JP2002151769A - パルス放電回路 - Google Patents

パルス放電回路

Info

Publication number
JP2002151769A
JP2002151769A JP2000346228A JP2000346228A JP2002151769A JP 2002151769 A JP2002151769 A JP 2002151769A JP 2000346228 A JP2000346228 A JP 2000346228A JP 2000346228 A JP2000346228 A JP 2000346228A JP 2002151769 A JP2002151769 A JP 2002151769A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulse
capacitor
magnetic
magnetic switch
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000346228A
Other languages
English (en)
Inventor
Joichi Kawamura
譲一 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2000346228A priority Critical patent/JP2002151769A/ja
Publication of JP2002151769A publication Critical patent/JP2002151769A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルス圧縮比を増大し、各スパークギャップ
予備電離のばらつきを低減する。 【解決手段】 パルストランス22を並列化することで
飽和後のインダクタンスを低減し、パルス圧縮比を大き
くすると共に、パルストランス飽和後に発生する逆電圧
を利用してスパークギャップ予備電離を開始させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルス放電回路に
係り、特に、静電誘導(SI)サイリスタのような電力
用半導体スイッチ素子を用いて、炭酸ガスレーザ励起用
のパルスを形成する際に用いるのに好適な、小型で、且
つ、簡単な回路により、従来にない高い昇圧比とパルス
圧縮比を達成することが可能なパルス放電回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ガスレーザ、例えば炭酸ガスレーザを励
起するためのレーザパルス放電回路は、例えば、図2に
示す如く、主にパルス発生回路部Aと、磁気パルス圧縮
回路部Bと、電極部Cとから構成されている。
【0003】前記パルス発生回路部Aは、充電用の電源
(充電電源と称する)10と、該充電電源10に対して
直列に接続された、抵抗12及び電力用半導体スイッチ
素子(例えばSIサイリスタ)14と、前記抵抗12と
半導体スイッチ素子14のアノードAとの接続点に一点
を接続した、磁性体のヒテリシス特性により流れる電流
を遅らせることで、半導体スイッチ素子14の損失を低
減するための磁気アシスト16と、該磁気アシスト16
の他端に接続した、前記充電電源10から供給されるエ
ネルギーを貯えるためのチャージングキャパシタ18
と、前記磁気アシスト16及びチャージングキャパシタ
18を介して半導体スイッチ素子14の両端に一次側巻
線を接続したパルストランス20とで構成されている。
【0004】前記磁気パルス圧縮回路部Bは、前記パル
ストランス20の二次側巻線から得られるパルスを、よ
り急峻に圧縮するためのもので、前記パルストランス2
0の二次側巻線から得られる昇圧パルスによって充電さ
れるキャパシタ30と、該キャパシタ30と直列に接続
された磁気スイッチ32と、該磁気スイッチ32と並列
に接続された2段目のキャパシタ34と、該キャパシタ
34と並列に接続された2段目の磁気スイッチ36と、
磁気スイッチにおける磁性体の磁束密度の変化量をでき
るだけ多くするために、予め飽和電流が流れる方向と逆
方向に定電流を流して、各磁気スイッチ32、36のコ
アを予めリセットするためのリセット回路(定電流源)
38とで構成されている。
【0005】前記電極部Cは、前記磁気スイッチ36が
飽和状態となった時に導通するスパークギャップ予備電
離ピン40と、該スパークギャップ予備電離ピン40が
導通した時に主放電用のエネルギーが移行するピーキン
グキャパシタ42と、レーザを励起するための電極44
とで構成される。
【0006】このパルス放電回路の動作は、次のとおり
である。まず、充電電源10からチャージングキャパシ
タ18に貯えられたエネルギを、半導体スイッチ素子1
4のゲートGに外部からトリガ信号を与えてオンとする
ことによって、パルスを発生させる。発生されたパルス
を、パルストランス20の巻数比(通常は1:8〜12
程度)によって昇圧し、キャパシタ30に移行させる。
その後、パルストランス20が飽和状態となると、一次
側(パルス発生回路部A側)が切離され、キャパシタ3
0に貯えられたエネルギは、次のキャパシタ34へ移行
する。その後、磁気スイッチ36が飽和状態になると、
スパークギャップ予備電離ピン40に急激な電圧がかか
って導通し、ピーキングキャパシタ42へのエネルギー
の移行が始まる。その後、ピーキングキャパシタ42の
電圧が上昇し、電極44間で主放電が開始する。
【0007】この場合、前記パルストランス20は、昇
圧するための動作と、飽和させた時の磁気スイッチとし
ての動作を行う。
【0008】前記のようなレーザパルス放電回路におい
て、電力用半導体スイッチ素子14を用いる場合、電極
44での主放電、及び、電離ピン40での予備電離に必
要な電圧は数十kVであるため、パルストランス20に
よって、電圧を昇圧して使用する場合が多い。このと
き、パルストランス20の一次側の巻数と二次側の巻数
比は1:n(nは昇圧比)となる。
【0009】図2のような回路構成の場合、パルストラ
ンス20は、電圧昇圧後、一次側と二次側が飽和状態と
なり、二次側の巻線は空心コイルとして働くので、低イ
ンダクタンスとなるため、パルス圧縮動作を行い、予備
電離及び電極44へ短パルスを伝送することができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2の
ような回路構成において、例えば1:20〜25程度の
高い昇圧比が必要な場合、パルストランス20の二次側
巻線の巻数は、一次側巻線の巻数の昇圧比n倍巻かなけ
ればならないので、巻数の増大を招き、又、パルストラ
ンス飽和後の空心コイルのインダクタンスの増大につな
がる。従って、パルス圧縮比を十分に大きくすることが
できなくなり、後段に新たに磁気パスル圧縮回路(キャ
パシタ34及び磁気スイッチ36)を接続することで補
わなければなくなるという問題点を有していた。
【0011】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、小型で、且つ、簡単な回路により、
パルス圧縮比を増大して、後段に磁気パルス圧縮回路を
追加することなく、短いパルスを発生することを第1の
課題とする。
【0012】本発明は、又、各スパークギャップ予備電
離のばらつきを低減することを第2の課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、パルス放電回
路において、巻数比の低いパルストランスを複数個用
い、各パルストランスの一次側巻線を互いに並列に接続
すると共に、二次側巻線は直列に接続してなる電圧昇圧
回路を含むパルス発生回路部と、前記直列接続された各
パルストランスの二次側巻線から得られる昇圧パルスに
よって充電されるキャパシタ、該キャパシタと直列に接
続された磁気スイッチ、及び、該磁気スイッチをリセッ
トするためのリセット回路を含む磁気パルス圧縮回路部
と、前記磁気スイッチが飽和状態となった時に放電する
ようにされた電極部とを備え、前記パルストランスが、
昇圧するための動作と、飽和させた時の磁気スイッチと
しての動作を行うようにして、前記第1の課題を解決し
たものである。
【0014】又、前記パルス発生回路部が、充電電源
と、該充電電源から供給されたエネルギーを貯えるチャ
ージングキャパシタと、該チャージングキャパシタに貯
えられたエネルギーをパルスとして前記パルストランス
の一次側巻線に放出するためのスイッチ素子(例えば電
力用半導体スイッチ素子)とを含むようにしたものであ
る。
【0015】又、前記電極部が、前記磁気スイッチ及び
電極と並列に接続されて、前記磁気スイッチが飽和状態
となった時に導通するスパークギャップ予備電離ピン
と、該予備電離ピンが導通した時に主放電用のエネルギ
ーが移行するピーキングキャパシタとを含むようにし
て、前記第2の課題を解決したものである。
【0016】
【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。
【0017】本実施形態は、図1に示す如く、主に、図
2に示した従来例と同様のパルス発生回路部Aと、磁気
パルス圧縮回路部Bと、電極部Cからなる。
【0018】ここで、前記パルス発生回路部Aには、巻
数比の低いパルストランス22が複数個(図ではn個)
用いられ、各パルストランス221〜22nの一次側巻線
を互いに並列に接続すると共に、二次側巻線は直列に接
続して電圧昇圧回路を構成している。即ち、電圧昇圧回
路として作用するn個の各パルストランス221、222
・・・22nの一次側巻線は、互いに並列に接続され、
二次側巻線は直列に接続されている。該パルストランス
22の一次側巻線と二次側巻線は、コアに絶縁を施した
線を重ねて巻く(いわゆる重ね巻)か、又は、絶縁を施
した線をより線状にしてコアに巻き(いわゆるより線
巻)、より結合係数を良くすることができる。
【0019】ここで、前記パルストランス22の一次側
巻線の巻数n1は、発生するパルス幅Tw及びパルストラ
ンスのET積Vp・Twを考慮して、次式により決定され
る。
【0020】 Vp・Tw=A・ΔB・n1 …(1)
【0021】ここで、Vpは一次側発生電圧、Aはコア
断面積、ΔBは有効磁化スイング(磁性体のヒステリシ
スの高さ)である。
【0022】又、前記パルストランス飽和後の空心コイ
ルのインダクタンスLは、昇圧比を考慮して、次式によ
り決定される。
【0023】 L=μo・S・n2 2/l …(2)
【0024】ここで、μoは真空の透磁率、Sは空心コ
イルの断面積、n2は二次側巻線の巻数である。
【0025】この(2)式において、空心コイルのイン
ダクタンスLは、二次側巻線の巻数n2の2乗に比例し
ていることがわかる。従って、パルストランスを並列に
する場合のインダクタンスは、並列にしない場合の1/
nとなる。
【0026】又、電力用半導体スイッチ素子14として
は、例えば大電流、大電流増加率であるSIサイリスタ
を用いることができる。なお、電力用半導体スイッチ素
子の種類はこれに限定されない。
【0027】前記磁気パルス圧縮回路部Bは、ここで
は、1段目の磁気スイッチ32と、該磁気スイッチ32
をリセットするリセット回路40のみで構成されてい
る。なお、磁気パルス圧縮回路の段数は、従来例と同様
に、パルス幅の圧縮率に応じて増やすこともできる。そ
の場合、リセット回路38は、各磁気スイッチ32・・・
毎に設けたり、あるいは、図2に示した従来例と同様
に、磁気スイッチ32、36・・・で共通して設けること
ができる。
【0028】前記電極部Cは、従来例と同様に、スパー
クギャップ予備電離ピン40と、ピーキングキャパシタ
42と、電極44とで構成されている。
【0029】回路動作は、電圧昇圧回路として作用する
複数のパルストランス221、・・・22nで昇圧する他
は、図2に示した従来例と同様で、パルストランス22
によって、電圧昇圧及びパルス圧縮を行って、電極負荷
へ短パルスのエネルギーを伝送するものであり、次の特
徴及び利点を有する。
【0030】即ち、パルストランス22をn分割し、そ
れぞれを並列接続することで、パルストランス飽和後の
飽和インダクタンスを低減し、電極に伝送するパルス幅
をより短くすることができる。即ち、パルス圧縮比を増
大することができる。
【0031】更に、これにより、後段のパルス圧縮を省
くことで、パルストランス飽和後の急激な逆電圧を発生
させ、その電圧によって予備電離ピン52をブレークダ
ウンさせることができる。これにより、各スパークギャ
ップ予備電離のばらつきを低減することができる。
【0032】なお、本発明は、特に炭酸ガスレーザ等
の、パルス幅が余り短くなくても良いガスレーザ用のレ
ーザパルス放電回路に適しているが、本発明の適用対象
はこれに限定されず、炭酸ガスレーザ以外のガスレーザ
や、レーザ以外の高電圧パルスを必要とする加速器、プ
ラズマ電源、電気集塵機等にも同様に適用可能である。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、パルストランスを並列
化することで、飽和後のインダクタンスを低減して、パ
ルス圧縮比を大きくとることができる。従って、回路を
小型化、簡単化して、コストダウンを図ることができ
る。
【0034】更に、パルストランス飽和後に発生する逆
電圧を利用して、スパークギャップ予備電離を開始させ
ることにより、各スパークギャップ予備電離のばらつき
を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーザパルス放電回路の実施形態
の構成を示す回路図
【図2】従来の炭酸ガスレーザ用レーザパルス放電回路
の構成例を示す回路図
【符号の説明】
A…パルス発生回路部 B…磁気パルス圧縮回路部 C…電極部 10…充電電源 14…電力用半導体スイッチ素子 18…チャージングキャパシタ 22、221〜22n…パルストランス 30…キャパシタ 32…磁気スイッチ 38…リセット回路 40…スパークギャップ予備電離ピン 42…ピーキングキャパシタ 44…電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】巻数比の低いパルストランスを複数個用
    い、各パルストランスの一次側巻線を互いに並列に接続
    すると共に、二次側巻線は直列に接続してなる電圧昇圧
    回路を含むパルス発生回路部と、 前記直列接続された各パルストランスの二次側巻線から
    得られる昇圧パルスによって充電されるキャパシタ、該
    キャパシタと直列に接続された磁気スイッチ、及び、該
    磁気スイッチをリセットするためのリセット回路を含む
    磁気パルス圧縮回路部と、 前記磁気スイッチが飽和状態となった時に放電するよう
    にされた電極部とを備え、 前記パルストランスが、昇圧するための動作と、飽和さ
    せた時の磁気スイッチとしての動作を行うことを特徴と
    するパルス放電回路。
  2. 【請求項2】前記パルス発生回路部が、 充電電源と、 該充電電源から供給されたエネルギーを貯えるチャージ
    ングキャパシタと、 該チャージングキャパシタに貯えられたエネルギーをパ
    ルスとして前記パルストランスの一次側巻線に放出する
    ためのスイッチ素子と、 を含むことを特徴とする請求項1に記載のパルス放電回
    路。
  3. 【請求項3】前記スイッチ素子が、電力用半導体スイッ
    チ素子であることを特徴とする請求項2に記載のパルス
    放電回路。
  4. 【請求項4】前記電極部が、前記磁気スイッチ及び電極
    と並列に接続されて、 前記磁気スイッチが飽和状態となった時に導通するスパ
    ークギャップ予備電離ピンと、 該予備電離ピンが導通した時に主放電用のエネルギーが
    移行するピーキングキャパシタと、 を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記
    載のパルス放電回路。
JP2000346228A 2000-11-14 2000-11-14 パルス放電回路 Pending JP2002151769A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000346228A JP2002151769A (ja) 2000-11-14 2000-11-14 パルス放電回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000346228A JP2002151769A (ja) 2000-11-14 2000-11-14 パルス放電回路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002151769A true JP2002151769A (ja) 2002-05-24

Family

ID=18820139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000346228A Pending JP2002151769A (ja) 2000-11-14 2000-11-14 パルス放電回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002151769A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1272011A1 (en) * 2001-06-06 2003-01-02 Ushiodenki Kabushiki Kaisha Pulse transformer with parallel primary windings

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1272011A1 (en) * 2001-06-06 2003-01-02 Ushiodenki Kabushiki Kaisha Pulse transformer with parallel primary windings

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH03504550A (ja) 予備電離、特に放電励起ガスレーザー、特にエキシマレーザーにおけるx線予備電離のための装置
JP2002151769A (ja) パルス放電回路
JPS63501183A (ja) ガスレ−ザ用電気的励起回路
JPH118987A (ja) パルス電源
JP3613612B2 (ja) 電圧昇圧回路及びこれを用いたパルス発生回路
JPH07245549A (ja) 高電圧パルス発生装置
JPS62108588A (ja) 充放電装置
JP4038927B2 (ja) パルス電源
JP2828107B2 (ja) 高電圧パルス発生回路
JP2001217492A (ja) 放電励起ガスレーザ装置
JPH04171879A (ja) パルスレーザ用電源装置
JP2000031569A (ja) 可飽和リアクトルおよびこれを用いたパルスレーザ用電源装置
JP2001327177A (ja) 電圧昇圧回路及びこれを用いたパルスパワー回路
JP2647106B2 (ja) 高電圧高繰返しパルス発生電源装置
JPS6276511A (ja) 磁気スイツチおよびこの磁気スイツチを用いたガスレ−ザ装置
JPH06237153A (ja) パルス電源
RU2107988C1 (ru) Высоковольтный переключатель
JPH03261186A (ja) パルス電源装置
JPH05145157A (ja) 可飽和トランスを用いた完全固体素子化磁気パルス圧縮電源回路
JPH0518050U (ja) 高電圧パルス発生装置
JP2004064935A (ja) 高電圧パルス発生装置及びそれを用いた放電励起ガスレーザ装置
JPS63316491A (ja) レ−ザガス励起放電回路
JPH069267B2 (ja) パルスガスレ−ザ
JPH05218547A (ja) 放電励起パルスレーザ装置
JPH06284701A (ja) ゲート電力供給回路