JP2011130563A - High-voltage power supply and ring laser gyro device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a small-sized, low-cost, high-voltage power supply for multi-voltage output wherein fluctuation in output voltage that is not feedback controlled can also be compensated. <P>SOLUTION: The high-voltage power supply generates multiple high voltages on the secondary side using a single transformer and feeds back an output voltage from one high-voltage output terminal on the secondary side to the primary side and thereby carries out PWM control. The power supply includes a control voltage generation unit that outputs a control signal indicating a state of fluctuation in output voltage from the other high-voltage output terminal on the secondary side and a load control unit that is connected to the one high-voltage output terminal and, when any fluctuation in an output voltage from the other high-voltage output terminal is detected, changes a load to reduce an output voltage from the one high-voltage output terminal in a following manner. When an output voltage from the other high-voltage output terminal fluctuates, PWM control is carried out to compensate for the fluctuation in output voltage from the one high-voltage output terminal. In addition, fluctuation in output voltage from the other high-voltage output terminal is also compensated. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は高電圧電源装置に関し、特にリングレーザジャイロ装置に用いるものに関する。   The present invention relates to a high voltage power supply apparatus, and more particularly to a ring laser gyro apparatus.

リングレーザジャイロでは、光路長を変化させるミラートランスデューサ駆動用の+HV(約+280V)と陰極印加用の−HV(約−600V)の2つの高電圧電源を用いる。これら2つの電源の構成方法として、別々の電源を用いる方法や2つの電圧を1つのトランスを用いて作る方法があるが、別々の電源を用いる方法の場合、装置が大型になりコストも高くなるため、1つのトランスを用いる方法が一般的である。   The ring laser gyro uses two high-voltage power supplies, + HV (about +280 V) for driving a mirror transducer that changes the optical path length, and -HV (about -600 V) for applying a cathode. As a configuration method of these two power sources, there are a method of using separate power sources and a method of generating two voltages using a single transformer. However, in the case of a method using separate power sources, the apparatus becomes large and the cost increases. Therefore, a method using one transformer is common.

図7に2つの電圧を1つのトランスを用いて作る従来の高電圧電源装置10の機能構成例を示す。高電圧電源装置10は、給電部11とトランス12とPWM制御部13とを備える。給電部11は例えば+15Vの電圧をトランス12の1次側に給電する。トランス12は、1次側への入力電圧を昇圧して2次側に出力する。トランス12は2出力となっており、一方の出力電圧が−HV、他方の出力電圧が+HVになるように巻線比が決定されている。なお、トランス12から出力された各電圧は、実際にはダイオードで整流し、LCフィルタで平滑化して直流電圧として外部に出力される。トランス12の1次側には給電部11からの電圧が入力されるとともに、PWM制御部13で生成されたPWM波形が入力される。PWM制御部13は、トランス12から出力された−HV電圧がフィードバックされ、これを基準値と比較して−HVの電圧値が一定になるように出力するPWM波形のパルス幅を制御する。   FIG. 7 shows a functional configuration example of a conventional high-voltage power supply apparatus 10 that generates two voltages using one transformer. The high voltage power supply device 10 includes a power feeding unit 11, a transformer 12, and a PWM control unit 13. The power supply unit 11 supplies, for example, a voltage of +15 V to the primary side of the transformer 12. The transformer 12 boosts the input voltage to the primary side and outputs it to the secondary side. The transformer 12 has two outputs, and the winding ratio is determined so that one output voltage is -HV and the other output voltage is + HV. Each voltage output from the transformer 12 is actually rectified by a diode, smoothed by an LC filter, and output to the outside as a DC voltage. A voltage from the power supply unit 11 is input to the primary side of the transformer 12 and a PWM waveform generated by the PWM control unit 13 is input. The PWM controller 13 feeds back the -HV voltage output from the transformer 12, compares this with a reference value, and controls the pulse width of the PWM waveform that is output so that the voltage value of -HV becomes constant.

また、図8に高電圧電源装置10を用いたリングレーザジャイロ装置20の構成例を示す。リングレーザジャイロ装置20は、高電圧電源装置10と制御電圧生成部21とミラートランスデューサ22とジャイロブロック23とフォトダイオード24と放電電流制御部25と放電部26と放電電流読取抵抗27とを備える。ジャイロブロック23には、陽極電圧として放電部26のレファランス電圧Vrefが放電電流読取抵抗27を介して印加され、陰極電圧としてトランス12から出力された−HVが放電電流制御部25を介して印加されることにより、プラズマ放電が発生しレーザ媒質が励起されて、互いに反対方向の2つのレーザ光がジャイロ内でリング状に発振する。放電電流制御部25は放電電流読取抵抗27における電圧降下量から得られた放電電流値に応じ、印加する陰極電圧を制御することでジャイロ内への放電電流量を制御する。ジャイロブロック23内のレーザ光はフォトダイオード24にて検知され、光の強弱が電流の強弱に変換されて制御電圧生成部21に向けて出力される。制御電圧生成部21は、ジャイロ内の光路長の制御に用いるミラートランスデューサ22の駆動電圧を生成する部位であり、例えば図9に示すように搬送波生成器21aと電流電圧変換アンプ21bと乗算器21cと積分器21dとアンプ21eと加算器21fとを備える。フォトダイオード24から入力された電流は電流電圧変換アンプ21bで電圧に変換され、乗算器21cにおいて搬送波生成器21aで生成された搬送波と乗算される。積分器21dは乗算器21cの出力を積分し、乗算器21cの出力値に応じ、例えば基準値+7.5Vを中心に+6.5V〜+8.5Vの範囲の値を出力する。アンプ21eはトランス12から出力された+HVと積分器21dの出力電圧とが入力され、積分器21dの出力電圧に応じて電圧を変換する。例えば、積分器21dの出力電圧が+7.5V(基準値)の場合は140Vを、+6.5Vの場合は280Vを、+8.5Vの場合は0Vというように、積分器出力が基準値より小さい場合にはより高い電圧を、逆に大きい場合にはより低い電圧を出力するように構成する。加算器21fは、アンプ21eからの出力と搬送波生成器21aで生成された搬送波とを加算し、ミラートランスデューサ22の駆動電圧として出力する。ミラートランスデューサ22は制御電圧生成部21から入力された駆動電圧に応じ駆動し、例えば先に例示した積分器21dの場合には、駆動電圧が大きくなると光路長が短くなるように駆動させ、駆動電圧が小さくなると光路長が長くなるように駆動させて、ジャイロ内の光量が最大となるように制御する。   FIG. 8 shows a configuration example of a ring laser gyro apparatus 20 using the high voltage power supply apparatus 10. The ring laser gyro device 20 includes a high voltage power supply device 10, a control voltage generation unit 21, a mirror transducer 22, a gyro block 23, a photodiode 24, a discharge current control unit 25, a discharge unit 26, and a discharge current reading resistor 27. A reference voltage Vref of the discharge unit 26 is applied as an anode voltage to the gyro block 23 via the discharge current reading resistor 27, and −HV output from the transformer 12 is applied as a cathode voltage via the discharge current control unit 25. As a result, plasma discharge is generated, the laser medium is excited, and two laser beams in opposite directions oscillate in a ring shape in the gyro. The discharge current control unit 25 controls the amount of discharge current into the gyro by controlling the cathode voltage to be applied according to the discharge current value obtained from the voltage drop amount at the discharge current reading resistor 27. The laser light in the gyro block 23 is detected by the photodiode 24, and the intensity of the light is converted into the intensity of the current and output to the control voltage generation unit 21. The control voltage generation unit 21 is a part that generates a drive voltage for the mirror transducer 22 used for controlling the optical path length in the gyro. For example, as shown in FIG. 9, a carrier wave generator 21a, a current-voltage conversion amplifier 21b, and a multiplier 21c. And an integrator 21d, an amplifier 21e, and an adder 21f. The current input from the photodiode 24 is converted into a voltage by the current-voltage conversion amplifier 21b, and is multiplied by the carrier wave generated by the carrier wave generator 21a in the multiplier 21c. The integrator 21d integrates the output of the multiplier 21c, and outputs a value in the range of + 6.5V to + 8.5V, for example, centering on the reference value + 7.5V according to the output value of the multiplier 21c. The amplifier 21e receives + HV output from the transformer 12 and the output voltage of the integrator 21d, and converts the voltage according to the output voltage of the integrator 21d. For example, when the output voltage of the integrator 21d is + 7.5V (reference value), the integrator output is smaller than the reference value, such as 140V, 280V when + 6.5V, and 0V when + 8.5V. In some cases, a higher voltage is output, and on the other hand, a lower voltage is output if the voltage is higher. The adder 21f adds the output from the amplifier 21e and the carrier wave generated by the carrier wave generator 21a, and outputs the result as a drive voltage for the mirror transducer 22. The mirror transducer 22 is driven in accordance with the drive voltage input from the control voltage generation unit 21. For example, in the case of the integrator 21d illustrated above, the mirror transducer 22 is driven so that the optical path length is shortened when the drive voltage is increased. As the light path becomes smaller, the optical path length is increased and the light amount in the gyro is controlled to be maximized.

特表平8−507194号公報Japanese National Patent Publication No. 8-507194

従来の高電圧電源装置10においては、−HVについてはPWM制御部13にフィードバックして一定になるように制御しているが、+HVについては制御しておらず、−HVと+HVとは電圧も消費電力も異なるため、+HVは変動してしまう。+HVが変動することで次のような問題が生じる。例えば+HVが小さくなると、+HVを変換することにより得るミラートランスデューサ駆動電圧も小さくなる。駆動電圧が小さくなると、ミラートランスデューサの変化量が小さくなり、それによりレーザ発振周波数が変化し、その結果検知される角速度の誤差が大きくなる。そして、駆動電圧が更に小さくなると、光路長制御とともに行っている2つのレーザ光のロックイン制御が先行して制御不能になるため、角速度の誤差のランダムウォークは最大で数倍程度悪化する。また、このような誤差は、ミラートランスデューサを中立位置に戻すこと(リセットと呼ぶ)で解消できるが、リセット時には発振が止まるためミラートランスデューサが安定するまでの数十msは測定不能になる。このように+HVの変動は、検知される角速度の誤差の増加や頻繁な測定不能状態を招くという問題を生じる。+HVの変動による問題は、電源部品の許容誤差を小さくして変動を抑えたり変動を見越した余裕のある設計を行うことで、ある程度改善を図ることはできるが、それによりコスト上昇や装置の大型化や消費電力の増加などの新たな問題を生じる。   In the conventional high-voltage power supply device 10, −HV is fed back to the PWM control unit 13 so as to be constant, but + HV is not controlled, and −HV and + HV have no voltage. Since the power consumption is also different, + HV fluctuates. The following problems occur when + HV fluctuates. For example, when + HV is reduced, the mirror transducer drive voltage obtained by converting + HV is also reduced. As the drive voltage decreases, the amount of change in the mirror transducer decreases, thereby changing the laser oscillation frequency, resulting in an increase in the detected angular velocity error. When the drive voltage is further reduced, the lock-in control of the two laser beams performed together with the optical path length control becomes impossible in advance, so that the random walk of the angular velocity error is deteriorated by several times at the maximum. Such an error can be eliminated by returning the mirror transducer to the neutral position (referred to as reset). However, since oscillation stops at the time of reset, it becomes impossible to measure several tens of milliseconds until the mirror transducer is stabilized. As described above, the + HV fluctuation causes a problem that an error in the detected angular velocity is increased and frequent measurement is impossible. The problem caused by + HV fluctuations can be improved to some extent by reducing the tolerance of power supply components to reduce fluctuations, or designing with a margin to allow for fluctuations. New problems such as increase in power consumption and power consumption.

本発明の目的はこのような問題を解消すべく、小型かつ低コストで実現できる従来の高電圧電源装置の構成を基礎として、簡単な機能追加によりフィードバックによる出力電圧制御をしていない出力電圧の変動をも補償可能な高電圧電源装置を実現することにある。   The object of the present invention is to solve such problems, based on the structure of a conventional high-voltage power supply device that can be realized in a small size and at a low cost. An object of the present invention is to realize a high-voltage power supply device that can compensate for fluctuations.

本発明の高電圧電源装置は、1つのトランスを用いて二次側に複数の高電圧を発生させ、当該二次側の第1の高電圧出力端子からの出力電圧を一次側にフィードバックしてPWM制御を行うことにより、当該第1の高電圧出力端子からの出力電圧を安定化する高電圧電源装置であって、制御電圧生成部と負荷制御部とを備える。   The high voltage power supply device of the present invention generates a plurality of high voltages on the secondary side using a single transformer, and feeds back the output voltage from the first high voltage output terminal on the secondary side to the primary side. A high voltage power supply apparatus that stabilizes an output voltage from the first high voltage output terminal by performing PWM control, and includes a control voltage generation unit and a load control unit.

制御電圧生成部は、二次側の第2の高電圧出力端子からの出力電圧の変動状態を表す制御信号を出力する。   The control voltage generation unit outputs a control signal representing a fluctuation state of the output voltage from the second high voltage output terminal on the secondary side.

負荷制御部は、第1の高電圧出力端子に接続され、第2の高電圧出力端子からの出力電圧の低下を検知した場合に、負荷を変化させることで第1の高電圧出力端子からの出力電圧も追従して低下させる。   When the load control unit is connected to the first high voltage output terminal and detects a decrease in the output voltage from the second high voltage output terminal, the load control unit changes the load to change the load from the first high voltage output terminal. The output voltage is also tracked down.

そして、第2の高電圧出力端子からの出力電圧が低下した場合に、PWM制御を行うことにより、第1の高電圧出力端子からの出力電圧の低下を補償するとともに、当該第2の高電圧出力端子からの出力電圧の低下も補償する。   When the output voltage from the second high voltage output terminal decreases, PWM control is performed to compensate for the decrease in the output voltage from the first high voltage output terminal, and the second high voltage It also compensates for the drop in output voltage from the output terminal.

本発明の構成によれば、従来の高電圧電源装置の構成を基礎として、簡単な機能追加によりフィードバックによる出力電圧制御をしていない出力電圧の変動をも補償可能な高電圧電源装置を小型にかつ低コストで実現することができる。   According to the configuration of the present invention, on the basis of the configuration of the conventional high voltage power supply device, the high voltage power supply device capable of compensating for the fluctuation of the output voltage that is not subjected to the output voltage control by feedback by adding a simple function is reduced in size. And it can be realized at low cost.

高電圧電源装置100の機能構成例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of a high voltage power supply apparatus 100. 負荷制御部121の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the load control part 121. FIG. 負荷制御部122の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the load control part 122. FIG. リングレーザジャイロ装置200の機能構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the function structural example of the ring laser gyro apparatus 200. FIG. 制御電圧生成部210の機能構成例を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration example of a control voltage generation unit 210. リングレーザジャイロ装置300の機能構成例を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration example of a ring laser gyro apparatus 300. 従来の高電圧電源装置10の機能構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the function structural example of the conventional high voltage power supply device 10. FIG. 従来のリングレーザジャイロ装置20の機能構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the function structural example of the conventional ring laser gyro apparatus 20. FIG. 従来の制御電圧生成部21の機能構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the function structural example of the conventional control voltage generation part 21. FIG.

〔第1実施形態〕
図1に本発明の高電圧電源装置100の機能構成例を示す。高電圧電源装置100は、従来の高電圧電源装置10に制御電圧生成部110と負荷制御部120とを加えたものである。なお、以下においては電圧の基準値を7.5Vとして説明するが、他の電圧値でもよい。また、高電圧電源装置の出力電圧は2つの場合で説明するが、3つ以上であってもよい。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows an example of a functional configuration of a high voltage power supply device 100 of the present invention. The high voltage power supply device 100 is obtained by adding a control voltage generation unit 110 and a load control unit 120 to the conventional high voltage power supply device 10. In the following description, the voltage reference value is described as 7.5 V, but other voltage values may be used. Moreover, although the output voltage of a high voltage power supply device is demonstrated in the case of two, three or more may be sufficient.

高電圧電源装置10は、先に説明したようにトランス12から2つの高電圧+HV、−HVを出力し、−HVをPWM制御部13にフィードバックすることで−HVを安定化する。   As described above, the high voltage power supply device 10 outputs two high voltages + HV and −HV from the transformer 12 and feeds back −HV to the PWM control unit 13 to stabilize −HV.

制御電圧生成部110は、電圧が安定化されていない+HVの変動状態を監視して、その変動状態を表す制御信号を出力する。負荷制御部120は、トランス12の−HVの高電圧出力端子に接続され、制御信号により+HVの出力電圧の変動を検知した場合に、負荷を変化させることで−HVの出力電圧も追従して変動させる。変動した−HVは、PWM制御部13にフィードバックされ、−HVは安定化される。   The control voltage generator 110 monitors the + HV variation state where the voltage is not stabilized, and outputs a control signal representing the variation state. The load control unit 120 is connected to the −HV high voltage output terminal of the transformer 12, and when the fluctuation of the + HV output voltage is detected by the control signal, the output voltage of −HV is also tracked by changing the load. Fluctuate. The changed -HV is fed back to the PWM control unit 13, and -HV is stabilized.

負荷制御部120の具体的な構成例を図2に示す。なお、図2の構成は制御電圧生成部110が、+HVが低下していない場合には所定の基準値より大きな制御信号電圧を出力し、+HVが低下している場合には所定の基準値より小さな制御信号電圧を出力することを前提としている。   A specific configuration example of the load control unit 120 is shown in FIG. In the configuration of FIG. 2, the control voltage generator 110 outputs a control signal voltage larger than a predetermined reference value when + HV is not lowered, and from the predetermined reference value when + HV is lowered. It is assumed that a small control signal voltage is output.

図2に示す負荷制御部121は分圧回路121aとPchFETを備える電流制御回路121bとから構成される。所定の基準値(7.5V)より大きな制御信号電圧が分圧回路121aに入力されると、抵抗R1とR2により分圧(例えば1/3)された電圧は2.5Vより大きい。この場合、PchFETのドレイン−ソース間のインピーダンスは無限大に近くなるため、−HVの高電圧出力端子から電流制御回路121bへは電流は流れない。一方、所定の基準値7.5Vより小さな制御信号電圧が分圧回路121aに入力されると、分圧された電圧は2.5Vより小さくなる。この場合、PchFETのドレイン−ソース間のインピーダンスも小さくなるため、ドレイン−ソース間に電流が流れる。このように電流が流れることで、−HVの消費電力が大きくなり、その結果−HVの出力電圧が低下するため、PWM制御により−HVの電圧低下が補償される。そしてこのPWM制御の際、パルスのデューティー比が大きくなり、その結果トランス12の+HV側の2次巻線の電力が大きくなるため、+HVの電圧も上昇することとなり電圧低下が補償される。   The load control unit 121 illustrated in FIG. 2 includes a voltage dividing circuit 121a and a current control circuit 121b including a Pch FET. When a control signal voltage larger than a predetermined reference value (7.5V) is input to the voltage dividing circuit 121a, the voltage divided (for example, 1/3) by the resistors R1 and R2 is larger than 2.5V. In this case, since the impedance between the drain and source of the Pch FET is close to infinity, no current flows from the high voltage output terminal of -HV to the current control circuit 121b. On the other hand, when a control signal voltage smaller than a predetermined reference value 7.5V is input to the voltage dividing circuit 121a, the divided voltage becomes smaller than 2.5V. In this case, since the impedance between the drain and the source of the Pch FET is also reduced, a current flows between the drain and the source. Since the current flows in this manner, the power consumption of -HV is increased, and as a result, the output voltage of -HV is lowered. Therefore, the voltage drop of -HV is compensated by PWM control. In this PWM control, the duty ratio of the pulse is increased, and as a result, the power of the secondary winding on the + HV side of the transformer 12 is increased, so that the voltage of + HV is also increased and the voltage drop is compensated.

〔第2実施形態〕
図1の負荷制御部120の他の実施形態を図3に示す。図3に示す負荷制御部122は、分圧回路122aとPNPトランジスタを備える電流制御回路122bとから構成される。分圧回路122aは、オペアンプと抵抗R1と抵抗R2とからなる反転アンプであり、電源電圧は15V単電源動作であり、基準電圧は7.5Vである。このような分圧回路122aに制御信号電圧の所定の基準値(7.5V)より大きな制御信号電圧が入力されると、分圧回路122aの基準電圧が7.5Vであるため反転アンプの出力電圧は7.5V以下となる。そしてこの時、電源制御回路122bのPNPトランジスタのベース−エミッタ間の電圧はR3とR4とで構成される抵抗分圧により0.6Vより低くなるためPNPトランジスタには電流が流れず、従って負荷制御部122から−HVの高電圧出力端子に向けて電流は流れない。一方、所定の基準値7.5Vより小さな制御信号電圧が分圧回路122aに入力されると、反転アンプの出力電圧が0Vより大きくなる。そしてR3とR4で構成される抵抗分圧によってPNPトランジスタのエミッタ電圧が0.6V程度になるとR3、PNPトランジスタからR5を通って−HVの高電圧出力端子に向けて電流が流れる。このように電流が流れることで、−HVの消費電力が大きくなり、その結果−HVの出力電圧が低下するため、PWM制御により−HVの電圧低下が補償される。そしてこのPWM制御の際、パルスのデューティー比が大きくなり、その結果トランス12の+HV側の2次巻線の電力が大きくなるため、+HVの電圧も上昇することとなり電圧低下が補償される。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows another embodiment of the load control unit 120 in FIG. The load control unit 122 illustrated in FIG. 3 includes a voltage dividing circuit 122a and a current control circuit 122b including a PNP transistor. The voltage dividing circuit 122a is an inverting amplifier including an operational amplifier, a resistor R1, and a resistor R2. The power supply voltage is a single power supply operation of 15V, and the reference voltage is 7.5V. When a control signal voltage larger than a predetermined reference value (7.5V) of the control signal voltage is input to such a voltage dividing circuit 122a, the output of the inverting amplifier is output because the reference voltage of the voltage dividing circuit 122a is 7.5V. The voltage is 7.5V or less. At this time, the voltage between the base and the emitter of the PNP transistor of the power supply control circuit 122b becomes lower than 0.6V due to the resistance voltage division composed of R3 and R4, so that no current flows through the PNP transistor, so that the load control No current flows from the section 122 toward the high voltage output terminal of -HV. On the other hand, when a control signal voltage smaller than a predetermined reference value 7.5V is input to the voltage dividing circuit 122a, the output voltage of the inverting amplifier becomes larger than 0V. When the emitter voltage of the PNP transistor becomes about 0.6 V due to the resistance voltage division composed of R3 and R4, a current flows from R3, the PNP transistor through R5 toward the high voltage output terminal of -HV. Since the current flows in this manner, the power consumption of -HV is increased, and as a result, the output voltage of -HV is lowered. Therefore, the voltage drop of -HV is compensated by PWM control. In this PWM control, the duty ratio of the pulse is increased, and as a result, the power of the secondary winding on the + HV side of the transformer 12 is increased, so that the voltage of + HV is also increased and the voltage drop is compensated.

なお、以上の説明では、フィードバック電圧を用いたPWM制御による電圧安定化が行われる対象が−HVである場合を説明したが、フィードバック電圧を用いたPWM制御による電圧安定化が行われる対象を+HVとし、本発明による制御の対象を−HVとすることも同様な方法により可能である。以下の応用例においても同様である。   In the above description, the case where the voltage stabilization by the PWM control using the feedback voltage is performed is -HV. However, the object for which the voltage stabilization by the PWM control using the feedback voltage is performed is + HV. It is possible to set the object of control according to the present invention to -HV by a similar method. The same applies to the following application examples.

以上のように、本発明によれば従来の2電圧出力の高電圧電源装置の構成を基礎として、簡単な機能追加によりフィードバックによる出力電圧制御をしていない方の出力電圧の変動をも補償可能な高電圧電源装置を小型かつ低コストで実現することができる。   As described above, according to the present invention, based on the configuration of the conventional high-voltage power supply device with two voltage outputs, it is possible to compensate for fluctuations in the output voltage that is not subjected to output voltage control by feedback by adding a simple function. A high-voltage power supply device can be realized in a small size and at a low cost.

〔第1応用例〕
図4に、本発明の高電圧電源装置100を組み込んだリングレーザジャイロ装置200の機能構成例を示す。リングレーザジャイロ装置200は、制御電圧生成部21が制御電圧生成部210に置き換わり、負荷制御部120が加わった以外は図8に示す従来のリングレーザジャイロ装置20と同様の構成であり、負荷制御部120は第1実施形態と同じものである(なお、以下の動作説明では、図2に示す負荷制御部121を用いた場合を取り上げて説明するが、負荷制御部122を用いた場合も同様の作用効果を得ることができる)。
[First application example]
FIG. 4 shows a functional configuration example of a ring laser gyro apparatus 200 incorporating the high voltage power supply apparatus 100 of the present invention. The ring laser gyro apparatus 200 has the same configuration as that of the conventional ring laser gyro apparatus 20 shown in FIG. 8 except that the control voltage generation unit 21 is replaced with a control voltage generation unit 210 and a load control unit 120 is added. The unit 120 is the same as that of the first embodiment. (In the following description of the operation, the case where the load control unit 121 shown in FIG. 2 is used will be described. However, the same applies when the load control unit 122 is used. Effects can be obtained).

図5に制御電圧生成部210の機能構成例を示す。制御電圧生成部210は、第1実施形態の制御電圧生成部110の構成を具体化したものである。制御電圧生成部210は、各構成要素の処理内容を含め、図9に示す従来の制御電圧生成部21と同様のものであり、ただ、制御信号を積分器21dの出力として取り出すという点においてのみ異なる。   FIG. 5 shows a functional configuration example of the control voltage generator 210. The control voltage generation unit 210 embodies the configuration of the control voltage generation unit 110 of the first embodiment. The control voltage generation unit 210 is the same as the conventional control voltage generation unit 21 shown in FIG. 9 including the processing contents of each component, but only in that the control signal is taken out as the output of the integrator 21d. Different.

リングレーザジャイロ装置200おいては、アンプ21eに入力される+HVがミラートランスデューサの駆動電圧より十分に大きい場合には、光路長が最適に制御されレーザ光量が最大となっているため、フォトダイオード24で取り出される電流も大きいため、積分器21dの出力は基準値7.5Vより大きく、負荷制御部121において抵抗分圧された制御電圧は2.5Vより大きい。この場合、PchFETのドレイン−ソース間のインピーダンスは無限大に近くなるため、−HVの高電圧出力端子に負荷制御部121から電流は流れない。一方、+HVが小さくなりミラートランスデューサの駆動電圧に近い電圧になった場合には、フォトダイオード24で取り出される電流も小さくなるため、積分器21dの出力はやがて基準値7.5Vより小さくなり、負荷制御部121において抵抗分圧された制御電圧も2.5Vより小さくなる。この場合、PchFETのドレイン−ソース間のインピーダンスも小さくなるため、ドレイン−ソース間に−HVの高電圧出力端子に向けて電流が流れる。このように電流が流れることで、−HVの消費電力が大きくなり、その結果−HVの出力電圧が低下するため、PWM制御により−HVの電圧低下が補償される。そしてこのPWM制御の際、パルスのデューティー比が大きくなり、その結果トランス12の+HV側の2次巻線の電力が大きくなるため、+HVの電圧も上昇することとなり電圧低下が補償される。   In the ring laser gyro apparatus 200, when + HV input to the amplifier 21e is sufficiently larger than the driving voltage of the mirror transducer, the optical path length is optimally controlled and the laser light quantity is maximized. Therefore, the output of the integrator 21d is larger than the reference value 7.5V, and the control voltage divided by the resistance in the load control unit 121 is larger than 2.5V. In this case, since the impedance between the drain and source of the Pch FET is close to infinity, no current flows from the load control unit 121 to the high voltage output terminal of −HV. On the other hand, when + HV becomes small and becomes a voltage close to the driving voltage of the mirror transducer, the current taken out by the photodiode 24 also becomes small. Therefore, the output of the integrator 21d eventually becomes smaller than the reference value 7.5V, and the load The control voltage divided by resistance in the control unit 121 is also smaller than 2.5V. In this case, since the impedance between the drain and the source of the PchFET is also reduced, a current flows between the drain and the source toward the high voltage output terminal of -HV. Since the current flows in this manner, the power consumption of -HV is increased, and as a result, the output voltage of -HV is lowered. Therefore, the voltage drop of -HV is compensated by PWM control. In this PWM control, the duty ratio of the pulse is increased, and as a result, the power of the secondary winding on the + HV side of the transformer 12 is increased, so that the voltage of + HV is also increased and the voltage drop is compensated.

以上のように、本発明によれば従来のリングレーザジャイロ装置の構成を基礎として、簡単な機能追加により+HVの電圧変動をも補償可能な高電圧電源装置が組み込まれたリングレーザジャイロ装置を、小型かつ低コストで実現することができる。   As described above, according to the present invention, based on the configuration of a conventional ring laser gyro device, a ring laser gyro device incorporating a high voltage power supply device capable of compensating for + HV voltage fluctuations by adding a simple function, It can be realized at a small size and at a low cost.

〔第2応用例〕
図6に本発明のリングレーザジャイロ装置300の機能構成例を示す。この例では第1応用例と異なり、放電電流値が一定となるように−HVを制御しているため、+HVは一定となるのではなく、放電電流値を一定とする電圧値で安定化される。リングレーザジャイロ装置300は、給電部11とトランス12とPWM制御部13と制御電圧生成部210と負荷制御部120とミラートランスデューサ22とジャイロブロック23とフォトダイオード24と放電部26と放電電流読取抵抗27と積分器310と反転アンプ320とを備える。このうち、積分器310と反転アンプ320以外の構成要素は、放電電流制御部25を除き、同じ符号を付した図4に示す本発明のリングレーザジャイロ装置200の構成要素と同じである。すなわち、構成要素上は放電電流制御部25が積分器310と反転アンプ320とに置き換わった形となっている。
[Second application example]
FIG. 6 shows a functional configuration example of the ring laser gyro apparatus 300 of the present invention. In this example, unlike the first application example, -HV is controlled so that the discharge current value becomes constant. Therefore, + HV is not constant, but is stabilized at a voltage value that makes the discharge current value constant. The The ring laser gyro apparatus 300 includes a power supply unit 11, a transformer 12, a PWM control unit 13, a control voltage generation unit 210, a load control unit 120, a mirror transducer 22, a gyro block 23, a photodiode 24, a discharge unit 26, and a discharge current reading resistor. 27, an integrator 310, and an inverting amplifier 320. Among these, the components other than the integrator 310 and the inverting amplifier 320 are the same as the components of the ring laser gyro apparatus 200 of the present invention shown in FIG. In other words, the discharge current control unit 25 is replaced with an integrator 310 and an inverting amplifier 320 on the components.

リングレーザジャイロ装置200では、放電電流制御部25が放電電流読取抵抗27における電圧降下量から放電電流値を得て、これに基づき陰極電圧を変化させることで放電電流量を制御するが、リングレーザジャイロ装置300では、放電電流読取抵抗27における電圧降下後の電圧に基づき、積分器310の出力を変化させることにより、PWM制御部13のデューティー比を制御して−HVを変化させ、それを直接陰極に印加する。具体的には、次のような処理を行う。まず、放電電流読取抵抗27における電圧降下後の電圧と積分器310に接続された基準値との差を積分器310において積分する。ここで、基準値は所望の放電電流量に基づき予め設定しておく。このとき、所望の放電電流量より大きくなった場合、放電電流読取抵抗27における電圧降下後の電圧は基準値より小さくなる。そのため、積分器310の出力は大きくなるが、反転アンプ320を経ることで逆に出力が小さくなり、これがPWM制御部13に入力されると、PWM制御部13はパルスのデューティー比を小さくするように動作する。デューティー比が小さくなるとトランス12の2次側の出力電圧+HV、−HVが共に小さくなる。そして、その結果陰極電圧が小さくなるため、放電電流も小さくなる。このように放電電流を制御することができる。なお、+HVの変動補償方法についてはリングレーザジャイロ200と同様である。   In the ring laser gyro apparatus 200, the discharge current control unit 25 obtains the discharge current value from the voltage drop amount in the discharge current reading resistor 27, and controls the discharge current amount by changing the cathode voltage based on this value. In the gyro apparatus 300, by changing the output of the integrator 310 based on the voltage after the voltage drop in the discharge current reading resistor 27, the duty ratio of the PWM control unit 13 is controlled to change -HV, which is directly applied. Apply to the cathode. Specifically, the following processing is performed. First, the integrator 310 integrates the difference between the voltage after the voltage drop in the discharge current reading resistor 27 and the reference value connected to the integrator 310. Here, the reference value is set in advance based on a desired amount of discharge current. At this time, when it becomes larger than the desired amount of discharge current, the voltage after the voltage drop in the discharge current reading resistor 27 becomes smaller than the reference value. For this reason, the output of the integrator 310 increases, but the output decreases conversely through the inverting amplifier 320, and when this is input to the PWM control unit 13, the PWM control unit 13 decreases the duty ratio of the pulse. To work. When the duty ratio decreases, the output voltages + HV and -HV on the secondary side of the transformer 12 both decrease. As a result, the cathode voltage is reduced, and the discharge current is also reduced. In this way, the discharge current can be controlled. The + HV fluctuation compensation method is the same as that of the ring laser gyro 200.

以上説明したリングレーザジャイロ装置300の構成によれば、リングレーザジャイロ装置200より放電電流の制御の精度がやや劣るものの、構成が複雑な放電電流制御部25を備えない分、装置を小型・低コスト化できる。   According to the configuration of the ring laser gyro apparatus 300 described above, the accuracy of the discharge current control is slightly inferior to that of the ring laser gyro apparatus 200, but the apparatus is small and low because the configuration does not include the discharge current control unit 25 having a complicated configuration. Cost can be reduced.

10、100 高電圧電源装置
20、200、300 リングレーザジャイロ装置
121a、122a 分圧回路
121b、122b 電流制御回路
10, 100 High voltage power supply device 20, 200, 300 Ring laser gyro device 121a, 122a Voltage dividing circuit 121b, 122b Current control circuit

Claims (4)

1つのトランスを用いて二次側に複数の高電圧を発生させ、当該二次側の第1の高電圧出力端子からの出力電圧を一次側にフィードバックしてPWM制御を行うことにより、当該第1の高電圧出力端子からの出力電圧を安定化する高電圧電源装置であって、
上記二次側の第2の高電圧出力端子からの出力電圧が入力され、その電圧の変動状態を表す制御信号を出力する制御電圧生成部と、
上記第1の高電圧出力端子に接続され、上記制御信号により上記第2の高電圧出力端子からの出力電圧の低下を検知した場合に、負荷を変化させることで当該第1の高電圧出力端子からの出力電圧も追従して低下させる負荷制御部と、
を備え、
上記第2の高電圧出力端子からの出力電圧が低下した場合に、上記PWM制御を行うことにより、上記第1の高電圧出力端子からの出力電圧の低下を補償するとともに、当該第2の高電圧出力端子からの出力電圧の低下も補償する高電圧電源装置。
By generating a plurality of high voltages on the secondary side using a single transformer and performing PWM control by feeding back the output voltage from the first high voltage output terminal on the secondary side to the primary side, A high voltage power supply device that stabilizes an output voltage from one high voltage output terminal,
A control voltage generating unit that receives an output voltage from the second high-voltage output terminal on the secondary side and outputs a control signal indicating a fluctuation state of the voltage;
The first high-voltage output terminal is connected to the first high-voltage output terminal, and when a drop in the output voltage from the second high-voltage output terminal is detected by the control signal, the load is changed to change the first high-voltage output terminal. A load control unit that also decreases the output voltage from
With
When the output voltage from the second high voltage output terminal decreases, the PWM control is performed to compensate for the decrease in the output voltage from the first high voltage output terminal, and the second high voltage output terminal. A high-voltage power supply device that compensates for a drop in the output voltage from the voltage output terminal.
請求項1に記載の高電圧電源装置であって、
上記負荷制御部は、
上記制御信号を分圧する分圧回路と、
分圧された上記制御信号により、上記第1の高電圧出力端子の負荷を変化させて出力電流を制御する電流制御回路と、
を備えることを特徴とする高電圧電源装置。
The high voltage power supply device according to claim 1,
The load control unit
A voltage dividing circuit for dividing the control signal;
A current control circuit for controlling an output current by changing a load of the first high-voltage output terminal according to the divided control signal;
A high-voltage power supply device comprising:
請求項1又は2のいずれかに記載の高電圧電源装置を備えるリングレーザジャイロ装置。   A ring laser gyro apparatus comprising the high-voltage power supply apparatus according to claim 1. 請求項3に記載のリングレーザジャイロ装置であって、
リングレーザジャイロの光路長を調整する駆動機構であるミラートランスデューサと、
リングレーザジャイロ内のレーザ光を検知し、その強弱を電流の強弱として取り出すフォトダイオードと、
を備え、
上記制御電圧生成部は、
搬送波を生成する搬送波生成器と、
上記出力電流を電圧に変換して出力する電流電圧変換アンプと、
上記電流電圧変換アンプの出力と上記搬送波とを乗ずる乗算器と、
上記乗算器の出力を積分して上記制御信号を出力する積分器と、
上記制御信号の値に応じ、上記他方の高電圧出力端子からの出力電圧の強度を調節して出力するアンプと、
上記アンプの出力と上記搬送波とを加算して、上記ミラートランスデューサの駆動電圧を出力する加算器と、
を備える
ことを特徴とするリングレーザジャイロ装置。
A ring laser gyro apparatus according to claim 3,
A mirror transducer as a drive mechanism for adjusting the optical path length of the ring laser gyro;
A photodiode that detects the laser light in the ring laser gyro and takes out the intensity as the strength of the current;
With
The control voltage generator is
A carrier generator for generating a carrier;
A current-voltage conversion amplifier that converts the output current into a voltage and outputs the voltage; and
A multiplier for multiplying the output of the current-voltage conversion amplifier by the carrier wave;
An integrator for integrating the output of the multiplier and outputting the control signal;
An amplifier that adjusts and outputs the intensity of the output voltage from the other high-voltage output terminal according to the value of the control signal;
An adder for adding the output of the amplifier and the carrier wave and outputting the drive voltage of the mirror transducer;
A ring laser gyro apparatus comprising:
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