JP2000299990A - パルス発生回路 - Google Patents

パルス発生回路

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JP2000299990A
JP2000299990A JP11105927A JP10592799A JP2000299990A JP 2000299990 A JP2000299990 A JP 2000299990A JP 11105927 A JP11105927 A JP 11105927A JP 10592799 A JP10592799 A JP 10592799A JP 2000299990 A JP2000299990 A JP 2000299990A
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JP
Japan
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power supply
switch
negative power
positive power
supply side
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JP11105927A
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English (en)
Inventor
Yasuhiko Miyamae
靖彦 宮前
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルス回路の電流制限抵抗を小型にするとと
もに高速スイッチングを可能にする。 【解決手段】 正電源7と負電源8との間にスイッチ
1,2を接続し、この間に抵抗3を接続し、スイッチ2
のオフ時間をスイッチ1のオン時間よりも長くし、両ス
イッチ1,2の切替りの立上り,立下り時間が重ならな
いようにして、スイッチ1と抵抗3との間より抵抗4を
介してパルス出力が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルス発生回路、
例えば進行波管駆動用又はマグネトロン駆動用又はスイ
ッチング電源に用いられるパルス発生回路に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来のパルス発生回路の構成を
示す回路図であり、同図において、1は正電源側スイッ
チ、2は負電源側スイッチ、3,4は電流制限抵抗、7
は正電源、8は負電源である。9は正電源側スイッチ1
と負電源側スイッチ2とを駆動させるスイッチ駆動回路
である。上記正電源側スイッチ1、負電源側スイッチ2
は例えば、FET(電解効果トランジスタ)より構成さ
れ、全体構成がCMOS(コンプリメンタリメタルオキ
サイドセミコンダクター)に近いものである。ここで、
上記正電源7と負電源8との間に正電源側スイッチ1と
負電源側スイッチ2とが直列に接続され、正電源側スイ
ッチ1と負電源側スイッチ2との間に直列に接続された
電流制限抵抗3と、正電源側スイッチ1との間より、電
流制限抵抗4を介してパルス出力が送出される。上記正
電源側スイッチ1と負電源側スイッチ2とは、スイッチ
駆動回路9により、同時に、逆方向に切換えられる。
【0003】次に動作について説明する。スイッチ駆動
回路9は、必要なパルス幅のオン・オフ信号を受けて、
オン信号を受けたときには、正電源側スイッチ1にオン
信号、負電源側スイッチ2にオフ信号が出力される。ス
イッチ1,2は、それぞれの信号を受けて同一のタイミ
ングで、スイッチ1はオン、スイッチ2はオフする。出
力されるパルスは、スイッチ1がオン、スイッチ2がオ
フすることで、正電源側(+V)に引き付けられること
になり、正電源7と同じ電圧(+V)が、スイッチ1と
電流制限抵抗4とを介して出力される。
【0004】スイッチ駆動回路9がオフ信号を受けたと
きには、正電源側スイッチ1にオフ信号、負電源側スイ
ッチ2にオン信号が出力される。スイッチ1,2は、そ
れぞれの信号を受けて同一のタイミングで、スイッチ1
はオフ、スイッチ2はオンする。出力されるパルスは、
スイッチ1がオフ、スイッチ2がオンされることで、負
電源側の電圧(−V)に引き付けられることになり、負
電源8と同じ電圧(−V)が、スイッチ2と電流制限抵
抗3,4とを介して出力される。
【0005】図4(a)に示すように、スイッチ駆動回
路9にオン信号を受けた場合を以下に説明する。図4
(b)、図4(c)に示す如く正電源側スイッチ1の切
替りの立上り時間及び立下り時間と負電源側スイッチ2
の切替りの立上り時間及び立下り時間との間に重なりが
発生する。これにより、両方のスイッチ1,2がともに
オンするタイミングが発生するので、特にスイッチ駆動
回路9にオン信号を受けたときに、図4(d)に示す如
く電流制限抵抗3にパルス状の比較的大きな電流が流れ
てしまう。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の方式では、スイッチ1がオン、スイッチ2がオフす
る場合、同時に動作するので、スイッチ1,2両方がオ
ンのときが存在する。このとき正電源7から、負電源8
に向って図4(d)に示す如く、電流制限抵抗3に大電
流が流れるため、電流制限抵抗3が発熱してしまう。こ
れは、正電源7の電圧+Vとして0V〜1kV程度であ
り、負電源8の電圧−Vとしては−500V〜−1kV
程度であり、両者の電位差を電流制限抵抗3の抵抗値で
割った値の大電流が流れてしまっていた。電流制限抵抗
3としては、この大電流を制限しつつ、大電流が流れる
ことによる発熱に耐え得るために大型の抵抗が必要であ
った。例えば、抵抗値が68Ωであれば10W程度の大
型のものになる。この電流制限抵抗3を小型にする場合
は抵抗値を大きくし、電流値を下げる必要がある。しか
し、そのときにはパルス立上りの充電時定数が長くなる
ので、高速スイッチングが不可能であるなどの問題点が
あった。すなわち、電流制限抵抗3の抵抗値を大きくす
ることで、図4(d)の破線に示すように電流値を下げ
ることは可能であるが、図4(e)の破線に示す如くパ
ルス出力の立上り,立下りの波形がなだらかな波形とな
ってしまい、高速スイッチングが困難となってしまう。
【0007】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたもので、電流制限抵抗の抵抗値を大きくしなくても
電流制限抵抗を小型にできるとともに、高速スイッチン
グを可能にするパルス回路を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
のパルス発生回路は、上記負電源側スイッチのオフ時間
を正電源側スイッチのオン時間よりも長くし、両スイッ
チの切替りの立上り,立下り時間が重ならないようにし
たものである。
【0009】本発明の請求項2に記載のパルス発生回路
は、パルスを発生する正電源側スイッチと負電源側スイ
ッチと正電源側スイッチを駆動するスイッチ駆動回路
と、負電源側スイッチを駆動するスイッチ駆動回路と、
スイッチを破壊させないための電流制限抵抗と、パルス
を発生するための正電源、負電源を備え、正電源側スイ
ッチと負電源側スイッチとを上記各スイッチ駆動回路で
独立にオン/オフさせて、両スイッチの切替りの立上
り,立下り時間に重なりが生じないようにしたものであ
る。
【0010】本発明の請求項3に記載のパルス発生回路
は、パルス発生回路として、進行波管駆動用又はマグネ
トロン駆動用又はスイッチング電源に用いたものであ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づき説明する。
【0012】実施の形態1.図1は、本発明の実施の形
態1に係わるパルス発生回路の構成を示す回路図、図2
はこのパルス発生回路における各素子の動作,電流,出
力波形を示すグラフで、図3と同じものは同一符号を用
いている。図1において、1は正電源側スイッチ、2は
負電源側スイッチ、3,4は電流制限抵抗、5は正電源
側スイッチ駆動回路、6は負電源側スイッチ駆動回路、
7は正電源、8は負電源である。ここで、上記正電源7
と負電源8との間に正電源側スイッチ1と負電源側スイ
ッチ2とが直列に接続され、正電源側スイッチ1と負電
源側スイッチ2との間に直列に接続された電流制限抵抗
3と、正電源側スイッチ1との間より、電流制限抵抗4
を介してパルス出力が送出される。このパルス出力は、
進行波管のグリッドに印加され、進行波管駆動用に用い
られるものである。この場合、正電源側スイッチ駆動回
路5と負電源側スイッチ駆動回路6とは互いに連係する
ことによって、負電源側スイッチ2の切替りの立下り時
間t2,立上り時間t1が、正電源側スイッチ1の切替
りの立上り時間T1,立下り時間T2に重ならないよう
に、負電源側スイッチ2のオフ時間を若干長く設定して
いる。この正電源側スイッチ駆動回路5と負電源側スイ
ッチ駆動回路6とに入力されるオン・オフ信号は、必要
なパルス幅に設定されたオシレータのクロック信号より
形成すればよい。
【0013】次に図1,図2(a)〜(f)を用いて、
本発明のパルス発生回路の動作を以下に説明する。図2
(b)に示すように、まず、負電源側スイッチ駆動回路
6にオン・オフ信号が入力されると、負電源側スイッチ
駆動回路6から負電源側スイッチ2にオフ信号が出力さ
れる。図2(d)に示す如く、負電源側スイッチ2は、
このオフ信号を受けてオン状態から立下り時間t2でオ
フ状態になる。このとき、図2(f)に示す如く、正電
源側スイッチ1はオフであるのでパルス出力に変化はな
く、負電源8と同じ電圧(−V)が出力される。次に、
図2(a)に示す如く、正電源側スイッチ駆動回路5に
オン・オフ信号が入力されると、正電源側スイッチ駆動
回路5から正電源側スイッチ1にオン信号が出力され
る。図2(c)に示す如く、正電源側スイッチ1は、こ
のオン信号を受けてオフ状態から立上り時間T1でオン
状態になる。このとき、図2(f)に示す如く、パルス
出力は、負電源8と同じ電圧(−V)から立上り時間T
1で正電源7と同じ電圧(+V)へ変化する。また、こ
の立上りとともに、負電源側スイッチ2はすでにオフし
ているので、電流制限抵抗3に正電源7側から負電源8
側への大電流は流れない。但し、FETより成るスイッ
チ1,2の容量成分に充電する必要があるので、図2
(e)に示す如く、立上り時間T1において、充電に必
要な小さな電流が電流制限抵抗3に流れる。
【0014】そして、正電源側スイッチ駆動回路5から
オフ信号が出力され、スイッチ1がオン状態から立下り
時間T2でオフ状態となる。次いで、負電源側スイッチ
駆動回路6からオン信号が出力され、スイッチ2がオフ
状態から立上り時間t1でオン状態となり、パルス出力
が正電源7と同じ電圧(+V)から時間t1で負電源8
と同じ電圧(−V)へ変化して、初期状態と同じとな
り、この動作を繰返してパルスを出力し続ける。
【0015】上記立上り時間T1において、電流制限抵
抗3には、従来例における大電流が流れてしまうことと
比較して、スイッチ1,2の充電に必要な小さな電流が
流れるが、この充電電流を制限するためだけの小さな抵
抗値が電流制限抵抗3に必要となる。すなわち、この電
流制限抵抗3は、必要最小限に小さな抵抗値で良いの
で、パルスの立上りは早く、高速のスイッチングが可能
となる。
【0016】なお、進行波管に供給されるパルス出力の
スイッチングが高速化されるため、送信波のスプリアス
が低減される。その理由を以下に説明する。すなわち、
送信波のスペクトラム劣化なしに増幅するには、図2
(f)のA→Bに示すパルス出力電流のフラット部にR
Fを入れる必要がある。このパルス出力の立下り、立上
りで波形がなまると、A,Bに示す点で位相ならびに振
幅変調を受けてしまい、スペクトラムが劣化し、不要な
スプリアス放射が起きてしまう。これを防ぐために必要
な立上り,立下りの時間としては、数10n秒〜1μ秒
である。本願では、高速化されることにより波形がなま
ることがなく、不要なスプリアスが低減されるものであ
る。また、スイッチングが高速化されることにより、進
行波管内の迷走電流が低減される。これは、ヘリックス
電流のスパイクが抑えられるためである。
【0017】また、必要となる抵抗値と大きさの一例を
示すと、例えば抵抗値が68Ωであると、スイッチ1,
2へ供給される上記充電電流による発熱に耐えるための
大きさとしては、1W程度のものが必要となる。従来例
が10W程度の大型のものと比較して、1/10程度の
小型のものでよくなり、電流制限抵抗3が小さくなり、
パルス発生回路を小型化することができる。
【0018】以上のように、正電源側スイッチ1と負電
源側スイッチ2とを独立にオン/オフさせ、両者の立上
り及び立下りの時間に重なりが生じないようにしたの
で、電流制限抵抗3を小型化でき、高速スイッチングが
可能となる。なお、本発明は進行波管駆動用に用いられ
るだけでなく、マグネトロン駆動用に用いてもよく、各
種のスイッチング電源に用いてもよい。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
発明によれば、上記負電源側スイッチのオフ時間を正電
源側スイッチのオン時間よりも長くし、両スイッチの切
替りの立上り,立下り時間が重ならないようにしたの
で、電流制限抵抗を小型にできるとともに、高速スイッ
チングを行うことができる。
【0020】また、請求項2に記載の発明によれば、パ
ルスを発生する正電源側スイッチと負電源側スイッチと
正電源側スイッチを駆動するスイッチ駆動回路と、負電
源側スイッチを駆動するスイッチ駆動回路と、スイッチ
を破壊させないための電流制限抵抗と、パルスを発生す
るための正電源、負電源を備え、正電源側スイッチと負
電源側スイッチとを上記各スイッチ駆動回路で独立にオ
ン/オフさせて、両スイッチの切替りの立上り,立下り
時間に重なりが生じないようにしたので、電流制限抵抗
を小型にできるとともに、高速スイッチングを行うこと
ができる。
【0021】また、請求項3に記載の発明によれば、パ
ルス発生回路として、進行波管駆動用又はマグネトロン
駆動用又はスイッチング電源に用いたので、パルス出力
が進行波管のグリッドに供給される場合において、送信
波のスプリアスが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1に係わるパルス発生回
路の構成を示す回路図である。
【図2】 実施の形態1に係わるパルス発生回路におけ
る各素子の動作,電流,出力波形を示すグラフである。
【図3】 従来のパルス発生回路の構成を示す回路図で
ある。
【図4】 従来のパルス発生回路の動作,電流,出力波
形を示すグラフである。
【符号の説明】
1 正電源側スイッチ、2 負電源側スイッチ、3,4
電流制限抵抗、5正電源側スイッチ駆動回路、6 負
電源側スイッチ駆動回路、7 正電源、8負電源。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正電源と負電源との間に直列接続された
    正電源側スイッチと負電源側スイッチとを備え、上記正
    電源側スイッチと、上記負電源側スイッチ側に直列接続
    された電流制限抵抗との間よりパルス出力を送出するよ
    うにしたパルス発生回路において、上記負電源側スイッ
    チのオフ時間を正電源側スイッチのオン時間よりも長く
    し、両スイッチの切替りの立上り,立下り時間が重なら
    ないようにしたこと特徴とするパルス発生回路。
  2. 【請求項2】 パルスを発生する正電源側スイッチと負
    電源側スイッチと正電源側スイッチを駆動するスイッチ
    駆動回路と、負電源側スイッチを駆動するスイッチ駆動
    回路と、スイッチを破壊させないための電流制限抵抗
    と、パルスを発生するための正電源、負電源を備え、正
    電源側スイッチと負電源側スイッチとを上記各スイッチ
    駆動回路で独立にオン/オフさせて、両スイッチの切替
    りの立上り,立下り時間に重なりが生じないようにした
    ことを特徴とするパルス発生回路。
  3. 【請求項3】 パルス発生回路として、進行波管駆動用
    又はマグネトロン駆動用又はスイッチング電源に用いた
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のパルス
    発生回路。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100612820B1 (ko) 2005-07-28 2006-08-21 한국전기연구원 단극 및 양극 겸용의 펄스 발생기
CN105191102A (zh) * 2013-02-25 2015-12-23 西北大学 开关模式驱动电路

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