JP2002136102A - 静電誘導サイリスタの逆電流保護回路、これを用いたパルス電源回路、及び、高電圧パルス電源 - Google Patents
静電誘導サイリスタの逆電流保護回路、これを用いたパルス電源回路、及び、高電圧パルス電源Info
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳＩサイリスタに流れる逆電流を確実に防止
して、ＳＩサイリスタの不可逆的な劣化や破壊を防ぐ。 【解決手段】 ＳＩサイリスタ１０に逆並列に接続され
たダイオード１２とＳＩサイリスタ１０を結ぶ導線１４
のサイリスタ側に、ＳＩサイリスタに電流を供給するた
めの給電線１６から分岐された平行部１４Ａを設け、該
平行部１４Ａを環状磁性体１８に通して、サイリスタ側
で接続する。
して、ＳＩサイリスタの不可逆的な劣化や破壊を防ぐ。 【解決手段】 ＳＩサイリスタ１０に逆並列に接続され
たダイオード１２とＳＩサイリスタ１０を結ぶ導線１４
のサイリスタ側に、ＳＩサイリスタに電流を供給するた
めの給電線１６から分岐された平行部１４Ａを設け、該
平行部１４Ａを環状磁性体１８に通して、サイリスタ側
で接続する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電誘導サイリス
タの逆電流保護回路、これを用いたパルス電源回路、及
び、高電圧パルス電源に係り、特に、加速器用クライス
トロンのパルス電源に用いるのに好適な、静電誘導サイ
リスタを逆電流から確実に保護することが可能な静電誘
導サイリスタの逆電流保護回路、これを用いたパルス電
源回路、及び高電圧パルス電源に関する。
タの逆電流保護回路、これを用いたパルス電源回路、及
び、高電圧パルス電源に係り、特に、加速器用クライス
トロンのパルス電源に用いるのに好適な、静電誘導サイ
リスタを逆電流から確実に保護することが可能な静電誘
導サイリスタの逆電流保護回路、これを用いたパルス電
源回路、及び高電圧パルス電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、比較的大電流を扱える半導体素子
として、従来型サイリスタのｐｎｐｎ構造と異なり、ｐ
ｉｎダイオードに格子状のゲートを埋め込んだチャンネ
ル構造型の静電誘導サイリスタ（ＳＩサイリスタと称す
る）が開発されている。このＳＩサイリスタは、高いｄ
ｉ／ｄｔ、耐圧を得られるスイッチ素子であるが、逆電
流に対する耐性が著しく低く、ある一定量以上の逆電流
が素子内を流れると、不可逆的な劣化や破壊に至るた
め、図１に示す如く、逆電流が流れる可能性があるＳＩ
サイリスタ１０と逆並列に、保護用のダイオード１２を
接続することが行われている。
として、従来型サイリスタのｐｎｐｎ構造と異なり、ｐ
ｉｎダイオードに格子状のゲートを埋め込んだチャンネ
ル構造型の静電誘導サイリスタ（ＳＩサイリスタと称す
る）が開発されている。このＳＩサイリスタは、高いｄ
ｉ／ｄｔ、耐圧を得られるスイッチ素子であるが、逆電
流に対する耐性が著しく低く、ある一定量以上の逆電流
が素子内を流れると、不可逆的な劣化や破壊に至るた
め、図１に示す如く、逆電流が流れる可能性があるＳＩ
サイリスタ１０と逆並列に、保護用のダイオード１２を
接続することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パルス
向けの応用では、図２に示す如く、サイリスタ１０への
入力電流が負になってから、ダイオードが実際に導通す
るまでに時間がかかるため、この遅れ時間ＴだけＳＩサ
イリスタ１０に逆電流が流れてしまい、サイリスタが破
壊される場合があるという問題点を有していた。
向けの応用では、図２に示す如く、サイリスタ１０への
入力電流が負になってから、ダイオードが実際に導通す
るまでに時間がかかるため、この遅れ時間ＴだけＳＩサ
イリスタ１０に逆電流が流れてしまい、サイリスタが破
壊される場合があるという問題点を有していた。
【０００４】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、パルス向けの応用であっても、ＳＩ
サイリスタを逆電流から確実に保護することが可能なＳ
Ｉサイリスタの逆電流保護回路を提供することを第一の
課題とする。
くなされたもので、パルス向けの応用であっても、ＳＩ
サイリスタを逆電流から確実に保護することが可能なＳ
Ｉサイリスタの逆電流保護回路を提供することを第一の
課題とする。
【０００５】本発明は又、前記逆電流保護回路を用いた
パルス電源回路を提供することを第二の課題とする。
パルス電源回路を提供することを第二の課題とする。
【０００６】本発明は又、前記パルス電源回路を用いた
高電圧パルス電源を提供することを第三の課題とする。
高電圧パルス電源を提供することを第三の課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、逆電流を流す
ためにＳＩサイリスタに逆並列に接続されたダイオード
を含むＳＩサイリスタの逆電流保護回路において、前記
ダイオードとＳＩサイリスタを結ぶ導線のサイリスタ側
に、ＳＩサイリスタに電流を供給するための給電線から
分岐された平行部を設け、該平行部を環状磁性体に通
し、サイリスタ側で接続することにより、前記第一の課
題を解決したものである。
ためにＳＩサイリスタに逆並列に接続されたダイオード
を含むＳＩサイリスタの逆電流保護回路において、前記
ダイオードとＳＩサイリスタを結ぶ導線のサイリスタ側
に、ＳＩサイリスタに電流を供給するための給電線から
分岐された平行部を設け、該平行部を環状磁性体に通
し、サイリスタ側で接続することにより、前記第一の課
題を解決したものである。
【０００８】又、前記環状磁性体が、最大逆電流でも飽
和しない磁気特性を有するようにしたものである。
和しない磁気特性を有するようにしたものである。
【０００９】本発明は、又、前記逆電流保護回路が設け
られたＳＩサイリスタによりスイッチングを行うように
したパルス電源回路により、前記第二の課題を解決した
ものである。
られたＳＩサイリスタによりスイッチングを行うように
したパルス電源回路により、前記第二の課題を解決した
ものである。
【００１０】本発明は、又、前記パルス電源回路を単位
回路として、複数のパルス電源回路の出力用パルストラ
ンスの２次側を直列に接続することにより、高電圧を発
生させるようにして、前記第三の課題を解決したもので
ある。
回路として、複数のパルス電源回路の出力用パルストラ
ンスの２次側を直列に接続することにより、高電圧を発
生させるようにして、前記第三の課題を解決したもので
ある。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。
施形態を詳細に説明する。
【００１２】本発明に係る逆電流保護回路の第一実施形
態は、図３に示す如く、逆電流を流すためにＳＩサイリ
スタ１０に逆並列に接続されたダイオード１２を含む逆
電流保護回路において、前記ダイオード１２のカソード
ＫとＳＩサイリスタ１０のアノードＡを結ぶ導線１４の
サイリスタ側に、ＳＩサイリスタ１０に電流を供給する
ための給電線１６から分岐された平行部１４Ａを設け、
該平行部１４Ａを円環状磁性体１８に通し、サイリスタ
側で接続したものである。
態は、図３に示す如く、逆電流を流すためにＳＩサイリ
スタ１０に逆並列に接続されたダイオード１２を含む逆
電流保護回路において、前記ダイオード１２のカソード
ＫとＳＩサイリスタ１０のアノードＡを結ぶ導線１４の
サイリスタ側に、ＳＩサイリスタ１０に電流を供給する
ための給電線１６から分岐された平行部１４Ａを設け、
該平行部１４Ａを円環状磁性体１８に通し、サイリスタ
側で接続したものである。
【００１３】前記円環状磁性体１８としては、例えばフ
ェライトやアモルファス磁性体などＳＩサイリスタ１０
に流れる最大電流でも飽和しないような材質を使用する
ことが望ましい。なお、多少飽和する材質であっても問
題はない。
ェライトやアモルファス磁性体などＳＩサイリスタ１０
に流れる最大電流でも飽和しないような材質を使用する
ことが望ましい。なお、多少飽和する材質であっても問
題はない。
【００１４】本実施形態におけるサイリスタの入力電流
とダイオードのオンオフ状態の関係の例を図４に示す。
本実施形態においては、磁性体１８に流れる電流を一定
にしようとする力を利用し、サイリスタ１０のアノード
Ａへ供給される入力電流ｉAが減少を始めた時、ダイオ
ード１２には電流ｉdが流れ始める。このように、サイ
リスタ１０のアノードＡが負になる前からダイオード１
２に電流が流れ始めるので、電圧が逆転し、アノードＡ
が負になった時点では、電流のほとんどをダイオード１
２に流すことができ、サイリスタ１０を保護することが
できる。
とダイオードのオンオフ状態の関係の例を図４に示す。
本実施形態においては、磁性体１８に流れる電流を一定
にしようとする力を利用し、サイリスタ１０のアノード
Ａへ供給される入力電流ｉAが減少を始めた時、ダイオ
ード１２には電流ｉdが流れ始める。このように、サイ
リスタ１０のアノードＡが負になる前からダイオード１
２に電流が流れ始めるので、電圧が逆転し、アノードＡ
が負になった時点では、電流のほとんどをダイオード１
２に流すことができ、サイリスタ１０を保護することが
できる。
【００１５】なお、本実施形態では、サイリスタ１０が
オフとなる前にダイオード１２がオンとなるが、ダイオ
ード１２に流れた電流は、再びサイリスタ１０のアノー
ドＡからカソードＫへ流れる電流に戻る（即ち、サイリ
スタ１０のカソードＫ→ダイオード１２のアノードＡ→
同じくカソードＫ→サイリスタ１０のアノードＡ→同じ
くカソードＫといろパスに流れる）ため、サイリスタ１
０のスイッチング動作に問題を生じることはない。
オフとなる前にダイオード１２がオンとなるが、ダイオ
ード１２に流れた電流は、再びサイリスタ１０のアノー
ドＡからカソードＫへ流れる電流に戻る（即ち、サイリ
スタ１０のカソードＫ→ダイオード１２のアノードＡ→
同じくカソードＫ→サイリスタ１０のアノードＡ→同じ
くカソードＫといろパスに流れる）ため、サイリスタ１
０のスイッチング動作に問題を生じることはない。
【００１６】又、前記実施形態においては、磁性体１８
が円環状とされ、サイリスタ１０のアノードＡ側に設け
られていたが、磁性体１８の形状や配設位置はこれに限
定されず、実質的に閉じていれば、円でなくてもよく、
又、配設位置も、図５に示す第二実施形態のようにカソ
ードＫ側であってもよい。
が円環状とされ、サイリスタ１０のアノードＡ側に設け
られていたが、磁性体１８の形状や配設位置はこれに限
定されず、実質的に閉じていれば、円でなくてもよく、
又、配設位置も、図５に示す第二実施形態のようにカソ
ードＫ側であってもよい。
【００１７】前記第一及び第二実施形態で示したＳＩサ
イリスタ１０をスイッチング素子として用いたパルス電
源回路２０の構成例を図６に示す。図において、２２は
充電用の高圧電源、２４は、該高圧電源２２により充電
される放電用コンデンサ、２８は、例えば該放電用コン
デンサ２４に蓄積された電荷を放電するための、本発明
に係る逆電流保護回路が付設されたＳＩサイリスタから
なる放電用スイッチング素子、２８は、例えば方形波パ
ルス（矩形パルスとも称する）出力用のパルストランス
である。このパルス電源回路２０により高電圧の方形波
パルス（方形波以外も可）を発生する場合には、複数の
回路を用い、パルストランス２８の２次側を直列に接続
すれば良い。
イリスタ１０をスイッチング素子として用いたパルス電
源回路２０の構成例を図６に示す。図において、２２は
充電用の高圧電源、２４は、該高圧電源２２により充電
される放電用コンデンサ、２８は、例えば該放電用コン
デンサ２４に蓄積された電荷を放電するための、本発明
に係る逆電流保護回路が付設されたＳＩサイリスタから
なる放電用スイッチング素子、２８は、例えば方形波パ
ルス（矩形パルスとも称する）出力用のパルストランス
である。このパルス電源回路２０により高電圧の方形波
パルス（方形波以外も可）を発生する場合には、複数の
回路を用い、パルストランス２８の２次側を直列に接続
すれば良い。
【００１８】なお、本発明の適用対象は、クライストロ
ン用電源に限定されず、インフレクター用電源などの他
の加速器用パルス電源や、電気集塵器用、レーザー用等
のパルス電源にも同様に適用できることは明らかであ
る。
ン用電源に限定されず、インフレクター用電源などの他
の加速器用パルス電源や、電気集塵器用、レーザー用等
のパルス電源にも同様に適用できることは明らかであ
る。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な回路で、ＳＩサ
イリスタの逆電流を確実に防止して、ＳＩサイリスタの
不可逆的な劣化や破壊を防ぐことが可能となる。
イリスタの逆電流を確実に防止して、ＳＩサイリスタの
不可逆的な劣化や破壊を防ぐことが可能となる。
【図１】従来のＳＩサイリスタの逆電流保護回路の構成
例を示す回路図
例を示す回路図
【図２】従来例における各部動作波形の例を示すタイム
チャート
チャート
【図３】本発明に係るＳＩサイリスタの逆電流保護回路
の第一実施形態の構成を示す回路図
の第一実施形態の構成を示す回路図
【図４】同じく各部動作波形の例を示すタイムチャート
【図５】本発明に係るＳＩサイリスタの逆電流保護回路
のの第二実施形態の構成を示す回路図
のの第二実施形態の構成を示す回路図
【図６】本発明に係る逆電流保護回路を用いて構成され
るパルス電源回路及び高電圧パルス電源の構成を示す回
路図
るパルス電源回路及び高電圧パルス電源の構成を示す回
路図
１０…静電誘導（ＳＩ）サイリスタ １２…ダイオード １４…導線 １４Ａ…平行部 １６…給電線 １８…円環状磁性体 ２０…パルス電源回路 ２６…放電用スイッチング素子 ２８…パルストランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G085 BA19 BB20 CA04 EA01 5C029 NN03 5G065 BA06 EA01 FA05 NA08 5H740 AA04 BA01 BA15 BB08 BC01 BC07 KK03 MM16 NN17 PP10
Claims (4)
- 【請求項１】逆電流を流すために静電誘導サイリスタに
逆並列に接続されたダイオードを含む静電誘導サイリス
タの逆電流保護回路において、 前記ダイオードと静電誘導サイリスタを結ぶ導線のサイ
リスタ側に、静電誘導サイリスタに電流を供給するため
の給電線から分岐された平行部が設けられ、 該平行部が環状磁性体に通され、サイリスタ側で接続さ
れていることを特徴とする静電誘導サイリスタの逆電流
保護回路。 - 【請求項２】前記環状磁性体が、最大逆電流でも飽和し
ない磁気特性を有することを特徴とする請求項１に記載
の静電誘導サイリスタの逆電流保護回路。 - 【請求項３】請求項１又は２に記載の逆電流保護回路が
設けられた静電誘導サイリスタによりスイッチングを行
うことを特徴とするパルス電源回路。 - 【請求項４】請求項３に記載のパルス電源回路を単位回
路として、複数のパルス電源回路の出力用パルストラン
スの２次側を直列に接続することにより、高電圧を発生
させるようにしたことを特徴とする高電圧パルス電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000330746A JP2002136102A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | 静電誘導サイリスタの逆電流保護回路、これを用いたパルス電源回路、及び、高電圧パルス電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000330746A JP2002136102A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | 静電誘導サイリスタの逆電流保護回路、これを用いたパルス電源回路、及び、高電圧パルス電源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002136102A true JP2002136102A (ja) | 2002-05-10 |
Family
ID=18807209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000330746A Pending JP2002136102A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | 静電誘導サイリスタの逆電流保護回路、これを用いたパルス電源回路、及び、高電圧パルス電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002136102A (ja) |
-
2000
- 2000-10-30 JP JP2000330746A patent/JP2002136102A/ja active Pending
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