JP2003250279A - Regenerative circuit of high voltage pulse generating apparatus - Google Patents

Regenerative circuit of high voltage pulse generating apparatus

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JP2003250279A
JP2003250279A JP2002047868A JP2002047868A JP2003250279A JP 2003250279 A JP2003250279 A JP 2003250279A JP 2002047868 A JP2002047868 A JP 2002047868A JP 2002047868 A JP2002047868 A JP 2002047868A JP 2003250279 A JP2003250279 A JP 2003250279A
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Yasufumi Kawasuji
康文 川筋
Toyoji Inoue
豊治 井上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve regeneration efficiency by regenerating reflection energy caused by load impedance mismatching at a main capacitor without any remaining electric charge. <P>SOLUTION: A primary side of a regenerative transformer Tr2 is connected in parallel to a capacitor C1, and a diode D4 and a magnetic switch SR4 are connected in series with a secondary side of the regenerative transformer Tr2, while connected in parallel to a main capacitor C0. When a solid switch SW is turned on to saturate a magnetic assist SR1, electric charge transits from the main capacitor C0 to the capacitor C1 while transiting in pulse-compression to charge a peaking capacitor CP. When discharging starts, a current shifts in an opposite direction under a reflection energy so that the capacitor C1 is discharged in opposite direction. The electric charge charged in the capacitor C1 shifts to the main capacitor C0 through the regenerative transformer Tr2, and the main capacitor C0 is charged in the same polarity as initial charging. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、露光用ガスレーザ
装置等に使用される高電圧発生装置において、インピー
ダンス不整合によって生ずる反射エネルギーを、次のパ
ルス発生のためのエネルギーとして利用するための回生
回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a regenerative circuit for utilizing, in a high voltage generator used for an exposure gas laser device or the like, reflected energy generated by impedance mismatch as energy for the next pulse generation. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の微細化、高集積化につ
れて、その製造用の投影露光装置においては解像力の向
上が要請されている。このため、露光用光源から放出さ
れる露光光の短波長化が進められており、半導体露光用
光源として、従来の水銀ランプから波長248nmのK
rFエキシマレーザ装置が用いられている。さらに、次
世代の半導体露光用光源として、波長193nmのAr
Fエキシマレーザ装置及び波長157nmのフッ素(F
2 )レーザ装置等の紫外線を放出するガスレーザ装置が
有力である。KrFエキシマレーザ装置においては、フ
ッ素(F2 )ガス、クリプトン(Kr)ガス及びバッフ
ァーガスとしてのネオン(Ne)等の希ガスからなる混
合ガス、ArFエキシマレーザ装置においては、フッ素
(F2 )ガス、アルゴン(Ar)ガス及びバッファーガ
スとしてのネオン(Ne)等の希ガスからなる混合ガ
ス、フッ素(F2 )レーザ装置においては、フッ素(F
2 )ガス及びバッファーガスとしてヘリウム(He)等
の希ガスからなる混合ガスであるレーザガスが数百kP
aで封入されたレーザチェンバの内部で放電を発生させ
ることにより、レーザ媒質であるレーザガスが励起され
る。
2. Description of the Related Art With the miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits, it is required to improve the resolution in a projection exposure apparatus for manufacturing the same. For this reason, the wavelength of the exposure light emitted from the exposure light source is being shortened, and as a light source for semiconductor exposure, a K having a wavelength of 248 nm from a conventional mercury lamp is used.
An rF excimer laser device is used. Furthermore, as a light source for next-generation semiconductor exposure, Ar with a wavelength of 193 nm
F excimer laser device and fluorine (F
2 ) Gas laser devices that emit ultraviolet rays such as laser devices are promising. In the KrF excimer laser device, a mixed gas of fluorine (F 2 ) gas, krypton (Kr) gas and a rare gas such as neon (Ne) as a buffer gas, and in the ArF excimer laser device, fluorine (F 2 ) gas , A mixed gas of a rare gas such as argon (Ar) gas and neon (Ne) as a buffer gas, and fluorine (F 2 ) in a fluorine (F 2 ) laser device.
2 ) Several hundred kP of laser gas, which is a mixed gas of a rare gas such as helium (He) as a gas and a buffer gas
A laser gas, which is a laser medium, is excited by generating a discharge inside the laser chamber sealed with a.

【0003】レーザチェンバ内部には、レーザガスを励
起するための一対の主放電電極が、レーザ発振方向に垂
直な方向に所定の距離だけ離間して対向配置されてい
る。この一対の主放電電極には高電圧パルスが印加さ
れ、主放電電極間にかかる電圧がある値(ブレークダウ
ン電圧)に到達すると、主放電電極間のレーザガスが絶
縁破壊されて主放電が開始し、この主放電によりレーザ
媒質が励起される。よって、このような露光用ガスレー
ザ装置は主放電の繰返しによるパルス発振を行い、放出
するレーザ光はパルス光となる。現状、露光に用いられ
ているレーザ装置のレーザパルスの繰返し周波数は2k
Hz程度であるが、近年、スループットの増大、露光量
のバラツキの減少のため、繰返し周波数4kHz以上が
要請されている。
Inside the laser chamber, a pair of main discharge electrodes for exciting the laser gas are arranged facing each other with a predetermined distance therebetween in the direction perpendicular to the laser oscillation direction. A high voltage pulse is applied to the pair of main discharge electrodes, and when the voltage applied between the main discharge electrodes reaches a certain value (breakdown voltage), the laser gas between the main discharge electrodes is dielectrically broken down and main discharge starts. The laser medium is excited by this main discharge. Therefore, such an exposure gas laser device performs pulse oscillation by repeating main discharge, and the emitted laser light becomes pulsed light. At present, the laser pulse repetition frequency of the laser device used for exposure is 2k.
Although it is about Hz, in recent years, a repetition frequency of 4 kHz or higher has been required in order to increase throughput and reduce variations in exposure amount.

【0004】上記した露光用ガスレーザ装置において、
上記したようにレーザチェンバ内で放電を発生させレー
ザガスを励起させるための高電圧パルス発生装置(以下
では放電回路ということもある)の例を図10に示す。
図10の放電回路は、可飽和リアクトルからなる3個の
磁気スイッチSR1、SR2、SR3を用いた2段の磁
気パルス圧縮回路からなる。磁気スイッチSR1はIG
BT等の半導体スイッチング素子である固体スイッチS
Wでのスイッチングロスの低減用の磁気スイッチであ
り、通常、磁気アシストとも呼ばれる(以下では磁気ア
シストという)。第1の磁気スイッチSR2と第2の磁
気スイッチSR3により2段の磁気パルス圧縮回路を構
成している。図10に従って回路の構成と動作を以下に
説明する。まず、高電圧電源HVの電圧が所定の値Vin
に調整され、主コンデンサC0が充電される。このと
き、固体スイッチSWはoffになっている。主コンデ
ンサC0の充電が完了し、固体スイッチSWがonとな
ったとき、固体スイッチSW両端にかかる電圧は主に磁
気アシストSR1の両端にかかる。磁気アシストSR1
の両端にかかる主コンデンサC0の充電電圧V0の時間
積分値が磁気アシストSR1の特性で決まる限界値に達
すると、磁気アシストSR1が飽和して磁気スイッチが
ONとなり、主コンデンサC0、磁気アシストSR1、
インダクタンスLL、昇圧トランスTr1の1次側、固
体スイッチSWのループに電流が流れる。同時に、昇圧
トランスTr1の2次側、コンデンサC1のループに電
流が流れ、主コンデンサC0に蓄えられた電荷が移行し
てコンデンサC1に充電される。なお、ここでは、回路
ループのインダクタンスと主コンデンサC0の寄生イン
ダクタンスを合成したものをインダクタンスLLとして
表している。
In the above exposure gas laser device,
FIG. 10 shows an example of a high-voltage pulse generator (hereinafter also referred to as a discharge circuit) for generating a discharge in the laser chamber and exciting a laser gas as described above.
The discharge circuit of FIG. 10 is composed of a two-stage magnetic pulse compression circuit using three magnetic switches SR1, SR2, and SR3 made of a saturable reactor. Magnetic switch SR1 is IG
Solid-state switch S which is a semiconductor switching element such as BT
It is a magnetic switch for reducing switching loss at W, and is usually also called magnetic assist (hereinafter referred to as magnetic assist). The first magnetic switch SR2 and the second magnetic switch SR3 form a two-stage magnetic pulse compression circuit. The configuration and operation of the circuit will be described below with reference to FIG. First, the voltage of the high voltage power supply HV is a predetermined value Vin
And the main capacitor C0 is charged. At this time, the solid state switch SW is off. When the charging of the main capacitor C0 is completed and the solid state switch SW is turned on, the voltage applied to both ends of the solid state switch SW is mainly applied to both ends of the magnetic assist SR1. Magnetic assist SR1
When the time integrated value of the charging voltage V0 of the main capacitor C0 applied to both ends of the main capacitor C0 reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic assist SR1, the magnetic assist SR1 is saturated and the magnetic switch is turned on, and the main capacitor C0, the magnetic assist SR1,
A current flows through the inductance LL, the primary side of the step-up transformer Tr1, and the loop of the solid switch SW. At the same time, a current flows in the loop of the capacitor C1 on the secondary side of the step-up transformer Tr1, the electric charge stored in the main capacitor C0 is transferred, and the capacitor C1 is charged. In addition, here, a combination of the inductance of the circuit loop and the parasitic inductance of the main capacitor C0 is represented as the inductance LL.

【0005】この後、コンデンサC1における電圧V1
の時間積分値が磁気スイッチSR2の特性で決まる限界
値に達すると、磁気スイッチSR2が飽和して磁気スイ
ッチが入り、コンデンサC1、コンデンサC2、磁気ス
イッチSR3のループに電流が流れ、コンデンサC1に
蓄えられた電荷が移行してコンデンサC2に充電され
る。さらにこの後、コンデンサC2における電圧V2の
時間積分値が磁気スイッチSR3の特性で決まる限界値
に達すると、磁気スイッチSR3が飽和して磁気スイッ
チが入り、コンデンサC2、ピーキングコンデンサC
p、磁気スイッチSR3のループに電流が流れ、コンデ
ンサC2に蓄えられた電荷が移行してピーキングコンデ
ンサCpが充電される。
After this, the voltage V1 across the capacitor C1
When the time integrated value of reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic switch SR2, the magnetic switch SR2 saturates to turn on the magnetic switch, and a current flows in the loop of the capacitor C1, the capacitor C2, and the magnetic switch SR3, and is stored in the capacitor C1. The generated electric charge is transferred and charged in the capacitor C2. Further thereafter, when the time integrated value of the voltage V2 in the capacitor C2 reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic switch SR3, the magnetic switch SR3 saturates and the magnetic switch is turned on, and the capacitor C2 and the peaking capacitor C
p, a current flows through the loop of the magnetic switch SR3, the electric charge stored in the capacitor C2 is transferred, and the peaking capacitor Cp is charged.

【0006】予備電離のためのコロナ放電は、第1電極
11が挿入されている誘電体チューブ12と第2電極1
3とが接触している個所を基点として誘電体チューブ1
2の外周面に発生するが、ピーキングコンデンサCpの
充電が進むにつれてその電圧Vpが上昇し、Vpが所定
の電圧になるとコロナ予備電離部の誘電体チューブ12
表面にコロナ放電が発生する。このコロナ放電によって
誘電体チューブ12の表面に紫外線6が発生し、主放電
電極E、E間のレーザ媒質であるレーザガス2が予備電
離される。ピーキングコンデンサCpの充電がさらに進
むにつれて、ピーキングコンデンサCpの電圧Vpが上
昇し、この電圧Vpがある値(ブレークダウン電圧)V
bに達すると、主放電電極E、E間のレーザガスが絶縁
破壊されて主放電が開始し、この主放電によりレーザ媒
質が励起され、レーザ光が発生する。このような放電動
作が固体スイッチSWのスイッチング動作、高電圧電源
動作によって繰り返し行なわれることにより、所定の繰
り返し周波数でのパルスレーザ発振が行われる。ここ
で、磁気スイッチSR2、SR3及びコンデンサC1、
C2で構成される各段の容量移行型回路のインダクタン
スを後段に行くにつれて小さくなるように設定すること
により、各段を流れる電流パルスのパルス幅が順次狭く
なるようなパルス圧縮動作が行われ、主放電電極E、E
間に短パルスの強い放電が実現される。
Corona discharge for preionization is performed by the dielectric tube 12 in which the first electrode 11 is inserted and the second electrode 1.
Dielectric tube 1 based on the point of contact with 3
2 occurs on the outer peripheral surface of the corona precharger Cp, but its voltage Vp rises as the charging of the peaking capacitor Cp progresses, and when Vp reaches a predetermined voltage, the dielectric tube 12 of the corona preionization section 12
Corona discharge occurs on the surface. Ultraviolet rays 6 are generated on the surface of the dielectric tube 12 by this corona discharge, and the laser gas 2 as a laser medium between the main discharge electrodes E is preionized. As the charging of the peaking capacitor Cp progresses further, the voltage Vp of the peaking capacitor Cp rises, and this voltage Vp has a certain value (breakdown voltage) V.
When reaching b, the laser gas between the main discharge electrodes E is dielectrically broken down to start the main discharge, the main discharge excites the laser medium, and laser light is generated. Such discharge operation is repeatedly performed by the switching operation of the solid-state switch SW and the high-voltage power supply operation, whereby pulse laser oscillation is performed at a predetermined repetition frequency. Here, the magnetic switches SR2, SR3 and the capacitor C1,
By setting the inductance of the capacitance transfer type circuit of each stage configured by C2 to become smaller toward the subsequent stage, pulse compression operation is performed such that the pulse width of the current pulse flowing through each stage is gradually narrowed, Main discharge electrodes E, E
In the meantime, a strong discharge with a short pulse is realized.

【0007】上記放電回路は、以下の問題点を有してい
る。図11に図10に放電回路におけるコンデンサC2
にかかる電圧V2、ピーキングコンデンサCpにかかる
電圧Vpの電圧波形を示す。一般に放電励起式のガスレ
ーザ装置の場合、主放電電極E,E間の放電インピーダ
ンスとピーキングコンデンサCpとの間には、放電イン
ピーダンスが小さいため、インピーダンス不整合が発生
し、反射エネルギーが磁気パルス圧縮回路を逆方向へ進
行し、また順方向へ進行する振動が発生する。すなわ
ち、図10の放電回路において放電後、インピーダンス
不整合により図11に示すように電圧の振動が発生し
て、ピーキングコンデンサCpの電圧Vpが反転して逆
電圧が発生し、Cp→SR3→C2のループに電流が流
れ、コンデンサC2に逆電圧が発生する。そして、同様
にC2→SR2→C1のループに電流が流れ、コンデン
サC1に逆電圧が発生する。その後またコンデンサC1
にかかる電圧が反転して、コンデンサC1→コンデンサ
C2、コンデンサC2→ピーキングコンデンサCpとい
う順方向に電流が流れる。以上のように、電流が電源装
置内の磁気パルス圧縮回路内にて振動する。
The above discharge circuit has the following problems. FIG. 11 and FIG. 10 show the capacitor C2 in the discharge circuit.
3 shows voltage waveforms of the voltage V2 applied to the peaking capacitor Cp and the voltage Vp applied to the peaking capacitor Cp. Generally, in the case of a discharge excitation type gas laser device, since the discharge impedance is small between the discharge impedance between the main discharge electrodes E and E and the peaking capacitor Cp, impedance mismatch occurs and the reflected energy causes the magnetic pulse compression circuit. A vibration is generated that travels in the reverse direction and in the forward direction. That is, after discharging in the discharge circuit of FIG. 10, a voltage oscillation occurs due to impedance mismatching as shown in FIG. 11, the voltage Vp of the peaking capacitor Cp is inverted and a reverse voltage is generated, and Cp → SR3 → C2. A current flows in the loop of and the reverse voltage is generated in the capacitor C2. Then, similarly, a current flows in the loop of C2 → SR2 → C1 and a reverse voltage is generated in the capacitor C1. Then again capacitor C1
The voltage applied to V is inverted, and a current flows in the forward direction of capacitor C1 → capacitor C2, capacitor C2 → peaking capacitor Cp. As described above, the current oscillates in the magnetic pulse compression circuit in the power supply device.

【0008】また、図11に示すように、ピーキングコ
ンデンサCpの前段のコンデンサ(図10の場合、C
2)からピーキングコンデンサCpへの充電途中に主放
電電極E,E間の放電が開始することが多いので、ピー
キングコンデンサCpの前段のコンデンサ(図10の場
合、C2)に残留した電荷が主放電電極E,E間を流
れ、ピーキングコンデンサCpの前段のコンデンサ(図
10の場合、C2)に逆電圧が発生する。このとき発生
した電荷が反射エネルギーとして、上記したインピーダ
ンス不整合時のときと同様、磁気パルス圧縮回路を逆方
向へ進行し、また順方向へ進行する振動が発生する。上
記振動により、主放電発生後、短時間内に主放電電極
E,E間に電圧が印加され、主放電に悪影響を及ぼす問
題があった。
Further, as shown in FIG. 11, a capacitor in the preceding stage of the peaking capacitor Cp (in the case of FIG. 10, C
Since the discharge between the main discharge electrodes E, E often starts during the charging of the peaking capacitor Cp from 2), the charge remaining in the capacitor (C2 in the case of FIG. 10) in the preceding stage of the peaking capacitor Cp is the main discharge. A reverse voltage is generated in the capacitor (C2 in the case of FIG. 10) preceding the peaking capacitor Cp by flowing between the electrodes E. The electric charge generated at this time is reflected energy, and vibration is generated in the magnetic pulse compression circuit in the reverse direction and in the forward direction as in the case of the impedance mismatch described above. Due to the above-mentioned vibration, a voltage is applied between the main discharge electrodes E, E within a short time after the main discharge is generated, and there is a problem that the main discharge is adversely affected.

【0009】上記したような反射エネルギーの磁気パル
ス圧縮回路を介した振動の問題を回避するために、様々
な回路構成が提案されている。図12は、逆電圧により
発生した電荷を抵抗にて処理する回路を有するガスレー
ザ装置の放電回路の構成例である。図12においては、
図10の回路構成のコンデンサC1と並列にダイオード
D1と抵抗Rとからなる直列回路を接続したものであ
る。図12に示した矢印の向きは、コンデンサC1に逆
電圧が発生したときの電流の流れる方向を示す。このよ
うに、図3に示す回路においては、逆電圧が発生したと
き流れる電流を抵抗Rにて消費してしまうことで、主放
電後短時間内に主放電電極E,E間に電圧が印加される
ことを防止する。一方、主放電電極間E,Eで放電を発
生させるため固体スイッチSWを閉じて主コンデンサC
0からコンデンサC1へ電荷を移行する際は、電流は矢
印の向きと反対、すなわち、ダイオードD1の逆方向に
流れる。よって、電流はダイオードD1と抵抗Rとから
なる直列回路へは流れず、抵抗Rにより消費されること
はない。しかしながら、逆電圧により生じた電流を抵抗
にて処理するので、抵抗における発熱が発生し、レーザ
装置からの発熱量が増大することになる。よって、大掛
かりな冷却構造が必要となり、装置が大型化してしまう
という問題点があった。また、逆電圧により生じた電流
を熱として消費するので、レーザ全体の消費電流が大き
くなるという問題があった。
Various circuit configurations have been proposed in order to avoid the problem of vibration through the magnetic pulse compression circuit of the reflected energy as described above. FIG. 12 shows an example of the configuration of a discharge circuit of a gas laser device having a circuit for processing charges generated by a reverse voltage with a resistor. In FIG. 12,
A series circuit including a diode D1 and a resistor R is connected in parallel with the capacitor C1 having the circuit configuration of FIG. The direction of the arrow shown in FIG. 12 indicates the direction of current flow when a reverse voltage is generated in the capacitor C1. As described above, in the circuit shown in FIG. 3, the current flowing when the reverse voltage is generated is consumed by the resistor R, so that the voltage is applied between the main discharge electrodes E and E within a short time after the main discharge. To be prevented. On the other hand, in order to generate a discharge between the main discharge electrodes E, E, the solid switch SW is closed to close the main capacitor C.
When the charge is transferred from 0 to the capacitor C1, the current flows in the direction opposite to the direction of the arrow, that is, in the direction opposite to the diode D1. Therefore, the current does not flow into the series circuit including the diode D1 and the resistor R, and is not consumed by the resistor R. However, since the current generated by the reverse voltage is processed by the resistor, heat is generated in the resistor and the amount of heat generated from the laser device increases. Therefore, there is a problem that a large-scale cooling structure is required and the device becomes large. Further, since the current generated by the reverse voltage is consumed as heat, there is a problem that the current consumption of the entire laser increases.

【0010】上記した問題点を回避するために、図12
の回路構成のように逆電圧が発生したとき流れる電流を
抵抗にて消費するのではなく、次のパルス発生のための
エネルギーとして回生する回路がいくつか提案されてい
る。図13、図14にエネルギー回生用の回生回路構成
を有するガスレーザ装置の放電回路の構成例を示す。図
13の回路構成においては、昇圧トランスTR1の一次
側に中間タップを設け、中間タップにはインダクタンス
LL、磁気アシストSR1、主コンデンサC0の直列回
路を配置し、一次巻線の一端に固体スイッチSWを、他
端にダイオードD2を設ける。図13の回路構成におい
て、固体スイッチSWは、例えば、主コンデンサC0に
充電された電荷がコンデンサC1に移行し終わった時点
で開かれる。放電後、パルス幅を伸長しながら移行して
くる反射エネルギーはコンデンサC1に逆電圧が発生す
るようコンデンサC1に充電される。固体スイッチSW
がoff状態であるので、コンデンサC1に逆電圧が発
生したときの電流は、昇圧トランスTR1を介して図1
0の矢印方向に流れ、主コンデンサC0を順方向に充電
するよう逆移行する。このようにして、反射エネルギー
は主コンデンサC0に回生される。なお、主放電電極間
E,Eで放電を発生させるため固体スイッチSWをon
して主コンデンサC0からコンデンサC1へ電荷を移行
する際は、ダイオードD2の逆方向側へ電圧がかかるの
で、電流はダイオードD2を流れることなく、昇圧トラ
ンスTR1を介して、コンデンサC1へ移行する。
In order to avoid the above problems, FIG.
Some circuits have been proposed that regenerates the energy flowing for the next pulse generation instead of consuming the current flowing when a reverse voltage is generated as in the circuit configuration of 1. above. 13 and 14 show configuration examples of a discharge circuit of a gas laser device having a regenerative circuit configuration for energy regeneration. In the circuit configuration of FIG. 13, an intermediate tap is provided on the primary side of the step-up transformer TR1, a series circuit of an inductance LL, a magnetic assist SR1 and a main capacitor C0 is arranged at the intermediate tap, and a solid-state switch SW is provided at one end of the primary winding. And a diode D2 at the other end. In the circuit configuration of FIG. 13, the solid state switch SW is opened, for example, at the time when the electric charge charged in the main capacitor C0 has finished transferring to the capacitor C1. After discharging, the reflected energy that is transferred while extending the pulse width is charged in the capacitor C1 so that a reverse voltage is generated in the capacitor C1. Solid switch SW
Is in the off state, the current when the reverse voltage is generated in the capacitor C1 passes through the step-up transformer TR1 as shown in FIG.
0 flows in the direction of the arrow, and reversely shifts so as to charge the main capacitor C0 in the forward direction. In this way, the reflected energy is regenerated in the main capacitor C0. The solid switch SW is turned on to generate a discharge between the main discharge electrodes E, E.
Then, when the charge is transferred from the main capacitor C0 to the capacitor C1, a voltage is applied to the reverse side of the diode D2, so that the current does not flow through the diode D2 and moves to the capacitor C1 via the step-up transformer TR1.

【0011】また、図14の回路構成においては、主コ
ンデンサC0に並列にインダクタンスL1、ダイオード
D2とからなる直列回路が並列に接続されている。図1
4の回路構成において、固体スイッチSWは、例えば、
反射エネルギーが、主コンデンサC0を逆充電が終了し
た時点でOFFとなる。OFFのタイミングは、主コン
デンサC0が順方向に再充電するまでの期間である。そ
の間は磁気アシストSR1が飽和しないので、固体スイ
ッチSWの方向へは流れない。放電後パルス幅を伸長し
ながら移行してくる反射エネルギーはコンデンサC0に
逆電圧が発生するようコンデンサC0に充電される。固
体スイッチSWがoff状態であるので、コンデンサC
0に逆電圧が発生したときの電流は、インダクタンスL
1、ダイオードD3とからなる直列回路を図14の矢印
方向に流れ、主コンデンサC0を順方向に充電する。こ
のようにして反射エネルギーは主コンデンサC0に回生
される。
Further, in the circuit configuration of FIG. 14, a series circuit including an inductance L1 and a diode D2 is connected in parallel with the main capacitor C0. Figure 1
In the circuit configuration of 4, the solid state switch SW is, for example,
The reflected energy turns off when the reverse charging of the main capacitor C0 ends. The OFF timing is a period until the main capacitor C0 is recharged in the forward direction. During that time, the magnetic assist SR1 does not saturate, so that it does not flow toward the solid state switch SW. The reflected energy that is transferred after the discharge while extending the pulse width is charged in the capacitor C0 so that a reverse voltage is generated in the capacitor C0. Since the solid-state switch SW is off, the capacitor C
The current when the reverse voltage is generated at 0 is the inductance L
14 flows in the direction of the arrow in FIG. 14 to charge the main capacitor C0 in the forward direction. In this way, the reflected energy is regenerated in the main capacitor C0.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】図13、図14に例示
した回生回路を含む回路構成においては、図12に示し
たように電流を消費するものではなく、反射エネルギー
を回生しているので、大掛かりな冷却構造も不要で装置
が大型化することはない。また、反射エネルギーを熱と
して消費せず、再度有効利用しているので、レーザ全体
の消費電流が小さくなる。しかしながら、図13、図1
4に例示した回生回路を含む回路構成においては、以下
のような問題がある。上記したように主コンデンサC0
の電荷は昇圧トランスTR1を介してコンデンサC1へ
移行するが、そのときの昇圧トランスTR1の巻数比
は、主コンデンサC0の電荷が完全にコンデンサC1に
移行するように設定されている。一方、ピーキングコン
デンサCpへの充電時間をできるだけ短くして、主放電
電極E、Eへの印加電圧の立ち上がりを早くして放電開
始電圧を大きくするために、磁気パルス圧縮回路へ入力
される初期パルスの幅はできるだけ短いことが好まし
い。すなわち、主コンデンサC0からコンデンサC1へ
の電荷の移行速度はできるだけ早いことが好ましい。こ
こで昇圧トランスTR1の1次側、2次側の各々の巻数
が多いほど上記移行速度は遅くなるので、両巻数とも最
小となるように設定される。
In the circuit configuration including the regenerative circuit illustrated in FIGS. 13 and 14, the current is not consumed as shown in FIG. 12, but the reflected energy is regenerated. No large-scale cooling structure is required and the device does not become large. Further, since the reflected energy is not consumed as heat but is reused effectively, the current consumption of the entire laser becomes small. However, FIG. 13 and FIG.
The circuit configuration including the regenerative circuit illustrated in 4 has the following problems. As described above, the main capacitor C0
The electric charge of is transferred to the capacitor C1 via the step-up transformer TR1, and the turn ratio of the step-up transformer TR1 at that time is set so that the electric charge of the main capacitor C0 is completely transferred to the capacitor C1. On the other hand, in order to shorten the charging time to the peaking capacitor Cp as much as possible, to speed up the rising of the voltage applied to the main discharge electrodes E and to increase the discharge start voltage, the initial pulse input to the magnetic pulse compression circuit. Is preferably as short as possible. That is, it is preferable that the charge transfer rate from the main capacitor C0 to the capacitor C1 is as high as possible. The larger the number of turns on the primary side and the number of turns on the secondary side of the step-up transformer TR1, the slower the transition speed. Therefore, both turns are set to be minimum.

【0013】このように設定された巻数比の場合、反射
エネルギーとしてコンデンサC1から主コンデンサC0
に電荷が移行する際にコンデンサC1の電荷が全て主コ
ンデンサC0に移行せず、一部残留電荷がコンデンサC
1に存在する。すなわち、図14の場合、順方向、逆方
向両方の移行が100%行われるように昇圧トランスT
R1の巻数比を規定することが困難であり、どうしても
コンデンサC1に残留電荷が存在することになる。
In the case of the turns ratio thus set, the reflected energy is reflected from the capacitor C1 to the main capacitor C0.
When the charge is transferred to the capacitor C1, all the charge in the capacitor C1 does not transfer to the main capacitor C0, and some residual charge is
Exists in 1. That is, in the case of FIG. 14, the step-up transformer T is configured so that the transitions in both the forward and reverse directions are performed 100%.
It is difficult to define the winding ratio of R1, and the residual charge is inevitably present in the capacitor C1.

【0014】図13においては、パルス発生時と回生時
では、使用される昇圧トランスTR1の1次側巻線の巻
数は異なるが、2次側が共通である。回生時に用いられ
る1次側巻線と2次側巻線の最適な巻数比において、必
要最小限の巻数である2次側に対応した1次側の巻数は
自然数とはならない場合が多い。そのため回生時の1次
側、2次側巻数を自然数とするには、2次側の巻数が多
くなることになる。そうすると、パルス発生時の主コン
デンサC0からコンデンサC1への電荷の移行速度が遅
くなってしまう。
In FIG. 13, the number of turns of the primary winding of the step-up transformer TR1 used is different between the time of pulse generation and the time of regeneration, but the secondary side is common. In the optimum winding ratio of the primary winding and the secondary winding used during regeneration, the primary winding corresponding to the secondary winding, which is the minimum required winding, is often not a natural number. Therefore, in order to make the number of turns on the primary side and the secondary side during regeneration a natural number, the number of turns on the secondary side increases. Then, the rate of charge transfer from the main capacitor C0 to the capacitor C1 at the time of pulse generation becomes slow.

【0015】本発明は上記従来技術の問題点を解決する
ためになされたものであって、本発明の目的は、負荷イ
ンピーダンス不整合により生ずる反射エネルギーを残留
電荷なく主コンデンサに回生することができ、回生効率
を向上させることが可能な高電圧パルス発生装置の回生
回路を提供することである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to regenerate the reflected energy generated by the load impedance mismatch to the main capacitor without residual charge. It is an object of the present invention to provide a regenerative circuit of a high voltage pulse generator capable of improving regenerative efficiency.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明においては、回生
回路を構成するに当たり、反転エネルギーの回生を従来
のように昇圧トランスを介して行うのではなく、回生用
トランスを新たに設け、この回生用トランスを介して反
転エネルギーの回生を行う。また、上記回生回路中に磁
気スイッチを設け、反転エネルギーによる電荷がコンデ
ンサC1に充電されたとき、上記磁気スイッチを導通さ
せ、コンデンサC1に充電された電荷を主コンデンサC
0に移行させ、反転エネルギーの回生を行う。すなわ
ち、本発明においては、以下のようにして前記課題を解
決する。 (1)充電器と、この充電器により高電圧に充電される
主コンデンサと、可飽和リアクトルからなる磁気アシス
トと、スイッチ手段とが昇圧トランスの1次側に直列に
接続され、上記昇圧トランスの2次側に磁気パルス圧縮
回路が接続され、上記スイッチ手段を制御するコントロ
ーラとを備えた高電圧パルス発生装置の回生回路におい
て、該回生回路に、1次側巻線が昇圧トランスの2次側
巻線と並列に接続され、2次側巻線とダイオードの直列
回路が、上記主コンデンサに接続された、負荷側からの
反射エネルギーを主コンデンサに回生する回生トランス
を設ける。そして、上記コントローラにより、反射エネ
ルギー回生時に主コンデンサへと流れる回生電流が発生
する前に上記スイッチ手段をオフ状態にする。 (2)上記(1)において、回生トランスの1次巻線も
しくは2次側巻線に直列に磁気スイッチを接続する。 (3)上記(2)において、上記昇圧トランスの1次側
に直列に接続された可飽和リアクトルからなる磁気アシ
ストと、上記回生トランスに直列に接続された磁気スイ
ッチを共通化する。 (4)上記(1)(2)(3)において、反射エネルギ
ーの回生時に、上記昇圧トランスの2次側に残留電荷が
存在しないように上記回生用トランスの巻数比を定め
る。 上記(1)のように構成することにより、回生トランス
の巻数、巻数比を昇圧トランスとは独立して設定するこ
とができる。このため、一部残留電荷がコンデンサC1
に存在しないように、回生トランスの巻数、巻数比を設
定することが可能となる。また上記(2)のように、回
生回路中に磁気スイッチを設けることにより、キックバ
ック時にコンデンサC1に充電された電荷をほぼ100
%、主コンデンサC0に移行させることが可能となる。
さらに、上記(3)のように、昇圧トランスの1次側に
直列に接続された可飽和リアクトルからなる磁気アシス
トと、上記回生トランスに直列に接続された磁気スイッ
チを共通化することにより、磁気スイッチの数を少なく
することができ、装置の小型化を図ることができるとと
もに、コストを低減化することができる。
According to the present invention, in constructing a regenerative circuit, regenerative energy is not regenerated through a step-up transformer as in the conventional case, but a regenerative transformer is newly provided and the regenerative energy is regenerated. The reversal of energy is performed through the transformer. Further, a magnetic switch is provided in the regenerative circuit, and when the electric charge due to the reversal energy is charged in the capacitor C1, the magnetic switch is made conductive, and the electric charge charged in the capacitor C1 is transferred to the main capacitor C1.
The energy is transferred to 0 and the reversal energy is regenerated. That is, in the present invention, the above problems are solved as follows. (1) A charger, a main capacitor charged to a high voltage by this charger, a magnetic assist composed of a saturable reactor, and a switch means are connected in series to the primary side of the step-up transformer, In a regenerative circuit of a high-voltage pulse generator including a magnetic pulse compression circuit connected to the secondary side and a controller for controlling the switch means, in the regenerative circuit, the primary side winding has a secondary side of a step-up transformer. A regenerative transformer, which is connected in parallel with the winding and has a secondary winding and a series circuit of a diode connected to the main capacitor, regenerates reflected energy from the load side to the main capacitor. Then, the switch means is turned off by the controller before a regenerative current flowing to the main capacitor is generated during regenerative energy regeneration. (2) In the above (1), the magnetic switch is connected in series to the primary winding or the secondary winding of the regenerative transformer. (3) In the above (2), the magnetic assist formed of a saturable reactor connected in series to the primary side of the step-up transformer and the magnetic switch connected in series to the regenerative transformer are shared. (4) In the above (1), (2) and (3), the winding ratio of the regenerative transformer is determined so that residual charge does not exist on the secondary side of the step-up transformer when regenerating reflected energy. By configuring as in the above (1), the number of turns of the regenerative transformer and the number of turns ratio can be set independently of the step-up transformer. For this reason, some residual charge is generated by the capacitor C1.
It is possible to set the number of turns and the number of turns ratio of the regenerative transformer so that the number of turns does not exist. Further, as in the above (2), by providing a magnetic switch in the regenerative circuit, the charge charged in the capacitor C1 at the time of kickback is almost 100%.
%, It is possible to shift to the main capacitor C0.
Further, as in the above (3), by sharing the magnetic assist consisting of the saturable reactor connected in series with the primary side of the step-up transformer and the magnetic switch connected in series with the regenerative transformer in common, The number of switches can be reduced, the device can be downsized, and the cost can be reduced.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1に本発明の第1の実施例の回
生回路を有するガスレーザ装置の高電圧パルス発生装置
(放電回路)の構成例を示し、また、図2に図1におけ
る主コンデンサC0、コンデンサC1、C2、ピーキン
グコンデンサCpにかかる電圧V0、V1、V2、Vp
の電圧波形並びに主コンデンサC0からコンデンサC1
へ電荷が移行するときの電流波形を示す。図1に示す高
電圧パルス発生装置は、前記図10に示した回路におい
て、回生トランスTr2、ダイオードD4、可飽和リア
クトルから構成される磁気スイッチSR4からなる回生
回路を追加したものである。回生トランスTr2の1次
側はコンデンサC1と並列に接続され、回生トランスT
R2の2次側には、ダイオードD4と磁気スイッチSR
4が直列に接続され、この2次側とダイオードD4と磁
気スイッチSR4とからなる直列回路は、主コンデンサ
C0に直列に接続される。
1 shows a structural example of a high voltage pulse generator (discharge circuit) of a gas laser device having a regenerative circuit according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the main part of FIG. Voltages V0, V1, V2, Vp applied to the capacitor C0, the capacitors C1 and C2, and the peaking capacitor Cp
Voltage waveform and main capacitor C0 to capacitor C1
7 shows a current waveform when the charge is transferred to. The high voltage pulse generator shown in FIG. 1 is obtained by adding a regenerative circuit including a regenerative transformer Tr2, a diode D4, and a magnetic switch SR4 composed of a saturable reactor to the circuit shown in FIG. The primary side of the regenerative transformer Tr2 is connected in parallel with the capacitor C1, and the regenerative transformer T
A diode D4 and a magnetic switch SR are provided on the secondary side of R2.
4 are connected in series, and a series circuit including the secondary side, the diode D4, and the magnetic switch SR4 is connected in series to the main capacitor C0.

【0018】図1に示す回路は次のように動作する。図
2に示すように、固体スイッチSWがonされてから磁
気アシストSR1が飽和されるまでの時間(図2におけ
る磁気アシスト時間T)が経過した時点で、主コンデン
サC0からコンデンサC1に電荷の移行が開始し電流も
流れる(同図の一点鎖線の電流波形参照)。そして、電
圧パルスは前記したように、磁気パルス圧縮回路により
パルス圧縮されながら移行して、ピーキングコンデンサ
Cpが充電される。このときのコンデンサC1、C2、
ピーキングコンデンサCpの電圧波形を図2のV1,V
2,Vpに示す。ピーキングコンデンサCpの充電途中
で放電が開始され(同図の”放電開始”)、以下、先の
述べたように反射エネルギーとして、逆方向に電流が移
行する。すなわち、図2に示すように電圧パルスが磁気
パルス圧縮回路を逆行することにより、パルス伸長され
ながら移行する。このときのコンデンサC2、C1、コ
ンデンサC0の電圧波形を図2のV2kb,V1kb,
V0kbに示す(図2の破線)。なお、上記反射エネル
ギーによりコンデンサC1,C2に充電される電圧を以
下では、キックバック電圧と言い、上記反射エネルギー
が逆方向に移行する現象をキックバックという。このキ
ックバック電圧は、パルス圧縮をする際にコンデンサC
1,C2に充電される電圧の最大1/2である。また、
上記図2の動作において、主コンデンサC0からコンデ
ンサC1に電荷の移行させるため、少なくとも期間Aは
固体スイッチSWがon状態である必要がある。また、
回生動作時には、回生回路を介して主コンデンサC0に
電荷する必要があり、その間固体スイッチSWはoff
でなければならないので、少なくとも期間Bの間に固体
スイッチSWをオフ状態とする必要がある。
The circuit shown in FIG. 1 operates as follows. As shown in FIG. 2, when the time from the turning on of the solid switch SW to the saturation of the magnetic assist SR1 (magnetic assist time T in FIG. 2) elapses, the transfer of charges from the main capacitor C0 to the capacitor C1. Starts and current also flows (see the current waveform of the dashed line in the figure). Then, as described above, the voltage pulse shifts while being compressed by the magnetic pulse compression circuit to charge the peaking capacitor Cp. Capacitors C1, C2 at this time,
The voltage waveform of the peaking capacitor Cp is shown as V1, V in FIG.
2, Vp. Discharge is started during the charging of the peaking capacitor Cp (“discharge start” in the same figure), and the current moves in the opposite direction as reflected energy as described above. That is, as shown in FIG. 2, the voltage pulse goes backwards through the magnetic pulse compression circuit, so that the voltage pulse shifts while being expanded. The voltage waveforms of the capacitors C2, C1 and C0 at this time are V2kb, V1kb,
It is shown at V0 kb (broken line in FIG. 2). The voltage with which the capacitors C1 and C2 are charged by the reflected energy is referred to as a kickback voltage, and the phenomenon in which the reflected energy shifts in the opposite direction is referred to as a kickback. This kickback voltage is applied to the capacitor C during pulse compression.
The maximum voltage is 1/2 of the voltage charged in C1 and C2. Also,
In the operation of FIG. 2 described above, in order to transfer the charge from the main capacitor C0 to the capacitor C1, the solid state switch SW needs to be in the on state at least during the period A. Also,
During the regenerative operation, it is necessary to charge the main capacitor C0 via the regenerative circuit, during which the solid state switch SW is turned off.
Therefore, the solid state switch SW needs to be turned off for at least the period B.

【0019】ここで、上記回生回路が無い場合、図2に
破線で示すように、主コンデンサC0は初期充電時(固
体スイッチSWがon時)と逆極性となるように充電さ
れる〔図2のV0kb(回生回路無し)参照〕。一方、
図1に示すように回生回路を設けた場合には、次のよう
に動作する。反射エネルギーによりコンデンサC1が逆
方向に充電されたとき、固体スイッチSWはoff状態
であり、コンデンサC1に充電された電圧(キックバッ
ク電圧)は、回生トランスTr2の2次側に発生し、こ
の電圧は回生トランスTr4の2次側に設けられたダイ
オードD4、磁気スイッチSR4、主コンデンサC0の
直列回路に印加される。このため、図2に示すように、
主コンデンサC0は初期充電時(固体スイッチSWがo
n時)と同極性となるように充電される。すなわち、反
射エネルギーが主コンデンサC0に回生される〔図2の
V0kb(回生回路有り)参照〕。本実施例において
は、上述したように、反射エネルギーの回生のための回
生トランスTr2を昇圧トランスTr1とは別途設けた
ので、回生時の回路動作に昇圧トランスTr1は介在し
ない。したがって、回生トランスの巻数を1次側、2次
側とも大きく取ることができ、また、巻数比を自由に設
定することができるので、一部残留電荷がコンデンサC
1に存在しないように、巻数比を精密に規定することが
可能となる。また、当然ながら昇圧トランスTR1の巻
数比および巻数を変更しなくともよいので、主コンデン
サC0からコンデンサC1への電荷の移行速度はできる
だけ早くなるように、昇圧トランスTR1の巻数比およ
び巻数を設定することが可能となる。
Here, in the case where the regenerative circuit is not provided, the main capacitor C0 is charged so as to have a polarity opposite to that at the initial charging (when the solid state switch SW is on), as shown by the broken line in FIG. 2 (FIG. 2). V0kb (without regenerative circuit)]. on the other hand,
When the regenerative circuit is provided as shown in FIG. 1, it operates as follows. When the capacitor C1 is charged in the opposite direction by the reflected energy, the solid switch SW is in the off state, and the voltage (kickback voltage) charged in the capacitor C1 is generated on the secondary side of the regenerative transformer Tr2. Is applied to the series circuit of the diode D4, the magnetic switch SR4, and the main capacitor C0 provided on the secondary side of the regenerative transformer Tr4. Therefore, as shown in FIG.
The main capacitor C0 is initially charged (solid switch SW is o
It is charged so as to have the same polarity as that of (at the time of n). That is, the reflected energy is regenerated in the main capacitor C0 [see V0 kb (with regenerative circuit) in FIG. 2]. In the present embodiment, as described above, since the regenerative transformer Tr2 for regenerating the reflected energy is provided separately from the step-up transformer Tr1, the step-up transformer Tr1 does not intervene in the circuit operation during regeneration. Therefore, the number of turns of the regenerative transformer can be set to be large on both the primary side and the secondary side, and the turn ratio can be set freely, so that some residual charge may be generated by the capacitor C.
It is possible to precisely define the turn ratio so that the number of turns does not exist in 1. Further, naturally, it is not necessary to change the winding ratio and the winding number of the step-up transformer TR1, so that the winding ratio and the winding number of the step-up transformer TR1 are set so that the transfer speed of the charge from the main capacitor C0 to the capacitor C1 is as fast as possible. It becomes possible.

【0020】上記のように回生トランスTr2を昇圧ト
ランスTr1とは別途設けることにより、回生トランス
の巻数、巻数比を昇圧トランスTr1とは独立して設定
でき、コンデンサC1の残留電圧を前記図13に示した
回路に比べ減少させることができるが、上記回生回路に
磁気スイッチSR4を設けることにより、一層、残留電
圧を小さくすることができる。以下、上記磁気スイッチ
SR4の作用について説明する。放電後、パルス幅を伸
長しながら移行してくる反射エネルギーにより、コンデ
ンサC1が図2のV1kbに示すように逆電圧に充電さ
れる。このとき、固体スイッチSWはoff状態であ
り、コンデンサC1に充電された電圧(キックバック電
圧)は、回生トランスTr2の2次側に発生し、この電
圧は、前記したように、回生トランスTr4の2次側に
設けられたダイオードD4、磁気スイッチSR4、主コ
ンデンサC0の直列回路に印加される。上記磁気スイッ
チSR4のVt積(磁気スイッチが飽和するまでに印加
される電圧(V)×時間(t)の積分値)は、上記キッ
クバック電圧により磁気スイッチSR2が再度飽和し、
コンデンサC1→コンデンサC2というように順方向に
再度移行しないように、上記磁気スイッチSR2が飽和
する前に飽和するような値に設定される。また、上記V
t積は、キックバック電圧が印加されたときに直ちに飽
和せず、キックバック電圧により、少なくともコンデン
サC1がピーク値まで充電された後に飽和するような値
に設定されている。すなわち、磁気スイッチSR4のV
t積は、回生トランスTr2の2次側に換算した上記磁
気スイッチSR2のVt積より小さく、上記回生トラン
スTr2の飽和までのVt積より小さい。
By providing the regenerative transformer Tr2 separately from the step-up transformer Tr1 as described above, the number of turns and the turn ratio of the regenerative transformer can be set independently of the step-up transformer Tr1, and the residual voltage of the capacitor C1 is shown in FIG. Although it can be reduced as compared with the circuit shown, the residual voltage can be further reduced by providing the magnetic switch SR4 in the regenerative circuit. The operation of the magnetic switch SR4 will be described below. After the discharge, the reflected energy moving while extending the pulse width charges the capacitor C1 to a reverse voltage as shown by V1kb in FIG. At this time, the solid-state switch SW is in the off state, and the voltage (kickback voltage) charged in the capacitor C1 is generated on the secondary side of the regenerative transformer Tr2, and this voltage is applied to the regenerative transformer Tr4 as described above. It is applied to the series circuit of the diode D4, the magnetic switch SR4, and the main capacitor C0 provided on the secondary side. The Vt product of the magnetic switch SR4 (integrated value of voltage (V) applied until the magnetic switch is saturated × time (t)) causes the kickback voltage to saturate the magnetic switch SR2 again,
The value is set so that the magnetic switch SR2 is saturated before the magnetic switch SR2 is saturated so that the capacitor C1 → the capacitor C2 does not move again in the forward direction. Also, the above V
The t product is set to a value that does not saturate immediately when a kickback voltage is applied, but saturates at least after the capacitor C1 is charged to the peak value by the kickback voltage. That is, V of the magnetic switch SR4
The t product is smaller than the Vt product of the magnetic switch SR2 converted to the secondary side of the regenerative transformer Tr2 and smaller than the Vt product of the regenerative transformer Tr2 until saturation.

【0021】このため、キックバック電圧によりコンデ
ンサC1が充電されると、磁気スイッチSR2が飽和す
る前に、回生回路の磁気スイッチSR4が飽和して導通
状態となる。これにより、コンデンサC1に充電された
キックバック電圧による電荷は、回生トランスTr2の
2次側、ダイオードD4、磁気スイッチSR4、主コン
デンサC0の回路を介して放電し、主コンデンサC0が
充電される。すなわち、回生電流が、回生トランスTR
2を介して図1の矢印方向に流れ、主コンデンサC0を
順方向に充電するよう逆移行する。このようにして反射
エネルギーは主コンデンサC0に回生される。その際、
上記磁気スイッチSR4のインダクタンスにより、主コ
ンデンサC0の電圧とコンデンサC1の電圧と等しくな
った後も電流が流れ続け、コンデンサC1に充電された
電荷の殆どが主コンデンサC0に移行する。また、磁気
スイッチSR4の漏れ電流等により、上記エネルギーの
転送が100パーセントにならず、コンデンサC1にわ
ずかな電荷が残ることがあるが、上記回生トランスTr
2の1次側と2次側の巻数比を調整することにより、コ
ンデンサC1の残留電荷をほぼ0とすることができる。
なお、主放電電極間E,Eで放電を発生させるため固体
スイッチSWをonして主コンデンサC0からコンデン
サC1へ電荷を移行する際は、ダイオードD4に逆方向
側への電圧がかかるので、電流は回生トランスTr1側
へ流れることなく、昇圧トランスTR1を介して、コン
デンサC1へ移行する。上記のように回生トランスTr
2の2次側巻線に直列にダイオードD4と磁気スイッチ
SR4を接続することにより、コンデンサC1に充電さ
れた電荷を主コンデンサC0にほぼ100%移行させる
ことができる。なお、上記例では、磁気スイッチSR4
を回生トランスTr2の2次側に設けたが、磁気スイッ
チSR4を回生トランスTr2の1次側に設けてもよ
い。
Therefore, when the capacitor C1 is charged by the kickback voltage, the magnetic switch SR4 of the regenerative circuit is saturated and brought into a conductive state before the magnetic switch SR2 is saturated. As a result, the charge due to the kickback voltage charged in the capacitor C1 is discharged through the secondary side of the regenerative transformer Tr2, the diode D4, the magnetic switch SR4, and the circuit of the main capacitor C0, and the main capacitor C0 is charged. That is, the regenerative current is the regenerative transformer TR.
1 to flow in the direction of the arrow in FIG. 1, and reversely shifts to charge the main capacitor C0 in the forward direction. In this way, the reflected energy is regenerated in the main capacitor C0. that time,
Due to the inductance of the magnetic switch SR4, the current continues to flow even after the voltage of the main capacitor C0 and the voltage of the capacitor C1 become equal, and most of the charges charged in the capacitor C1 are transferred to the main capacitor C0. Further, due to the leakage current of the magnetic switch SR4 and the like, the transfer of the energy does not reach 100%, and a slight charge may remain in the capacitor C1.
By adjusting the turns ratio between the primary side and the secondary side of 2, the residual charge of the capacitor C1 can be made almost zero.
Note that when the solid switch SW is turned on to transfer a charge from the main capacitor C0 to the capacitor C1 in order to generate a discharge between the main discharge electrodes E, E, a voltage is applied to the diode D4 in the reverse direction. Does not flow to the regenerative transformer Tr1 side, but moves to the capacitor C1 via the step-up transformer TR1. Regenerative transformer Tr as described above
By connecting the diode D4 and the magnetic switch SR4 in series to the secondary winding of No. 2, the electric charge charged in the capacitor C1 can be transferred to the main capacitor C0 by almost 100%. In the above example, the magnetic switch SR4
Is provided on the secondary side of the regenerative transformer Tr2, the magnetic switch SR4 may be provided on the primary side of the regenerative transformer Tr2.

【0022】ところで、倍電圧方式の充電回路を用いた
放電励起レーザ用高電圧パルス電源において、前記反射
エネルギーを電源側に回生するため、回生用のトランス
と該トランスの一次側にコンデンサを並列に接続した回
生回路を設け、反射エネルギーを該コンデンサに充電し
て電源側に回生するパルス充電回路が提案されている
(特開平5−327089号公報参照)。そこで、上記
磁気スイッチを設けた場合の効果について、上記特開平
5−327089号公報に記載される回生回路を図1に
示した電圧移行型の磁気パルス圧縮回路に適用した場合
と、図1に示した回生回路とを対比して説明する。図3
は前記特開平5−327089号公報に記載される回生
回路を電圧移行型の磁気圧縮回路に適用した場合の回路
構成を示す図である。図3に示す回生回路では、上記磁
気スイッチSR4が設けられておらず、回生トランスT
r2の1次側巻線に並列にコンデンサCRが接続されて
いる。このため、前記キックバック電圧によりコンデン
サC1が充電されるとき、コンデンサCRには、コンデ
ンサC1の充電電圧に等しい電圧が充電される。そし
て、上記コンデンサCRに充電された電荷が、主コンデ
ンサC0に移行し、コンデンサC1には電荷が残留す
る。この残留した電荷は、前記したように磁気圧縮回路
内で振動し、放電に悪影響を及ぼす。仮に、コンデンサ
CRとC1の容量が等しいとすると、コンデンサCRに
充電される電荷はキックバックにより生ずる電荷の1/
2であり、1/2の電荷が回生されずに残留電荷として
コンデンサC1に残ることになる。
By the way, in a high voltage pulse power supply for a discharge excitation laser using a voltage doubler charging circuit, in order to regenerate the reflected energy to the power supply side, a regeneration transformer and a capacitor are connected in parallel to the primary side of the transformer. A pulse charging circuit has been proposed in which a connected regenerative circuit is provided, and the capacitor is charged with reflected energy to regenerate the power source (see Japanese Patent Laid-Open No. 5-327089). Therefore, regarding the effect of providing the magnetic switch, the regenerative circuit disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-327089 is applied to the voltage transfer type magnetic pulse compression circuit shown in FIG. Description will be made in comparison with the illustrated regenerative circuit. Figure 3
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration in the case where the regenerative circuit described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-327089 is applied to a voltage transfer type magnetic compression circuit. In the regenerative circuit shown in FIG. 3, the magnetic switch SR4 is not provided, and the regenerative transformer T
A capacitor CR is connected in parallel with the primary winding of r2. Therefore, when the capacitor C1 is charged by the kickback voltage, the capacitor CR is charged with a voltage equal to the charging voltage of the capacitor C1. Then, the electric charge charged in the capacitor CR is transferred to the main capacitor C0, and the electric charge remains in the capacitor C1. This residual charge vibrates in the magnetic compression circuit as described above and adversely affects the discharge. Assuming that the capacitors CR and C1 have the same capacitance, the charge charged in the capacitor CR is 1 / the amount of charge generated by kickback.
Therefore, 1/2 of the electric charge is not regenerated and remains in the capacitor C1 as a residual electric charge.

【0023】これに対し、図1に示した回生回路におい
ては、コンデンサC1に並列にコンデンサCRが接続さ
れておらず、また、回生回路中に回生電流方向に逆励磁
される磁気スイッチSR4が設けられている。このた
め、キックバックにより生じた反転電荷は、コンデンサ
C2からコンデンサC1に全て転送された後、回生トラ
ンスTr2を介して、コンデンサC1から主コンデンサ
C0にほぼ100%移行する。このため、コンデンサC
1の残留電荷量を図3の回生回路に比べ、大きく減らす
ことができる。
On the other hand, in the regenerative circuit shown in FIG. 1, the capacitor CR is not connected in parallel with the capacitor C1, and a magnetic switch SR4 that is reversely excited in the regenerative current direction is provided in the regenerative circuit. Has been. Therefore, the inversion charges generated by the kickback are transferred from the capacitor C2 to the capacitor C1 and then transferred from the capacitor C1 to the main capacitor C0 by almost 100% via the regenerative transformer Tr2. Therefore, the capacitor C
The residual charge amount of 1 can be greatly reduced as compared with the regenerative circuit of FIG.

【0024】なお、上記特開平5−327089号公報
に記載されるようにLC反転型回路においては、上記残
留電荷は振動せず回路内に留まるが、上記電圧移行型の
磁気パルス圧縮回路に上記公報に記載される回生回路を
適用した場合には、上記のように残留した電荷が磁気圧
縮回路内で振動することになる。また、上記図3では、
回生トランスTr2の1次側に並列にコンデンサCRを
設けた場合について説明したが、このコンデンサCRを
設けない場合でも、回生トランスTr1を介してコンデ
ンサC1に並列に主コンデンサC0が接続されることに
なるので、コンデンサC1には残留電荷が残り,残留し
た電荷が磁気パルス圧縮回路内で振動する。
In the LC inverting type circuit as described in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 5-327089, the residual charge remains in the circuit without vibrating, but in the voltage transfer type magnetic pulse compression circuit, When the regenerative circuit described in the publication is applied, the electric charge remaining as described above vibrates in the magnetic compression circuit. Further, in FIG. 3 above,
The case where the capacitor CR is provided in parallel on the primary side of the regenerative transformer Tr2 has been described. However, even when the capacitor CR is not provided, the main capacitor C0 is connected in parallel to the capacitor C1 via the regenerative transformer Tr1. Therefore, the residual charge remains in the capacitor C1, and the residual charge vibrates in the magnetic pulse compression circuit.

【0025】図4、図5に、図1に示した本実施例の回
生回路と、図3に示した回生回路の回生時のタイムチャ
ートを示す。図4、図5において、V0,V1,V2,
Vcpはそれぞれ主コンデンサC0、コンデンサC1,
C2、ピーキングコンデンサCpの電圧を示し、図5の
Vcrは図3のコンデンサCRに充電される電圧を示
す。本実施例の回生回路においては、以下に説明するよ
うに、キックバックにより電荷の殆どが主コンデンサC
0に回生され、前記した残留電荷による振動が発生しな
い。すなわち、図4に示すように、時点t1で主コンデ
ンサC0からコンデンサC1に電荷の移行が開始し、電
圧パルスは前記したように、磁気パルス圧縮回路により
パルス圧縮されながらコンデンサC2,ピーキングコン
デンサCpに移行して(図4のt2,t3)、ピーキン
グコンデンサCpが充電される。ピーキングコンデンサ
Cpの充電途中で放電が開始され(図4のt4)、以
下、先の述べたように反射エネルギーとして、逆方向に
電流が移行する。つまり、ピーキングコンデンサCpに
逆方向に充電された電荷が、コンデンサC2,C1に移
行する(図4のt5,t6)。上記キックバックによ
り、コンデンサC1が充電されると、前記した回生回路
の磁気スイッチSR4が導通し、コンデンサC1に充電
された電荷は、回生トランスTr1を介して、主コンデ
ンサC0に移行し、同図に示すように、主コンデンサC
0が充電され、時点t7でコンデンサC1の電荷がほぼ
100%、主コンデンサC0に移行する。
FIGS. 4 and 5 show time charts during regeneration of the regenerative circuit of this embodiment shown in FIG. 1 and the regenerative circuit shown in FIG. 4 and 5, V0, V1, V2
Vcp is the main capacitor C0, the capacitors C1, and
C2 represents the voltage of the peaking capacitor Cp, and Vcr in FIG. 5 represents the voltage charged in the capacitor CR in FIG. In the regenerative circuit of the present embodiment, as described below, most of the electric charge due to kickback is the main capacitor C.
It is regenerated to 0, and the vibration due to the above-mentioned residual charge does not occur. That is, as shown in FIG. 4, at time t1, the transfer of charges from the main capacitor C0 to the capacitor C1 starts, and the voltage pulse is pulse-compressed by the magnetic pulse compression circuit to the capacitor C2 and the peaking capacitor Cp as described above. After shifting (t2 and t3 in FIG. 4), the peaking capacitor Cp is charged. Discharge starts during the charging of the peaking capacitor Cp (t4 in FIG. 4), and as described above, the current shifts in the opposite direction as reflected energy. That is, the electric charges charged in the peaking capacitor Cp in the opposite direction are transferred to the capacitors C2 and C1 (t5 and t6 in FIG. 4). When the capacitor C1 is charged by the kickback, the magnetic switch SR4 of the regenerative circuit described above is turned on, and the electric charge charged in the capacitor C1 is transferred to the main capacitor C0 via the regenerative transformer Tr1. As shown in, the main capacitor C
0 is charged, and at time t7, the electric charge of the capacitor C1 is transferred to the main capacitor C0 by almost 100%.

【0026】一方、図3に示した回生回路においては、
コンデンサC1に残留電荷が残るため、以下に説明する
ように、コンデンサC1の残留電荷により振動が発生
し、放電に悪影響を与える。すなわち、図5に示すよう
に、時点t1で主コンデンサC0からコンデンサC1に
電荷の移行が開始し、電圧パルスは前記したように、磁
気パルス圧縮回路によりパルス圧縮されながらコンデン
サC2,ピーキングコンデンサCpに移行して(図5の
t2,t3)、ピーキングコンデンサCpが充電され
る。ピーキングコンデンサCpの充電途中で放電が開始
され(図5のt4)、以下、先の述べたように反射エネ
ルギーとして、逆方向に電流が移行する。つまり、ピー
キングコンデンサCpに逆方向に充電された電荷が、コ
ンデンサC2,C1に移行する(図5のt5,t6)。
上記キックバックにより、コンデンサC2の電荷が、コ
ンデンサC1,CRに同時に移行するが、コンデンサC
1には電荷が残るため、この残留電荷により、再び、電
圧パルスの順方向の移行が始まり(図5のt6,t7以
降)、図5に示すように、この順方向の移行とキックバ
ックによる振動が発生し、負荷に複数回電圧が印加され
る。一方、コンデンサCRに充電された電荷は回生トラ
ンスTr2を介して、主コンデンサC0に移行する。な
お、図1においては、磁気アシストSR4を回生トラン
スTR2の二次側に設けているが、磁気アシストSR4
を回生トランスTR2の一次側に設けてもよい。
On the other hand, in the regenerative circuit shown in FIG.
Since the residual electric charge remains in the capacitor C1, as described below, the residual electric charge in the capacitor C1 causes vibration, which adversely affects the discharge. That is, as shown in FIG. 5, at time t1, the transfer of charges from the main capacitor C0 to the capacitor C1 starts, and the voltage pulse is compressed by the magnetic pulse compression circuit to the capacitor C2 and the peaking capacitor Cp as described above. After shifting (t2 and t3 in FIG. 5), the peaking capacitor Cp is charged. Discharge starts during the charging of the peaking capacitor Cp (t4 in FIG. 5), and as described above, the current shifts in the opposite direction as reflected energy. That is, the electric charges charged in the peaking capacitor Cp in the opposite direction are transferred to the capacitors C2 and C1 (t5 and t6 in FIG. 5).
Due to the kickback, the charge of the capacitor C2 is transferred to the capacitors C1 and CR at the same time.
Since electric charge remains in No. 1, the forward transfer of the voltage pulse starts again due to this residual electric charge (after t6 and t7 in FIG. 5), and as shown in FIG. 5, due to this forward transfer and kickback. Vibration occurs and the voltage is applied to the load multiple times. On the other hand, the electric charge charged in the capacitor CR is transferred to the main capacitor C0 via the regenerative transformer Tr2. Although the magnetic assist SR4 is provided on the secondary side of the regenerative transformer TR2 in FIG.
May be provided on the primary side of the regenerative transformer TR2.

【0027】図1では、回生回路中に磁気スイッチSR
4を設けた場合について説明したが、上記磁気スイッチ
SR4と、主コンデンサC0に接続された磁気スイッチ
SR1を兼用してもよい。図6に、磁気アシストSR1
を上記磁気スイッチとして動作させるようにした本発明
の第2の実施例の回路構成を示す。本実施例では図6に
示すように、回生トランスTr2の2次側に接続された
ダイオードD4のカソード側を、磁気アシストSR1と
昇圧トランスTr1の1次側巻線の接続点に接続する。
上記構成とすることにより、回生時、主コンデンサC0
の充電電流は、同図の矢印に示すように流れる。すなわ
ち、磁気アシストSR1を介して上記充電電流が流れる
ので、磁気アシストSR1のVt積を前記した磁気スイ
ッチSR4と同様な値に設定することにより、前記した
磁気スイッチSR4と同様な機能を磁気アシストSR1
が果たすことができる。なお、磁気アシストSR1のV
t積は、磁気圧縮動作によりある程度規定されるので自
由に値に設定することはできないが、回生トランスTr
2の巻数比等を調整することにより、前記した磁気スイ
ッチとして動作させることが可能である。上記図1、図
6においては、ダイオードD4を回生トランスTR2の
二次側に設けているが、ダイオードを回生トランスTR
2の一次側および二次側の両側に設けてもよい。このよ
うな構成することにより、回生トランスTR2のコアの
体積を半分にすることができる。
In FIG. 1, the magnetic switch SR is provided in the regeneration circuit.
4 has been described, the magnetic switch SR4 may be used also as the magnetic switch SR1 connected to the main capacitor C0. FIG. 6 shows the magnetic assist SR1.
2 shows a circuit configuration of a second embodiment of the present invention in which is operated as the magnetic switch. In this embodiment, as shown in FIG. 6, the cathode side of the diode D4 connected to the secondary side of the regenerative transformer Tr2 is connected to the connection point between the magnetic assist SR1 and the primary winding of the step-up transformer Tr1.
With the above configuration, the main capacitor C0 during regeneration
Charging current flows as indicated by the arrow in FIG. That is, since the charging current flows through the magnetic assist SR1, the Vt product of the magnetic assist SR1 is set to a value similar to that of the magnetic switch SR4, so that the same function as that of the magnetic switch SR4 can be achieved.
Can fulfill. In addition, V of the magnetic assist SR1
The t product cannot be freely set to a value because it is defined to some extent by the magnetic compression operation.
The magnetic switch can be operated by adjusting the winding ratio of 2 or the like. 1 and 6, the diode D4 is provided on the secondary side of the regenerative transformer TR2.
It may be provided on both sides of the primary side and the secondary side. With such a configuration, the volume of the core of the regenerative transformer TR2 can be halved.

【0028】ところで、先に述べたように、上記回生動
作を行わせるためには、図2において、時点(C)まで
には固体スイッチSWはoff状態になっていなければ
ならず、また、主コンデンサC0からコンデンサC1ま
で電荷が移行する間は固体スイッチSWはon状態でな
ければならない。すなわち、図2において、固体スイッ
チSWがonした時点(時点(A))から時点(B)ま
では固体スイッチSWはon状態でなければならない。
上記をまとめると、図2における期間Aの間は固体スイ
ッチSWはon状態であって、期間Bのいずれかの時点
でoff状態とならなければならない。
By the way, as described above, in order to perform the regenerative operation, the solid state switch SW must be in the off state by the time point (C) in FIG. The solid state switch SW must be in the on state while the charge is transferred from the capacitor C0 to the capacitor C1. That is, in FIG. 2, the solid state switch SW must be in the on state from the time point (time point (A)) when the solid state switch SW is turned on to the time point (B).
To summarize the above, the solid-state switch SW must be in the on state during the period A in FIG. 2 and must be in the off state at any point in the period B.

【0029】ところで、露光用光源として用いられるガ
スレーザ装置においては、レーザ出力エネルギーが一定
であることが要請され、出力エネルギー一定化制御が行
われる。上記のような制御を行う放電回路1aを含む露
光用ガスレーザ装置1は、例えば図7に示すようにコン
トローラ2、モニタモジュール3、ビームスプリッタ4
を有する。露光用ガスレーザ装置1から放出されたレー
ザ光の一部はビームスプリッタ4により取り出され、レ
ーザ出力エネルギーを測定するモニタモジュール3に導
光される。モニタモジュール3はレーザ出力エネルギー
を測定し、測定結果をコントローラ2に送信する。コン
トローラ2はレーザ出力エネルギーが一定となるよう
に、図7に示す放電回路(高電圧パルス発生装置)の高
電圧電源HVの電圧を調整する。すなわち、各レーザパ
ルス毎に高電圧電源HVの電圧、すなわち、主コンデン
サC0の電圧V0は変動し、これによりレーザ出力エネ
ルギーが一定となる。
By the way, in the gas laser device used as the light source for exposure, it is required that the laser output energy is constant, and the output energy constant control is performed. The exposure gas laser device 1 including the discharge circuit 1a that performs the above control includes a controller 2, a monitor module 3, and a beam splitter 4 as shown in FIG. 7, for example.
Have. A part of the laser light emitted from the exposure gas laser device 1 is extracted by the beam splitter 4 and guided to the monitor module 3 for measuring the laser output energy. The monitor module 3 measures the laser output energy and sends the measurement result to the controller 2. The controller 2 adjusts the voltage of the high voltage power supply HV of the discharge circuit (high voltage pulse generator) shown in FIG. 7 so that the laser output energy becomes constant. That is, the voltage of the high-voltage power supply HV, that is, the voltage V0 of the main capacitor C0 changes for each laser pulse, and the laser output energy becomes constant.

【0030】前記磁気アシストSR1の磁気アシスト時
間は、可飽和リアクトルである磁気スイッチのVt積が
一定であるので、上記のようにV0が変動すると、Vt
積が一定となるように磁気アシスト時間Tも変動する。
このため、図2における期間Aの長さも変動することに
なる。上記したように固体スイッチSWのon−off
制御は、期間A、Bに対応して行う必要があるが、この
とき上記した磁気アシスト時間Tの変動に起因する期間
Aの変動を考慮する必要がある。また、期間BもAと同
じように電圧の関数となっているので考慮する必要があ
る。
The magnetic assist time of the magnetic assist SR1 is constant because the Vt product of the magnetic switch, which is a saturable reactor, is constant when V0 fluctuates as described above.
The magnetic assist time T also changes so that the product becomes constant.
Therefore, the length of the period A in FIG. 2 also changes. As described above, the solid switch SW is on-off.
The control needs to be performed corresponding to the periods A and B, but at this time, it is necessary to consider the fluctuation of the period A caused by the fluctuation of the magnetic assist time T described above. Further, the period B is also a function of the voltage as in the case of A, so it is necessary to consider it.

【0031】次に、上記期間A、期間Bに応じて、固体
スイッチSWのon−offを制御することができる制
御装置に構成について説明する。図8に固体スイッチS
Wのon−off制御を行うための制御装置の第1の構
成例を示す。図8におけるコントローラは図7のコント
ローラ2と同等のものであり、モニタモジュール3から
送信されるレーザ出力エネルギーの測定結果のデータを
受信する。コントローラ2は受信したレーザ出力エネル
ギーデータに基づき、充電電圧値演算部2aにより次回
の放電のための主コンデンサC0への充電電圧を演算し
て決定する。そして、主コンデンサC0への充電電圧
が、この決定した電圧値となるように高電圧電源HVに
充電電圧値調整指令を送信して、高電圧電源HVを制御
する。同時にコントローラ2は充電電圧値演算部2aに
おいて決定した主コンデンサC0の充電電圧値データを
スイッチon−offタイミング制御部2bに送る。ス
イッチon−offタイミング制御部2bは、受信した
充電電圧値データ及び予めスイッチon−offタイミ
ング制御部2bに記憶されている磁気アシストSR1の
Vt積に基づき磁気アシスト時間Tを算出して、期間A
の長さを求める。すなわち、図2における電流パルス幅
Tiは回路定数の値からほぼ一定に定まり、予めスイッ
チon−offタイミング制御部2bに記憶されてい
る。スイッチon−offタイミング制御部2bは、上
記算出した磁気アシスト時間Tと予め記憶されている電
流パルス幅Tiの和より期間Aの長さを求める。また、
期間Bは、上記充電電圧値データと磁気パルス圧縮回路
の回路定数により定まる。そこで、例えば、予め上記電
圧値と期間Bの関係を求めおき、記憶回路等に記憶して
おく。そして、該記憶装置から上記充電電圧値データに
対応した期間Bを読み出す。
Next, the structure of the control device capable of controlling the on-off of the solid state switch SW according to the periods A and B will be described. Figure 8 shows the solid state switch S
The 1st example of composition of the control device for performing on-off control of W is shown. The controller in FIG. 8 is the same as the controller 2 in FIG. 7, and receives the data of the measurement result of the laser output energy transmitted from the monitor module 3. Based on the received laser output energy data, the controller 2 calculates and determines the charging voltage for the main capacitor C0 for the next discharge by the charging voltage value calculator 2a. Then, the charging voltage value adjustment command is transmitted to the high voltage power source HV so that the charging voltage to the main capacitor C0 becomes the determined voltage value, and the high voltage power source HV is controlled. At the same time, the controller 2 sends the charging voltage value data of the main capacitor C0 determined by the charging voltage value calculation unit 2a to the switch on-off timing control unit 2b. The switch on-off timing control unit 2b calculates the magnetic assist time T based on the received charging voltage value data and the Vt product of the magnetic assist SR1 stored in advance in the switch on-off timing control unit 2b, and the period A
Find the length of. That is, the current pulse width Ti in FIG. 2 is determined to be substantially constant from the value of the circuit constant, and is stored in the switch on-off timing control unit 2b in advance. The switch on-off timing control unit 2b determines the length of the period A from the sum of the calculated magnetic assist time T and the current pulse width Ti stored in advance. Also,
The period B is determined by the charging voltage value data and the circuit constant of the magnetic pulse compression circuit. Therefore, for example, the relationship between the voltage value and the period B is obtained in advance and stored in a storage circuit or the like. Then, the period B corresponding to the charging voltage value data is read from the storage device.

【0032】on−offタイミング制御部2bは、設
定された繰返し周波数に基づいて、固体スイッチSWの
on−offの周波数を制御するが、上記のように求め
た期間A及びBに基づき、固体スイッチSWにon信号
を送信した時点(図2における時点(A))を起点とし
て、期間A経過後、期間B終了以前(図2における時点
(B)から時点(C)の間)に固体スイッチSWにof
f信号を送信する。なお、固体スイッチSWにon信号
を送信した時点と固体スイッチSWが実際にonする時
点のずれやずれの変動(ジッタ)を考慮して、off信
号を図2における時点(B)より遅れて送信することが
望ましい。また、固体スイッチSWにoff信号を送信
した時点と固体スイッチSWが実際にoffする時点の
ずれやずれの変動(ジッタ)を考慮して、off信号
は、時点(C)より先だって送信することが望ましい。
以上のような構成、制御により回生動作が行われる間、
固体スイッチSWを確実にoffとすることができる。
The on-off timing control section 2b controls the on-off frequency of the solid-state switch SW based on the set repetition frequency, but on the basis of the periods A and B obtained as described above, the solid-state switch is controlled. The solid state switch SW is set to be a starting point from the time point when the on signal is transmitted to the SW (time point (A) in FIG. 2) and before the end of the time period B (between time point (B) and time point (C) in FIG. 2). To of
The f signal is transmitted. It should be noted that the off signal is transmitted later than the time point (B) in FIG. 2 in consideration of the deviation between the time point when the on signal is transmitted to the solid state switch SW and the time point when the solid state switch SW is actually turned on and the variation (jitter) of the deviation. It is desirable to do. In addition, the off signal may be transmitted before the time point (C) in consideration of the deviation between the time point when the off signal is transmitted to the solid state switch SW and the time point when the solid state switch SW is actually turned off, and the fluctuation (jitter) of the deviation. desirable.
While the regenerative operation is performed by the above configuration and control,
The solid-state switch SW can be surely turned off.

【0033】図9に固体スイッチSWのon−off制
御を行うための制御装置の第2の構成例を示す。図9に
示す制御装置の構成例は図8に示す第1の構成例の変形
例であり、相違点は、第1の構成例においてはコントロ
ーラ2の充電電圧値演算部1aからの主コンデンサC0
の充電電圧値データを用いて磁気アシスト時間Tを計算
していたのに対し、第2の構成例においては、直接主コ
ンデンサC0の電圧値を電圧検出器Vsで検出して、こ
の検出データを用いて磁気アシスト時間Tを計算する。
すなわち、電圧検出器Vsは、計測した主コンデンサC
0の充電電圧値データをスイッチon−offタイミン
グ制御部2bに送信する。スイッチon−offタイミ
ング制御部2bは、前記したように、受信した充電電圧
値データ及び予めスイッチon−offタイミング制御
部2bに記憶されている磁気アシストSR1のVt積に
基づき期間Aの長さを求めるとともに、前記したように
期間Bを求める。
FIG. 9 shows a second configuration example of the control device for performing on-off control of the solid-state switch SW. The configuration example of the control device shown in FIG. 9 is a modification of the first configuration example shown in FIG. 8, and the difference is that in the first configuration example, the main capacitor C0 from the charging voltage value calculation unit 1a of the controller 2 is different.
While the magnetic assist time T is calculated by using the charging voltage value data of the above, in the second configuration example, the voltage value of the main capacitor C0 is directly detected by the voltage detector Vs, and this detection data is obtained. The magnetic assist time T is calculated using this.
That is, the voltage detector Vs measures the measured main capacitor C.
The charging voltage value data of 0 is transmitted to the switch on-off timing control unit 2b. As described above, the switch on-off timing control unit 2b determines the length of the period A based on the received charging voltage value data and the Vt product of the magnetic assist SR1 stored in the switch on-off timing control unit 2b in advance. In addition to the above, the period B is calculated as described above.

【0034】on−offタイミング制御部2bは、繰
返し周波数に基づいて、固体スイッチSWのon−of
fの周波数を制御するが、上記のように算出した期間A
と期間Bとに基づき、固体スイッチSWにon信号を送
信した時点(図2における時点(A))を起点として、
期間A経過後、期間B終了以前(図2における時点
(B)から時点(C)の間)に固体スイッチSWにof
f信号を送信する。なお、第1の構成例のときと同様、
固体スイッチSWにon信号を送信した時点と固体スイ
ッチSWが実際にonする時点のずれやずれの変動(ジ
ッタ)を考慮して、off信号は図2における時点
(B)より遅れて送信することが望ましい。また、固体
スイッチSWにoff信号を送信した時点と固体スイッ
チSWが実際にoffする時点のずれやずれの変動(ジ
ッタ)を考慮して、off信号は、時点(C)より先だ
って送信することが望ましい。以上のような制御装置に
用いて制御することにより、回生動作が行われる間、固
体スイッチSWを確実にoffとすることができる。
The on-off timing control section 2b determines the on-off of the solid state switch SW based on the repetition frequency.
Although the frequency of f is controlled, the period A calculated as described above is used.
Based on the period B and the period B, the time point at which the on signal is transmitted to the solid state switch SW (time point (A) in FIG. 2) is used as the starting point.
After the lapse of the period A and before the end of the period B (between the time point (B) and the time point (C) in FIG. 2), the solid state switch SW is turned off.
The f signal is transmitted. As in the case of the first configuration example,
The off signal should be transmitted later than the time point (B) in FIG. 2 in consideration of the deviation between the time point when the on signal is transmitted to the solid state switch SW and the time point when the solid state switch SW is actually turned on or the fluctuation (jitter) of the deviation. Is desirable. In addition, the off signal may be transmitted before the time point (C) in consideration of the deviation between the time point when the off signal is transmitted to the solid state switch SW and the time point when the solid state switch SW is actually turned off, and the fluctuation (jitter) of the deviation. desirable. By performing control using the above control device, the solid state switch SW can be surely turned off while the regenerative operation is performed.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明においては
以下の効果を得ることができる。 (1)負荷のインピーダンスの違いによる反転電荷(反
射エネルギー)を、熱として消費するのではなく、主コ
ンデンサC0へ回生するので、熱として消費する場合と
異なり、大掛かりな冷却構造も不要で装置が大型化せ
ず、またレーザ全体の消費電流が小さくなる。 (2)また、この回生動作を行うに当たり、本発明にお
いては、反射エネルギーの回生に個別に回生トランスT
R2を設けたので、回生時の回路動作に昇圧トランスT
R1は介在せず、回生トランスの巻数、巻数比を昇圧ト
ランスとは独立して設定することができる。このため、
回生トランスの巻数を1次側、2次側とも大きく取っ
て、一部残留電荷がコンデンサC1に存在しないよう
に、巻数比を精密に規定することが可能となる。また、
当然ながら昇圧トランスTR1の巻数比および巻数を変
更しなくともよいので、主コンデンサC0からコンデン
サC1への電荷の移行速度はできるだけ早くなるよう
に、昇圧トランスTR1の巻数比および巻数を設定する
ことが可能となる。 (3)回生回路中に磁気スイッチを設けることにより、
キックバック時にコンデンサC1に充電された電荷をほ
ぼ100%、主コンデンサC0に移行させることができ
る。したがって、コンデンサC1の残留電荷の発生を押
さえることができ、主放電電極への悪影響回避と、回生
効率の向上を図ることができる。
As described above, the following effects can be obtained in the present invention. (1) Since the inversion charge (reflected energy) due to the difference in the impedance of the load is not consumed as heat but is regenerated to the main capacitor C0, unlike the case where it is consumed as heat, a large-scale cooling structure is not required and the device is The size of the laser does not increase, and the current consumption of the entire laser decreases. (2) Further, in performing the regenerative operation, in the present invention, the regenerative transformer T is individually provided for regenerating the reflected energy.
Since R2 is provided, step-up transformer T can be used for circuit operation during regeneration.
The number of turns and the number of turns ratio of the regenerative transformer can be set independently of the step-up transformer without R1. For this reason,
By making the number of turns of the regenerative transformer large on both the primary side and the secondary side, it is possible to precisely specify the turns ratio so that some residual charges do not exist in the capacitor C1. Also,
Of course, it is not necessary to change the winding ratio and the winding number of the step-up transformer TR1, so that the winding ratio and the winding number of the step-up transformer TR1 can be set so that the transfer speed of the charges from the main capacitor C0 to the capacitor C1 is as fast as possible. It will be possible. (3) By providing a magnetic switch in the regenerative circuit,
Almost 100% of the electric charge charged in the capacitor C1 during kickback can be transferred to the main capacitor C0. Therefore, it is possible to suppress the generation of residual charge in the capacitor C1, avoid adverse effects on the main discharge electrode, and improve the regeneration efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の回生回路を有する高電
圧パルス発生装置の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a high voltage pulse generator having a regenerative circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す回生回路の動作を説明するタイムチ
ャートである。
FIG. 2 is a time chart explaining the operation of the regenerative circuit shown in FIG.

【図3】本発明の回生回路との作用を比較するため回生
トランスを有する回生回路の構成例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a regenerative circuit having a regenerative transformer for comparing the operation with the regenerative circuit of the present invention.

【図4】第1の実施例の回生回路の回生時のタイムチャ
ートを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a time chart during regeneration of the regenerative circuit of the first embodiment.

【図5】図3に示した回生回路の回生時のタイムチャー
トを示す図である。
5 is a diagram showing a time chart during regeneration of the regenerative circuit shown in FIG.

【図6】本発明の第2の実施例の回生回路の構成を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a regenerative circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図7】露光用ガスレーザ装置の制御系の構成例を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a control system of an exposure gas laser device.

【図8】高電圧パルス発生装置の固体スイッチの制御を
行うための制御装置の構成例(1)を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example (1) of a control device for controlling a solid-state switch of a high-voltage pulse generator.

【図9】高電圧パルス発生装置の固体スイッチの制御を
行うための制御装置の構成例(2)を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example (2) of a control device for controlling a solid state switch of a high voltage pulse generator.

【図10】高電圧パルス発生装置の構成例を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a high voltage pulse generator.

【図11】図10において、コンデンサC2にかかる電
圧、ピーキングコンデンサCpにかかる電圧の波形を示
す図である。
11 is a diagram showing waveforms of a voltage applied to the capacitor C2 and a voltage applied to the peaking capacitor Cp in FIG.

【図12】逆電圧により発生した電荷を抵抗にて処理す
る回路を有するガスレーザ装置の放電回路の構成例を示
す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a discharge circuit of a gas laser device having a circuit for processing charges generated by a reverse voltage with a resistor.

【図13】エネルギー回生用の回生回路構成を有する高
電圧発生装置の構成例(1)を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration example (1) of a high voltage generator having a regenerative circuit configuration for energy regeneration.

【図14】エネルギー回生用の回生回路構成を有する高
電圧発生装置の構成例(2)を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration example (2) of a high voltage generator having a regenerative circuit configuration for energy regeneration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

SR1 磁気アシスト SR2、SR3磁気スイッチ SR4 磁気スイッチ SW 固体スイッチ C0 主コンデンサ Tr1 昇圧トランス C1,C2 コンデンサ Cp ピーキングコンデンサ E 主放電電極 Tr2 回生トランス D4 ダイオード Vs 電圧検出器 1 露光用ガスレーザ装置 1a 放電回路 2 コントローラ 2a 充電電圧値演算部 2b スイッチon−offタイミング制御部 3 モニタモジュール 4 ビームスプリッタ SR1 magnetic assist SR2, SR3 magnetic switch SR4 magnetic switch SW solid state switch C0 main capacitor Tr1 step-up transformer C1, C2 capacitors Cp peaking capacitor E Main discharge electrode Tr2 regenerative transformer D4 diode Vs voltage detector 1 Gas laser device for exposure 1a discharge circuit 2 controller 2a Charge voltage value calculator 2b switch on-off timing controller 3 Monitor module 4 beam splitter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F071 AA06 GG03 5H790 BA02 BB15 CC01 CC06 DD06 EA01 EA02 EA03 EA07 EA11   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 5F071 AA06 GG03                 5H790 BA02 BB15 CC01 CC06 DD06                       EA01 EA02 EA03 EA07 EA11

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 充電器と、この充電器により高電圧に充
電される主コンデンサと、可飽和リアクトルからなる磁
気アシストと、スイッチ手段とが昇圧トランスの1次側
に直列に接続され、 上記昇圧トランスの2次側に磁気パルス圧縮回路が接続
され、上記スイッチ手段を制御するコントローラとを備
えた高電圧パルス発生装置における回生回路であって、 上記回生回路は、 1次側巻線が昇圧トランスの2次側巻線に接続された磁
気パルス圧縮回路の初段のコンデンサと並列に接続さ
れ、2次側巻線とダイオードの直列回路が、上記主コン
デンサに接続された、負荷側からの反射エネルギーを主
コンデンサに回生する回生トランスを備え、 上記コントローラは反射エネルギー回生時に主コンデン
サへと流れる回生電流が発生する前に上記スイッチ手段
をオフ状態にする機能を有することを特徴とする高電圧
パルス発生装置における回生回路。
1. A charger, a main capacitor charged to a high voltage by the charger, a magnetic assist consisting of a saturable reactor, and a switch means are connected in series to the primary side of a step-up transformer. A regenerative circuit in a high-voltage pulse generator comprising a magnetic pulse compression circuit connected to the secondary side of the transformer, and a controller for controlling the switch means, wherein the regenerative circuit has a primary winding of a step-up transformer. Energy reflected from the load side, which is connected in parallel with the first-stage capacitor of the magnetic pulse compression circuit connected to the secondary winding of the, and the series circuit of the secondary winding and the diode is connected to the main capacitor. Is equipped with a regenerative transformer that regenerates the main capacitor, and the controller described above regenerates the regenerated energy before the regenerative current flowing to the main capacitor occurs. Regeneration circuit in the high-voltage pulse generating device and having a function of a switch means in the off state.
【請求項2】 上記回生トランスの1次巻線もしくは2
次側巻線に直列に磁気スイッチが接続されていることを
特徴とする請求項1の高電圧パルス発生装置における回
生回路。
2. The primary winding or 2 of the regenerative transformer
The regenerative circuit in the high voltage pulse generator according to claim 1, wherein a magnetic switch is connected in series to the secondary winding.
【請求項3】 上記昇圧トランスの1次側に直列に接続
された可飽和リアクトルからなる磁気アシストと、上記
回生トランスに直列に接続された磁気スイッチを共通化
したことを特徴とする請求項2の高電圧パルス発生装置
における回生回路。
3. A magnetic assist comprising a saturable reactor connected in series to the primary side of the step-up transformer and a magnetic switch connected in series to the regenerative transformer are used in common. Circuit in the high-voltage pulse generator of.
【請求項4】 反射エネルギーの回生時に、上記昇圧ト
ランスの2次側に残留電荷が最も小さくなるように上記
回生用トランスの巻数比が定められていることを特徴と
する請求項1,2または請求項3の高電圧パルス発生装
置における回生回路。
4. The winding ratio of the regenerative transformer is set so that residual charge is minimized on the secondary side of the step-up transformer during regeneration of reflected energy. A regenerative circuit in the high-voltage pulse generator according to claim 3.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007258558A (en) * 2006-03-24 2007-10-04 Komatsu Ltd Power supply circuit of gas laser device
JP2010073947A (en) * 2008-09-19 2010-04-02 Gigaphoton Inc Power supply device for pulse laser
JP2010187486A (en) * 2009-02-13 2010-08-26 Meidensha Corp Pulse power supply
CN106291014A (en) * 2016-08-31 2017-01-04 许继电源有限公司 A kind of high-voltage pulse generator
JP2018033261A (en) * 2016-08-25 2018-03-01 株式会社末松電子製作所 Pulse generating circuit

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007258558A (en) * 2006-03-24 2007-10-04 Komatsu Ltd Power supply circuit of gas laser device
JP4702889B2 (en) * 2006-03-24 2011-06-15 株式会社小松製作所 Gas laser device power supply circuit
JP2010073947A (en) * 2008-09-19 2010-04-02 Gigaphoton Inc Power supply device for pulse laser
JP2010187486A (en) * 2009-02-13 2010-08-26 Meidensha Corp Pulse power supply
JP2018033261A (en) * 2016-08-25 2018-03-01 株式会社末松電子製作所 Pulse generating circuit
CN106291014A (en) * 2016-08-31 2017-01-04 许继电源有限公司 A kind of high-voltage pulse generator
CN106291014B (en) * 2016-08-31 2018-12-28 许继电源有限公司 A kind of high-voltage pulse generator

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