JP2005086970A - コンデンサの充電器および充電方式 - Google Patents

Abstract

【課題】パルス電源の直流電源とするシングルコンデンサ、または２つのコンデンサを目標電圧まで高い精度で充電し、さらに小型化、低価格化を図る。
【解決手段】コンバータＣＮＶからチョッパ回路で交流電力を得、この出力を１次入力とする昇圧変圧器Ｔｆは２次巻線とこれよりも高い電圧にした３次巻線を有して昇圧した交流出力を得、整流器Ｄ１は２次巻線出力の整流出力でコンデンサＣを目標電圧よりも若干低い電圧まで粗充電する。粗充電を完了した後、半導体スイッチＳＷ１１はそのオン動作によって３次巻線の整流出力でコンデンサを目標電圧まで微充電する。
コンバータからインバータで定電流の交流出力を得、これを整流した出力を昇圧チョッパで昇圧してコンデンサを目標電圧まで微充電すること、これら粗充電回路と微充電回路を２組設けて２つのコンデンサを個別に充電することも含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エキシマ用レーザ装置等に使用されるパルス電源の直流電源とするコンデンサを、目標電圧まで高い精度で充電するための充電器および充電方式に関する。

エキシマレーザ装置は、半導体の微細加工に使用されるため、超高精度の高圧縮されたパルスエネルギーが必要となる。

図５はレーザ装置のシステム構成を示す。パルス電源装置は、充電器１によりパルス発生装置２内のコンデンサを充電し、このパルス発生装置２ではコンデンサに充電したエネルギーを半導体スイッチ等のスイッチング動作で放電させることでパルス電流を発生させ、このパルスエネルギーを磁気圧縮装置３により磁気スイッチ等の使用で更に高圧縮したパルス電流に変換する。レーザ光発生装置は、磁気圧縮装置３からのパルス電流で励起されるチャンバー４によりレーザ光を発生し、このレーザ光をレーザ光整形装置５により整形して半導体加工用レーザ出力を得る（例えば特許文献１参照）。

このようなレーザ装置において、エキシマレーザ装置の繰り返し周波数は、現在では４ｋＨｚ程度となっていて、繰り返し周期は２５０マイクロ秒である。充電器１は、パルス発生装置２内のコンデンサを充電するために使用されるが、レーザ装置の微細加工精度に対応するために、高速で高精度に充電できる充電器が必要になっている。

一方、レーザ装置の電気−光エネルギーの変換効率を改善するために、二つの異なったチャンバーを使用して同期した二つのレーザ光を発生し、これを光学的に合成するようなレーザ装置（ツインチャンバー方式）が適用されるようになってきた（例えば特許文献２参照）。

このツインチャンバー方式のレーザ装置は、システム構成を図６に示す。レーザ光発生装置ではレーザ装置１台に対して、二組のチャンバー４Ａ，４Ｂと、両チャンバーからのレーザ光を合成整形装置５Ａで合成と整形をする。パルス電源装置では、両チャンバー４Ａ，４Ｂにそれぞれパルス電流で励起するため、二組のパルス発生装置２Ａ，２Ｂと磁気圧縮装置３Ａ，３Ｂを備える。

このツインチャンバー方式の充電器１は、「二つの異なるチャンバーで発生するレーザ光の同期化に対して重要な鍵を占める装置となる」ため、１台構成とし、０.０５％程度の超高精度の高速充電性能が要求される。

このための充置器１は、図７に基本構成を示すように、コンバータ（交流−直流変換）６により交流電源を直流電源に変換し、この直流電源から直流−直流変換装置７により電圧および周期を制御した充電電流を発生し、パルス発生装置８のコンデンサを充電する。コンバータ６はダイオード整流回路等で構成され、変換装置７はチョッパによる直流−直流の直接変換回路、またはインバータによる直流−交流−直流変換回路にされる。
特開平８−１３０８７０号公報 特開２００２−５７３９１

現状の充電器では、０.０５％の精度をもつ高速充電器を主回路的に構成するためには、目標充電電圧までほぼ充電できる容量の大きな粗調用と、目標精度を出すために容量の小さな微調用の２台の充電器が必要になる。このような方法をとると、二組の充電器が必要になり、経済性が損なわれ、さらに寸法等が大きくなる欠点がある。

さらに、ツインチャンバー方式の場合は、１台の充電器で２台のパルス発生装置のコンデンサにエネルギーを充電すると、充電電圧は同一レベルとなる。パルス発生装置のコンデンサ等に容量のバラツキがあると、同じ値でコンデンサに充電されたエネルギーは同一にならず、結果的に光エネルギーの発生タイミングがずれ、同期化が困難になる。これには、完全に独立した２組の充電器「（粗調用充電器＋微調用充電器）×２」で構成し、パルス発生装置の充電エネルギーが等しくなるように充電することもできるが、完全に独立した充電器が二組必要になるため経済性や寸法上の問題が発生する。

本発明の目的は、上記の課題を解決したコンデンサの充電器および充電方式を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、シングル負荷コンデンサまたはツイン負荷コンデンサを粗充電した後に微充電することで目標電圧まで高精度に充電する方式とし、粗充電には直流−交流変換回路と昇圧変圧器と整流器で負荷コンデンサを目標電圧よりも若干低くした電圧まで充電し、微充電は昇圧変圧器に目標電圧よりも高い電圧になる３次巻線を設け、この３次巻線の整流出力を半導体スイッチを介して負荷コンデンサを目標電圧まで高精度に充電する方式、または定電流交流の整流出力をチョッパ回路で昇圧して負荷コンデンサを目標電圧まで充電する方式としたものである。

また、本発明は、複数のコンデンサ負荷を充電する充電器において、共通の充電手段でそれぞれのコンデンサ負荷を目標値の電圧より低めまたは高めに粗充電して、独立した充電または放電、回生手段でそれぞれのコンデンサ負荷を目標値の電圧まで充電する方式としたものである。

以上のことから、本発明は、以下の構成および充電方式を特徴とする。

（１）パルス電源の直流電源とするコンデンサを目標電圧まで充電するための充電器であって、
充電器の直流電源から交流電力を得る直流−交流変換器と、
前記変換器の出力を１次入力とし、２次巻線およびこの２次巻線よりも高い電圧にした３次巻線を有して昇圧した交流出力を得る昇圧変圧器と、
前記昇圧変圧器の２次巻線出力の整流出力でコンデンサを目標電圧よりも若干低い電圧まで粗充電する充電回路と、
前記粗充電を完了した後、前記３次巻線の整流出力でコンデンサを目標電圧まで微充電する充電回路とを備えたことを特徴とする。

（２）パルス電源の直流電源になるコンデンサを目標電圧まで充電するための充電器であって、
充電器の直流電源から交流電力を得る直流−交流変換器と、
前記変換器の出力を１次入力とし、２次巻線に昇圧した交流出力を得る昇圧変圧器と、
前記昇圧変圧器の２次巻線出力の整流出力でコンデンサを目標電圧よりも若干低い電圧まで粗充電する充電回路と、
前記粗充電を完了した後、前記充電器の直流電源から得る定電流の交流出力を整流した出力を昇圧チョッパで昇圧してコンデンサを目標電圧まで微充電する充電回路とを備えたことを特徴とする。

（３）２台のパルス電源でそれぞれの直流電源となる２つのコンデンサを目標電圧まで同期してそれぞれ充電するための充電器であって、
充電器の共通の直流電源から交流電力を得る共通の直流−交流変換器と、
前記変換器の出力を１次入力とし、２次巻線およびこの２次巻線よりも高い電圧にした３次巻線を有して昇圧した交流出力を得る共通の昇圧変圧器と、
前記昇圧変圧器の２次巻線出力の整流出力で２つのコンデンサを個別に目標電圧よりも若干低い電圧までそれぞれ粗充電する２つの充電回路と、
前記粗充電を完了した後、前記３次巻線の整流出力で２つのコンデンサを個別に目標電圧まで微充電する２つの充電回路とを備えたことを特徴とする。

（４）２台のパルス電源でそれぞれの直流電源となる２つのコンデンサを目標電圧まで同期してそれぞれ充電するための充電器であって、
充電器の共通の直流電源から交流電力を得る共通の直流−交流変換器と、
前記変換器の出力を１次入力とし、２次巻線に昇圧した交流出力を得る昇圧変圧器と、
前記昇圧変圧器の２次巻線出力の整流出力で２つのコンデンサを個別に目標電圧よりも若干低い電圧までそれぞれ粗充電する２つの充電回路と、
前記粗充電を完了した後、前記充電器の直流電源から得る定電流の交流出力を整流した出力を昇圧チョッパで昇圧して２つのコンデンサを個別に目標電圧まで微充電する２つの充電回路とを備えたことを特徴とする。

（５）複数のコンデンサ負荷を充電する充電器において、
共通の充電手段でそれぞれのコンデンサ負荷を目標値の電圧より低めに粗充電して、独立した充電手段でそれぞれのコンデンサ負荷を目標値の電圧に追加充電することを特徴とする。

（６）複数のコンデンサ負荷を充電する充電器において、
共通の充電手段でそれぞれのコンデンサ負荷を目標値の電圧より高めに粗充電して、独立した放電手段でそれぞれのコンデンサ負荷を目標値の電圧に充電することを特徴とする。

（７）複数のコンデンサ負荷を充電する充電器において、
共通の充電手段でそれぞれのコンデンサ負荷を目標値の電圧より高めに粗充電して、独立した回生手段でそれぞれのコンデンサ負荷を目標値の電圧に充電することを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、シングル負荷コンデンサまたはツイン負荷コンデンサを粗充電した後に微充電することで目標電圧まで高精度に充電する方式とし、粗充電には直流−交流変換回路と昇圧変圧器と整流器で負荷コンデンサを目標電圧よりも若干低くした電圧まで充電し、微充電は昇圧変圧器に目標電圧よりも高い電圧になる３次巻線を設け、この３次巻線の整流出力を半導体スイッチを介して負荷コンデンサを目標電圧まで高精度に充電する方式、または定電流交流の整流出力をチョッパ回路で昇圧して負荷コンデンサを目標電圧まで充電する方式としたため、２組の直流−交流−直流電力変換器を必要とする従来装置に比べて、１つの直流−交流変換器と電流・電圧定格を大幅に下げた簡単な微充電回路を使用して、負荷コンデンサを高い精度で充電することができ、経済性、寸法、信頼性で優れる。

また、ツインチャンバー方式のレーザ装置の充電器は、それぞれの負荷コンデンサを別々の目標電圧まで高い精度で充電しようとすると、上記回路構成の充電器が２組必要であるが、本考案の場合は１つの直流−交流変換器による粗充電回路と、二組の電流・電圧定格を大幅に下げた簡単な微充電回路で、両負荷コンデンサを高い精度でそれぞれの目標電圧で充電することができ、経済性、寸法、信頼性で優れる。

以下、実施形態１と実施形態２でシングルチャンバー方式の充電器を、実施形態３と実施形態４でツインチャンバー方式の充電器を説明する。これら充電器により、高速で超高精度の充電を実現する。

（実施形態１）
図１に主回路構成を示す。交流電力を直流電力に変換するコンバータＣＮＶは、ダイオード整流器ＲＦ、直流リアクトルＤＣＬ、直流コンデンサＣ＋で構成される一般的な直流電源回路である。

この直流電源から負荷コンデンサＣに充電する回路は、インバータ方式やチョッパ方式（降圧、昇圧、昇降圧）などがあるが、昇圧チョッパ回路を使用した回路例を示す。この昇圧チョッパ回路は、直流リアクトルＤＣＬ１と半導体スイッチＳＷ１で構成する。

昇圧変圧器Ｔｆは、チョッパ回路の交流出力が１次巻線に供給され、２次巻線と、この２次巻線より高めにした３次巻線を設ける。２次巻線と３次巻線には整流器Ｄ１，Ｄ２を接続する。昇圧用変圧器の２次巻線側の整流器Ｄ１の整流出力は逆電圧保護用整流器Ｄ３を通して負荷コンデンサＣに直接接続する。昇圧変圧器Ｔｆの３次巻線側の整流器Ｄ２の整流出力は負荷コンデンサＣに比べて容量の小さな補助コンデンサΔＣを並列に接続し、このコンデンサΔＣと３次巻線の整流器の結合点から第２の半導体スイッチＳＷ１１と抵抗Ｒ１および整流器Ｄ３を介して負荷コンデンサＣに接続する。

制御回路ＣＮＴは、コンバータＣＮＶの直流出力電圧を検出する電圧検出器ＤＣ／ＤＣ１と、負荷コンデンサＣの充電電圧を検出する検出器ＤＣ／ＤＣ１１とからそれぞれ検出電圧を取り込み、これら検出電圧と充電電圧設定値の比較で半導体スイッチＳＷ１，ＳＷ１１のオン・オフ制御を行う。

この制御には、半導体スイッチＳＷ１のオン・オフ制御で、負荷コンデンサＣを目標値より若干低めのレベルまで粗充電しておき、この充電が完了したあとに、半導体スイッチＳＷ１１の「オン動作」で負荷コンデンサＣを目標値まで微充電する。負荷コンデンサＣが目標電圧まで充電したことで半導体スイッチＳＷ１１の「オフ動作」で充電を完了させる。

詳細には、スイッチＳＷ１で直流リアクトルＤＣＬ１を通して直流電源を短絡し、所定の短絡電流になるタイミングでスイッチＳＷ１をオフにすると、直流リアクトルＤＣＬ１に蓄えられたエネルギーが昇圧変圧器Ｔｆの２次巻線と３次巻線を通して負荷回路のコンデンサＣとコンデンサΔＣに移行する。

昇圧変圧器Ｔｆの２次と３次巻線比を、コンデンサΔＣ側に接続してある３次巻線側をΔｎだけ高くし、コンデンサＣとΔＣの容量比Ｋ＝Ｃ／ΔＣを１より十分大きくしておくと、以下の充電電圧になる。

・コンデンサ充電電圧関係：コンデンサΔＣの電圧はトランスの２次３次巻線比で決まるレベルでコンデンサＣより高く充電される。

・コンデンサの充電エネルギー関係：コンデンサＣの容量はΔＣより十分大きいため、直流リアクトルＤＣＬ１のエネルギーは殆どＣに移行する。

スイッチＳＷ１のオン幅をコンバータＣＮＶの直流電源電圧、負荷コンデンサＣの初期値、充電電圧設定電圧値等から演算して制御すると、負荷コンデンサＣに対しては目標値より若干低めのエネルギーで、またΔＣに対してはトランスの巻線比の選定により目標電圧よりも充分高めなレベルで充電することができる。この状態で負荷コンデンサＣの粗充電を完了する。

この後、スイッチＳＷ１１をオンとすると、ΔＣの電圧が負荷Ｃの電圧よりも高いため、ΔＣから負荷コンデンサＣに向って抵抗Ｒ１、整流器Ｄ３を介して放電電流が流れ、負荷コンデンサＣのエネルギーの微充電ができる。負荷コンデンサＣの電圧がこの微充電により目標電圧に達したレベルでスイッチＳＷ１１をオフとすれば、微充電が終了となり負荷コンデンサＣを精度良く充電することができる。

本実施形態において、微充電は粗充電電圧と目標電圧の差分程度の低い電圧で低い電気エネルギーを制御できればよいため、整流器Ｄ２から半導体スイッチＳＷ１１、コンデンサΔＣおよび抵抗器Ｒ１までの回路の電流定格は、粗充電回路のそれに比べて大幅に下げたもので済むし、小型軽量、低価格のもので済む。

（実施形態２）
図２に主回路構成を示す。コンバータＣＮＶとチョッパ回路は実施形態１と同じである。チョッパ回路に１次巻線を接続する昇圧変圧器Ｔｆ１は、２次巻線側は整流器Ｄ１を介して負荷コンデンサＣに直接接続する。

定電流インバータＩＮＶは、コンバータＣＮＶを直流電源とし、高周波の定電流出力を得、絶縁用変圧器Ｔｆ２は単相インバータＩＮＶの絶縁して出力する。整流回路ＲＦ１は、変圧器Ｔｆ２の出力を整流し、直流リアクトルＤＣＬ１１と整流器Ｄ２を介して負荷コンデンサＣに接続する。直流リアクトルＤＣＬ１１と整流器Ｄ２の接続点に設ける半導体スイッチＳＷ１１は、直流リアクトルＤＣＬ１１とで昇圧チョッパ回路を構成する。

制御回路ＣＮＴは、電圧検出器ＤＣ／ＤＣ１と電圧検出器ＤＣ／ＤＣ１１の検出電圧と、充電電圧設定値の比較で半導体スイッチＳＷ１，ＳＷ１１のオン・オフ制御を行う。

この制御は、半導体スイッチＳＷ１の動作で、負荷コンデンサＣを目標値より若干低めのレベルまで粗充電を行い、半導体スイッチＳＷ１１のオン状態で直流リアクトルＤＣＬ１１に電流エネルギーを蓄積しておき、負荷コンデンサＣの粗充電が完了した後、半導体スイッチＳＷ１１のオフで、直流リアクトルＤＣＬ１１に蓄えられたエネルギーを負荷コンデンサＣに移行させ、目標電圧まで微充電させる。

詳細には、スイッチＳＷ１の動作で実施形態１と同じ動作で負荷コンデンサＣを目標レベルより低めの粗充電を行う。単相インバータＩＮＶ、変圧器Ｔｆ２、整流回路ＲＦ１、直流リアクトルＤＣＬ１１および半導体スイッチＳＷ１１で構成する微充電回路は、微充電時以外の期間は半導体スイッチＳＷ１１をオンさせておき、インバータＩＮＶは微小電流による定電流で動作して直流リアクトルＤＣＬ１１にエネルギー蓄積をしておき、粗充電が完了した後に、ＳＷ１１をオフとすると、直流リアクトルＤＣＬ１１に蓄えられたエネルギーが負荷コンデンサＣに移行し、負荷コンデンサＣのエネルギーの微充電が始まる。負荷コンデンサＣが、この微充電により目標電圧レベルに達したときにスイッチＳＷ１１をオンさせて微充電を終了することで、負荷コンデンサＣを精度良く充電することができる。

本実施形態において、微充電は昇圧チョッパ回路で行い、しかも粗充電電圧と目標電圧の差分程度の低い電圧で低い電気エネルギーを制御できればよいため、定電流インバータから半導体スイッチＳＷ１１および整流器Ｄ２までの回路の電圧・電流定格は、粗充電回路のそれに比べて大幅に下げたもので済むし、小型軽量、低価格のもので済む。

（実施形態３）
図３に主回路構成を示す。コンバータＣＮＶとチョッパ回路および２次と３次巻線をもつ昇圧変圧器Ｔｆまでは実施形態１と同じであり、ツイン負荷コンデンサＣＡ，ＣＢに対して共通回路とする。

昇圧変圧器Ｔｆは、２次巻線と２次巻線より高めにした３次巻線を設け、２次巻線出力側には別々の整流器Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂを接続し、これらの出力を逆電圧保護用整流器Ｄ３Ａ，Ｄ３Ｂを介してツイン（２つの）負荷コンデンサＣＡ，ＣＢにそれぞれ接続する。昇圧用変圧器の３次巻線出力側はツイン負荷に共通の整流器Ｄ２を接続し、この整流器Ｄ２にはツイン負荷コンデンサＣＡ，ＣＢの総和に比べて容量の小さな補助コンデンサΔＣを並列に接続する。共通の整流器Ｄ２と補助コンデンサΔＣの結合点から別々の半導体スイッチＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂと抵抗Ｒ１Ａ，Ｒ１Ｂおよび整流器Ｄ３Ａ，Ｄ３Ｂを介してそれぞれの負荷コンデンサＣＡ，ＣＢに接続する。

制御回路ＣＮＴは、共通の電圧検出器ＤＣ／ＤＣ１の検出電圧と、ツイン負荷個別の電圧検出器ＤＣ／ＤＣ１Ａ，ＤＣ／ＤＣ１Ｂの検出電圧を基に半導体スイッチＳＷ１，ＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂをオン・オフ制御する。

この制御は、半導体スイッチＳＷ１の制御で、それぞれの負荷コンデンサＣＡ，ＣＢを目標値より若干低めの共通電圧レベルまで粗充電しておき、この充電が完了した後、別々に設けられた半導体スイッチＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂのオフ制御で、それぞれの負荷コンデンサＣＡ，ＣＢの目標電圧値まで微充電する。それぞれの負荷コンデンサＣＡ，ＣＢが目標電圧まで充電したことで、それぞれの半導体スイッチＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂのオン制御で微充電を完了させる。

この方式にすると、粗充電は変圧器Ｔｆの共通の出力巻線から負荷コンデンサＣＡ，ＣＢを充電するため、同じ電圧で粗充電できる。この粗充電は目標電圧より若干低めの電圧まで充電しておき、スイッチＳＷ１１ＡとＳＷ１１Ｂのオン・オフ制御で負荷コンデンサＣＡ，ＣＢを各々の目標電圧まで精度良く充電することができる。

本実施形態においても、実施形態１と同様に、微充電は粗充電電圧と目標電圧の差分程度の低い電圧で低い電気エネルギーを制御できればよいため、小型軽量、低価格のもので済む。

（実施形態４）
図４に主回路構成を示す。コンバータＣＮＶとチョッパ回路および昇圧変圧器Ｔｆ１までは実施形態２と同じ構成とし、また、インバータＩＮＶと変圧器Ｔｆ２および整流回路ＲＦ１は実施形態と同じ構成とし、ツイン負荷コンデンサＣＡ，ＣＢに対して共通回路とする。

昇圧変圧器Ｔｆ１の２次巻線側は別々の整流器Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂを介して二つの負荷コンデンサＣＡ，ＣＢに直接に接続する。また、整流回路ＲＦ１の直流出力は、別々にした直流リアクトルＤＣＬ１１Ａ，ＤＣＬ１１Ｂと、整流器Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂを介して負荷コンデンサＣＡ，ＣＢに接続する。また、直流リアクトルＤＣＬ１１Ａ，ＤＣＬ１１Ｂと整流器Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂとの結合点に半導体スイッチＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂを接続する。

制御回路ＣＮＴは、共通の電圧検出器ＤＣ／ＤＣ１の検出電圧と、ツイン負荷個別の電圧検出器ＤＣ／ＤＣ１Ａ，ＤＣ／ＤＣ１Ｂの検出電圧を基に半導体スイッチＳＷ１，ＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂをオン・オフ制御する。

この制御は、半導体スイッチＳＷ１の動作で、負荷コンデンサＣＡ，ＣＢを目標値より若干低めの共通電圧レベルまで粗充電し、半導体スイッチＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂはオン制御しておく。この充電が完了した後、半導体スイッチＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂのオフ制御で、それぞれの負荷コンデンサＣＡ，ＣＢの目標電圧値まで微充電を開始する。それぞれの負荷コンデンサＣＡ，ＣＢが目標電圧まで充電したことで、それぞれの半導体スイッチＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂのオン制御で微充電を完了させる。

この方式にすると、粗充電はトランスの共通の出力巻線から負荷コンデンサＣＡ，ＣＢを充電するため、同じ電圧で充電できる。粗充電で目標電圧より若干低めの電圧まで充電しておき、スイッチＳＷ１１ＡとＳＷ１１Ｂのオフ動作で負荷コンデンサＣＡ，ＣＢを各々の目標電圧まで微充電を開始し、それぞれのコンデンサ電圧が目標電圧になったとき、それぞれのスイッチをオンさせて微充電を完了すれば、精度良く充電することができる。

本実施形態においても、実施形態２と同様に、微充電は昇圧チョッパ回路で行い、しかも粗充電電圧と目標電圧の差分程度の低い電圧で低い電気エネルギーを制御できればよいため、小型軽量、低価格のもので済む。

なお、以上までの各実施形態において、直流−交流変換器をチョッパ回路とする場合を示すが、これに代えてインバータとすることができる。また、定電流インバータ回路に代えて、チョッパ回路とすることができる。

また、各実施形態において、複数のコンデンサ負荷を充電する充電方式として、共通の充電手段でそれぞれのコンデンサ負荷を目標値の電圧より低めまたは高めに粗充電し、独立した充電または放電、回生手段でそれぞれのコンデンサ負荷を目標値の電圧まで充電することができる。なお、放電、回生手段の実現は、例えば、各実施形態におけるスイッチＳＷ１１，ＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂ等のオン・オフ制御の変更と、整流器の極性を変更することで実現される。

本発明の実施形態１を示すシングル負荷用充電器。 本発明の実施形態２を示すシングル負荷用充電器。 本発明の実施形態３を示すツイン負荷用充電器。 本発明の実施形態４を示すツイン負荷用充電器。 レーザー装置のシステム構成図（シングルチャンバー方式）。 レーザー装置のシステム構成図（ツインチャンバー方式）。 充電器の基本構成。

符号の説明

ＣＮＶ コンバータ
ＤＣＬ１ 直流リアクトル
ＳＷ１，ＳＷ１１ 半導体スイッチ
ＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂ 半導体スイッチ
Ｔｆ，Ｔｆ１ 昇圧変圧器
Ｔｆ２ 絶縁変圧器
Ｃ，ＣＡ，ＣＢ 負荷コンデンサ
ΔＣ 補助コンデンサ
ＣＮＴ 制御回路
ＤＣ／ＤＣ１，ＤＣ／ＤＣ１１ 電圧検出器
ＤＣ／ＤＣ１１Ａ，ＤＣ／ＤＣ１１Ｂ 電圧検出器

Claims (7)

1. パルス電源の直流電源とするコンデンサを目標電圧まで充電するための充電器であって、
   充電器の直流電源から交流電力を得る直流−交流変換器と、
   前記変換器の出力を１次入力とし、２次巻線およびこの２次巻線よりも高い電圧にした３次巻線を有して昇圧した交流出力を得る昇圧変圧器と、
   前記昇圧変圧器の２次巻線出力の整流出力でコンデンサを目標電圧よりも若干低い電圧まで粗充電する充電回路と、
   前記粗充電を完了した後、前記３次巻線の整流出力でコンデンサを目標電圧まで微充電する充電回路とを備えたことを特徴とするコンデンサの充電器。
2. パルス電源の直流電源になるコンデンサを目標電圧まで充電するための充電器であって、
   充電器の直流電源から交流電力を得る直流−交流変換器と、
   前記変換器の出力を１次入力とし、２次巻線に昇圧した交流出力を得る昇圧変圧器と、
   前記昇圧変圧器の２次巻線出力の整流出力でコンデンサを目標電圧よりも若干低い電圧まで粗充電する充電回路と、
   前記粗充電を完了した後、前記充電器の直流電源から得る定電流の交流出力を整流した出力を昇圧チョッパで昇圧してコンデンサを目標電圧まで微充電する充電回路とを備えたことを特徴とするコンデンサの充電器。
3. ２台のパルス電源でそれぞれの直流電源となる２つのコンデンサを目標電圧まで同期してそれぞれ充電するための充電器であって、
   充電器の共通の直流電源から交流電力を得る共通の直流−交流変換器と、
   前記変換器の出力を１次入力とし、２次巻線およびこの２次巻線よりも高い電圧にした３次巻線を有して昇圧した交流出力を得る共通の昇圧変圧器と、
   前記昇圧変圧器の２次巻線出力の整流出力で２つのコンデンサを個別に目標電圧よりも若干低い電圧までそれぞれ粗充電する２つの充電回路と、
   前記粗充電を完了した後、前記３次巻線の整流出力で２つのコンデンサを個別に目標電圧まで微充電する２つの充電回路とを備えたことを特徴とするコンデンサの充電器。
4. ２台のパルス電源でそれぞれの直流電源となる２つのコンデンサを目標電圧まで同期してそれぞれ充電するための充電器であって、
   充電器の共通の直流電源から交流電力を得る共通の直流−交流変換器と、
   前記変換器の出力を１次入力とし、２次巻線に昇圧した交流出力を得る昇圧変圧器と、
   前記昇圧変圧器の２次巻線出力の整流出力で２つのコンデンサを個別に目標電圧よりも若干低い電圧までそれぞれ粗充電する２つの充電回路と、
   前記粗充電を完了した後、前記充電器の直流電源から得る定電流の交流出力を整流した出力を昇圧チョッパで昇圧して２つのコンデンサを個別に目標電圧まで微充電する２つの充電回路とを備えたことを特徴とするコンデンサの充電器。
5. 複数のコンデンサ負荷を充電する充電器において、
   共通の充電手段でそれぞれのコンデンサ負荷を目標値の電圧より低めに粗充電して、独立した充電手段でそれぞれのコンデンサ負荷を目標値の電圧に追加充電することを特徴とする充電方式。
6. 複数のコンデンサ負荷を充電する充電器において、
   共通の充電手段でそれぞれのコンデンサ負荷を目標値の電圧より高めに粗充電して、独立した放電手段でそれぞれのコンデンサ負荷を目標値の電圧に充電することを特徴とする充電方式。
7. 複数のコンデンサ負荷を充電する充電器において、
   共通の充電手段でそれぞれのコンデンサ負荷を目標値の電圧より高めに粗充電して、独立した回生手段でそれぞれのコンデンサ負荷を目標値の電圧に充電することを特徴とする充電方式。

Images