JP2003168598A - トリガ回路の電源供給方法、装置、及び、これを用いた高電圧パルス電源 - Google Patents

トリガ回路の電源供給方法、装置、及び、これを用いた高電圧パルス電源

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JP2003168598A
JP2003168598A JP2001364909A JP2001364909A JP2003168598A JP 2003168598 A JP2003168598 A JP 2003168598A JP 2001364909 A JP2001364909 A JP 2001364909A JP 2001364909 A JP2001364909 A JP 2001364909A JP 2003168598 A JP2003168598 A JP 2003168598A
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JP
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power supply
transformer
trigger
stage
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JP2001364909A
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Kenichi Aoki
謙一 青木
Kazuya Yokoyama
和也 横山
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 加速器用クライストロンの高電圧パルス電源
に係わり、直列接続された複数のスイッチ素子をそれぞ
れオンオフするための複数のトリガ回路を、トランスを
介して供給されるトリガ信号により同時にオンオフする
トリガ回路の電源供給方法において、スタック数が多い
SIサイリスタスイッチの絶縁を容易とし、ケーブルも
細くて済むようにする。 【解決手段】 低電圧側のトリガ回路に接続されたトラ
ンスの2次側に発生する信号により、高電圧側のトリガ
回路をオンオフする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トリガ回路の電源
供給方法、装置、及び、これを用いた高電圧パル 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、発生する電位差がスタック数
に依らず、絶縁が容易で、より高耐圧のスタック数が多
い高電圧パルス電源を実現可能な、トリガ回路の電源供
給方法、装置、及び、これを用いた高電圧パルス電源に
関する。
【0002】
【従来の技術】加速器用クライストロンのパルス電源の
ように、高圧のパルスを発生させるためのパルス電源
に、MOS FETとバイポーラトランジスタを組み合
わせて1チップとした絶縁ゲートバイポーラトランジス
タ(Insulated Gate BipolarTransistor:IGBT)
や、従来型サイリスタのpnpn構造と異なり、pin
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
造の静電誘導サイリスタ(SIサイリスタ)のようなス
イッチ用半導体素子を使用する場合、図1に示す如く、
半導体素子10a、10b…を直列に多数接続して、全
体として高耐圧のスイッチ素子を構成する場合がある。
【0003】このような場合、各半導体素子10a、1
0b…をオンオフするためには、各半導体素子のカソー
ドKに対するゲートGの電位を制御することによりSI
サイリスタを制御するトリガ回路12a、12b…が必
要になるが、各トリガ回路には、それぞれをドライブす
るための電源が必要になる。
【0004】そこで従来は、電位の異なるトリガ回路
(例えば各半導体素子の電位差が、それぞれ3kVの場
合、カソード−アノードの各電位は、トリガ回路12a
は0−3kV、トリガ回路12bは3−6kV、トリガ
回路12cは6−9kV…となる)に電力供給を行なう
ために、ゲート駆動装置20から電力供給トランス22
a、22b…を直列に接続していた。そして、このトラ
ンス22a、22b…によって、グランドレベルにある
ゲート駆動装置20とSIサイリスタのスタックとの絶
縁をとっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに半導体スイッチ素子を多数、直列に接続すると、各
トリガ回路には、最大でSIサイリスタのスタックのア
ノード−カソード間にかかる電圧分(例えば15段スタ
ックした場合には、3kV×15=45kV)の電位差
が発生し、絶縁すべき電圧が非常に高くなって、絶縁が
困難になるという問題点を有していた。特に、耐圧を更
に、例えば150kVに高めたい場合には、例えば3k
Vの半導体スイッチ素子を50段スタックすることが考
えられるが、各トランスのコアの中を通す1次配線の太
さも太くなり、非現実的なサイズになってしまうという
問題点を有していた。
【0006】なお、トリガ信号のみ必要な場合は、電線
の代りに光ファイバを用いることも考えられるが、電力
も供給する必要がある場合は、電線を省略することはで
きなかった。
【0007】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、スタック数が多い半導体スイッチ素
子の絶縁を容易として、高耐圧を可能とすることを課題
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、直列接続され
た複数のスイッチ素子を、それぞれオンオフするための
複数のトリガ回路を、トランスを介して供給されるトリ
ガ信号により、同時にオンオフするためのトリガ回路の
電源供給方法において、低電圧側のトリガ回路に接続さ
れたトランスの2次側に発生する信号により、高電圧側
のトリガ回路をオンオフするようにして、前記課題を解
決したものである。
【0009】又、前記トランスの2次側に発生する信号
を、該トランスの2次側配線から得るようにして、構成
を簡略化したものである。ここで2次側配線とは、トラ
ンスの2次側に設けられた配線を全て含み、いわゆる2
次配線に限定されず、例えば他の目的で2次配線が設け
られている場合等は、3次以降の配線であっても良い。
【0010】あるいは、前記トランスの2次側に発生す
る信号を、該トランスの2次配線から独立した3次配線
から得るようにして、後段の電力低下を防止し、各段の
電力アンバランスが生じないようにしたものである。
【0011】又、前記トリガ回路が2段以上設けられて
いる場合に、前段のトリガ回路に接続されたトランスの
2次側に発生する信号により、該前段に隣接する当該段
のトリガ回路をオンオフするようにしたものである。
【0012】あるいは、前記トリガ回路が3段以上設け
られている場合に、前々段のトリガ回路に接続されたト
ランスの2次側に発生する信号により、当該段のトリガ
回路をオンオフするようにしたものである。
【0013】本発明は、又、直列接続された複数のスイ
ッチ素子を、それぞれオンオフするための複数のトリガ
回路を、トランスを介して供給されるトリガ信号によ
り、同時にオンオフするためのトリガ回路の電源供給装
置において、低電圧側のトリガ回路に接続されたトラン
スの2次側に発生する信号により、高電圧側のトリガ回
路をオンオフする手段を備えることにより、同じく前記
課題を解決したものである。
【0014】又、前記トリガ回路を、積層された前記ス
イッチ素子の周囲に配設角度を変えて複数段配設し、同
じ配設角度の前段のトリガ回路に接続されたトランスの
2次側に発生する信号により、当該段のトリガ回路をオ
ンオフするようにして、高電圧パルス電源の高さを低め
たものである。
【0015】本発明は又、前記の電源供給装置により、
それぞれオンオフされる、直列接続された複数のスイッ
チ素子を含む高電圧パルス電源を提供するものである。
【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】本発明の第1実施形態は、図2に示す如
く、ゲート駆動装置20の出力を、最下段のトリガ回路
12aに2次配線(巻線)26aが接続される電力供給
トランス22aの1次配線(巻線)24aのみに接続
し、次段のトリガ回路12bを駆動するためのトランス
22bの1次配線24bには、前記1段目のトランス2
2aの2次配線26aを接続し、同様に、3段目のトリ
ガ回路12cを駆動するためのトランス22cの1次配
線24cには、前記2段目のトランス22bの2次配線
26bを接続し、以下、同様に接続するようにしたもの
である。
【0018】このようにして、最下段のトリガ回路12
aは、ゲート駆動装置20から引き出される電力供給ト
ランス22aの2次側により電力供給を行い、2段目の
トリガ回路12bは、1段目のトリガ回路12aのトラ
ンス22aの2次側26aから引き出した配線を1次側
24bとするトランス22bで給電を行い、以降、3段
目のトリガ回路12cは、2段目のトリガ回路12bの
トランス22bの2次側26bから引き出した配線を1
次側24cとするトランス22cで給電を行い、4段目
は3段目の2次側から引き出した配線…と、各段の2次
側配線から、次段の1次側配線を引き出すようにしてい
る。
【0019】このようにして、各段のトリガ回路の電源
を、前段のトランスのコアから給電線を延ばすようにし
たので、給電線に発生し得る電位差Vgは、SIサイリ
スタのスタック数をn段とすると、Vg=Vak/n(V
akは各サイリスタのアノードーカソード間電圧)とな
り、SIサイリスタ1段分に相当する電位(例えば3k
V)に抑えることができる。
【0020】従って、各段の耐圧は、半導体素子と同じ
耐圧、例えば3kVだけあれば十分であり、細い配線で
高電圧を得ることが可能となる。従って、発生電圧を上
げることもできる。
【0021】次に、図3(回路図)、図4(側面図)、
図5(平面図)を参照して、本発明の第2実施形態を詳
細に説明する。
【0022】本実施形態は、SIサイリスタ10a、1
0b…の両側にトリガ回路12a、12b…を交互に配
設して、給電配線を2系統に分け、ゲート駆動回路20
から並列にトリガ回路12a、12bにトランス22
a、22bによって給電を行い、同じ側に位置する前段
のトリガ回路に接続されたトランス22a、22b…の
2次側に発生する信号により、当該段のトリガ回路12
c、12d…をオンオフするようにしたものである。
【0023】本実施形態によれば、比較的厚みのあるト
リガ回路をSIサイリスタ10a、10b…の両側に分
散することができ、高電圧パルス電源の高さを抑えるこ
とができる。
【0024】なお、トリガ回路の配設方向は、図4に示
したような左右2方向に限定されず、3方向や4方向と
して、それぞれ前段のトリガ回路に接続されたトランス
の2次側に発生する信号により、当該段のトリガ回路を
オンオフするように構成することもできる。
【0025】次に、図6を参照して、本発明の第3実施
形態を詳細に説明する。
【0026】本実施形態は、図2に示した第1実施形態
と同様の高電圧パルス電源において、各トランス22
a、22b…に、当該段のトリガ回路12a、12b…
にトリガ信号を供給するための2次配線26a、26b
…とは独立した3次配線28a、28b…を設け、該3
次配線を次の段のトランスの1次配線24b、24c…
に接続して、駆動するようにしたものである。
【0027】トランスを直列に接続することにより、高
段の電力が低下する可能性があるが、このように、2次
配線とは独立した3次配線を設け、各トランスの1次配
線と3次配線の巻線数を調整することにより、各段の電
力アンバランスを解消することができる。
【0028】本実施形態においては、各段のトリガ回路
の電源を、前々段のトランスのコアから給電線を延ばす
ようにしたので、給電線に発生し得る電位差Vgは、S
Iサイリスタのスタック数をn段とすると、Vg=Vak
/(n/2)となり、SIサイリスタ2段分に相当する
電位(例えば6kV)に抑えることができる。
【0029】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、インフレクタ電源等の他の加速
器用パルス電源や、電気集塵機用、レーザー用等の他の
パルス電源にも同様に適用できることは明らかである。
又、半導体スイッチ素子もSIサイリスタに限定されな
い。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、発生する電位差がスタ
ック数によらないため、発生する電位差を低くすること
ができ、絶縁が簡易になると共に、給電線も細くて済
む。従って、より高耐圧のスタック数が多い半導体スイ
ッチの絶縁が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の高電圧パルス電源の構成例を示す回路図
【図2】本発明に係る高電圧パルス電源の第1実施形態
を示す回路図
【図3】同じく第2実施形態を示す回路図
【図4】第2実施形態の側面図
【図5】第2実施形態の平面図
【図6】本発明に係る高電圧パルス電源の第3実施形態
を示す回路図
【符号の説明】
10a、10b…SIサイリスタ(スイッチ用半導体素
子) 12a、12b…トリガ回路 20…ゲート駆動装置 22a、22b…トランス 24a、24b…1次(側)配線 26a、26b…2次(側)配線 28a、28b…3次配線

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直列接続された複数のスイッチ素子を、そ
    れぞれオンオフするための複数のトリガ回路を、トラン
    スを介して供給されるトリガ信号により、同時にオンオ
    フするためのトリガ回路の電源供給方法において、 低電圧側のトリガ回路に接続されたトランスの2次側に
    発生する信号により、高電圧側のトリガ回路をオンオフ
    することを特徴とするトリガ回路の電源供給方法。
  2. 【請求項2】前記トランスの2次側に発生する信号を、
    該トランスの2次側配線から得ることを特徴とする請求
    項1に記載のトリガ回路の電源供給方法。
  3. 【請求項3】前記トランスの2次側に発生する信号を、
    該トランスの2次配線から独立した3次配線から得るこ
    とを特徴とする請求項1に記載のトリガ回路の電源供給
    方法。
  4. 【請求項4】前記トリガ回路が2段以上設けられ、前段
    のトリガ回路に接続されたトランスの2次側に発生する
    信号により、該前段に隣接する当該段のトリガ回路をオ
    ンオフすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
    に記載のトリガ回路の電源供給方法。
  5. 【請求項5】前記トリガ回路が3段以上設けられ、前々
    段のトリガ回路に接続されたトランスの2次側に発生す
    る信号により、当該段のトリガ回路をオンオフすること
    を特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のトリガ
    回路の電源供給方法。
  6. 【請求項6】直列接続された複数のスイッチ素子を、そ
    れぞれオンオフするための複数のトリガ回路を、トラン
    スを介して供給されるトリガ信号により、同時にオンオ
    フするためのトリガ回路の電源供給装置において、 低電圧側のトリガ回路に接続されたトランスの2次側に
    発生する信号により、高電圧側のトリガ回路をオンオフ
    する手段を備えたことを特徴とするトリガ回路の電源供
    給装置。
  7. 【請求項7】前記トリガ回路が、積層された前記スイッ
    チ素子の周囲に配設角度を変えて複数段配設され、同じ
    配設角度の前段のトリガ回路に接続されたトランスの2
    次側に発生する信号により、当該段のトリガ回路をオン
    オフするようにされていることを特徴とする請求項6に
    記載のトリガ回路の電源供給装置。
  8. 【請求項8】請求項6又は7に記載の電源供給装置によ
    り、それぞれオンオフされる、直列接続された複数のス
    イッチ素子を含むことを特徴とする高電圧パルス電源。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9350266B2 (en) 2013-05-21 2016-05-24 Fuji Electric Co., Ltd. Power supply circuit for gate driving circuit of a power converter
EP3029820A1 (en) * 2013-08-01 2016-06-08 Mitsubishi Electric Corporation Gate-power-supply device and semiconductor circuit breaker using same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9350266B2 (en) 2013-05-21 2016-05-24 Fuji Electric Co., Ltd. Power supply circuit for gate driving circuit of a power converter
EP3029820A1 (en) * 2013-08-01 2016-06-08 Mitsubishi Electric Corporation Gate-power-supply device and semiconductor circuit breaker using same
EP3029820A4 (en) * 2013-08-01 2017-04-05 Mitsubishi Electric Corporation Gate-power-supply device and semiconductor circuit breaker using same
EP3484032A1 (en) * 2013-08-01 2019-05-15 Mitsubishi Electric Corporation Gate-power-supply device and semiconductor circuit breaker using same

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