JP2002158386A

JP2002158386A - パルス電源装置

Info

Publication number: JP2002158386A
Application number: JP2000353390A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Mori; 均森
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2002-05-31

Abstract

(57)【要約】【課題】昇圧およびパルス時間幅圧縮の複合機能を有
し、かつ単純な構造で絶縁の容易な、可飽和リアクトル
によるパルス電源装置を提供する。【解決手段】複数の充放電コンデンサ１ａ、１ｂ、１
ｃを有し、これらを並列に充電する手段として、隣り合
う２台の充放電コンデンサ１ａと１ｂ、１ｂと１ｃとの
各々の高電圧端子の間Ａ_１−Ａ_２、Ａ_２−Ａ_３に差動変
圧器３ａ、３ｂの第一の巻線３１ａ、３１ｂを接続し、
各々の低電圧端子の間Ｂ_１−Ｂ_２、Ｂ_２−Ｂ_３に上記差
動変圧器３ａ、３ｂの第二の巻線３２ａ、３２ｂを接続
し、充放電コンデンサ１ａ、１ｂ、１ｃを直列に放電す
る手段として、充放電コンデンサ１ａ、１ｂの高電圧端
子と該充放電コンデンサの一方の側に隣り合う充放電コ
ンデンサ１ｂ、１ｃの低電圧端子との間Ａ_１−Ｂ_２、Ａ
_２−Ｂ_３に可飽和リアクトル２ａ、２ｂを接続したこと
を特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に繰り返し運転
を行うパルス放電励起レーザ装置に適した、繰り返しパ
ルス高電圧を発生するパルス電源装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】パルス放電励起レーザ装置のうち、特に
エキシマレーザ装置は、数十ｎｓの短時間で主放電電流
を立ち上げる必要があり、従来はサイラトロンを主放電
スイッチとしていたが寿命が短いという問題があった。
近年では半導体スイッチング素子の進歩に伴い、半導体
スイッチング素子による初期パルス生成と、変圧器によ
る昇圧と、可飽和リアクトルによる磁気パルス圧縮とを
組み合わせる方法が一般的となってきた。

【０００３】特開平０６−０６１８０２（米国特許５，
３１５，６１１）には、図１０に示す磁気変調回路の例
が示されている。この例では変圧器１５０は電圧を負荷
に適した値に昇圧するための機能だけを有しており、パ
ルス電力の時間幅を圧縮する機能は有していない。

【０００４】特開平０６−１６５５３４には、図１１に
示すパルス電源の例が示されている。この例では可飽和
変圧器ＳＴ_２は電圧を負荷に適した値に昇圧するための
機能とパルス電力の時間幅を圧縮する機能とを有してい
るが、高電圧コンデンサＣ_１ _２が充電するまでの間、こ
の充電電流を流すための補助的な可飽和リアクトルＳＩ
_２を必要とする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１０の従来例におい
ては変圧器が昇圧の単機能しか持たず、パルス電力の時
間幅の圧縮のためには別個の可飽和リアクトル４０、１
４０が必要であった。また図１１の従来例においては可
飽和変圧器ＳＴ_２の他に可飽和リアクトルＳＩ_２を必要
とし、装置の小形軽量化の障害となっていた。

【０００６】さらに、変圧器は一次、二次の２つの巻線
導体を有し、その絶縁も含めて構造が複雑となり、かつ
寸法が大きくなるため、特にパルス高電圧発生の繰り返
し周波数を高くする場合に、主に磁芯で生じる損失によ
る発熱に対して十分な冷却を行うのが困難であるという
欠点があった。

【０００７】一方パルス高電圧発生手段として、いわゆ
るマルクス回路方式が知られている。「現代電気工学講
座高電圧工学」（中野他、オーム社、昭和４１年）
ｐｐ１９６−１９９には多段式衝撃電圧発生器の回路図
が示されており、一例を図１２に示す。主放電スイッチ
としてギャップスイッチを用いた例が示されているが、
ギャップスイッチやサイラトロンのような放電現象を利
用したものでは動作寿命が短く、また抵抗を介した充電
では電力損失が多く、繰り返し頻度の高いレーザ等の用
途には適用できなかった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
しようとなされたもので、図１のように複数の充放電コ
ンデンサ１ａ、１ｂ、１ｃを有し、これらを並列に充電
する手段として、隣り合う２台の充放電コンデンサ１ａ
と１ｂ、１ｂと１ｃとの各々の高電圧端子の間Ａ_１−Ａ
_２、Ａ_２−Ａ_３に差動変圧器３ａ、３ｂの第一の巻線３
１ａ、３１ｂを接続し、各々の低電圧端子の間Ｂ_１−Ｂ
_２、Ｂ_２−Ｂ_３に差動変圧器３ａ、３ｂの第二の巻線３
２ａ、３２ｂを接続し、充放電コンデンサ１ａ、１ｂ、
１ｃを直列に放電する手段として、充放電コンデンサ１
ａ、１ｂの高電圧端子と該充放電コンデンサの一方の側
に隣り合う充放電コンデンサ１ｂ、１ｃの低電圧端子と
の間Ａ_１−Ｂ_２、Ａ_２−Ｂ_３に可飽和リアクトル２ａ、
２ｂを接続したことを特徴とするパルス電源装置であ
る。

【０００９】また、図３のように正極性に充電される正
極充放電コンデンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃと負極性に
充電される負極充放電コンデンサ１２ａ、１２ｂ、１２
ｃの低電圧端子を各々接続するコンデンサ段１０１ａ、
１０１ｂ、１０１ｃを複数有し、該各コンデンサ段１０
１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを並列に充電する手段とし
て、隣り合う２つのコンデンサ段１０１ａと１０１ｂ、
１０１ｂと１０１ｃの各々の正極充放電コンデンサ１１
ａと１１ｂ、１１ｂと１１ｃの各々の高電圧端子の間Ａ
_１１−Ａ_１２、Ａ_１２−Ａ_１３に差動変圧器３ａ、３ｂ
の第一の巻線３１ａ、３１ｂを接続し、各々の負極充放
電コンデンサ１２ａと１２ｂ、１２ｂと１２ｃの各々の
高電圧端子の間Ａ_２１−Ａ_２２、Ａ_２２−Ａ_２３に前記
差動変圧器３ａ、３ｂの第二の巻線３２ａ、３２ｂを接
続し、コンデンサ段１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを直
列に放電する手段として、コンデンサ段１０１ａ、１０
１ｂの正極充放電コンデンサ１１ａ、１１ｂの高電圧端
子と、該コンデンサ段の一方の側に隣り合うコンデンサ
段１０１ｂ、１０１ｃの負極充放電コンデンサ１２ｂ、
１２ｃの高電圧端子との間Ａ_１１−Ａ_２２、Ａ_１２−Ａ
_２３に可飽和リアクトル２ａ、２ｂを設けたことを特徴
とするパルス電源装置である。

【００１０】さらに、上記複数個の可飽和リアクトル２
ａ、２ｂが１個の磁芯を共有することを特徴とするパル
ス電源装置である。

【００１１】さらに、上記複数個の差動変圧器３ａ、３
ｂが１個の磁芯を共有することを特徴とするパルス電源
装置である。

【００１２】また、上記充放電コンデンサ１ａの高電圧
端子に接続される、充電スイッチ５と充電リアクトル６
との直列回路（図６）とを有することを特徴とするパル
ス電源装置である。

【００１３】さらに上記充電スイッチ５に充電コンデン
サ４を接続し、該充電コンデンサ４の両端に接続される
反転リアクトル９と反転整流器８との直列回路（図６）
を有することを特徴とするパルス電源装置である。

【００１４】また、図７のように充放電コンデンサ１ａ
の高電圧端子に充電リアクトル６の一端を接続し、他端
と充放電コンデンサ１ａの低電圧端子との間に、充電コ
ンデンサ４と整流ブリッジ５０とを接続し、上記整流ブ
リッジ５０が、正極側入力端子Ｘ_１に第一のスイッチン
グ素子５１の陽極と第二の整流器５４の陰極を接続し、
負極側入力端子Ｙ_１に第二のスイッチング素子５２の陰
極と第一の整流器５３の陽極を接続し、正極側出力端子
Ｘ_２に第一のスイッチング素子５１の陰極と第一の整流
器５３の陰極を接続し、負極側出力端子Ｙ_２に第二のス
イッチング素子５２の陽極と第二の整流器５４の陽極を
接続してなることを特徴とするパルス電源装置である。

【００１５】さらに、負荷回路７が磁気パルス圧縮回路
および／または放電励起レーザ７４であることを特徴と
するパルス電源装置である（図８、図９）。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明は、パルス電圧の昇圧手段
が変圧器ではなく、主放電スイッチに可飽和リアクトル
を用いた多段式衝撃電圧発生器に類似した回路によるも
のであり、さらに各充放電コンデンサの充電の高速化と
損失低減のため、抵抗の代わりに差動変圧器を採用した
ことを主な特徴とする。

【００１７】図１は、本発明によるパルス電源装置の第
一の実施例の回路図であるが、図４〜７の基本回路構成
は共通しているので、以下、図１により本発明の実施の
形態を説明する。初期には充放電コンデンサ１ａ、１
ｂ、１ｃは充電されておらず、また可飽和リアクトル２
ａ、２ｂ、２ｃは充放電コンデンサ１ａ、１ｂ、１ｃか
ら負荷回路７へ放電する電流の方向とは逆向きに励磁さ
れている。充電スイッチ５が閉じられると、充電リアク
トル６を通じて充放電コンデンサ１ａ、１ｂ、１ｃへの
充電が行われる。ここで、充電リアクトル６のインダク
タンス値は、差動変圧器３ａ、３ｂの漏れインダクタン
スの合計値以上の値に設定する。この充電動作時には、
上記差動変圧器３ａ、３ｂの第一の巻線３１ａ、３１ｂ
と、第二の巻線３２ａ、３２ｂとに、互いに逆方向の電
流が流れるので、いわゆるノーマルモードとなって磁芯
は励磁されない。

【００１８】可飽和リアクトル２ａ、２ｂ、２ｃの放電
方向への励磁が進んで飽和に至り、導通状態になると充
放電コンデンサ１ａ、１ｂ、１ｃは可飽和リアクトル２
ａ、２ｂ、２ｃを通じて直列の放電路を形成し、負荷回
路７に急速に高電圧を放電する。このようにして、理想
的には電圧を充放電コンデンサの段数分だけ昇圧するこ
とができる。上記の放電時には、上記差動変圧器３ａ、
３ｂの第一の巻線３１ａ、３１ｂと第二の巻線３２ａ、
３２ｂとに共通方向の電圧が印加され、いわゆるコモン
モードとなって磁芯が励磁される。

【００１９】

【実施例】図１は、本発明の第一の実施例の回路図であ
る。図１において、初期には充放電コンデンサ１ａ、１
ｂ、１ｃは充電されておらず、また可飽和リアクトル２
ａ、２ｂ、２ｃは充放電コンデンサ１ａ、１ｂ、１ｃか
ら負荷回路７へ放電する電流の方向とは逆向きに励磁さ
れている。この励磁の手段は図示していないが、例えば
可飽和リアクトルに初期励磁用の巻線を設け、ここにパ
ルス電流阻止のためのチョークコイルを介して直流電源
を接続して直流電流を流すか、または、可飽和リアクト
ルの端子にパルス電流阻止のためのチョークコイルを介
して直流電源を接続して直流電流を流すことによって行
われる。

【００２０】ここで充電スイッチ５が閉じられると、充
電リアクトル６を通じて充放電コンデンサ１ａ、１ｂ、
１ｃへの充電が行われる。充電スイッチ５としてはＧＴ
ＯやＩＧＢＴ等の自己消弧型のスイッチング素子が好ま
しく、必要に応じて整流器を直列接続して用いる。ここ
で、充電リアクトル６のインダクタンス値は、差動変圧
器３ａ、３ｂの漏れインダクタンスの合計値以上の値に
しておく。この条件で、充電は充電リアクトル６と差動
変圧器３ａ、３ｂによって並列接続された複数の充放電
コンデンサ１ａ、１ｂ、１ｃとの共振により行われ、効
率の良いエネルギー伝達が実現される。

【００２１】この充電動作時には、上記差動変圧器３
ａ、３ｂの第一の巻線３１ａ、３１ｂと、第二の巻線３
２ａ、３２ｂとに、互いに逆方向の電流が流れるので、
いわゆるノーマルモードとなって磁芯は励磁されない。
差動変圧器３ａ、３ｂの漏れインダクタンスが充電速度
を支配する要因となる。

【００２２】可飽和リアクトル２ａ、２ｂ、２ｃの放電
方向への励磁が進んで飽和に至り、導通状態になると充
放電コンデンサ１ａ、１ｂ、１ｃは可飽和リアクトル２
ａ、２ｂ、２ｃを通じて直列の放電路を形成し、負荷回
路７に急速に高電圧を放電する。このようにして、理想
的には電圧を充放電コンデンサの段数分だけ昇圧するこ
とができる。図１においては簡略化のため充放電コンデ
ンサ１ａ、１ｂ、１ｃの数を３としているのでその動作
電圧は数千ボルトが上限である。しかし、負荷回路７が
放電励起レーザの放電管を含む場合には数万ボルトの放
電電圧が必要となるので、充放電コンデンサの数を１０
程度とすることが必要となる。ただし、本発明は充放電
コンデンサの数を限定するものではなく、必要な放電電
圧に応じて、充放電コンデンサ、過飽和リアクトル、差
動変圧器を追加することができる。

【００２３】上記の放電時には、上記差動変圧器３ａ、
３ｂの第一の巻線３１ａ、３１ｂと第二の巻線３２ａ、
３２ｂとには共通方向の電圧が印加され、いわゆるコモ
ンモードとなって磁芯が励磁される。可飽和リアクトル
によるパルス電力の時間幅圧縮の効果は通常、充電時間
と放電時間との比として５：１程度の値が得られる。可
飽和リアクトルの飽和までの電圧・時間積は充電時間
に、差動変圧器の飽和までの電圧・時間積は放電時間に
よってその下限値が支配されるので、差動変圧器の電圧
・時間積は、可飽和リアクトルの電圧時間積の１／４程
度で良く、比較的断面積の小さな磁芯を用いて小形に作
ることが可能である。

【００２４】図２に、充放電動作時の各部の電圧電流波
形例を示す。（ａ）は各部電圧波形、（ｂ）は各部電流
波形であり、ｖ１は充放電コンデンサ１ａの端子間電
圧、ｖ７は負荷回路７の端子間電圧、ｉ６は充電リアク
トルの電流、ｉ７は負荷電流の波形例である。時刻ｔ０
の充電開始時点において充電スイッチ５を閉じ、時刻ｔ
１の充電終了時点において充電スイッチ５を開く。時刻
ｔ２の主放電開始時点において可飽和リアクトル２ａ、
２ｂ、２ｃが飽和して導通状態となり、負荷回路７に時
間幅が圧縮された高電圧のパルス電力を供給する。

【００２５】図３は、本発明の他の実施例の回路図であ
る。本例では、倍電圧充電方式の多段式衝撃電圧発生器
に相当する回路構成として、正極性に充電される正極充
放電コンデンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃと負極性に充電
される負極充放電コンデンサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの
各々の低電圧端子を接続してコンデンサ段１０１ａ、１
０１ｂ、１０１ｃとし、正・負両極性の充電を行うこと
で、同じ出力電圧に対し主放電スイッチとなる可飽和リ
アクトル２ａ、２ｂや差動変圧器３ａ、３ｂの個数を減
ずることができる。本実施例の動作については図１およ
び図２に示す実施例に対し、充電は正・負両極性で行わ
れ、放電時は各コンデンサ段１０１ａ、１０１ｂ、１０
１ｃを２倍の充電電圧を有するコンデンサと等価とみな
すことができ、同様に考えることができる。さらに、本
実施例においては前記充放電コンデンサの低電圧端子の
各コンデンサ段間を接続する、差動変圧器３ａ、３ｂの
第三の巻線３３ａ、３３ｂを設けて正極充放電コンデン
サ１１ａ、１１ｂ、１１ｃと負極充放電コンデンサ１２
ａ、１２ｂ、１２ｃとの充電電圧を平衡させている。

【００２６】図４は、本発明の他の実施例の回路図であ
る。複数の可飽和リアクトル２ａ、２ｂ、２ｃの動作を
同期化する調整を不要にするため、１個の磁芯を共有さ
せている。

【００２７】図５は、本発明の他の実施例の回路図であ
る。複数の差動変圧器３ａ、３ｂの磁芯を共有させて上
記の磁芯を共有した可飽和リアクトルと類似の構成と
し、装置の構造を単純化することができる。

【００２８】図６は、本発明の他の実施例の回路図であ
る。負荷回路７にインダクタンスを含む場合など、負荷
回路７への放電の後、充放電コンデンサ１ａ、１ｂ、１
ｃの電圧が逆極性で残ることが多いが、この逆極性の電
荷は、可飽和リアクトル２ａ、２ｂが逆方向に飽和する
まで流れないので、差動変圧器３ａ、３ｂと充電リアク
トル６を介して充電コンデンサ４へ回生することができ
る。この時、充電コンデンサ４も最初の充電とは逆極性
に充電されるので、その両端に反転リアクトル９と反転
整流器８との直列回路を接続することで、充電スイッチ
５を開いた後に充電コンデンサ４と、反転リアクトル９
と反転整流器８とからなる反転用共振回路により極性を
反転させて元の充電電圧と同じにし、エネルギーを次回
の充電のために再利用することができる。

【００２９】図７は、本発明の他の実施例の回路図であ
る。上記の図６に示す実施例と同様、放電後に充放電コ
ンデンサ１ａ、１ｂ、１ｃに残る逆極性電荷のエネルギ
ーを回生することを目的としたもので、充電時には、充
電リアクトル６、第一のスイッチング素子５１、充電コ
ンデンサ４、第二のスイッチング素子５２の電流路で各
充放電コンデンサ１ａ、１ｂ、１ｃを充電する。回生時
には、第一のスイッチング素子５１および第二のスイッ
チング素子５２を消弧しておくことにより、充電リアク
トル６、第二の整流器５４、充電コンデンサ４、第一の
整流器５３の電流路で、充放電コンデンサ１ａ、１ｂ、
１ｃに残った逆極性電荷のエネルギーを充電コンデンサ
４に元の極性で回生することができる。ここで、上記の
第一および第２のスイッチング素子としては、バイポー
ラトランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴ
Ｏまたはサイラトロンを用いることができる。

【００３０】図８は、本発明の他の実施例の回路図であ
る。本実施例は図１の回路図の負荷回路７に高電圧コン
デンサ７１、７２と可飽和リアクトル７３からなる磁気
パルス圧縮回路を設けて、負荷７０に与えるパルス高電
圧の立ち上がり時間およびパルス幅を短縮したものであ
る。磁気パルス圧縮回路の段数を増やしてパルス高電圧
の立ち上がり時間およびパルス幅をさらに短縮すること
もできる。

【００３１】図９は、本発明の他の実施例の回路図であ
る。本実施例は図８の回路図の負荷回路において負荷７
０をパルス放電励起レーザ７４に置き換えたもので、数
十ｎｓ以下の短時間でパルス放電を起こして放電管中の
レーザ媒質を急速に励起状態にし、強力なレーザの発振
を可能にする。

【００３２】図１０の従来例は、特開平０６−０６１８
０２（米国特許５，３１５，６１１）に示す磁気変調回
路の回路図であり、変圧器１５０は電圧を負荷に適した
値に昇圧するための機能しか持たず、パルス電力の時間
幅の圧縮のためには、別個の可飽和リアクトル１４０が
必要である。さらに、変圧器１５０は一次、二次の２つ
の巻線導体を有し、その絶縁も含めて構造が複雑とな
り、かつ寸法が大きくなるため、特にパルス高電圧発生
の繰り返し周波数を高くする場合に、主に磁芯で生じる
損失による発熱に対して十分な冷却を行うのが困難であ
るという欠点を有する。

【００３３】図１１の従来例は、特開平０６−１６５５
３４に示すパルス電源の回路図であり、可飽和変圧器Ｓ
Ｔ_２は電圧を負荷に適した値に昇圧するための機能とパ
ルス電力の時間幅を圧縮する機能とを有しているが、高
電圧コンデンサＣ_１２が充電するまでの間、この充電電
流を流すための補助的な可飽和リアクトルＳＩ_２を必要
とする。このため、装置を小型軽量化する上で、支障が
ある。

【００３４】図１２は、パルス高電圧発生手段として知
られる、いわゆるマルクス回路であって、「現代電気工
学講座高電圧工学」（中野他、オーム社、昭和４１
年）ｐｐ１９６−１９９に示されている、多段式衝撃電
圧発生器の回路図である。主放電スイッチとしてギャッ
プスイッチを用いた例が示されているが、ギャップスイ
ッチやサイラトロンのような放電現象を利用したもので
は動作寿命が短く、また抵抗を介した充電では電力損失
が多く、繰り返し頻度の高いレーザ等の用途には適用で
きない。

【００３５】

【発明の効果】本発明のパルス電源装置は、差動変圧器
を介し複数の充放電コンデンサを並列にパルス的に充電
し、これらを可飽和リアクトルを用いて直列に接続する
放電回路を形成して、高電圧・短時間パルスに変換する
機能を有するので、従来の変圧器を用いた電圧変換によ
る場合と比較して、初期充電パルスを生成する充電スイ
ッチの動作責務が軽減され、電流容量や高速動作性能に
対する要求が緩和される。よって、比較的小型の半導体
素子を使用でき、装置全体を従来例と比較して６０〜８
０％に小型化し部材コストを低減できるという効果があ
る。

【００３６】また、従来の変圧器を用いた電圧変換によ
る場合には、変圧器が一次および二次の２つの巻線を有
していたために構造が複雑となり、特にパルス動作の繰
り返し周波数を高くしたい場合には変圧器の磁芯の損失
および巻線導体の抵抗分による発熱の冷却が問題となっ
たが、本発明においては、主放電スイッチとしての機能
を有する可飽和リアクトルが基本的には単導体の構造の
ため冷却が容易となる。また、充電に用いる差動変圧器
は、２個の巻線間および各巻線の端子間にかかる電圧が
充放電コンデンサの充電電圧と等しくなるよう分圧さ
れ、小型化を図ることができ、従来例における昇圧変圧
器が全出力電圧を絶縁するため、絶縁物の寸法および重
量が大となったのに対し、小型化、軽量化の面で有利で
あり、これに伴って磁芯の放熱も比較的容易となる。

【００３７】図３の回路図に示す実施例においては、正
極性に充電される正極充放電コンデンサと負極性に充電
される負極充放電コンデンサの低電圧端子を各々接続し
てコンデンサ段とし、正負両極性の充電を行う。図１の
回路に比較して、充放電コンデンサの数を同一とした場
合、主放電スイッチとなる可飽和リアクトルや差動変圧
器の個数を減ずることができるので、特に負荷回路に与
える電圧を高くする必要がある場合に装置全体を小型化
かつ低コスト化することができるという効果がある。

【００３８】図４の回路図に示す実施例においては、複
数の可飽和リアクトルに１個の磁芯を共有させているの
で、飽和による導通は原理的に同時となり、個々の磁心
を有している場合に必要であった飽和を同期化する調整
が不要になり、装置全体の調整に要する時間を大幅に短
縮できるという効果がある。

【００３９】図５の回路図に示す実施例においては、複
数の差動変圧器に１個の磁芯を共有させているので、上
記の磁芯を共有した可飽和リアクトルと類似の構成とし
て装置の構造を単純化することができ、装置全体が小型
化できるという効果がある。

【００４０】図６の回路図に示す実施例においては、負
荷回路への放電の後、充放電コンデンサに残る逆極性電
荷のエネルギーを差動変圧器と充電リアクトルを介して
充電コンデンサへ回生し、これを反転リアクトルと反転
整流器とからなる反転用共振回路の作用で元の極性に戻
すことができ、次回の充電のエネルギーが節約され、装
置の効率が上昇するという効果がある。

【００４１】図７の回路図に示す実施例においては、整
流ブリッジの整流作用により、放電後に充放電コンデン
サに残る逆極性電荷のエネルギーを充電コンデンサに元
の極性で戻すことができ、次回の充電のエネルギーが節
約され、装置の効率が上昇するという効果がある。

【００４２】図８の回路図に示す実施例においては、磁
気パルス圧縮回路を付加して、負荷に与えるパルス高電
圧の立ち上がり時間およびパルス幅をさらに短縮し、高
性能で小型化されたパルス電源を実現できるという効果
がある。

【００４３】図９の回路図に示す実施例においては、本
発明による小型化されたパルス電源部と放電励起レーザ
の組み合わせにより、高性能で小型化されたレーザ装置
を実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパルス電源装置の実施例の回路図
である。

【図２】本発明によるパルス電源装置の図１の実施例に
おける各部の電圧・電流波形を示した図である。

【図３】本発明によるパルス電源装置の他の実施例の回
路図である。

【図４】本発明によるパルス電源装置の他の実施例の回
路図である。

【図５】本発明によるパルス電源装置の他の実施例の回
路図である。

【図６】本発明によるパルス電源装置の他の実施例の回
路図である。

【図７】本発明によるパルス電源装置の他の実施例の回
路図である。

【図８】本発明によるパルス電源装置の他の実施例の回
路図である。

【図９】本発明によるパルス電源装置の他の実施例の回
路図である。

【図１０】従来例によるパルス電源装置の回路図であ
る。

【図１１】従来例による他のパルス電源装置の回路図で
ある。

【図１２】従来例による多段式衝撃電圧発生装置の回路
図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ充放電コンデンサ２ａ、２ｂ、２ｃ可飽和リアクトル３ａ、３ｂ差動変圧器４充電コンデンサ５充電スイッチ５ａメインスイッチ６充電リアクトル７負荷回路８反転整流器９反転リアクトル１０直流電源１１ａ、１１ｂ、１１ｃ正極充放電コンデンサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ負極充放電コンデンサ２０マグネチックアシスト３０充放電コンデンサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ第一の巻線３２ａ、３２ｂ、３２ｃ第二の巻線３３ａ、３３ｂ、３３ｃ第三の巻線４０、１４０、２１０可飽和リアクトル５０整流ブリッジ５１第一のスイッチング素子５２第二のスイッチング素子５３第一の整流器５４第二の整流器６０、１３０磁気パルス圧縮用コンデンサ７０負荷７１、７２高電圧コンデンサ７３可飽和リアクトル７４放電励起レーザ１５０変圧器２００高電圧コンデンサ２１５ピーキングコンデンサｖ１充放電コンデンサ電圧ｖ７負荷回路電圧ｉ６充電リアクトル電流ｉ７負荷回路電流ｔ時刻ｔ０充電開始時点ｔ１充電終了時点ｔ２主放電開始時点Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３高電圧端子Ａ_１１、Ａ_１２、Ａ_１３（正極充放電コンデンサの）
高電圧端子Ａ_２１、Ａ_２２、Ａ_２３（負極充放電コンデンサの）
高電圧端子Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３低電圧端子Ｘ_１正極側入力端子Ｙ_１負極側入力端子Ｘ_２正極側出力端子Ｙ_２負極側出力端子ＳＴ_１、ＳＴ_２可飽和変圧器ＳＩ_１、ＳＩ_２可飽和リアクトルＤＴ放電管Ｃ_０充放電コンデンサＣ_１１、Ｃ_１２磁気パルス圧縮用コンデンサＲ_０放電抵抗Ｒ充電抵抗ｒ制動抵抗Ｇ_１、Ｇ_２、・・・、Ｇ_ＮギャップスイッチＧ_Ｓ始動ギャップスイッチＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、・・・、Ｃ_２ｎ−１、Ｃ_２ｎ充放
電コンデンサＫ二極管Ｃ_ＰピーキングコンデンサＤＣ直流電源ＳＷメインスイッチＨＶ充電スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の充放電コンデンサを有し、これら
を並列に充電する手段として、隣り合う２台の充放電コ
ンデンサの各々の高電圧端子の間に差動変圧器の第一の
巻線を接続し、各々の低電圧端子の間に上記差動変圧器
の第二の巻線を接続し、充放電コンデンサを直列に放電
する手段として、充放電コンデンサの高電圧端子と該充
放電コンデンサの一方の側に隣り合う充放電コンデンサ
の低電圧端子との間に可飽和リアクトルを接続したこと
を特徴とするパルス電源装置。
【請求項２】正極性に充電される正極充放電コンデン
サと負極性に充電される負極充放電コンデンサの低電圧
端子を各々接続するコンデンサ段を複数有し、該各コン
デンサ段を並列に充電する手段として、隣り合う２つの
コンデンサ段の各々の正極充放電コンデンサの高電圧端
子の間に差動変圧器の第一の巻線を接続し、各々の負極
充放電コンデンサの高電圧端子の間に上記差動変圧器の
第二の巻線を接続し、コンデンサ段を直列に放電する手
段として、コンデンサ段の正極充放電コンデンサの高電
圧端子と、該コンデンサ段の一方の側に隣り合うコンデ
ンサ段の負極充放電コンデンサの高電圧端子との間に可
飽和リアクトルを設けたことを特徴とするパルス電源装
置。
【請求項３】上記複数個の可飽和リアクトルが１個の
磁芯を共有することを特徴とする請求項１〜２記載のパ
ルス電源装置。
【請求項４】上記複数個の差動変圧器が１個の磁芯を
共有することを特徴とする請求項１〜２記載のパルス電
源装置。
【請求項５】上記充放電コンデンサの高電圧端子に接
続される、充電スイッチと充電リアクトルとの直列回路
とを有することを特徴とする請求項１〜２記載のパルス
電源装置。
【請求項６】上記充電スイッチに充電コンデンサを接
続し、該充電コンデンサの両端に接続される反転リアク
トルと反転整流器との直列回路を有することを特徴とし
た請求項５記載のパルス電源装置。
【請求項７】充放電コンデンサの高電圧端子に充電リ
アクトルの一端を接続し、他端と充放電コンデンサの低
電圧端子との間に、充電コンデンサと整流ブリッジとを
接続し、上記整流ブリッジが、正極側入力端子に第一の
スイッチング素子の陽極と第二の整流器の陰極を接続
し、負極側入力端子に第二のスイッチング素子の陰極と
第一の整流器の陽極を接続し、正極側出力端子に第一の
スイッチング素子の陰極と第一の整流器の陰極を接続
し、負極側出力端子に第二のスイッチング素子の陽極と
第二の整流器の陽極を接続してなることを特徴とする請
求項１〜２記載のパルス電源装置。
【請求項８】負荷回路が、磁気パルス圧縮回路および
／または放電励起レーザであることを特徴とする請求項
１〜２記載のパルス電源装置。