JP2001238438A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷の初期抵抗値が低い場合でも、小容量の
キャパシタから高電圧を印加し、負荷放電に要する電流
を一定時間継続させて小型軽量化を実現した電源装置を
得る。 【解決手段】 直流電源電圧を共振させるインダクタ１
３およびキャパシタ１４と、キャパシタに直列接続され
た第１の遮断素子２と、キャパシタ電圧ＶＣの出力側に
一端が接続された負荷１１と、負荷に直列接続された第
２の遮断素子３と、コマンド信号ＶＣＭに応答して各遮
断素子のオンオフ制御用の第１、第２のパルス信号ＶＰ
１、ＶＰ２を生成するパルス発生器８、パルス遅延回路
９と、各パルス信号に同期したタイミングで各遮断素子
をオンオフ制御する第１、第２の駆動回路６、７とを備
えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば人工衛
星などに搭載されるイオンエンジンのクリーニングモー
ド電源として用いられる電源装置に関し、特にインダク
タおよびキャパシタの直列共振を用いてキャパシタを充
電し、小容量のキャパシタから高電圧を発生させること
により、低抵抗値の負荷に対する放電を可能とし、小型
軽量化を実現した電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、単純なスイッチ回路を含み、
直流電源電圧を負荷に直接印加するように構成された電
源装置はよく知られている。この場合、負荷に流れる負
荷電流は、直流電源電圧を電流制限素子の抵抗値と負荷
抵抗値との和で除算した値となる。

【０００３】また、この種の電源装置は、負荷の初期抵
抗値が電流制限素子の抵抗値よりも比較的大きい場合に
好適であり、人工衛星などに搭載されるイオンエンジン
のクリーニングモード電源として適用され得る。

【０００４】図９は上記人工衛星に搭載される従来の電
源装置の構成を示す回路ブロック図である。図９におい
て、１は直流電源、２、３は電界効果トランジスタから
なる第１、第２の遮断素子（以下、単に「遮断素子」と
いう）、４は抵抗器からなる電流制限素子である。各遮
断素子２、３および電流制限素子４は、直流電源１の一
端に直列に接続されている。

【０００５】５はキャパシタであり、各遮断素子２、３
の接続点と直流電源１の他端との間に挿入されている。
６、７は各遮断素子２、３を駆動する第１、第２の駆動
回路（以下、単に「駆動回路」という）であり、それぞ
れ、各遮断素子２、３のゲートに個別に接続されてい
る。

【０００６】８は地上からのコマンド信号ＶＣＭが入力
されるパルス発生器、９はパルス発生器８の出力端子に
接続されたパルス遅延回路である。パルス発生器８の出
力端子は駆動回路６に接続され、パルス遅延回路９の出
力端子は駆動回路７に接続されている。

【０００７】１０は抵抗器からなる電荷放電素子であ
り、キャパシタ５の両端間に並列接続されている。１１
は負荷であり、電流制限素子４と直流電源１の他端との
間に挿入されている。

【０００８】ＶＣはキャパシタ５から発生するキャパシ
タ電圧、ＶＯは遮断素子３から発生する出力電圧、ＶＲ
は電流制限素子４を介して負荷１１に印加される負荷電
圧、ＩＲは負荷１１に流れる負荷電流である。

【０００９】ＶＧ１は駆動回路６から遮断素子２のゲー
トに印加される第１の駆動信号、ＶＧ２は駆動回路７か
ら遮断素子３のゲートに印加される第２の駆動信号、Ｖ
Ｐ１はパルス発生器８から出力される第１のパルス信
号、ＶＰ２はパルス遅延回路９から出力される第２のパ
ルス信号である。

【００１０】パルス発生器８およびパルス遅延回路９
は、外部から入力されるコマンド信号ＶＣＭに応答し
て、各遮断素子２、３をオンオフ制御するための第１お
よび第２のパルス信号ＶＰ１、ＶＰ２（以下、単に「パ
ルス信号」という）を生成する。

【００１１】各駆動回路６、７は、各パルス信号ＶＰ
１、ＶＰ２に同期したタイミングで、第１および第２の
駆動信号ＶＧ１、ＶＧ２（以下、単に「駆動信号」とい
う）を出力し、各遮断素子２、３をオンオフ制御する。

【００１２】次に、図１０を参照しながら、図９に示し
た従来の電源装置の回路動作について説明する。図１０
は従来の電源装置の回路動作を示すタイミングチャート
である。

【００１３】図１０においては、地上からのコマンド信
号ＶＣＭによりパルス信号ＶＰ１、ＶＰ２に関連して生
成される駆動信号ＶＧ１、ＶＧ２（各遮断素子２、３の
オンオフタイミング）と、負荷電圧ＶＲおよび負荷電流
ＩＲの印加タイミングとの関係が示されている。

【００１４】図１０において、負荷電圧ＶＲは、電流制
限素子４の抵抗値Ｒ２と、負荷１１の抵抗値Ｒ１および
キャパシタ５の容量とにより決定される時定数にしたが
って減衰することを示している。

【００１５】いま、時刻ｔ１において、直流電源１の出
力電圧Ｖが各遮断素子２、３に印加された状態で、地上
からのコマンド信号ＶＣＭがオフからオンに切り換わっ
た場合、パルス発生器８は、駆動回路６およびパルス遅
延回路９にパルス信号ＶＰ１を送信する。

【００１６】これにより、まず駆動信号ＶＧ１が生成さ
れて、遮断素子２がオフからオンに切り換わり、時刻ｔ
２までの間に、キャパシタ５を直流電源電圧Ｖに相当す
る値まで充電する。

【００１７】ただし、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において
は、駆動信号ＶＧ２がオフされているので、遮断素子３
はオフ状態を保持している。こうしてキャパシタ５が充
電され、時刻ｔ３において駆動信号ＶＧ１がオフされた
後、時刻ｔ４においてパルス遅延回路９が動作し、駆動
信号ＶＧ２がオンに切り換わる。

【００１８】これにより、パルス信号ＶＰ１と同等の電
圧レベルのパルス信号ＶＰ２がパルス遅延回路９から駆
動回路７に送信され、遮断素子３は、オフからオンに切
り換えられる。なお、キャパシタ５の充電後において、
遮断素子２はオンからオフに切り換えられている。

【００１９】時刻ｔ４において遮断素子３がオンする
と、図１０のように負荷電流ＩＲが流れる。このときの
負荷電流ＩＲは、直流電源電圧Ｖと、負荷１１の抵抗値
Ｒ１および電流制限素子４の抵抗値Ｒ２との関係から、
以下の（１）式のように、時間ｔの関数で表わされる。

【００２０】 ＩＲ（ｔ）＝Ｖ・ｅｘｐ（ａｔ）／（Ｒ１＋Ｒ２） ・・・（１）

【００２１】ただし、（１）式において、ａは各抵抗値
Ｒ１、Ｒ２およびキャパシタ５の容量Ｃから求まる値で
あり、以下の（２）式のように表わされる。

【００２２】 ａ＝Ｒ１／｛（Ｒ１＋Ｒ２）・Ｃ｝ ・・・（２）

【００２３】また、負荷電圧ＶＲは、時間ｔの関数とし
て、直流電源電圧Ｖおよび上記値ａを用いて、以下の
（３）式のように表わされる。

【００２４】 ＶＲ（ｔ）＝Ｖ・ｅｘｐ（ａｔ） ・・・（３）

【００２５】以下、負荷電圧ＶＲ（ｔ）および負荷電流
ＩＲ（ｔ）が十分に減衰した時刻ｔ５において、駆動信
号ＶＧ２はオフされる。このように動作する従来の電源
装置において、負荷１１に供給可能な最大電圧ＶＲｍａ
ｘは、当然のことながら、直流電源電圧Ｖよりも低い電
圧値となる。

【００２６】また、負荷１１の抵抗値Ｒ１が電流制限素
子４の抵抗値Ｒ２よりも比較的低い場合において、負荷
電流ＩＲを安定に継続供給しようとすると、キャパシタ
５の容量Ｃを相当に大きく設定しなければならない。

【００２７】ところで、人工衛星に搭載されるイオンエ
ンジン（図示せず）のクリーニングモード電源に接続さ
れる負荷１１の抵抗値Ｒ１は、たとえば以下のように不
適切な状態で発生するものである。

【００２８】すなわち、イオンエンジンが動作すること
によって、イオンエンジンのスラスタの放電室内部やグ
リット部には、モリブデンなどの金属物が生成される
が、この金属物は、数ｍｍ程度のかけら状の物質として
スラスタ内部を浮遊するので、イオンエンジンのスラス
タの加速グリッドとスクリーングリットとの間に接触し
て留まるおそれがある。

【００２９】このように、イオンエンジンのスラスタの
加速グリッドとスクリーングリットとの間に金属物が接
触して留った状態において、負荷１１の抵抗値は、電気
的に数Ω（または、数ｍΩ）〜１００ｋΩ程度になり、
大負荷となり得る。

【００３０】また、イオンエンジンのスラスタのディセ
ルグリット（グランド電位グリット）と加速グリットと
の間にも、上記状態と電気的に同程度の抵抗値を有する
負荷が存在する。

【００３１】このような状態においては、イオンエンジ
ンが十分に機能せず、イオン加速を正常に行うことはで
きない。したがって、従来の電源装置においては、上記
のようなかけら状の金属物質すなわち異物を電気的また
は熱的に取り除く必要があった。

【００３２】次に、上記のような金属片に起因する負荷
１１を取り除く場合に、電源装置に要求されるクリーニ
ングモード電源の電圧と電流との関係について説明す
る。

【００３３】一般に、電源電圧Ｖを負荷１１に印加する
と、負荷１１は放電により急激に抵抗値Ｒ１が低下する
特性を示すので、負荷１１の抵抗値Ｒ１が高抵抗値から
低抵抗値に至っても負荷電流ＩＲを一定時間以上継続し
て供給するためには、放電電流として２Ａ程度以上が必
要となる。

【００３４】このとき、負荷１１は、放電時のローレン
ツ力により、はじき飛ばされた状態になり、グリット間
から電気的に取り除かれる。また、負荷１１に供給可能
な最大電圧ＶＲｍａｘは、負荷１１の放電を誘起する電
圧として、８０Ｖ以上の電圧になることが必要である。

【００３５】通常、負荷１１の抵抗値Ｒ１は、放電前に
おいては数１０ｋΩ〜数１００ｋΩとなり、放電後にお
いては数Ωとなるが、金属片の接触状態によっては、放
電前の抵抗値が数Ωとなり得る。

【００３６】この場合、負荷１１の放電前の抵抗値（数
Ω）が、電流制限素子４の等価抵抗値（１０Ω程度）と
比較して低すぎるために、負荷１１に印加しなければな
らない初期電圧が抑制されてしまい、放電させるための
負荷電圧ＶＲを供給することが困難になる。

【００３７】図１１は上記動作を示す説明図であり、イ
オンエンジンのクリーニングモード電源装置に適用した
場合に、負荷１１が要求する電圧と電流との相関関係
（動作範囲）のイメージを概略的に示している。

【００３８】図１１において、横軸は負荷１１が要求す
る電流、縦軸は負荷１１が要求する電圧であり、負荷１
１が要求する動作点は斜線で示されている。

【００３９】このように、人工衛星に搭載されるイオン
エンジンのクリーニングモード電源の負荷１１は、かけ
ら状の金属物質に起因しており、負荷１１となる金属片
を電気的または熱的に取り除くために、放電時のローレ
ンツ力によりはじき飛ばしている。

【００４０】しかし、負荷抵抗値Ｒ１は負荷電圧ＶＲの
印加時の放電により急低下するので、負荷抵抗値Ｒ１が
高抵抗値から低抵抗値に至っても負荷電流ＩＲを一定時
間以上継続して供給できる放電電流を継続的に流すため
には、電源出力部に大容量のキャパシタ５を必要とす
る。

【００４１】また、負荷１１の放電前の抵抗値が電流制
限素子４の等価抵抗値と比較して低すぎるために、負荷
１１に印加しなければならない初期電圧が抑制されて、
放電が困難となり、金属片を取り除くことが困難になっ
ていた。

【００４２】

【発明が解決しようとする課題】従来の電源装置は以上
のように、負荷１１が極めて低い抵抗値から放電しよう
とする場合、放電に必要な電流を一定時間継続させるた
めには、電流制限素子４の抵抗値Ｒ２を数１００ｍΩ程
度の低い値に設定する必要があり、８００Ａ程度の最大
電流値を流すために、極めて大容量の遮断素子３および
キャパシタ５を具備する必要があった。

【００４３】したがって、特に小型化が要求される人工
衛星に搭載されるイオンエンジンのクリーニングモード
電源に適用した場合、電源装置の寸法および重量が極め
て大きくなってしまい、実用的でないという問題点があ
った。

【００４４】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、放電前の負荷の初期抵抗値が低
い場合においても、負荷に供給される電圧として放電電
圧以上の電圧を印加し、且つ放電に必要とされる電流を
一定時間継続させることにより、小型軽量化を実現した
電源装置を得ることを目的とする。

【００４５】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る電源装置は、直流電源の一端にアノードが接続された
ダイオードと、ダイオードのカソードに一端が接続され
て直流電源の電圧を共振させるインダクタと、インダク
タの他端に一端が接続されてインダクタとともに共振す
るキャパシタと、キャパシタの両端間に並列接続された
電荷放電素子と、キャパシタの他端と直流電源の他端と
の間に挿入された第１の遮断素子と、キャパシタの一端
に一端が接続された電流制限素子と、電流制限素子の他
端に一端が接続された負荷と、負荷の他端と直流電源の
他端との間に挿入された第２の遮断素子と、外部から入
力されるコマンド信号に応答して第１および第２の遮断
素子をオンオフ制御するための第１および第２のパルス
信号を生成するパルス発生器およびパルス遅延回路と、
第１および第２のパルス信号に同期したタイミングで第
１および第２の遮断素子をオンオフ制御する第１および
第２の駆動回路とを備えたものである。

【００４６】また、この発明の請求項２に係る電源装置
は、請求項１において、パルス発生器および遅延回路
は、第１および第２の遮断素子をオンオフ制御するタイ
ミングを、インダクタおよびキャパシタの共振周波数に
合わせて同期するように設定するものである。

【００４７】また、この発明の請求項３に係る電源装置
は、請求項２において、遅延回路は、キャパシタの端子
電圧が最大となるタイミングに合わせて、第１のパルス
信号のオンタイミングよりも遅れた時刻に、第２のパル
ス信号をオフからオンに切り換えるものである。

【００４８】また、この発明の請求項４に係る電源装置
は、直流電源の一端にアノードが接続されたダイオード
と、ダイオードのカソードに一端が接続されて直流電源
の電圧を共振させるインダクタと、インダクタの他端に
一端が接続されてインダクタとともに共振するキャパシ
タと、キャパシタの両端間に並列接続された電荷放電素
子と、キャパシタの他端と直流電源の他端との間に挿入
された第１の遮断素子と、インダクタの他端に一端が接
続された負荷と、負荷に流れる負荷電流を所定電流値に
制御する定電流制御部と、定電流制御部に対して所定電
流値に対応した電流指令値を入力する定電流指令回路
と、外部から入力されるコマンド信号に応答して第１お
よび第２の遮断素子をオンオフ制御するための第１およ
び第２のパルス信号を生成するパルス生成手段と、第１
のパルス信号に同期したタイミングで第１の遮断素子を
オンオフ制御する駆動回路とを備え、定電流制御部は、
負荷の他端と直流電源の他端との間に挿入された第２の
遮断素子と、負荷電流が所定電流値となるように、第２
のパルス信号に同期したタイミングで第２の遮断素子を
オンオフ制御する定電流駆動回路とを含むものである。

【００４９】また、この発明の請求項５に係る電源装置
は、請求項４において、パルス生成手段は、キャパシタ
の端子電圧が最大となるタイミングに合わせて、第１の
パルス信号のオンタイミングよりも遅れた時刻に、第２
のパルス信号をオフからオンに切り換えるものである。

【００５０】また、この発明の請求項６に係る電源装置
は、請求項４または請求項５において、パルス生成手段
は、コマンド信号に応答して第１のパルス信号を生成す
るパルス発生器と、パルス発生器に接続されて第２のパ
ルス信号を生成するパルス遅延回路とを含むものであ
る。

【００５１】また、この発明の請求項７に係る電源装置
は、請求項４または請求項５において、パルス生成手段
は、コマンド信号に応答して第１および第２のパルス信
号を繰り返し生成するパルス発振器を含み、定電流駆動
回路は、第１の遮断素子がオンしてから第２の遮断素子
がオンするまでの遅延時間を、インダクタおよびキャパ
シタの共振周波数に比例した値に設定し、負荷に対して
断続的に所定電流値を供給するものである。

【００５２】また、この発明の請求項８に係る電源装置
は、請求項７において、パルス発振器は、コマンド信号
によるオフ指令が受信されるまで、第１および第２のパ
ルス信号の繰り返し生成動作を継続するものである。

【００５３】また、この発明の請求項９に係る電源装置
は、請求項７または請求項８において、負荷に並列接続
された第２の負荷と、第２の負荷に流れる第２の負荷電
流を所定電流値に制御する第２の定電流制御部とを備
え、パルス生成手段は、パルス発振器に接続された分周
回路を含み、分周回路は、第２のパルス信号に基づい
て、定電流制御部と第２の定電流制御部のオンオフタイ
ミング周期を同期分周する第３および第４のパルス信号
を発生して、負荷および第２の負荷に供給する電力を交
互に分散させ、定電流指令回路は、定電流制御部に対し
て所定電流値に対応した電流指令値を入力し、第２の定
電流制御部は、第２の負荷の他端と直流電源の他端との
間に挿入された第３の遮断素子と、第２の負荷電流が所
定電流値となるように、第４のパルス信号に同期したタ
イミングで第３の遮断素子をオンオフ制御する第２の定
電流駆動回路とを含むものである。

【００５４】また、この発明の請求項１０に係る電源装
置は、請求項９において、分周回路は、第２および第３
の遮断素子のオンタイミングに対応した第３および第４
のパルス信号の周期を、第１の遮断素子のオンタイミン
グに対応した第１のパルス信号の周期の２倍に設定し、
第１のパルス信号と第３および第４のパルス信号とを互
いに同期させたものである。

【００５５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１を図について説明する。図１はこの発明の
実施の形態１を示す回路ブロック図であり、１〜４、６
〜１１、ＶＣＭ、ＶＧ１、ＶＧ２、ＶＰ１、ＶＰ２は前
述（図９参照）と同様のものである。

【００５６】図１において、１２は直流電源１の一端に
アノードが接続されたダイオード、１３はダイオード１
２のカソードに一端が接続されて直流電源１の電圧を共
振させるためのインダクタ、１４はインダクタ１３の他
端に一端が接続されてインダクタ１３とともに共振する
キャパシタである。

【００５７】この場合、第１の遮断素子２は、キャパシ
タ１４の他端と直流電源１の他端との間に挿入され、第
２の遮断素子３は、負荷１１の他端と直流電源１の他端
との間に挿入されている。また、電流制限素子４の一端
は、キャパシタ１４の一端に接続されている。

【００５８】図１においては、遮断素子２を構成する電
界効果トランジスタのドレインがキャパシタ１４の一端
に接続され、遮断素子３を構成する電界効果トランジス
タのドレインが負荷１１の他端に接続され、各遮断素子
２、３のソースが互いに接続されている。

【００５９】また、パルス発生器８および遅延回路９
は、各遮断素子２、３をオンオフ制御するタイミング
が、インダクタ１３およびキャパシタ１４の共振周波数
に合わせて同期するように設定されている。

【００６０】さらに、後述するように、直流電源電圧Ｖ
を約２倍の電圧に昇圧することによって、負荷１１の初
期抵抗値が約５０Ω（従来の場合の半分）程度まで低下
しても、負荷１１の放電を維持できる電圧印加が可能な
構成となっている。

【００６１】次に、図２のタイミングチャートを参照し
ながら、図１に示したこの発明の実施の形態１の動作に
ついて説明する。

【００６２】図２において、第２のパルス信号ＶＰ２お
よび駆動信号ＶＧ２は、時刻ｔ２のタイミングでオンさ
れ、第１のパルス信号ＶＰ１および駆動信号ＶＧ１のオ
フタイミング（ｔ３）と同一の時刻ｔ４にオフされる。
また、負荷電流ＩＲは、十分に高いキャパシタ電圧ＶＣ
に対応した共振波形となって増幅される。

【００６３】まず、前述と同様に、時刻ｔ１において、
直流電源１から電圧が印加された状態で、地上からのコ
マンド信号ＶＣＭがオフからオンに切り換わった場合、
パルス発生器８は、駆動回路６およびパルス遅延回路９
にパルス信号ＶＰ１を送信し、第１の遮断素子２のゲー
トをオフからオンに切り換える。

【００６４】これにより、共振用のキャパシタ１４に
は、ダイオード１２およびインダクタ１３を介して直流
電源電圧Ｖが充電される。このとき、インダクタ１３お
よびキャパシタ１４による直列共振により、キャパシタ
１４には、直流電源電圧Ｖの２倍相当の電圧値まで充電
可能となる。

【００６５】一方、キャパシタ１４の充電期間（時刻ｔ
１〜時刻ｔ２）において、第２の遮断素子３はオフ状態
を保っている。

【００６６】キャパシタ１４が充電された後、時刻ｔ２
において、パルス信号ＶＰ１と同等の電圧レベルのパル
ス信号ＶＰ２がパルス遅延回路９から駆動回路７に送信
され、第２の遮断素子３のゲートは、オフからオンに切
り換えられる。

【００６７】これにより、キャパシタ１４に充電された
電圧ＶＣ（直流電源電圧Ｖよりも十分に高く充電された
電圧）は、短時間に負荷１１に放出される。遮断素子３
は、キャパシタ１４の放電後の適度のタイミング（たと
えば、時刻ｔ４）において、オンからオフに切り換えら
れる。

【００６８】なお、第１の遮断素子２は、第２の遮断素
子３がオフするタイミングと同程度のタイミング（時刻
ｔ３）でオフに切り換わる。

【００６９】以上のように動作する電源装置を用いた場
合、負荷１１に印加される電圧ＶＲの初期電圧は、時間
ｔの関数として、直流電源電圧Ｖを用いて、以下の
（４）式のように表わされる。

【００７０】 ＶＣ（ｔ）＝Ｖ（１−ｃｏｓωｔ） ・・・（４）

【００７１】ただし、（４）式において、ωは角周波数
であり、インダクタ１２のインダクタンス定数Ｌと、キ
ャパシタ１４の容量定数Ｃとを用いて、以下の（５）式
のように表わされる。

【００７２】ω＝２π√（ＬＣ） ・・・（５）

【００７３】（４）式から、負荷１１に印加される初期
電圧ＶＣ（ｔ）の最大値は、ｃｏｓωｔが最小（＝−
１）を示す場合であって、直流電源電圧Ｖの２倍とな
る。なお、（４）式において、電荷放電素子１０の抵抗
値は、計算式上無視できる程度に十分に高いものとして
いる。

【００７４】このように、遮断素子２のオンタイミング
からインダクタ１３およびキャパシタ１４により直列共
振させて、キャパシタ電圧ＶＣが最大となるタイミング
で遮断素子３をオンさせることにより、負荷１１に印加
される電圧を直流電源１の端子電圧の２倍程度にするこ
とができる。

【００７５】また、負荷１１の放電維持に必要な電荷量
（キャパシタ１４に蓄えられる初期電荷量）が印加電圧
の２乗に比例することから、従来（図９参照）のキャパ
シタ５と比較した場合、キャパシタ１４の容量を約１／
４に小型軽量化することができるうえ、負荷１１に放電
を誘起させ易い電圧を供給することができる。

【００７６】また、放電の突入電圧が２倍に上昇するの
で、電流制限素子４の等価負荷抵抗値が従来装置と同等
であると仮定した場合、負荷１１の放電前の抵抗値を従
来の電源装置と比較して１／２とすることができ、クリ
ーニングモード電源として対応できる初期の負荷範囲を
広げることができる。

【００７７】したがって、負荷１１の初期抵抗値が５０
Ω程度（従来装置の供給電圧制約条件の約１／２）まで
低下しても、負荷１１の放電を維持できる電圧を印加し
て、イオンエンジンのスラスタの各グリッド部に留まる
金属片をはじき飛ばすことができる。

【００７８】実施の形態２．なお、上記実施の形態１で
は、負荷電流ＩＲを制御するために、遮断素子３をオン
オフ制御する駆動回路７を用いたが、遮断素子３により
構成される定電流制御部を用い、負荷電流ＩＲを定電流
制御してもよい。

【００７９】図３は定電流制御部を用いて負荷電流ＩＲ
を制御するように構成したこの発明の実施の形態２を示
す回路ブロック図である。図３において、前述（図１参
照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を
省略する。

【００８０】１５は遮断素子３をオンオフ制御する定電
流駆動回路、１６は所定電流値に対応した電流指令値Ｖ
ＳＲ（電圧値）を生成する定電流指令回路、１７は電流
フィードバック信号ＶＳＩを生成するための電流検出器
である。

【００８１】１８は負荷電流ＩＲを所定電流値に制御す
る定電流制御部であり、遮断素子３、定電流駆動回路１
５および電流検出器１７により構成される。なお、定電
流指令回路１６は、定電流制御部１８に含まれてもよ
い。

【００８２】定電流制御部１８内の定電流駆動回路１５
は、パルス信号ＶＰ２、電流指令値ＶＳＲおよび電流フ
ィードバック信号ＶＳＩからなる入力信号に基づいて、
負荷電流ＩＲが所定電流値となるように、パルス信号Ｖ
Ｓ２に同期したタイミングで遮断素子３をオンオフ制御
する。

【００８３】この場合、前述（図１参照）の電流制限素
子４は不要となり、負荷１１の一端は、インダクタ１３
とキャパシタ１４との接続点に直接接続されている。

【００８４】また、コマンド信号ＶＣＭに応答するパル
ス生成手段は、前述と同様に、パルス信号ＶＰ１を生成
するパルス発生器８と、パルス発生器８に接続されてパ
ルス信号ＶＰ２を生成するパルス遅延回路９とにより構
成されている。

【００８５】次に、図４のタイミングチャートを参照し
ながら、図３に示したこの発明の実施の形態２の動作に
ついて説明する。まず、前述と同様に、時刻ｔ１におい
て、地上からのコマンド信号ＶＣＭがオフからオンに切
り換わると、パルス発生器８は、パルス信号ＶＰ１を出
力して遮断素子２をオフからオンに切り換える。

【００８６】これにより、キャパシタ１４は、インダク
タ１３およびキャパシタ１４の直列共振により、直流電
源電圧Ｖの２倍相当まで充電される。

【００８７】キャパシタ１４が充電された後、時刻ｔ２
において、パルス遅延回路９からのパルス信号ＶＰ２が
定電流制御部１８に入力されると、定電流駆動回路１５
は、遮断素子３のゲートをオフからオンに切り換える。

【００８８】これにより、キャパシタ１４に充電された
キャパシタ電圧ＶＣ（直流電源電圧Ｖよりも十分に高い
電圧）は、短時間に負荷１１に放出される。

【００８９】キャパシタ電圧ＶＣが負荷１１に放電され
た後、定電流駆動回路１５は、電流指令値ＶＳＲと電流
フィードバック信号ＶＳＩとを比較し、負荷電流ＩＲの
値を一定に保つように、遮断素子３のゲート電圧を制御
する。

【００９０】また、前述（図２参照）と同様に、適度の
時刻ｔ４において遮断素子３をオンからオフに切り換え
る。また、遮断素子２は遮断素子３のオフタイミングと
同程度の時刻ｔ３においてオフに切り換わる。

【００９１】なお、ここでは、電流検出器１７を抵抗器
により構成したが、絶縁を要する場合には、同様の機能
を有する他の手段（たとえば、パルストランス）により
構成してもよい。

【００９２】また、定電流制御部１８内の遮断素子３を
電界効果トランジスタにより構成したが、同等の機能を
有する他の素子（たとえば、トランジスタ）により構成
してもよい。

【００９３】このように、負荷電流ＩＲを定電流制御す
ることにより、放電後の負荷抵抗値変動に対して安定に
電力供給することができ、放電を一定時間所定の電流を
安定に持続することができる。

【００９４】したがって、負荷１１に印加される電圧Ｖ
Ｒの初期電圧は、前述の（４）式のように表わされるの
で、直流電源電圧Ｖの２倍程度にすることができる。

【００９５】また、インダクタ１２およびキャパシタ１
３の定数を共振周期に合わせて適切に選定することによ
り、キャパシタ１４の容量を、従来のキャパシタ５の１
／４程度に少なくすることができる。

【００９６】さらに、遮断素子３のゲート電圧を調整す
ることにより、負荷電流ＩＲを定電流制御することがで
きるので、負荷１１の抵抗値変動に左右されることな
く、放電を一定時間安定化させることができる。

【００９７】したがって、負荷１１の初期抵抗値が数Ω
程度（従来装置の供給電圧制約条件の１／１０以下）ま
で低下しても、負荷１１の放電を維持できる電圧を印加
することができ、イオンエンジンのスラスタの各グリッ
ド部に留まる金属片をはじき飛ばすことができる。

【００９８】実施の形態３．なお、上記実施の形態２で
は、コマンド信号ＶＣＭに応答するパルス生成手段とし
て、パルス発生器８およびパルス遅延回路９を用いた
が、各パルス信号ＶＰ１、ＶＰ２を繰り返し生成するパ
ルス発振器を用いてもよい。

【００９９】図５はパルス生成手段としてパルス発振器
を用いたこの発明の実施の形態３を示す回路ブロック図
である。図５において、前述（図３参照）と同様のもの
については、同一符号を付して詳述を省略する。

【０１００】１９は地上からのコマンド信号ＶＣＭに応
答するパルス発振器であり、所定の繰り返しによるパル
ス信号ＶＰ１、ＶＰ２を生成して、負荷１１に断続的に
電力を供給する。各パルス信号ＶＰ１、ＶＰ２は、駆動
回路６、定電流制御部１８をそれぞれ駆動する。

【０１０１】定電流駆動回路１８は、第１の遮断素子２
がオンしてから第２の遮断素子３がオンするまでの遅延
時間を、インダクタ１３およびキャパシタ１４の共振周
波数に比例した値に設定し、負荷１１に対して断続的に
所定電流値を供給するようになっている。

【０１０２】次に、図６のタイミングチャートを参照し
ながら、図５に示したこの発明の実施の形態３の動作に
ついて説明する。図６において、各パルス信号ＶＰ１、
ＶＰ２は繰り返し生成され、たとえば、パルス信号ＶＰ
１は、時刻ｔ５において再度オンされる。

【０１０３】まず、前述と同様に、時刻ｔ１においてコ
マンド信号ＶＣＭがオンに切り換わると、パルス発振器
１９は、駆動回路６にパルス信号ＶＰ１を送出して、遮
断素子２をオンに切り換え、キャパシタ１４を直流電源
電圧Ｖの２倍相当まで充電する。

【０１０４】キャパシタ１４が充電された後、パルス発
振器１９は、キャパシタ１４の電圧が最大となる時刻に
合わせて、少し遅れた時刻ｔ２において定電流駆動回路
１５にパルス信号ＶＰ２を送信し、遮断素子３をオフか
らオンに切り換える。

【０１０５】これにより、キャパシタ１４に充電された
十分に高いキャパシタ電圧ＶＣは、短時間に負荷１１に
放出され、その後、定電流駆動回路１５は、負荷電流Ｉ
Ｒを一定値に保つように遮断素子３のゲート電圧を制御
する。

【０１０６】以下、パルス発振器１９によるパルス信号
ＶＰ１、ＶＰ２の繰り返し生成動作は、コマンド信号Ｖ
ＣＭによるオフ指令が受信されるまで継続される。

【０１０７】このように、負荷１１に対して繰り返し電
力供給するためのパルス発振器１９を設けることによ
り、前述の作用効果に加えて、負荷１１の放電前の初期
抵抗値が極めて低い値（たとえば、数１０ｍΩ〜数Ω）
を示す場合においても、キャパシタ１４の容量を増加さ
せることなく、負荷１１（抵抗器）となる金属片を取り
除くことができる。

【０１０８】たとえば、イオンエンジンのスラスタの各
グリッド部に留まる金属片を熱的に昇華または変形させ
て、放電時の電気的なローレンツ力ではじき飛ばして、
負荷１１（抵抗器）となる金属片を取り除くことができ
る。

【０１０９】すなわち、共振用のキャパシタ１４の容量
を小さく設定した状態で、負荷１１の放電前の初期抵抗
値が極めて低い場合でも、負荷１１の放電を維持しなが
ら金属片（たとえば、グリッドの異物）を熱的に昇華し
て取り除き、電気的なローレンツ力ではじき飛ばした場
合の効果と同等の除去効果を得ることができる。

【０１１０】また、この場合、キャパシタ１４の容量は
従来のキャパシタ５の１／１０程度に低減することがで
き、クリーニングモード電源として、さらに小型軽量化
を実現することができる。

【０１１１】なお、負荷１１の放電前の抵抗値が高い値
（数１０ｋΩ程度）の場合は、従来装置と同様に、放電
時の電流ＩＲにより、電気的にローレンツ力ではじき飛
ばすことができることは言うまでもない。

【０１１２】実施の形態４．なお、上記実施の形態３で
は、１系統の負荷１１のみを放電対象とした場合につい
て説明したが、負荷１１のみならず負荷１１に並列接続
された第２の負荷を放電対象としてもよい。

【０１１３】図７は負荷１１および第２の負荷を放電対
象としたこの発明の実施の形態４を示す回路ブロック図
である。図７において、前述（図５参照）と同様のもの
については、同一符号を付して詳述を省略する。

【０１１４】２０は負荷１１に並列接続された第２の負
荷（以下、単に「負荷」という）であり、インダクタ１
３とキャパシタ１４との接続点に一端が接続されてい
る。

【０１１５】具体的には、負荷１１としては、たとえ
ば、イオンエンジンのスラスタの加速グリッドとディセ
ルグリットとの間の負荷などが考えられ、負荷２０とし
ては、たとえば、スクリーングリットと加速グリットと
の間の負荷などが考えられる。

【０１１６】２１は電界効果トランジスタからなる第３
の遮断素子（以下、単に「遮断素子」という）であり、
負荷２０の他端と直流電源１の他端との間に挿入されて
いる。

【０１１７】２２は遮断素子２１に直列接続された抵抗
器からなる電流検出器であり、負荷２０に流れる第２の
負荷電流ＩＲ２（以下、単に「負荷電流」という）の電
流フィードバック信号ＶＳＩ２を生成する。

【０１１８】２３は遮断素子２１のゲート電圧を制御す
る定電流駆動回路であり、負荷電流ＩＲ２が所定電流値
となるように、パルス信号ＶＰ２に同期した第４のパル
ス信号ＶＰ４のタイミングに基づいて、第３の駆動信号
ＶＧ３（以下、単に「駆動信号」という）により遮断素
子２１をオンオフ制御する。

【０１１９】２５は負荷２０に接続された第２の定電流
制御部（以下、単に「定電流制御部」という）であり、
遮断素子２１、電流検出器２２および定電流駆動回路２
３により構成され、負荷電流ＩＲ２を所定電流値に制御
する。

【０１２０】定電流指令回路１６は、定電流制御部２５
内の定電流駆動回路２３に対して、所定電流値に対応し
た電流指令値ＶＳＲを入力する。

【０１２１】２６はパルス発振器１９に接続された分周
回路であり、パルス発振器１９とともにパルス生成手段
を構成している。

【０１２２】分周回路２６は、第２のパルス信号ＶＰ２
に同期した第３および第４のパルス信号ＶＰ３、ＶＰ４
（以下、それぞれ単に「パルス信号」という）を生成
し、定電流制御部１８および２５のオンオフ動作時間の
タイミングを２分割調整する。

【０１２３】すなわち、パルス信号ＶＰ２は、定電流制
御部１８、２５の動作タイミングを指令し、パルス信号
ＶＰ３は、定電流制御部１８の動作タイミングを定め、
パルス信号ＶＰ４は、定電流制御部２５の動作タイミン
グを定めている。

【０１２４】してがって、分周回路２６は、パルス信号
ＶＰ２に基づいて、定電流制御部１８、２５のオンオフ
タイミング周期を同期分周するパルス信号ＶＰ３、ＶＰ
４を発生し、各負荷１１、２０に供給する電力を交互に
分散させる。なお、分周回路２６は、定電流制御部２５
に含まれてもよい。

【０１２５】次に、図８のタイミングチャートを参照し
ながら、図７に示したこの発明の実施の形態４の動作に
ついて説明する。図８において、パルス信号ＶＰ１に基
づく駆動信号ＶＧ１は、時刻ｔ１、ｔ５およびｔ９にお
いて繰り返し生成される。

【０１２６】また、パルス信号ＶＰ２に基づく駆動信号
ＶＧ２およびＶＧ３は、時刻ｔ２およびｔ６において繰
り返し生成される。

【０１２７】したがって、負荷電流ＩＲ、ＩＲ２は、駆
動信号ＶＧ２に同期して交互に流れ、たとえば、負荷電
流ＩＲは時刻ｔ２に流れ始め、負荷電流ＩＲ２は時刻ｔ
６に流れ始める。

【０１２８】すなわち、分周回路２６は、遮断素子３、
２１のオンタイミング周期が遮断素子２のオンタイミン
グ周期の２倍となるように各パルス信号ＶＰ３、ＶＰ４
を出力し、パルス信号ＶＰ１と各パルス信号ＶＰ３、Ｖ
Ｐ４とを同期させることにより、遮断素子２と遮断素子
３、２１とが互いに同期動作するようにしている。

【０１２９】まず、前述と同様に、時刻ｔ１においてコ
マンド信号ＶＣＭがオンに切り換わると、パルス発振器
１９は、駆動回路６にパルス信号ＶＰ１を送出して、遮
断素子２をオンに切り換え、キャパシタ１４を直流電源
電圧Ｖの２倍相当まで充電する。

【０１３０】キャパシタ１４が充電された後、パルス発
振器１９は、キャパシタ１４の電圧が最大となる時刻に
合わせて、少し遅れた時刻ｔ２において分周回路２６に
パルス信号ＶＰ２を送信する。

【０１３１】分周回路２６は、時刻ｔ２においてパルス
信号ＶＰ３を定電流駆動回路１５に送信し、駆動信号Ｖ
Ｇ２を出力させることにより遮断素子３をオフからオン
に切り換える。

【０１３２】これにより、キャパシタ１４に充電された
十分に高いキャパシタ電圧ＶＣは、短時間に負荷１１に
放出される。その後、定電流駆動回路１５は、電流指令
信号ＶＳＲと電流フィードバック信号ＶＳＩとを比較す
ることにより、負荷電流ＩＲを一定値に保つように遮断
素子３のゲート電圧を制御する。

【０１３３】また、分周回路２６は、次の充電サイクル
（時刻ｔ５）に続く時刻ｔ６においてパルス信号ＶＰ４
を定電流駆動回路２３に送信し、駆動信号ＶＧ３を出力
させることにより遮断素子２１をオフからオンに切り換
える。

【０１３４】これにより、キャパシタ１４に充電された
十分に高いキャパシタ電圧ＶＣは、短時間に負荷２０に
放出される。その後、定電流駆動回路２３は、電流指令
信号ＶＳＲと電流フィードバック信号ＶＳＩ２とを比較
することにより、負荷電流ＩＲ２を一定値に保つように
遮断素子２１のゲート電圧を制御する。

【０１３５】なお、放電後においては、前述と同様に、
適度の時刻ｔ３、ｔ４、ｔ７、ｔ８において遮断素子
３、２１をオンからオフに切り換えるとともに、遮断素
子３のオフタイミングと同程度の時刻において遮断素子
２をオフに切り換える。

【０１３６】以下、パルス発振器１９は、地上からのコ
マンド信号ＶＣＭによるオフ指令が受信されるまで、パ
ルス信号ＶＰ１、ＶＰ２の繰り返し生成動作を行う。た
だし、パルス信号ＶＰ２を受信した分周回路２６は、図
８のように、遮断素子２のオンによるキャパシタ１４の
充電後に、遮断素子２１をオンして負荷２０に対する電
力供給を行う。

【０１３７】さらに、分周回路２６は、次の周期動作に
おいて、負荷１１に電力を供給する動作を繰り返す。こ
のように動作する電源装置により、負荷１１、２０に交
互に印加される電圧ＶＲは、いずれも前述の（４）式の
ように表わされる。

【０１３８】この結果、負荷１１、２０に印加される電
圧ＶＲは、直流電源電圧Ｖの２倍程度にすることができ
る。また、インダクタ１３およびキャパシタ１４の定数
を共振周期に合わせて適切に選定することにより、従来
装置で必要としたキャパシタ５の容量と比較して、１／
４倍程度に少なくすることができる。

【０１３９】また、負荷１１、２０に流れる電流ＩＲ、
ＩＲ２を個別制御することにより、負荷１１、２０の抵
抗値変動に左右されることなく、放電を一定時間安定化
させることができる。

【０１４０】さらに、負荷２０に関連して分周回路２６
および定電流制御部２５を設けたので、負荷１１、２０
の放電前の初期抵抗値が数ｍΩ程度であっても、電源装
置から所定電力を繰り返し供給することができ、負荷１
１、２０をそれぞれ熱的に昇華することができる。

【０１４１】このように、２系統の負荷１１、２０が存
在する場合においても、定電流制御部１８と同一構成の
定電流制御部２５に定電流指令回路１６を接続し、パル
ス発振器１９の後段に各定電流制御部１８、２５のオン
オフタイミング周期を同期分周する分周回路２６を接続
することにより、上記動作を各負荷１８、２０に対して
時分割で実行することができる。

【０１４２】したがって、各負荷１８、２０に対する供
給電力を交互に分散させて、さらに小型軽量化したクリ
ーニングモード電源を実現することができる。

【０１４３】また、遮断素子３、２１を制御するための
各パルス信号ＶＰ３、ＶＰ４のオンタイミング周期を、
遮断素子２を制御するためのパルス信号ＶＰ１のオンタ
イミング周期の２倍に設定し、遮断素子２と各遮断素子
３、２１とが互いに同期して動作するようにしたので、
２系統の負荷１１、２０に同一電力を供給することがで
き、システム的に小型軽量化を実現することができる。

【０１４４】たとえば、イオンエンジンのスラスタの加
速グリッドとディセルグリットとの間の負荷、および、
スクリーングリットと加速グリットとの間の負荷に対し
て、同一電力の供給が可能となる。

【０１４５】なお、上記実施の形態４では、２系統の負
荷１１、２０に電力供給する場合について説明したが、
３系統以上の任意数の並列負荷に対しても、同様に適用
することができる。

【０１４６】また、上記実施の形態１〜４では、人工衛
星に搭載されるイオンエンジンの電源装置を例にとって
説明したが、外部から送信されるコマンド信号ＶＣＭの
受信に応答して負荷電流を制御する電源装置であれば、
他の電源装置にも適用可能なことは言うまでもない。

【０１４７】

【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１によれ
ば、直流電源の一端にアノードが接続されたダイオード
と、ダイオードのカソードに一端が接続されて直流電源
の電圧を共振させるインダクタと、インダクタの他端に
一端が接続されてインダクタとともに共振するキャパシ
タと、キャパシタの両端間に並列接続された電荷放電素
子と、キャパシタの他端と直流電源の他端との間に挿入
された第１の遮断素子と、キャパシタの一端に一端が接
続された電流制限素子と、電流制限素子の他端に一端が
接続された負荷と、負荷の他端と直流電源の他端との間
に挿入された第２の遮断素子と、外部から入力されるコ
マンド信号に応答して第１および第２の遮断素子をオン
オフ制御するための第１および第２のパルス信号を生成
するパルス発生器およびパルス遅延回路と、第１および
第２のパルス信号に同期したタイミングで第１および第
２の遮断素子をオンオフ制御する第１および第２の駆動
回路とを備え、放電前の負荷の初期抵抗値が低い場合に
おいても、負荷に対して放電電圧以上の電圧を印加し、
且つ放電に必要とされる電流を一定時間継続させるよう
にしたので、小型軽量化を実現した電源装置が得られる
効果がある。

【０１４８】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、パルス発生器および遅延回路は、第１お
よび第２の遮断素子をオンオフ制御するタイミングを、
インダクタおよびキャパシタの共振周波数に合わせて同
期するように設定するようにしたので、小型軽量化を実
現した電源装置が得られる効果がある。

【０１４９】また、この発明の請求項３によれば、請求
項２において、遅延回路は、キャパシタの端子電圧が最
大となるタイミングに合わせて、第１のパルス信号のオ
ンタイミングよりも遅れた時刻に、第２のパルス信号を
オフからオンに切り換えるようにしたので、小型軽量化
を実現した電源装置が得られる効果がある。

【０１５０】また、この発明の請求項４によれば、直流
電源の一端にアノードが接続されたダイオードと、ダイ
オードのカソードに一端が接続されて直流電源の電圧を
共振させるインダクタと、インダクタの他端に一端が接
続されてインダクタとともに共振するキャパシタと、キ
ャパシタの両端間に並列接続された電荷放電素子と、キ
ャパシタの他端と直流電源の他端との間に挿入された第
１の遮断素子と、インダクタの他端に一端が接続された
負荷と、負荷に流れる負荷電流を所定電流値に制御する
定電流制御部と、定電流制御部に対して所定電流値に対
応した電流指令値を入力する定電流指令回路と、外部か
ら入力されるコマンド信号に応答して第１および第２の
遮断素子をオンオフ制御するための第１および第２のパ
ルス信号を生成するパルス生成手段と、第１のパルス信
号に同期したタイミングで第１の遮断素子をオンオフ制
御する駆動回路とを備え、定電流制御部は、負荷の他端
と直流電源の他端との間に挿入された第２の遮断素子
と、負荷電流が所定電流値となるように、第２のパルス
信号に同期したタイミングで第２の遮断素子をオンオフ
制御する定電流駆動回路とを含み、負荷電流を定電流制
御するように構成したので、放電後の負荷抵抗値変動に
対して安定に電力供給することができ、放電を一定時間
所定の電流を安定に持続するとともに、小型軽量化を実
現した電源装置が得られる効果がある。

【０１５１】また、この発明の請求項５によれば、請求
項４において、パルス生成手段は、キャパシタの端子電
圧が最大となるタイミングに合わせて、第１のパルス信
号のオンタイミングよりも遅れた時刻に、第２のパルス
信号をオフからオンに切り換えるようにしたので、放電
後の負荷抵抗値変動に対して安定に電力供給することが
でき、放電を一定時間所定の電流を安定に持続するとと
もに、小型軽量化を実現した電源装置が得られる効果が
ある。

【０１５２】また、この発明の請求項６によれば、請求
項４または請求項５において、パルス生成手段は、コマ
ンド信号に応答して第１のパルス信号を生成するパルス
発生器と、パルス発生器に接続されて第２のパルス信号
を生成するパルス遅延回路とを含むようにしたので、放
電後の負荷抵抗値変動に対して安定に電力供給すること
ができ、放電を一定時間所定の電流を安定に持続すると
ともに、小型軽量化を実現した電源装置が得られる効果
がある。

【０１５３】また、この発明の請求項７によれば、請求
項４または請求項５において、パルス生成手段は、コマ
ンド信号に応答して第１および第２のパルス信号を繰り
返し生成するパルス発振器を含み、定電流駆動回路は、
第１の遮断素子がオンしてから第２の遮断素子がオンす
るまでの遅延時間を、インダクタおよびキャパシタの共
振周波数に比例した値に設定し、負荷に対して断続的に
所定電流値を供給するようにしたので、さらに小型軽量
化を実現した電源装置が得られる効果がある。

【０１５４】また、この発明の請求項８によれば、請求
項７において、パルス発振器は、コマンド信号によるオ
フ指令が受信されるまで、第１および第２のパルス信号
の繰り返し生成動作を継続するようにしたので、小型軽
量化を実現した電源装置が得られる効果がある。

【０１５５】また、この発明の請求項９によれば、請求
項７または請求項８において、負荷に並列接続された第
２の負荷と、第２の負荷に流れる第２の負荷電流を所定
電流値に制御する第２の定電流制御部とを備え、パルス
生成手段は、パルス発振器に接続された分周回路を含
み、分周回路は、第２のパルス信号に基づいて、定電流
制御部と第２の定電流制御部のオンオフタイミング周期
を同期分周する第３および第４のパルス信号を発生し
て、負荷および第２の負荷に供給する電力を交互に分散
させ、定電流指令回路は、定電流制御部に対して所定電
流値に対応した電流指令値を入力し、第２の定電流制御
部は、第２の負荷の他端と直流電源の他端との間に挿入
された第３の遮断素子と、第２の負荷電流が所定電流値
となるように、第４のパルス信号に同期したタイミング
で第３の遮断素子をオンオフ制御する第２の定電流駆動
回路とを含み、複数系統の負荷に対して時分割制御する
ようにしたので、小型軽量化を実現した電源装置が得ら
れる効果がある。

【０１５６】また、この発明の請求項１０によれば、請
求項９において、分周回路は、第２および第３の遮断素
子のオンタイミングに対応した第３および第４のパルス
信号の周期を、第１の遮断素子のオンタイミングに対応
した第１のパルス信号の周期の２倍に設定し、第１のパ
ルス信号と第３および第４のパルス信号とを互いに同期
させたので、複数系統の負荷に対しても小型軽量化を実
現した電源装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示す回路ブロック
図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による各部の動作状
態を示すタイミングチャートである。

【図３】 この発明の実施の形態２を示す回路ブロック
図である。

【図４】 この発明の実施の形態２による各部の動作状
態を示すタイミングチャートである。

【図５】 この発明の実施の形態３を示す回路ブロック
図である。

【図６】 この発明の実施の形態３による各部の動作状
態を示すタイミングチャートである。

【図７】 この発明の実施の形態４を示す回路ブロック
図である。

【図８】 この発明の実施の形態４による各部の動作状
態を示すタイミングチャートである。

【図９】 従来の電源装置を示す回路ブロック図であ
る。

【図１０】 従来の電源装置による各部の動作状態を示
すタイミングチャートである。

【図１１】 イオンエンジンのクリーニングモード電源
装置の負荷が要求する動作範囲を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 直流電源、２ 第１の遮断素子、３ 第２の遮断素
子、４ 電流制限素子、６ 第１の駆動回路、７ 第２
の駆動回路、８ パルス発生器、９ パルス遅延回路、
１０ 電荷放電素子、１１ 負荷、１２ ダイオード、
１３ インダクタ、１４ キャパシタ、１５ 定電流駆
動回路、１６ 定電流指令回路、１８定電流制御部、１
９ パルス発振器、２０ 第２の負荷、２１ 第３の遮
断素子、２３ 第２の定電流駆動回路、２６ 分周回
路、２５ 第２の定電流制御部、ＩＲ 負荷電流、ＩＲ
２ 第２の負荷電流、ＶＣ キャパシタ電圧、ＶＲ 負
荷電圧、ＶＣＭ コマンド信号、ＶＧ１ 第１の駆動信
号、ＶＧ２ 第２の駆動信号、ＶＧ３ 第３の駆動信
号、ＶＰ１ 第１のパルス信号、ＶＰ２ 第２のパルス
信号、ＶＰ３ 第３のパルス信号、ＶＰ４ 第４のパル
ス信号、ＶＳＩ、ＶＳＩ２ 電流フィードバック信号、
ＶＳＲ 電流指令値。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 照喜名 勲 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 三 菱電機エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 西田 英司 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H410 BB05 CC02 DD02 EA11 EA33 EA38 EB01 EB37 FF05 FF25 FF26 5H730 AA14 AS04 BB02 BB14 BB82 BB86 DD04 EE59 EE61 FD31 FG01

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源の一端にアノードが接続された
   ダイオードと、 前記ダイオードのカソードに一端が接続されて前記直流
   電源の電圧を共振させるインダクタと、 前記インダクタの他端に一端が接続されて前記インダク
   タとともに共振するキャパシタと、 前記キャパシタの両端間に並列接続された電荷放電素子
   と、 前記キャパシタの他端と前記直流電源の他端との間に挿
   入された第１の遮断素子と、 前記キャパシタの一端に一端が接続された電流制限素子
   と、 前記電流制限素子の他端に一端が接続された負荷と、 前記負荷の他端と前記直流電源の他端との間に挿入され
   た第２の遮断素子と、 外部から入力されるコマンド信号に応答して前記第１お
   よび第２の遮断素子をオンオフ制御するための第１およ
   び第２のパルス信号を生成するパルス発生器およびパル
   ス遅延回路と、 前記第１および第２のパルス信号に同期したタイミング
   で前記第１および第２の遮断素子をオンオフ制御する第
   １および第２の駆動回路とを備えた電源装置。
2. 【請求項２】 前記パルス発生器および前記遅延回路
   は、前記第１および第２の遮断素子をオンオフ制御する
   タイミングを、前記インダクタおよび前記キャパシタの
   共振周波数に合わせて同期するように設定することを特
   徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 【請求項３】 前記遅延回路は、前記キャパシタの端子
   電圧が最大となるタイミングに合わせて、前記第１のパ
   ルス信号のオンタイミングよりも遅れた時刻に、前記第
   ２のパルス信号をオフからオンに切り換えることを特徴
   とする請求項２に記載の電源装置。
4. 【請求項４】 直流電源の一端にアノードが接続された
   ダイオードと、 前記ダイオードのカソードに一端が接続されて前記直流
   電源の電圧を共振させるインダクタと、 前記インダクタの他端に一端が接続されて前記インダク
   タとともに共振するキャパシタと、 前記キャパシタの両端間に並列接続された電荷放電素子
   と、 前記キャパシタの他端と前記直流電源の他端との間に挿
   入された第１の遮断素子と、前記インダクタの他端に一
   端が接続された負荷と、 前記負荷に流れる負荷電流を所定電流値に制御する定電
   流制御部と、 前記定電流制御部に対して前記所定電流値に対応した電
   流指令値を入力する定電流指令回路と、 外部から入力されるコマンド信号に応答して前記第１お
   よび第２の遮断素子をオンオフ制御するための第１およ
   び第２のパルス信号を生成するパルス生成手段と、 前記第１のパルス信号に同期したタイミングで前記第１
   の遮断素子をオンオフ制御する駆動回路とを備え、 前記定電流制御部は、 前記負荷の他端と前記直流電源の他端との間に挿入され
   た第２の遮断素子と、 前記負荷電流が前記所定電流値となるように、前記第２
   のパルス信号に同期したタイミングで前記第２の遮断素
   子をオンオフ制御する定電流駆動回路とを含むことを特
   徴とする電源装置。
5. 【請求項５】 前記パルス生成手段は、前記キャパシタ
   の端子電圧が最大となるタイミングに合わせて、前記第
   １のパルス信号のオンタイミングよりも遅れた時刻に、
   前記第２のパルス信号をオフからオンに切り換えること
   を特徴とする請求項４に記載の電源装置。
6. 【請求項６】 前記パルス生成手段は、 前記コマンド信号に応答して前記第１のパルス信号を生
   成するパルス発生器と、 前記パルス発生器に接続されて前記第２のパルス信号を
   生成するパルス遅延回路とを含むことを特徴とする請求
   項４または請求項５に記載の電源装置。
7. 【請求項７】 前記パルス生成手段は、前記コマンド信
   号に応答して前記第１および第２のパルス信号を繰り返
   し生成するパルス発振器を含み、 前記定電流駆動回路は、 前記第１の遮断素子がオンしてから前記第２の遮断素子
   がオンするまでの遅延時間を、前記インダクタおよび前
   記キャパシタの共振周波数に比例した値に設定し、 前記負荷に対して断続的に前記所定電流値を供給するこ
   とを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電源装
   置。
8. 【請求項８】 前記パルス発振器は、前記コマンド信号
   によるオフ指令が受信されるまで、前記第１および第２
   のパルス信号の繰り返し生成動作を継続することを特徴
   とする請求項７に記載の電源装置。
9. 【請求項９】 前記負荷に並列接続された第２の負荷
   と、 前記第２の負荷に流れる第２の負荷電流を前記所定電流
   値に制御する第２の定電流制御部とを備え、 前記パルス生成手段は、前記パルス発振器に接続された
   分周回路を含み、 前記分周回路は、前記第２のパルス信号に基づいて、前
   記定電流制御部と前記第２の定電流制御部のオンオフタ
   イミング周期を同期分周する第３および第４のパルス信
   号を発生して、前記負荷および前記第２の負荷に供給す
   る電力を交互に分散させ、 前記定電流指令回路は、前記定電流制御部に対して前記
   所定電流値に対応した電流指令値を入力し、 前記第２の定電流制御部は、 前記第２の負荷の他端と前記直流電源の他端との間に挿
   入された第３の遮断素子と、 前記第２の負荷電流が前記所定電流値となるように、前
   記第４のパルス信号に同期したタイミングで前記第３の
   遮断素子をオンオフ制御する第２の定電流駆動回路とを
   含むことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の
   電源装置。
10. 【請求項１０】 前記分周回路は、前記第２および第３
    の遮断素子のオンタイミングに対応した前記第３および
    第４のパルス信号の周期を、前記第１の遮断素子のオン
    タイミングに対応した前記第１のパルス信号の周期の２
    倍に設定し、前記第１のパルス信号と前記第３および第
    ４のパルス信号とを互いに同期させたことを特徴とする
    請求項９に記載の電源装置。