【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルストランスと、スイッチング素子を用いて高電圧パルスを発生させるパルス電源装置に関するものであり、特に、出力パルス電圧の急峻な立ち上がりを実現するパルス電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンデンサに充電された電荷を、パルストランスとスイッチング素子を介して放電させ、パルストランス２次巻線に高電圧パルス電圧を発生させるパルス電源装置については公知である。
以下に、従来のパルス電源装置について、図４のパルストランスを用いたパルス電源装置の回路を参照して詳述する。
図４において、１は充電用電源、２は放電用コンデンサ、２１はパルストランス、４は半導体スイッチ、５は正極出力端子、６は負極出力端子である。
【０００３】
充電用電源１により充電される放電用コンデンサ２には、パルストランス２１の１次巻線と半導体スイッチ４が直列に接続される。
放電用コンデンサ２が充分に充電された後、半導体スイッチ４にスイッチング信号を入力すると、放電用コンデンサ２からパルストランス２１の１次巻線、半導体スイッチ４へと放電電流が流れ、パルストランス２１の２次巻線に接続された正極出力端子５と負極出力端子６の間に、ピーク電圧が電源電圧とパルストランス巻数比の積になる高圧パルス電圧が発生する。
このとき、半導体スイッチ４に入力されるスイッチング信号は、パルストランス２１に使用される磁心を飽和させないような電圧時間積の範囲で、パルス幅が調節される。
【０００４】
図５は、一般的な構造のパルストランスの断面図であり、前記図４に記載の、パルストランス２１の一般的な構造を示す図である。
図５において、１１は磁心、３１は１次巻線、３２は層間絶縁、３３は２次巻線である。
磁心１１の上に１次巻線３１を施し、その上に層間絶縁３２、さらにその上に２次巻線３３を施してある。層間絶縁３２は１次・２次巻線間の絶縁破壊を防止するためのものである。
図５では、ＥＩ型磁心にてパルストランスを構成した例であるが、その他にトロイダル型、ＥＥ型の磁心を用いた場合も、同様の構造となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のパルストランスの構造では、１次・２次巻線間の結合が悪く、漏れインダクタンスの影響でパルスの立上りが鈍化したり、漏れインダクタンスと浮遊容量により出力電圧に共振が発生するという問題があった。
また、パルストランスの製作上の問題として、磁心に巻線を施す際、１次巻線、層間絶縁、２次巻線を層状に巻くために、３回の巻線工程を行わなくてはならず、作業の煩雑な点も問題であった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、主としてその目的とするところは、１次・２次巻線間の結合度が良好で、漏れインダクタンスの少ないパルストランスにより、立上りの急峻なパルス電圧を実現し、パルストランスの巻線施工も簡単なパルス電源装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明では、パルス電源装置のパルストランスの巻線に、同軸電線を使用し、同軸電線の芯線もしくは外側線を１次巻線に、他方を２次巻線に用いることで、１次・２次巻線間の結合度を良好に保ち、漏れインダクタンスの影響を最小にするものである。
【０００７】
本発明は上記原理に基づき、前述の課題を解決するものであり、その目的を達成するための手段は、
１）、請求項１において
パルストランスと半導体スイッチング素子により、パルストランス２次巻線にパルス電圧を発生させるパルス電源装置において、パルストランスの巻線に同軸電線を巻装したことを特徴とするものである。
【０００８】
２）、請求項２において
請求項１記載のパルス電源装置において、巻線に同軸電線を用いたパルストランスを複数個使用し、全トランスの１次巻線を並列接続にし、全トランスの２次巻線を直列接続することで、高電圧パルスを出力することができることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の、同軸巻線型パルストランスと、半導体スイッチング素子を用いた請求項１のパルス電源装置の回路図である。
図１において、３は同軸巻線型パルストランスであり、図４と同一番号は同一構成図品を示す。
以下、図１について説明する。
【００１０】
同軸巻線型パルストランス３は、同軸巻線の芯線もしくは外側線を１次巻線とし、他方を２次巻線とする。
図４と同様、充電用電源１により充電される放電用コンデンサ２に、同軸巻線型パルストランス３の１次巻線と、半導体スイッチング素子４が直列接続される。同軸巻線型トランス３の２次巻線は、正極出力端子５、負極出力端子６に接続される。
放電用コンデンサ２が充分に充電されたあと、半導体スイッチング素子４にスイッチング信号を入力すると、放電用コンデンサ２から、同軸巻線型パルストランス３の１次巻線、半導体スイッチング素子を通る放電電流が流れ、同軸巻線型パルストランス３の２次巻線に、ピーク電圧が充電用電源１と同一のパルス電圧が発生する。
【００１１】
このように構成されるパルス電源装置では、パルストランスの１次・２次巻線間の結合度が良好であるため、漏れインダクタンスの影響が少なく、急峻な立上りのパルス電圧を出力することが可能である。
【００１２】
図２は、本発明の、複数の同軸巻線型パルストランスと、半導体スイッチング素子を用いた、請求項２のパルス電源装置の回路図である。
図２において、図１と同一番号は同一構成部品を示す。
同軸巻線型パルストランス３は複数個用意し、それぞれの１次巻線は極性を揃えて並列接続し、スイッチング素子４と直列接続したものを、放電用コンデンサ２へ接続する。一方、それぞれの２次巻線は直列接続とし、最上段トランスの正極を正極出力端子５へ、最下段トランスの負極を負極出力端子６へ接続する。
図１の回路と同様、放電用コンデンサ２が充分に充電されたあと、半導体スイッチング素子４にスイッチング信号を入力すると、正極出力端子５と負極出力端子６の間にパルス電圧が発生するが、このときのピーク電圧は、充電用電源１の電圧と、用意した同軸巻線型パルストランス３の個数の積となる。
【００１３】
このように構成されたパルス電源装置では、パルストランスの１次・２次巻線間の結合度を良好に保ったまま、パルストランスの個数分だけ１次側電圧を昇圧して出力することが可能である。
【００１４】
図３は、本発明の、同軸巻線型パルストランスの実施例を示す、断面構造図である。
図２において、１１は磁心、１２は同軸巻線である。
磁心１１の上に、同軸電線を巻いて同軸巻線１２としたものであり、同軸電線の芯線１３もしくは外側線１４を１次巻線に、他方を２次巻線とする。ここで磁心１１が無く、空心構造とした同軸巻線型パルストランスにも適用可能である。このような構造でパルストランスを製作すると、１次・２次巻線の結合度が良好になるばかりでなく、図５のような層間絶縁を施す工程が不要になり、また、巻線の製作工程が簡略化されるなどで安価となる。
【００１５】
【発明の効果】
以上、同軸電線を巻線にしたパルストランスにて構成されるパルス電源装置について説明した。
この方法によれば、パルストランスの漏れインダクタンスの影響が少なく、パルスの立上りが急峻で、製作の簡単なパルス電源装置が実現できるので、実用上多いに有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、同軸巻線型パルストランスを用いた、パルス電源装置の回路図である。
【図２】本発明の、同軸巻線型パルストランスを複数用いた、パルス電源装置の回路図である。
【図３】本発明の、同軸巻線型パルストランスの断面構造を示した図である。
【図４】パルストランスと半導体スイッチング素子を用いたパルス電源装置の回路図である。
【図５】一般的なパルストランスの断面構造を示した図である。
【符号の説明】
１ 充電用電源
２ 放電用コンデンサ
３ 同軸巻線型パルストランス
４ 半導体スイッチング素子
５ 正極出力端子
６ 負極出力端子
１１ 磁心
１２ 同軸巻線
１３ 芯線
１４ 外側線
２１ パルストランス
３１ １次巻線
３２ 層間絶縁
３３ ２次巻線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pulse power supply device that generates a high-voltage pulse using a pulse transformer and a switching element, and particularly to a pulse power supply device that realizes a steep rise of an output pulse voltage.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A pulse power supply device that discharges a charge stored in a capacitor through a pulse transformer and a switching element and generates a high-voltage pulse voltage in a secondary winding of the pulse transformer is known.
Hereinafter, a conventional pulse power supply device will be described in detail with reference to the circuit of the pulse power supply device using the pulse transformer of FIG.
In FIG. 4, 1 is a charging power supply, 2 is a discharging capacitor, 21 is a pulse transformer, 4 is a semiconductor switch, 5 is a positive output terminal, and 6 is a negative output terminal.
[0003]
The primary winding of the pulse transformer 21 and the semiconductor switch 4 are connected in series to the discharging capacitor 2 charged by the charging power supply 1.
When the switching signal is input to the semiconductor switch 4 after the discharge capacitor 2 is sufficiently charged, a discharge current flows from the discharge capacitor 2 to the primary winding of the pulse transformer 21 and the semiconductor switch 4, Between the positive output terminal 5 and the negative output terminal 6 connected to the secondary winding, a high-voltage pulse voltage whose peak voltage is the product of the power supply voltage and the turns ratio of the pulse transformer is generated.
At this time, the pulse width of the switching signal input to the semiconductor switch 4 is adjusted within a range of a voltage-time product that does not saturate the magnetic core used in the pulse transformer 21.
[0004]
FIG. 5 is a sectional view of a pulse transformer having a general structure, and is a diagram showing a general structure of the pulse transformer 21 described in FIG.
In FIG. 5, 11 is a magnetic core, 31 is a primary winding, 32 is interlayer insulation, and 33 is a secondary winding.
A primary winding 31 is provided on the magnetic core 11, an interlayer insulation 32 is provided thereon, and a secondary winding 33 is provided thereon. The interlayer insulation 32 is for preventing dielectric breakdown between the primary and secondary windings.
FIG. 5 shows an example in which the pulse transformer is constituted by an EI-type magnetic core, but the same structure is also obtained when a toroidal-type or EE-type magnetic core is used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the structure of the pulse transformer, the coupling between the primary and secondary windings is poor, the rise of the pulse is slowed down by the influence of the leakage inductance, and resonance occurs in the output voltage due to the leakage inductance and the stray capacitance. There was a problem.
Also, as a problem in manufacturing the pulse transformer, when winding the core, it is necessary to perform three winding steps in order to wind the primary winding, the interlayer insulation, and the secondary winding in layers. However, there was a problem in that the work was complicated.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object thereof is to provide a pulse transformer having a good degree of coupling between primary and secondary windings and a pulse transformer having a small leakage inductance and having a sharp rise. It is an object of the present invention to provide a pulse power supply device that realizes a voltage and allows easy winding of a pulse transformer.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, according to the present invention, a coaxial electric wire is used for the winding of the pulse transformer of the pulse power supply device, the core wire or the outer wire of the coaxial electric wire is used for the primary winding, and the other is used for the secondary winding.・ The degree of coupling between the secondary windings is kept good, and the influence of the leakage inductance is minimized.
[0007]
The present invention is based on the above principle and solves the above-mentioned problems, and means for achieving the object are as follows:
1) A pulse power supply device for generating a pulse voltage in a secondary winding of a pulse transformer by a pulse transformer and a semiconductor switching element according to claim 1, wherein a coaxial electric wire is wound around the winding of the pulse transformer. It is.
[0008]
2) The pulse power supply device according to claim 1, wherein a plurality of pulse transformers each using a coaxial electric wire for the winding are used, and the primary windings of all the transformers are connected in parallel, and the secondary windings of all the transformers are connected. A high voltage pulse can be output by connecting the windings in series.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a circuit diagram of a pulse power supply device according to claim 1 using a coaxial winding type pulse transformer and a semiconductor switching element of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 3 denotes a coaxial winding type pulse transformer, and the same reference numerals as those in FIG.
Hereinafter, FIG. 1 will be described.
[0010]
The coaxial winding type pulse transformer 3 uses the core wire or the outer wire of the coaxial winding as a primary winding and the other as a secondary winding.
4, a primary winding of a coaxial winding type pulse transformer 3 and a semiconductor switching element 4 are connected in series to a discharging capacitor 2 charged by a charging power supply 1. The secondary winding of the coaxial winding type transformer 3 is connected to a positive output terminal 5 and a negative output terminal 6.
When a switching signal is input to the semiconductor switching element 4 after the discharge capacitor 2 is sufficiently charged, a discharge current flows from the discharge capacitor 2 through the primary winding of the coaxial winding type pulse transformer 3 and the semiconductor switching element. A pulse voltage having the same peak voltage as the charging power supply 1 is generated in the secondary winding of the coaxial winding type pulse transformer 3.
[0011]
In the pulse power supply device configured as described above, since the degree of coupling between the primary and secondary windings of the pulse transformer is good, the influence of the leakage inductance is small, and a steep rising pulse voltage can be output. It is.
[0012]
FIG. 2 is a circuit diagram of a pulse power supply device according to claim 2 using a plurality of coaxial winding type pulse transformers and a semiconductor switching element of the present invention.
2, the same numbers as those in FIG. 1 indicate the same components.
A plurality of coaxial winding type pulse transformers 3 are prepared, the respective primary windings are connected in parallel with the same polarity, and those connected in series with the switching element 4 are connected to the discharging capacitor 2. On the other hand, the respective secondary windings are connected in series, and the positive pole of the uppermost transformer is connected to the positive output terminal 5 and the negative pole of the lowermost transformer is connected to the negative output terminal 6.
As in the circuit of FIG. 1, when a switching signal is input to the semiconductor switching element 4 after the discharging capacitor 2 is sufficiently charged, a pulse voltage is generated between the positive output terminal 5 and the negative output terminal 6. The peak voltage at this time is the product of the voltage of the charging power supply 1 and the number of the prepared coaxial winding type pulse transformers 3.
[0013]
In the pulse power supply device configured as described above, it is possible to increase the primary voltage by the number of pulse transformers and output the same while maintaining good coupling between the primary and secondary windings of the pulse transformer. It is possible.
[0014]
FIG. 3 is a sectional structural view showing an embodiment of a coaxial winding type pulse transformer according to the present invention.
In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a magnetic core, and 12 denotes a coaxial winding.
A coaxial electric wire is wound around a magnetic core 11 to form a coaxial winding 12. The core wire 13 or the outer wire 14 of the coaxial electric wire is used as a primary winding, and the other is used as a secondary winding. Here, the present invention can be applied to a coaxial winding type pulse transformer having no core 11 and an air core structure. Manufacturing a pulse transformer with such a structure not only improves the degree of coupling between the primary and secondary windings, but also eliminates the step of providing interlayer insulation as shown in FIG. The process is simplified and the cost is reduced.
[0015]
【The invention's effect】
The pulse power supply device configured by the pulse transformer having the coaxial wire wound has been described above.
According to this method, a pulse power supply device having a small influence of the leakage inductance of the pulse transformer, a steep rise of the pulse, and a simple manufacture can be realized, which is practically useful.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a pulse power supply device using a coaxial winding type pulse transformer according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a pulse power supply device using a plurality of coaxial winding type pulse transformers of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure of a coaxial winding type pulse transformer according to the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram of a pulse power supply device using a pulse transformer and a semiconductor switching element.
FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional structure of a general pulse transformer.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 charging power supply 2 discharging capacitor 3 coaxial winding type pulse transformer 4 semiconductor switching element 5 positive output terminal 6 negative output terminal 11 magnetic core 12 coaxial winding 13 core wire 14 outer wire 21 pulse transformer 31 primary winding 32 interlayer insulation 33 2 Next winding
