃｏ１ｄＣａｔｈｏｄｅ Ｄ
ｉｓｃｈａｒｇｅ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｇｒｉｄ
Ｃｏｎｔｒｏｌ”と称されるＲ、 Ｈａｒｖｅｙ ｏｎ
Ｊａｎｕａｒｙ２７、１９８１出版、及び”Ｍｏｄｕ
ｌａｔｏｒ ５ｗ１ｔｃｈ ｗｉｔｈ Ｌｏｗ Ｖｏｌ
ｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏ１″′と称されるＳｃｈｕｍａ
ｃｈｅｒ ｅｔ ａｌ、 ｏｎ Ｊｕｎｅ ２４．１９
８６出版のＵ、 Ｓ、 ｐａｔｅｎｔ ｎｏｓ、 ４，
２４７，０８４に詳述されるように、冷極管グリッド制
御交差界磁プラズマスイッチは、定電圧ガスを満たした
チャンバ４１内に封入されたカソード３２、ソースグリ
ッド３４、制御グリッド３６、アノード３８を含んでい
る。スイッチ制御は、図示されない制御回路（例えばソ
ースグリッド、制御グリッド、圧縮レギュレータ及び絶
縁された補助パワー）を経て制御グリッド３６に適切な
電位の応用によって果たされる。（絶縁）〈ワーは、各
スイッチ本体がシステムグラウンドに応じて異なった電
圧にパルスを命するので制御回路のために要求される。 代表的に、絶縁パワーは、変圧器またはバッテリを経て
提供しなければならない。同様に、トリガ信号リードは
例えばファイバオプティックケーブルを経て絶縁しなけ
ればならない。）上記負荷Ｒは、関連したスイッチを経
て各コンデンサから提供されるタップに対する電子銃と
して示される。「点火」のコマンドで、コンデンサ０１
〜Ｃ５が直列に切替えられ、上記負荷での電圧はＮ＊Ｖ
ｏに（直立されて）立上がる。 ここでＮはコンデンサの数である。パルス電圧は、（図
示の如く）ｖｏのインクリメントの負荷から伝わる、ま
たは１つのリードに伝わることができる。所望のパルス
が実行されると、上記スイッチはインタラブドにコマン
ドされ、コンデンサは低電圧電源によって再充電される
。上記電圧の小さい端数のみが各パルスのドレインオフ
とされるべく望まれるように、この発明の冷極管グリッ
ド制御交差界磁プラズマスイッチによって提供された割
込み可能な開閉スイッチ能力は、特に利益のあるもので
ある。 ［００２６］ 図６は、この発明の高電圧電源４０の誘導性実施部を簡
略化して表した回路構成図である。上記誘導性実施部は
、各スイッチの開閉特性に加えて交換された電流及び電
圧の役割で上記容量性実施部に類似したものである。誘
導性システム４０はＥビーム負荷Ｒ０を制限するコイル
し１〜Ｌ５を具備するインダクタＬを有している。この
位置決めは、Ｅビーム加速装置チューブの長さに沿って
電圧の分配を促進するために効果的なものである。各コ
イルからの最初のタップは、それぞれ複数の関連した冷
極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチＳＷＩ〜Ｓ
Ｗ５のカソード端子に接続される。各スイッチＳＷＩ〜
ＳＷ５のアノードは、関連した電源ｖ１〜ｖ５のカソー
ドに接続される。分配された電源が示されると共に、１
つの電源はこの発明の範囲から逸脱することなく使用す
ることができる。最後の電源ｖ５のアノードは、インダ
クタＬの残った端に接続されている。複数の制御回路４
２〜５２（偶数のみ）が示されるもので、第２乃至第６
の制御回路４４〜５２は関連したスイッチＳＷＩ〜ＳＷ
５のカソード３２及びソース制御グリッド（３４及び３
６）に接続される。上記制御回路４４〜５２は、（Ｓｃ
ｈｕｍａｃｈｅｒ ｅｔ ａｌ、出版のＵ、 ５Ｐａｔ
ｅｎｔ ｎｏ、 ４，５９６，９４５に例が示されるよ
うに）活動し続けると共にトリガパルス電圧を含み、且
つスイッチの動作のために固有の時間を提供する。これ
らの制御ユニットは、周知の技術として絶縁変圧器また
はファイバオプティックリンクによって電気的に絶縁さ
れるものである。多数の重要でない回路の再配置は、こ
の教示の範囲から逸脱することなく当業者によって作成
することができるということが理解されるべきである。 ［００２７１ 動作に於いて、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５が最初にオンさ
れ、直列のインダクエレメントＬ１〜Ｌ５は、それぞれ
低電圧電源ｖ１〜■５からの電流で充電される。所望の
電流■が誘導性ニレメン）Ｌｌ〜Ｌ５に到達すると、上
記スイッチＳＷ１〜ＳＷ５は割込みされる。割込みプロ
セスの間、プラズマの再生は各スイッチの制御グリッド
３６とアノード３８とのギャップに立止まらされる。 ［００２８］ 特徴的に、上記ギャップからのプラズマの掃引出力時間
は、スイッチによって発生する電圧を決定する。大きな
インダクタンスの制限に於いて、冷極管グリッド制御交
差界磁プラズマスイッチは、後掲する表１の（１）式及
び後掲する表１の（２）式により与えられる。ここで■
ｏはスイッチの誘導電圧（通常２００から５００ボルト
）であり、Ｖｔはスイッチ電流を供給するために要求さ
れるプラズマからの除去によって制御グリッド近くに腐
食されるようなイオンカソード鎧装の表面の速度であり
、Ｘｏは上記鎧装の初期の厚さである。これらの顕微鏡
的量は初期電流密度に依存するもので、決定するために
困難なものであるので、後掲する表１の（３）式のよう
に経験的にパラメータを決定するためにより実際的なも
のである。 ［００２９］ したがって、上記鎧装は、電圧がこれ以上高くならない
限界に回路負荷のために十分に高くなる以前に、アノー
ドまで完全に浸食し得るもので、その場合、上記電圧は
上記回路によって負わされた限界にまで急激に上昇され
る。 ［００３０１ 電流の代表的な動作時間で、代表的な冷極管グリッド制
御交差界磁プラズマスイッチは、０．１から１マイクロ
秒に変化し、初期設計及び電流■に依存する。 この時間の後、上記電圧Ｖは、後掲する表１の（４）式
に従ってインダクタ間が上昇する。ここで、Ｌは直列接
続されたインダクタの合計インダクタンスであり■は負
荷の電流である。所望の負荷パルス長が達成すると、上
記スイッチが再閉鎖されてインダクタしは再充電される
。容量性の場合のように、インダクタＬに沿って分配さ
れることができる。結果としてのパルスの形状は、負荷
Ｒのインピーダンスに依存される。代表的に、電圧はス
イッチ開放として、最大レベル■Ｒにジャンプする抵抗
性負荷間で発展され、結合されたインダクタ及び負荷の
Ｌ／Ｒ一定時間により決定される比で減衰する。これは
、図５の容量性実施部に応じた図７及び図８と、図６の
誘導性実施部に応じた図９及び図１０に描かれる。 すなわち、図７は時間の関数として容量性実施部２０の
負荷電流及び負荷電圧を示し、図８は時間の関数として
容量性実施部２０のコンデンサエレメント（Ｃ１〜Ｃ５
）間の電圧を示し、図９は時間の関数として誘導性実施
部３０の負荷電流及び負荷電圧を示し、図１０は時間の
関数として誘導性実施部３０のインダクタ電流を示す。 ［００３１］ この発明の別の新規の目的は、図５及び図６の容量性実
施部２０または誘導性実施部３０それぞれのアレイに於
ける冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチの最
初のカソード３２と制御グリッド３６間のパルス形成回
路網の追加による高電圧レギュレータの支給である。こ
の配置は、図１３に参照されるように、レギュレータを
提供する。標準動作状態の下に、上記アノード電流は制
御グリッド３２とカソード３２間に流れる電流の限度を
超えることはできない。パルス形成回路網の電流Ｉを調
整することによって、上記チューブの能率的なインピー
ダンスは負荷電圧ＲＬの調整可能な端数を作成すること
ができ、これによってチューブの反対側ヘドロツブされ
るべく電圧の制御可能な端数を生じる。負荷パルスの開
始での高いこの端数を作成すると共に時間を伴って下が
ることによって、標準電圧ドロップを補償することがで
き、そして方形波、または所望の波形を発生する。 ［００３２］ 図１１は、マスタスレーブ制御配置で与えられたこの発
明の高電圧電源の容量性実施部を概略的に示す回路構成
図である。システム６０は、１つの囲い４１内に５つの
スイッチＳＷ１〜ＳＷ５と、それぞれに関連したコンデ
ンサＣ１〜Ｃ５で、図５の容量性マルクスバンク１２を
含んでいる。尚、同図に於いて、充電抵抗は、その図の
目的のために除去されている。１つのマスタ制御パルス
発生器６２は、第１のスイッチＳＷＩのカソード３２と
制御グリッド３６間に接続される。上記マスタ制御ユニ
ットは、何れか所望の調整エレメントを含み、第１のス
イッチＳＷＩがオンするのに必要な制御信号を提供する
。 ［００３３］ 活動保持ユニット６４は、各スイッチ用に提供される。 第１のスイッチＳＷＩの活動保持ユニットは、そのカソ
ード３２及びソースグリッド３４に接続されている。 第２乃至第５のスイッチＳＷ２〜ＳＷ５の活動保持ユニ
ットは、そのカソード３２及びソースグリッド３４に接
続されている。活動保持ユニット６４は、スタンバイモ
ードに於いて、各冷極管グリッド制御交差界磁プラズマ
スイッチを維持するためにソース端子の小さい電位を維
持するために与える本質的に直列電源となる。（サブマ
イクロ秒応答時間が要求されると、付加的なソース電流
パルス発生器が利用される。）第１の４つのスイッチＳ
Ｗ１〜ＳＷ４のカソード３２はコンデンサＣ１〜Ｃ５に
接続され、制御グリッド３６は（エレクトロンビーム加
速装置としてここに示される）負荷のタップに接続され
る。 ［００３４］ プルダウン抵抗６６は、第２乃至第５のスイッチＳＷ２
〜ＳＷ５の制御グリッド３６及びカソード３２間に接続
される。上記プルダウン抵抗は、負荷が活動されないと
きの周期で第１のスイッチＳＷ１を除いて第２乃至第５
のスイッチＳＷ２〜ＳＷ５のスレーブのための固有の電
圧レベルを保証するために選択される。 ［００３５］ 図１２はマスタスレーブ配列で与えられたこの発明の高
電圧電源の別の誘導性実施部を概略的に示す回路構成図
である。図１２のシステム７０は、図１１の例に示され
るコンデンサＣ１〜Ｃ５の代わりに、例えばバッテリの
ような低電圧電源Ｖ１〜■５を有するマルクスバンク１
２を伴って、図１１のシステム６０と同様に形成される
。図１２のシステム７０は、インダクタＬのＬ１〜Ｌ４
によって促進される第２乃至第５のスイッチＳＷ２〜Ｓ
Ｗ５の制御グリッド３６間の接続を除いては図１１のマ
スタスレーブ構成と同じである。ここで、個々のスイッ
チＳＷ１〜ＳＷ４は、電源Ｖ−Ｖ５から引出された活動
保持パワーでのみ提供される。 ［００３６］ 誘導性システム７０のスイッチの動作は、変換されたオ
ン及びオフの結果を伴った容量性システム６０のそれに
類似したものである。上記スイッチの閉鎖時間は、１つ
のスイッチの閉鎖時間のせいぜいＮ倍である。上記イン
ダクタの充電時間はかなり長くすることができる。イン
ダクタＬが充電された後、パルスのバーストはマスタ制
御器６２によって決定された比及びパルス長で反復的に
スイッチオン、オフを変えることによって発生させるこ
とができる。第１のスイッチＳＷ１オフの変化は、第１
のインダクタ部の流れを終えるために電流が生じる。故
にこの電流は、第２のスイッチ制御グリッドを介して戻
らなければならず、第２のスイッチは割込みされる。任
意のプルダウン抵抗は、カソードギャップに対する制御
グリッド間よりむしろ制御グリッドギャップに対するア
ノード間の方に現れる電圧を保証するために含まれるも
のである。この手法で動作されると、上記スイッチは、
インダクタＬのコイルの略等しい電流に強いるために援
助し、大体１対１のゲインで電流増幅として作用する。 ［００３７］ 図１１及び図１２のマスタスレーブ構成は、コスト及び
タイミングの問題に関連して多数の制御回路のための必
要を取り除いている。 ［００３８］ 図１３は、この教示に関連して構成された電流増幅器ま
たは電圧レギュレータの簡略化した回路構成図である。 増幅器８０は、電流■を提供するもので、そのカソード
３２と制御グリッド３６間に接続されている電流源８４
を有する冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチ
８２を含んでいる。負荷抵抗Ｒ０及びコンデンサＣは、
上記スイッチ８２のアノード３８と制御グリッド３６の
間に接続されている。負荷抵抗ＲＬは、スイッチ８２の
アノード３８に負荷電流を限定する。この構成に於いて
、アノード３８から制御グリッド３６のループに流れる
電流は、ゲイン係数βにょってカソード３２と制御グリ
ッド３６間に流れる電流に比例したものである。βの値
はスイッチの設計及びその動作状態に依存する。マスタ
スレーブスイッチの目的のため、ここでは、βが−に略
等しくなるべくセットされると仮定する。 ［００３９］ 図１４は、図１２の誘導性高電圧電源の別の例を示した
簡略化した回路構成図である。システム９０は、この発
明の冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチ１０
０を含み、それは１つの囲み１１２内の複数の同一のス
イッチエレメント１１０を含んでいる。各スイッチ１１
０は、カソード１１６、ソースグリッド１１８、制御グ
リッド１２０及びアノード１２２から成る。第１のスイ
ッチＳＷ１のアノード１２２が第２のスイッチＳＷ２の
カソード１１６として与えられることも注意される。こ
れは、携帯型構造の利益のために許可するものである。 ［００４０１ 上述した型のマスタ制御ユニット１１４は、第１のスイ
ッチエレメントＳＷ１のカソード１１６と制御グリッド
１２０間に接続されている。上記第１のスイッチＳＷ１
のカソード１１６は、第１のバッテリ電源ｖ１の接地さ
れたカソードに接続される。そして、第１のバッテリ電
源ｖ１アノードは、複数のコイルＬ１〜ＬＩＯの一端に
接続されており、その各々は関連したバッテリ電源ｖ２
〜ｖ１０を有している。上記バッテリｖ１〜■１０は、
スイッチ１００のサイズを減少するために誘導性チェー
ン中に再配置される。各コイルＬ１〜ＬＩＯの他端は、
携帯型冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチ１
００の関連したスイッチエレメント１１０の制御グリッ
ド１２０に接続される。 ［００４１］ 図１５は、全て相互並列関係に取付けられた平面カソー
ド１１６、ソースグリッド１１８、制御グリッド１２０
及び双効果アノード／カソード１２２／ １１６がら成
る冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチ１００
の最初のスイッチエレメント１１０を拡大して示した図
である。カソード／アノードエレメント１１６／ １２
２は、各々２対のマグネット１２４及び１２６を有して
いる。図示されるように、マグネット１２４及び１２６
は平面のリング尖頭構成、すなわち交互の極性で２つま
たは３つのマグネティックリングに配置される。上記マ
グネットは、およそ５００ｖの電圧がソースグリッドに
供給されると、カソード１１６とソースグリッド１１８
間の領域を活性化するのに与えるために十分に強力なも
のであり、これにより（Ｈａｒｖｅｙ及びＳｃｈｕｍａ
ｃｈｅｒ ｅｔ ａｌ、の従来技術によって示される原
理に従って）交差界磁放電を発生する。上記カソード１
１６の構造は、上述のスイッチエレメントのアノード表
面に隣接されるものであり、アノード領域中の望ましく
ない界磁の浸透を避けるために磁気的に透過可能な材料
のフランクスブリッジ１２８で供給される。上記カソー
ド／アノード１１６／ １２２、ソースグリッド１１８
及び制御グリッド１２０は、真空壁１３０内の場所に半
田付けされる。半田付は接続部１３７は真空壁１３０を
介して外部の電気的接続部を提供する。上記スイッチの
内側及び外側を部類付ける（図示せず）高電圧は、従来
のチューブエンジニアリング実施の結果として起きる。 内部の圧力制御は第１の部分に配置された従来の水素ガ
ス貯蔵器によって提供されるるもので、ガスはプラズマ
放電領域から離れて配置されたカソード構造１１６の小
さな開口１２９を介して貫通するなめに与えられる。ス
イッチ１００の残りのエレメントは、従来の構造である
。図１６は、この発明の携帯型冷極管グリッド制御交差
界磁プラズマスイッチの高電圧割込み可能なりロスバー
スイッチである。携帯型冷極管グリッド制御交差界磁プ
ラズマスイッチ１００の構造は、図１４及び図１５のも
のと同じである。バッテリ及び誘導性エレメントは、Ｃ
１〜ＣＩＯとしてここに示される容量性または抵抗性段
階エレメントで置換えられている。 また、抵抗及び電源はその説明の目的のため除かれてい
る。携帯型冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッ
チ１００の動作は、図１１及び図１２のそれと本質的に
同じである。しかしながら、パワー有効サービスに於い
て、それは閉鎖が要求されるまでオフ状態に標準的に維
持される。それは、故障をクリアするためにオンされて
リセットするためにオフされる。故に、この発明は、実
例となる応用のための特定の実施例に関連して詳述して
きた。この教示に接近できる当業者は、その範囲内の付
加的な変形、応用及び実施例を認識する。例えば、この
発明の携帯型冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイ
ッチは、コンバータ、インバータ、レギュレータ、共振
充電及び保護回路等の他の高電圧回路で使用することが
できる。 ［００４２］
以上のようにこの発明によれば、高電圧での能率、安全
動作のために与えられるもので、スイッチエレメントと
して割込み可能なスイッチを使用した高電圧電源を提供
することができる。 ［００４３］
動作のために与えられるもので、スイッチエレメントと
して割込み可能なスイッチを使用した高電圧電源を提供
することができる。 ［００４３］
【表１】
【図１】
容量性マルクスバンクで与えられた簡単な従来の高電圧
パルス電源の概略的回路構成図である。
パルス電源の概略的回路構成図である。
【図２】
図１の簡単な従来の高電圧パルス電源の負荷電流を表し
たグラフである。
たグラフである。
【図３】
図１の高電圧パルス電源でコンデンサの代わりにパルス
形成回路網を与えた別の実施例を示す回路構成図である
。
形成回路網を与えた別の実施例を示す回路構成図である
。
【図４】
図３の高電圧電源の負荷電流を表したグラフである。
【図５】
この発明の高電圧電源の容量性実施部を簡略化して表し
た回路構成図である。
た回路構成図である。
【図６】
この発明の高電圧電源の誘導性実施部を簡略化して表し
た回路構成図である。
た回路構成図である。
【図７】
時間の関数としてこの発明の容量性実施部の負荷電流及
び負荷電圧を表した図である。
び負荷電圧を表した図である。
【図８】
時間の関数としてこの発明の容量性実施部の回路電圧を
表した図である。
表した図である。
【図９】
時間の関数としてこの発明の誘導性実施部の負荷電流及
び負荷電圧を表した図である。
び負荷電圧を表した図である。
【図１０１
時間の関数としてこの発明の誘導性実施部の回路電流を
表した図である。 【図１１】 マスタスレーブ配列で与えられたこの発明の高電圧電源
の容量性実施部を概略的に示す回路構成図である。
表した図である。 【図１１】 マスタスレーブ配列で与えられたこの発明の高電圧電源
の容量性実施部を概略的に示す回路構成図である。
【図１２】
マスタスレーブ配列で与えられたこの発明の高電圧電源
の別の誘導性実施部を概略的に示す回路構成図である。
の別の誘導性実施部を概略的に示す回路構成図である。
【図１３】
この発明の技術に関連して構成された電流増幅器若しく
は電圧レギュレータを簡略化して表した回路構成図であ
る。
は電圧レギュレータを簡略化して表した回路構成図であ
る。
【図１４】
図１２の誘導性高電圧電源の別の例を示した簡略化した
回路構成図である。
回路構成図である。
【図１５】
図１４の改善された冷極管グリッド制御交差界磁プラズ
マスイッチの最初のスイッチエレメントを拡大して示し
た図である。
マスイッチの最初のスイッチエレメントを拡大して示し
た図である。
【図１６】
一時的な故障保護回路のこの発明の携帯型冷極管グリッ
ド制御交差界磁プラズマスイッチを使用した図１４の高
電圧電源の容量性の装置である。
ド制御交差界磁プラズマスイッチを使用した図１４の高
電圧電源の容量性の装置である。
３０．４０・・・高電圧電源、３２・・・カソード、３
４・・・ソースグリッド、３６・・・制御グリッド３８
・・・アノード、４１・・・チャンバ、４２．４４．４
６．４８．５０．５２・・・制御回路、Ｃ１〜Ｃ４・・
・コンデンサ、Ｌ１〜Ｌ５・・・コイル、ＲＡ１〜ＲＡ
５、ＲＢ１〜ＲＢ５・・・充電抵抗、Ｒ
４・・・ソースグリッド、３６・・・制御グリッド３８
・・・アノード、４１・・・チャンバ、４２．４４．４
６．４８．５０．５２・・・制御回路、Ｃ１〜Ｃ４・・
・コンデンサ、Ｌ１〜Ｌ５・・・コイル、ＲＡ１〜ＲＡ
５、ＲＢ１〜ＲＢ５・・・充電抵抗、Ｒ
【図１】
図面
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
晴間
時間
【図１０】
【図１１】
時間
゛
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
Claims (27)
- 【請求項１】エネルギー格納手段と、 このエネルギー格納手段を充電する供給手段と、負荷を
伴って電気接点中に上記エネルギー格納手段をスイッチ
するためのもので、少なくとも１つの割込み可能なスイ
ッチを含むスイッチ手段とを具備することを特徴とする
高電圧電源。 - 【請求項２】上記割込み可能なスイッチは冷極管グリッ
ド制御交差界磁プラズマスイッチである請求項１に記載
の高電圧電源。 - 【請求項３】上記スイッチ手段は各冷極管グリッド制御
交差界磁プラズマスイッチに関連した制御回路を含む請
求項２に記載の高電圧電源。 - 【請求項４】上記プラズマスイッチは１つの囲い内に複
数のスイッチエレメントを備えるもので、各スイッチエ
レメントはカソードと制御グリッドとアノードを含み、
上記少なくとも１つのスイッチエレメントのカソードは
別のスイッチエレメントのアノードとなる請求項２に記
載の高電圧電源。 - 【請求項５】上記エネルギー格納手段は並列に接続され
た複数の容量性エレメントから成るもので、 上記スイッチ手段は負荷の両端に直列接続された上記容
量性エレメントをスイッチするためのものであり、上記
割込み可能なスイッチは冷極管グリッド制御交差界磁プ
ラズマスイッチである請求項１に記載の高電圧電源。 - 【請求項６】上記スイッチ手段は上記割込み可能なスイ
ッチは冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチの
各々に関連した制御回路を含む請求項５に記載の高電圧
電源。 - 【請求項７】上記スイッチ手段は各々カソードと、アノ
ードと制御グリッドを有する複数の割込み可能なスイッ
チは冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチを含
む請求項５に記載の高電圧電源。 - 【請求項８】上記複数のスイッチの最初のスイッチに関
連したマスタ制御回路を具備するもので、 上記スイッチの他端はそれに応じてスレーブスイッチに
動作するために接続される請求項７に記載の高電圧電源
。 - 【請求項９】上記電源のためのレギュレータを提供する
ためのパルス形成回路網手段を具備する請求項５に記載
の高電圧電源。 - 【請求項１０】並列配置に接続された複数の容量性エレ
メントと、上記複数の容量性エレメントを充電するため
の供給手段と、負荷の両端に直列配置の中に上記容量性
エレメントをスイッチするためのもので、少なくとも１
つの冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチを含
むスイッチ手段と を具備することを特徴とする高電圧電源。 - 【請求項１１】上記プラズマスイッチは１つの囲み内の
複数のスイッチエレメントを備えるもので、各スイッチ
エレメントはカソードと制御グリッドとアノードを含み
、上記少なくとも１つのスイッチエレメントのカソード
は別のスイッチエレメントのアノードとなる請求項１０
に記載の高電圧電源。 - 【請求項１２】並列配置に接続された複数の容量性エレ
メントと、上記容量性エレメントを充電するための供給
手段と、負荷の両端に直列配置の中に上記容量性エレメ
ントをスイッチするためのもので、各々がカソード、ア
ノード、制御グリッドを有する複数の冷極管グリッド制
御交差界磁プラズマスイッチと、各冷極管グリッド制御
交差界磁プラズマスイッチに関連した制御回路と、上記
複数のスイッチの最初のスイッチに関連すると共に残り
のスイッチが上記最初のスイッチに応じてスレーブ手法
で動作するために接続されるマスタ制御回路とを含むス
イッチ手段と、上記電源のためのレギュレータを提供す
るためのもので、上記最初のスイッチのカソードと制御
グリッド間に接続されたパルス形成回路網を含むパルス
形成回路網手段と を具備することを特徴とする高電圧電源。 - 【請求項１３】上記エネルギー格納手段は直列配置に接
続された複数の誘導性エレメントから成るもので、 上記スイッチ手段は負荷の両端に並列配置の中に上記誘
導性エレメントをスイッチするためのものである請求項
１に記載の高電圧電源。 - 【請求項１４】上記割込み可能なスイッチは冷極管グリ
ッド制御交差界磁プラズマスイッチである請求項１３に
記載の高電圧電源。 - 【請求項１５】上記スイッチ手段は各冷極管グリッド制
御交差界磁プラズマスイッチに関連した制御回路を含む
請求項１４に記載の高電圧電源。 - 【請求項１６】直列配置に接続された複数の誘導性エレ
メントと、上記誘導性エレメントを充電する供給手段と
、負荷の両端に並列配置の中に上記誘導性エレメントを
スイッチするもので、少なくとも１つの冷極管グリッド
制御交差界磁プラズマスイッチを含むスイッチ手段と を具備することを特徴とする高電圧電源。 - 【請求項１７】上記プラズマスイッチは１つの囲み内の
複数のスイッチエレメントから成り、各スイッチエレメ
ントはカソード、制御グリッド及びアノードを含み、上
記少なくとも１つのスイッチエレメントのカソードは別
のスイッチエレメントのアノードとなる請求項１６に記
載の高電圧電源。 - 【請求項１８】上記スイッチ手段は上記冷極管グリッド
制御交差界磁プラズマスイッチに関連した制御回路を含
む請求項１６に記載の高電圧電源。 - 【請求項１９】上記スイッチ手段は複数の冷極管グリッ
ド制御交差界磁プラズマスイッチを有するもので、各ス
イッチはカソードと、アノードと制御グリッドから成っ
ている請求項１６に記載の高電圧電源。 - 【請求項２０】各冷極管グリッド制御交差界磁プラズマ
スイッチに関連したマスタ制御回路を具備する請求項１
９に記載の高電圧電源。 - 【請求項２１】上記複数のスイッチの最初のスイッチに
関連したマスタ制御回路を具備する請求項２０に記載の
高電圧電源。 - 【請求項２２】上記最初のスイッチ以外のスイッチはそ
れに応じてスレーブ手法で動作するために接続される請
求項２１に記載の高電圧電源。 - 【請求項２３】上記電源のためのレギュレータを提供す
るパルス形成回路網を具備する請求項２２に記載の高電
圧電源。 - 【請求項２４】直列配置に接続された複数の誘導性エレ
メントと、エネルギー格納手段を充電するための供給手
段と、負荷の両端に並列配置の中に上記誘導性エレメン
トをスイッチするためのもので、各々がカソード、アノ
ード、制御グリッドを有する複数の冷極管グリッド制御
交差界磁プラズマスイッチと、各冷極管グリッド制御交
差界磁プラズマスイッチに関連した制御回路と、上記複
数のスイッチの最初のスイッチに関連すると共に残りの
スイッチが上記最初のスイッチに応じてスレーブ手法で
動作するために接続されるマスタ制御回路とを含むスイ
ッチ手段と、上記電源のためのレギュレータを提供する
ためのもので、上記最初のスイッチのカソードと制御グ
リッド間に接続されたパルス形成回路網を含むパルス形
成回路網手段と を具備することを特徴とする高電圧電源。 - 【請求項２５】カソード、アノード、制御グリッドを有
する冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチと、 上記カソードと上記制御グリッド間の入力電流を提供す
る手段と、上記入力電流に比例される上記制御グリッド
から上記アノードへの出力電流を抽出する手段と を具備することを特徴とする電流増幅器。 - 【請求項２６】１つの囲み内に複数のスイッチエレメン
トを具備し、各スイッチエレメントはカソードと、制御
グリッドと、アノードを有し、上記少なくとも１つのス
イッチエレメントのカソードは別のスイッチエレメント
のアノードとなることを特徴とする携帯型冷極管グリッ
ド制御交差界磁プラズマスイッチ。 - 【請求項２７】カソード、アノード、制御グリッドを有
する冷極管グリッド制御交差界磁プラズマスイッチと、 上記カソードと上記制御グリッド間の入力電流を提供す
る手段と、上記入力電流に比例される上記制御グリッド
から上記アノードへの出力電流を抽出する手段と を具備することを特徴とする電流レギュレータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US454675 | 1989-12-21 | ||
| US07/454,675 US5008798A (en) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | Compact high voltage power supply |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04120781A true JPH04120781A (ja) | 1992-04-21 |
Family
ID=23805608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2413381A Pending JPH04120781A (ja) | 1989-12-21 | 1990-12-21 | 高電圧電源 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5008798A (ja) |
| EP (1) | EP0434048A3 (ja) |
| JP (1) | JPH04120781A (ja) |
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