JP2016015831A - Power supply device for electronic tube - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply device for electronic tube capable of solving the problem of power loss due to a resistor for energy absorption and the problem of upsizing of the device.SOLUTION: A power supply device for electronic tube includes a transformer 312 consisting of a first winding connected between a first switch 301 and an electronic tube 4, and a second winding having one end connected with the output end (a) of a rectifying and smoothing circuit 2 and the other end connected with the output end b of the rectifying and smoothing circuit 2, reflux means 322 connected in parallel with the first winding, a second switch 33 having one end connected with one end of the second winding and the other end connected with the other end of the second winding, first current regulation means 333 for regulating a current flowing from one end of the second winding and one end of the second switch 33 toward the output end (a), and a control section 501 for controlling the first switch 301 and second switch 33.

Description

本発明は、電子管用電源装置に関する。   The present invention relates to an electron tube power supply device.

一般に、核融合実験等に使用されるプラズマ加熱装置では、プラズマの熱伝導率評価や閉じ込め性能を調べるため、大電力高周波発生源として用いられている大電力電子管(ジャイロトロン)でパルス状の高周波を発生させ、当該パルス状の高周波をプラズマ中に入射させる場合がある(例えば、非特許文献1参照)。この場合、電子管用電源装置では、パルス状の電圧を大電力電子管に供給するパルス運転が行われる。   In general, plasma heating devices used in nuclear fusion experiments and the like are pulsed high-frequency with a high-power electron tube (gyrotron) used as a high-power high-frequency generator to investigate the thermal conductivity evaluation and confinement performance of plasma. In some cases, the pulsed high-frequency wave is incident on the plasma (see, for example, Non-Patent Document 1). In this case, the electron tube power supply device performs a pulse operation for supplying a pulsed voltage to the high-power electron tube.

図6に、パルス運転を行う従来の電子管用電源装置1Bを示す。同図に示すように、電子管用電源装置1Bは、変圧器102で昇圧された交流電源101の交流電圧を整流および平滑する整流平滑回路2(整流器201、平滑リアクトル202、制動抵抗器203および平滑コンデンサ204)と、直流高電圧スイッチ302と、短絡電流抑制用のリアクトル311およびエネルギー吸収用の抵抗器321が並列接続された限流回路と、直流高電圧スイッチ302を制御する制御部502と、を備えている。なお、直流高電圧スイッチ302、短絡電流抑制用のリアクトル311およびエネルギー吸収用の抵抗器321については、電子管用電源装置1Bの入力側を一端とし、電子管用電源装置1Bの出力側を他端とする。   FIG. 6 shows a conventional electron tube power supply device 1B that performs pulse operation. As shown in the figure, the electron tube power supply device 1B includes a rectifying / smoothing circuit 2 (rectifier 201, smoothing reactor 202, braking resistor 203, and smoothing unit) that rectifies and smoothes the AC voltage of the AC power source 101 boosted by the transformer 102. A capacitor 204), a DC high voltage switch 302, a current limiting circuit in which a reactor 311 for suppressing a short circuit current and a resistor 321 for energy absorption are connected in parallel, and a control unit 502 for controlling the DC high voltage switch 302; It has. Note that the DC high-voltage switch 302, the short-circuit current suppressing reactor 311 and the energy absorbing resistor 321 have the input side of the electron tube power supply device 1B as one end and the output side of the electron tube power supply device 1B as the other end. To do.

大電力電子管4は、電子ビームを発生させるためのカソード401およびアノード402と、発生した電子ビームを捕捉するためのコレクタ403と、を備えている。コレクタ403は接地されており、直流高電圧スイッチ302がオン状態となっている間、カソード401には電子管用電源装置1Bから負の電圧が供給され、アノード402には当該負の電圧を抵抗器421および抵抗器422を含むアノード分圧器で分圧した電圧が供給される。   The high power electron tube 4 includes a cathode 401 and an anode 402 for generating an electron beam, and a collector 403 for capturing the generated electron beam. While the collector 403 is grounded and the DC high-voltage switch 302 is in an ON state, a negative voltage is supplied to the cathode 401 from the electron tube power supply device 1B, and the negative voltage is applied to the anode 402 through a resistor. A voltage divided by an anode voltage divider including 421 and a resistor 422 is supplied.

図7に、パルス運転時における電子管用電源装置1B各部の電圧波形および電流波形を示す。同図において、vはコレクタ403の電圧を基準としたカソード401の電圧、vS1は直流高電圧スイッチ302の一端の電圧を基準とした他端の電圧、vはエネルギー吸収用の抵抗器321の他端の電圧を基準とした一端の電圧、iはカソード401の電流、iは短絡電流抑制用のリアクトル311の電流である。iについては、電子管用電源装置1Bの出力端からカソード401に向かう方向を正とし、iについては、短絡電流抑制用のリアクトル311の他端から一端に向かう方向を正とする。また、電子管用電源装置1Bの定格出力電圧を−A[V]とし、平滑コンデンサ204の容量は十分に大きいものとする。 FIG. 7 shows voltage waveforms and current waveforms of the respective portions of the electron tube power supply device 1B during pulse operation. In the figure, v K is the voltage of the cathode 401 relative to the voltage of the collector 403, v S1 is a voltage of the other end relative to the voltage of one end of the DC high voltage switch 302, v R is the resistor for energy absorption The voltage at one end with reference to the voltage at the other end of 321, i K is the current of the cathode 401, and i L is the current of the reactor 311 for suppressing the short-circuit current. For i K, direction as positive toward the cathode 401 from the output of the electron tube power supply apparatus 1B, for i L is a direction toward the one end from the other end of the reactor 311 for short-circuit current suppressing positive. Further, the rated output voltage of the electron tube power supply device 1B is set to -A [V], and the capacity of the smoothing capacitor 204 is sufficiently large.

時刻t21よりも前は、制御部502の制御下で直流高電圧スイッチ302がオフ状態となっている。また、時刻t21よりも前は、直流高電圧スイッチ302の一端に整流平滑回路2の出力端間の電圧(平滑コンデンサ204の両端電圧)である−A[V]が印加されるため、電圧vS1は+A[V]となる。 Before the time t 21, the DC high voltage switch 302 is turned off under the control of the controller 502. Prior to time t 21 , −A [V], which is a voltage across the output terminals of the rectifying and smoothing circuit 2 (a voltage across the smoothing capacitor 204), is applied to one end of the DC high-voltage switch 302. v S1 is + A [V].

時刻t21において、制御部502が直流高電圧スイッチ302をオフ状態からオン状態に切り替えると、整流平滑回路2から出力される−A[V]の電圧が大電力電子管4のカソード401に供給されるので、カソード401の電圧vが−A[V]まで立ち上がる。また、カソード401の電圧vに応じてカソード401の電流iも立ち上がる。 When the control unit 502 switches the DC high voltage switch 302 from the OFF state to the ON state at time t 21 , the voltage −A [V] output from the rectifying and smoothing circuit 2 is supplied to the cathode 401 of the high power electron tube 4. Therefore, the voltage v K of the cathode 401 rises to −A [V]. Further, the current i K of the cathode 401 also rises according to the voltage v K of the cathode 401.

その後、時刻t22において、制御部502が直流高電圧スイッチ302をオン状態からオフ状態に切り替えると、整流平滑回路2から出力される電圧がカソード401に供給されなくなるので、カソード401の電圧vおよび電流iが立ち下がる。 Then, at time t 22, the control unit 502 switches to the OFF state DC high voltage switch 302 from the ON state, since the voltage output from the rectifying and smoothing circuit 2 is not supplied to the cathode 401, the voltage of the cathode 401 v K And the current i K falls.

このように、制御部502が直流高電圧スイッチ302をオフ状態、オン状態、オフ状態と切り替えることで、1つのパルス電圧および1つのパルス電流が大電力電子管4に供給される。したがって、電子管用電源装置1Bによれば、直流高電圧スイッチ302のオン状態とオフ状態の切り替えを繰り返し行うことで、大電力電子管4にパルス状の電圧を繰り返し供給することができる。   As described above, the control unit 502 switches the DC high voltage switch 302 between the off state, the on state, and the off state, so that one pulse voltage and one pulse current are supplied to the high power electron tube 4. Therefore, according to the electron tube power supply device 1B, the pulsed voltage can be repeatedly supplied to the high power electron tube 4 by repeatedly switching the DC high voltage switch 302 between the on state and the off state.

寺門正之、他7名、「JT−60U ECH装置用ジャイロトロンにおけるアノード電圧制御による出力変調運転」、日本原子力研究所研究報告書、JAERI−Tech 2003−053、(2003)、p.1−25Masayuki Teramon and seven others, “Output Modulation Operation by Anode Voltage Control in Gyrotron for JT-60U ECH Device”, Japan Atomic Energy Research Institute Research Report, JAERI-Tech 2003-053, (2003), p. 1-25

しかしながら、従来の電子管用電源装置1Bでは、制御部502が直流高電圧スイッチ302をオン状態からオフ状態に切り替えると、リアクトル311を流れる電流iが、エネルギー吸収用の抵抗器321に流れて熱エネルギーとして消費されるので、電力損失が過大になるという問題があった。 However, in the conventional electron tube power supply device 1B, when the control unit 502 switches the DC high-voltage switch 302 from the on state to the off state, the current i L flowing through the reactor 311 flows through the energy absorbing resistor 321 and heat. Since it is consumed as energy, there is a problem that power loss becomes excessive.

さらに、従来の電子管用電源装置1Bでは、エネルギー吸収用の抵抗器321が大型(例えば、100kW級)であること、および抵抗器321の冷却系が必要になることから、装置全体が大型化してしまうという問題もあった。   Further, in the conventional electron tube power supply device 1B, the energy absorbing resistor 321 is large (for example, 100 kW class), and a cooling system for the resistor 321 is required. There was also a problem of end.

また、リアクトル311の電流iがエネルギー吸収用の抵抗器321に流れると、抵抗器321で電圧降下が生じ、抵抗器321の電圧vが上昇する。このため、オン状態からオフ状態に切り替わった直後の直流高電圧スイッチ302には、一端に整流平滑回路2の出力端間の電圧である−A[V]が印加され、他端に抵抗器321の電圧vが印加される。その結果、オン状態からオフ状態に切り替わった直後の直流高電圧スイッチ302の電圧vS1は、図7に示すように+2A[V]程度まで上昇する。 Further, when the current i L of the reactor 311 flows through the energy absorbing resistor 321, a voltage drop occurs in the resistor 321, and the voltage v R of the resistor 321 increases. For this reason, the DC high voltage switch 302 immediately after switching from the on state to the off state is applied with -A [V], which is the voltage between the output terminals of the rectifying and smoothing circuit 2, at one end and the resistor 321 at the other end. The voltage v R is applied. As a result, the voltage v S1 of the DC high-voltage switch 302 immediately after switching from the on state to the off state increases to about +2 A [V] as shown in FIG.

このように、従来の電子管用電源装置1Bでは、オン状態からオフ状態に切り替わった直後の直流高電圧スイッチ302に過大な電圧が印加され、直流高電圧スイッチ302の動作責務が重くなるので、直流高電圧スイッチ302を構成するスイッチング素子の数を増やしたり、直流高電圧スイッチ302に含まれる絶縁物を大型化したりする必要があった。その結果、従来の電子管用電源装置1Bでは、装置全体の大型化を招いてしまうという問題があった。なお、従来の電子管用電源装置1Bでは、直流高電圧スイッチ302は、100個程度のIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子を直列接続した構造となっている。   In this way, in the conventional electron tube power supply device 1B, an excessive voltage is applied to the DC high voltage switch 302 immediately after switching from the ON state to the OFF state, and the operation duty of the DC high voltage switch 302 becomes heavy. It has been necessary to increase the number of switching elements constituting the high voltage switch 302 or to increase the size of the insulator included in the DC high voltage switch 302. As a result, the conventional electron tube power supply device 1B has a problem that the overall size of the device is increased. In the conventional electron tube power supply device 1B, the DC high voltage switch 302 has a structure in which about 100 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) elements are connected in series.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、エネルギー吸収用の抵抗器に起因する電力損失の問題と装置の大型化の問題を解消することが可能な電子管用電源装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is an electronic device capable of solving the problem of power loss caused by the energy absorbing resistor and the problem of the enlargement of the apparatus. The object is to provide a power supply device for a tube.

上記課題を解決するために、本発明に係る電子管用電源装置は、入力された交流電圧を平滑コンデンサを含む整流平滑回路で整流および平滑して電子管に供給する電子管用電源装置であって、一端が整流平滑回路の高電圧側の出力端に接続された第1スイッチと、一端が第1スイッチの他端に接続されるとともに他端が電子管に接続された第1巻線、および一端が整流平滑回路の高電圧側の出力端に接続されるとともに他端が整流平滑回路の低電圧側の出力端に接続された第2巻線からなる変圧器と、第1巻線に並列接続された、第1巻線を流れる電流を還流させる還流手段と、一端が第2巻線の一端に接続されるとともに他端が第2巻線の他端に接続された第2スイッチと、第2巻線の一端および第2スイッチの一端から整流平滑回路の高電圧側の出力端に向かって流れる電流を規制する第1の電流規制手段と、第1スイッチおよび第2スイッチを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, an electron tube power supply device according to the present invention is an electron tube power supply device that rectifies and smoothes an input AC voltage with a rectifying and smoothing circuit including a smoothing capacitor and supplies the rectified smoothing circuit to the electron tube. Is connected to the output terminal on the high voltage side of the rectifying and smoothing circuit, the first winding having one end connected to the other end of the first switch and the other end connected to the electron tube, and one end rectified A transformer comprising a second winding connected to the output terminal on the high voltage side of the smoothing circuit and the other end connected to the output terminal on the low voltage side of the rectifying and smoothing circuit, and connected in parallel to the first winding A recirculation means for recirculating the current flowing through the first winding; a second switch having one end connected to one end of the second winding and the other end connected to the other end of the second winding; From one end of the line and one end of the second switch Wherein the first current regulating means for regulating the current flowing toward the output end of the pressure side, and a control unit for controlling the first switch and the second switch, further comprising a.

上記電子管用電源装置では、制御部により切り替えられる第1スイッチおよび第2スイッチの状態は、第1スイッチおよび第2スイッチがオン状態となる第1モードと、第1スイッチがオフ状態となる一方で第2スイッチがオン状態となる第2モードと、第1スイッチおよび第2スイッチがオフ状態となる第3モードとが含まれることが好ましい。   In the electron tube power supply device, the first switch and the second switch that are switched by the control unit are in a first mode in which the first switch and the second switch are turned on, and in a state in which the first switch is turned off. It is preferable that the second mode in which the second switch is turned on and the third mode in which the first switch and the second switch are turned off are included.

上記電子管用電源装置における制御部は、パルス運転時に、第1スイッチおよび第2スイッチの状態を第1モードにした後、第2巻線を流れる電流がゼロになる前に第1モードから第2モード、第3モードの順に切り替えることが好ましい。   The controller in the electron tube power supply device changes from the first mode to the second mode before the current flowing through the second winding becomes zero after the state of the first switch and the second switch is set to the first mode during the pulse operation. It is preferable to switch in the order of the mode and the third mode.

上記電子管用電源装置における第1の電流規制手段は、アノードが整流平滑回路の高電圧側の出力端に接続され、かつカソードが第2巻線の一端に接続されるように、整流平滑回路の高電圧側の出力端と第2巻線の一端との間に介装されたダイオードであってもよい。   The first current regulating means in the electron tube power supply device includes a rectifying / smoothing circuit such that the anode is connected to the output terminal on the high voltage side of the rectifying / smoothing circuit and the cathode is connected to one end of the second winding. A diode interposed between the output terminal on the high voltage side and one end of the second winding may be used.

上記電子管用電源装置における第2スイッチは、制御部により制御される第2能動スイッチ素子と、第2巻線の一端から第2能動スイッチ素子を経由して第2巻線の他端に流れる電流を規制する第2の電流規制手段を有してもよい。   The second switch in the electron tube power supply device includes a second active switch element controlled by the control unit, and a current flowing from one end of the second winding to the other end of the second winding via the second active switch element. You may have the 2nd electric current control means which regulates.

本発明によれば、エネルギー吸収用の抵抗器に起因する電力損失の問題と装置の大型化の問題を解消することが可能な電子管用電源装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power supply device for electron tubes which can eliminate the problem of the power loss resulting from the resistor for energy absorption, and the problem of the enlargement of an apparatus can be provided.

本発明に係る電子管用電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power supply device for electron tubes concerning this invention. パルス運転時における本発明に係る電子管用電源装置の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the power supply device for electron tubes which concerns on this invention at the time of a pulse driving | operation. パルス運転時における本発明に係る電子管用電源装置各部の電圧波形および電流波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform and current waveform of each part of the power supply device for electron tubes which concerns on this invention at the time of a pulse driving | operation. 直流運転時における本発明に係る電子管用電源装置の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the power supply device for electron tubes which concerns on this invention at the time of direct current | flow operation. 直流運転時における本発明に係る電子管用電源装置各部の電圧波形および電流波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform and current waveform of each part of the power supply device for electron tubes which concerns on this invention at the time of direct current | flow operation. 従来の電子管用電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional power supply device for electron tubes. パルス運転時における従来の電子管用電源装置各部の電圧波形および電流波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform of each part of the conventional electron tube power supply device at the time of pulse operation, and a current waveform.

以下、添付図面を参照して、本発明に係る電子管用電源装置の実施形態について説明する。   Embodiments of an electron tube power supply device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

[電子管用電源装置の構成]
図1に、本発明の一実施形態に係る電子管用電源装置1Aを示す。同図に示すように、本実施形態に係る電子管用電源装置1Aは、変圧器102で昇圧された交流電源101の交流電圧を、整流および平滑して大電力電子管(ジャイロトロン)4に供給するものである。
[Configuration of power supply unit for electron tube]
FIG. 1 shows a power supply device 1A for an electron tube according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the electron tube power supply device 1A according to the present embodiment supplies the high voltage electron tube (gyrotron) 4 with rectified and smoothed AC voltage of the AC power source 101 boosted by the transformer 102. Is.

大電力電子管4は、電子ビームを発生させるためのカソード401およびアノード402と、発生した電子ビームを捕捉するコレクタ403と、を備えている。コレクタ403は接地されており、後述する第1直流高電圧能動スイッチ301がオン状態となっている間、カソード401には電子管用電源装置1Aから負の電圧が供給され、アノード402には当該負の電圧を抵抗器421および抵抗器422を含むアノード分圧器で分圧した電圧が供給される。   The high power electron tube 4 includes a cathode 401 and an anode 402 for generating an electron beam, and a collector 403 for capturing the generated electron beam. The collector 403 is grounded, and a negative voltage is supplied to the cathode 401 from the electron tube power supply device 1A while the first DC high-voltage active switch 301 described later is in an on state, and the anode 402 has the negative voltage. Is divided by an anode voltage divider including a resistor 421 and a resistor 422.

電子管用電源装置1Aは、変圧器102で昇圧された交流電源101の交流電圧を整流および平滑する整流平滑回路2を備えている。整流平滑回路2は、変圧器102の二次側に接続された整流器201と、一端が整流器201のアノード側に接続された平滑リアクトル202と、一端が平滑リアクトル202の他端に接続された制動抵抗器203と、一端が制動抵抗器203の他端に接続されるとともに他端が整流器201のカソード側に接続された平滑コンデンサ204と、を備えている。なお、本発明では、負電圧となる整流平滑回路2の出力端aを高電圧側の出力端とし、接地された整流平滑回路2の出力端bを低電圧側の出力端とする。   The electron tube power supply device 1 </ b> A includes a rectifying / smoothing circuit 2 that rectifies and smoothes the AC voltage of the AC power supply 101 boosted by the transformer 102. The rectifying / smoothing circuit 2 includes a rectifier 201 connected to the secondary side of the transformer 102, a smoothing reactor 202 having one end connected to the anode side of the rectifier 201, and a braking having one end connected to the other end of the smoothing reactor 202. A resistor 203 and a smoothing capacitor 204 having one end connected to the other end of the braking resistor 203 and the other end connected to the cathode side of the rectifier 201 are provided. In the present invention, the output terminal “a” of the rectifying / smoothing circuit 2 that is a negative voltage is the output terminal on the high voltage side, and the output terminal “b” of the grounded rectifying / smoothing circuit 2 is the output terminal on the low voltage side.

また、電子管用電源装置1Aは、本発明の第1スイッチに相当する第1直流高電圧能動スイッチ301と、短絡電流抑制用の変圧器312と、本発明の還流手段に相当する還流ダイオード322と、本発明の第2スイッチに相当する第2直流高電圧スイッチ33と、本発明の第1の電流規制手段に相当するエネルギー回生用のダイオード333と、を備えている。第2直流高電圧スイッチ33は、本発明の第2能動スイッチ素子に相当する第2直流高電圧能動スイッチ331と本発明の第2の電流規制手段に相当する逆流防止用のダイオード332とからなる。   The electron tube power supply device 1A includes a first DC high-voltage active switch 301 corresponding to the first switch of the present invention, a transformer 312 for suppressing a short-circuit current, and a free-wheeling diode 322 corresponding to the reflux means of the present invention. The second DC high voltage switch 33 corresponding to the second switch of the present invention and the energy regeneration diode 333 corresponding to the first current regulating means of the present invention are provided. The second DC high voltage switch 33 includes a second DC high voltage active switch 331 corresponding to the second active switch element of the present invention and a backflow preventing diode 332 corresponding to the second current regulating means of the present invention. .

第1直流高電圧能動スイッチ301は、一端が整流平滑回路2の出力端aに接続され、他端が短絡電流抑制用の変圧器312の第1巻線を介して大電力電子管4のカソード401に接続されている。また、第1直流高電圧能動スイッチ301は、複数のスイッチング素子(例えば、IGBT素子)を直列接続した構造となっている。   The first DC high-voltage active switch 301 has one end connected to the output end a of the rectifying and smoothing circuit 2 and the other end connected to the cathode 401 of the high-power electron tube 4 via the first winding of the transformer 312 for short-circuit current suppression. It is connected to the. The first DC high voltage active switch 301 has a structure in which a plurality of switching elements (for example, IGBT elements) are connected in series.

短絡電流抑制用の変圧器312は、一端が第1直流高電圧能動スイッチ301の他端に接続され、かつ他端が大電力電子管4のカソード401に接続された第1巻線と、一端がエネルギー回生用のダイオード333を介して整流平滑回路2の出力端aに接続され、かつ他端が整流平滑回路2の出力端bおよび大電力電子管4のコレクタ403に接続された第2巻線と、を備えている。第1巻線と第2巻線の巻数比は、1対1になっている。   The transformer 312 for suppressing the short-circuit current has a first winding having one end connected to the other end of the first DC high-voltage active switch 301 and the other end connected to the cathode 401 of the high power electron tube 4, and one end A second winding connected to the output terminal a of the rectifying / smoothing circuit 2 via the diode 333 for energy regeneration and having the other end connected to the output terminal b of the rectifying / smoothing circuit 2 and the collector 403 of the high-power electron tube 4; It is equipped with. The turn ratio between the first winding and the second winding is 1: 1.

還流ダイオード322は、アノードが第1直流高電圧能動スイッチ301の他端に接続され、カソードが変圧器312の第1巻線の他端に接続されている。還流ダイオード322は、変圧器312の第1巻線を流れる電流を還流させる。   The free-wheeling diode 322 has an anode connected to the other end of the first DC high-voltage active switch 301 and a cathode connected to the other end of the first winding of the transformer 312. The return diode 322 returns the current flowing through the first winding of the transformer 312.

第2直流高電圧能動スイッチ331は、一端が逆流防止用のダイオード332を介して変圧器312の第2巻線の一端に接続され、かつ他端が変圧器312の第2巻線の他端に接続されている。変圧器312の第1巻線と第2巻線の巻数比が1対1になっていることから、第2直流高電圧能動スイッチ331には、第1直流高電圧能動スイッチ301と同じものを用いることができる。言い換えれば、第1直流高電圧能動スイッチ301と第2直流高電圧能動スイッチ331は、スイッチング素子の数や絶縁物の量および寸法を同じにすることができる。   The second DC high-voltage active switch 331 has one end connected to one end of the second winding of the transformer 312 via the backflow prevention diode 332 and the other end connected to the other end of the second winding of the transformer 312. It is connected to the. Since the turns ratio of the first winding and the second winding of the transformer 312 is 1: 1, the second DC high voltage active switch 331 is the same as the first DC high voltage active switch 301. Can be used. In other words, the first DC high voltage active switch 301 and the second DC high voltage active switch 331 can have the same number of switching elements and the same amount and size of insulators.

逆流防止用のダイオード332は、アノードが第2直流高電圧能動スイッチ331の一端に接続され、かつカソードが変圧器312の第2巻線の一端に接続されるように、第2直流高電圧能動スイッチ331の一端と第2巻線の一端との間に介装されている。逆流防止用のダイオード332は、変圧器312の第2巻線の一端から第2直流高電圧能動スイッチ331を経由して第2巻線の他端に流れる電流を規制する。   The reverse current prevention diode 332 has a second DC high voltage active so that the anode is connected to one end of the second DC high voltage active switch 331 and the cathode is connected to one end of the second winding of the transformer 312. It is interposed between one end of the switch 331 and one end of the second winding. The backflow preventing diode 332 regulates the current flowing from one end of the second winding of the transformer 312 to the other end of the second winding via the second DC high voltage active switch 331.

エネルギー回生用のダイオード333は、アノードが整流平滑回路2の出力端aに接続され、かつカソードが変圧器312の第2巻線の一端に接続されるように、整流平滑回路2の出力端aと第2巻線の一端との間に介装されている。エネルギー回生用のダイオード333は、変圧器312の第2巻線の一端および第2直流高電圧能動スイッチ331の一端から整流平滑回路2の出力端aに向かって流れる電流を規制する。   The diode 333 for energy regeneration has an output terminal a of the rectifying and smoothing circuit 2 such that an anode is connected to the output terminal a of the rectifying and smoothing circuit 2 and a cathode is connected to one end of the second winding of the transformer 312. And one end of the second winding. The energy regenerative diode 333 regulates a current flowing from one end of the second winding of the transformer 312 and one end of the second DC high-voltage active switch 331 toward the output end a of the rectifying and smoothing circuit 2.

また、電子管用電源装置1Aは、第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331を制御する制御部501を備えている。制御部501は、第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331の状態を切り替える。第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331の状態には、第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331がオン状態となる第1モードと、第1直流高電圧能動スイッチ301がオフ状態となる一方で第2直流高電圧能動スイッチ331がオン状態となる第2モードと、第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331がオフ状態となる第3モードとが含まれる。   The electron tube power supply device 1 </ b> A includes a control unit 501 that controls the first DC high-voltage active switch 301 and the second DC high-voltage active switch 331. The control unit 501 switches the state of the first DC high voltage active switch 301 and the second DC high voltage active switch 331. The first DC high voltage active switch 301 and the second DC high voltage active switch 331 are in the first mode in which the first DC high voltage active switch 301 and the second DC high voltage active switch 331 are turned on, The second direct current high voltage active switch 331 is turned on while the first direct current high voltage active switch 301 and the second direct current high voltage active switch 331 are turned on. And a third mode in an off state.

[電子管用電源装置の動作]
電子管用電源装置1Aは、大電力電子管4に対してパルス状の電圧を供給するパルス運転と、大電力電子管4に対してパルス状ではない連続的な電圧を供給する直流運転とを行う。
[Operation of power supply unit for electron tube]
The electron tube power supply device 1 </ b> A performs a pulse operation for supplying a pulsed voltage to the high-power electron tube 4 and a DC operation for supplying a continuous non-pulsed voltage to the high-power electron tube 4.

(パルス運転)
図2に、パルス運転時における電子管用電源装置1Aの動作を示し、図3に、パルス運転時における電子管用電源装置1A各部の電圧波形および電流波形を示す。
(Pulse operation)
FIG. 2 shows the operation of the electron tube power supply device 1A during pulse operation, and FIG. 3 shows the voltage waveform and current waveform of each part of the electron tube power supply device 1A during pulse operation.

図3において、vはコレクタ403の電圧を基準としたカソード401の電圧、vS1は第1直流高電圧能動スイッチ301の一端の電圧を基準とした第1直流高電圧能動スイッチ301の他端の電圧、vS2は第2直流高電圧能動スイッチ331の一端の電圧を基準とした第2直流高電圧能動スイッチ331の他端の電圧、iはカソード401の電流、iは変圧器312の第1巻線の電流、iS2は第2直流高電圧能動スイッチ331の電流、iS3はエネルギー回生用のダイオード333の電流である。i、iS3については、電子管用電源装置1Aの入力側から出力側に向かう方向(図2の左から右に向かう方向)を正とし、i、iS2、については、電子管用電源装置1Aの出力側から入力側に向かう方向(図2の右から左に向かう方向)を正とする。また、電子管用電源装置1Aの定格出力電圧を−A[V]とし、コンデンサ204の容量は十分に大きいものとする。 In FIG. 3, v K is the voltage of the cathode 401 based on the voltage of the collector 403, and v S1 is the other end of the first DC high voltage active switch 301 based on the voltage of one end of the first DC high voltage active switch 301. , V S2 is the voltage at the other end of the second DC high voltage active switch 331 based on the voltage at one end of the second DC high voltage active switch 331, i K is the current at the cathode 401, and i L is the transformer 312. , I S2 is the current of the second DC high-voltage active switch 331, and i S3 is the current of the energy regenerating diode 333. For i K and i S3 , the direction from the input side to the output side of the electron tube power supply device 1A (the direction from the left to the right in FIG. 2) is positive, and for i L and i S2 , the electron tube power supply device The direction from the output side of 1A toward the input side (the direction from right to left in FIG. 2) is positive. The rated output voltage of the electron tube power supply device 1A is -A [V], and the capacity of the capacitor 204 is sufficiently large.

図3に示すように、時刻tよりも前は、制御部501の制御下で第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331がオフ状態となっている(第3モード)。第1直流高電圧能動スイッチ301の一端に整流平滑回路2の出力端aの電圧である−A[V]が印加されるため、電圧vS1は+A[V]となる。 As shown in FIG. 3, is before time t 1, the first high DC voltage active switch 301 and a second high voltage DC active switch 331 under control of the control unit 501 are turned off (third mode ). Since -A [V], which is the voltage at the output terminal a of the rectifying and smoothing circuit 2, is applied to one end of the first DC high-voltage active switch 301, the voltage vS1 becomes + A [V].

時刻tにおいて、制御部501が第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331の状態を第1モードに切り替えると、整流平滑回路2の出力端aから出力される−A[V]の電圧が大電力電子管4のカソード401に供給されるので、カソード401の電圧vが−A[V]まで立ち上がる。また、図2(A)に示すように、カソード401から変圧器312の第1巻線、第1直流高電圧能動スイッチ301、平滑リアクトル202、整流器201を経由してコレクタ403に至る電流経路が形成されるので、カソード401の電流iも立ち上がる。 When the control unit 501 switches the state of the first DC high voltage active switch 301 and the second DC high voltage active switch 331 to the first mode at time t 1 , −A is output from the output terminal a of the rectifying and smoothing circuit 2. since the voltage of [V] is supplied to the cathode 401 of the high power electron tube 4, the voltage v K of the cathode 401 rises until -A [V]. Further, as shown in FIG. 2A, a current path from the cathode 401 to the collector 403 via the first winding of the transformer 312, the first DC high voltage active switch 301, the smoothing reactor 202, and the rectifier 201 is provided. As a result, the current i K of the cathode 401 also rises.

さらに、変圧器312の第1巻線に電流iが流れると、変圧器312の第2巻線にも電流が流れる。第2巻線の電流は、第2直流高電圧能動スイッチ331、逆流防止用のダイオード332を経て第2巻線に還流する。第1巻線の電流iは、平滑コンデンサ204の容量が十分に大きいため一旦立ち上がるとほとんど減衰しないが、第2巻線の電流(第2直流高電圧能動スイッチ331を流れる電流iS2)は第2直流高電圧能動スイッチ331および逆流防止用のダイオード332のオン抵抗による電圧降下のため立ち上がった後減衰していく。 Furthermore, when current i L flows through the first winding of transformer 312, current also flows through the second winding of transformer 312. The current of the second winding returns to the second winding through the second DC high voltage active switch 331 and the reverse current prevention diode 332. The current i L of the first winding hardly attenuates once it rises because the capacity of the smoothing capacitor 204 is sufficiently large, but the current of the second winding (current i S2 flowing through the second DC high-voltage active switch 331) is The second direct current high voltage active switch 331 and the backflow prevention diode 332 rise due to a voltage drop due to the on resistance, and then attenuate.

時刻tにおいて、制御部501が第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331の状態を第1モードから第2モードに切り替えると、整流平滑回路2の出力端aから出力される−A[V]の電圧がカソード401に供給されなくなるので、カソード401の電圧vおよび電流iは立ち下がる。 When the control unit 501 switches the state of the first DC high voltage active switch 301 and the second DC high voltage active switch 331 from the first mode to the second mode at time t 2 , the output from the output terminal a of the rectifying and smoothing circuit 2 is performed. Since the voltage of −A [V] is not supplied to the cathode 401, the voltage v K and the current i K of the cathode 401 fall.

時刻tでは、カソード401の電圧vおよび電流iはゼロになり、第1巻線の電流iは、全て還流ダイオード322を介して還流する(図2(B)参照)。なお、還流する第1巻線の電流iは、第2巻線の電流とほぼ同じ減衰率で減衰する。 At time t 3 , the voltage v K and current i K of the cathode 401 become zero, and all of the current i L of the first winding circulates through the free-wheeling diode 322 (see FIG. 2B). Note that the current i L of the first winding that circulates attenuates at substantially the same attenuation rate as the current of the second winding.

時刻t以降の第2モードにおいて、第1直流高電圧能動スイッチ301の一端に整流平滑回路2の出力端aの電圧である−A[V]が印加されるため、電圧vS1は+A[V]となる。 In the second mode after time t 3 , −A [V], which is the voltage at the output terminal a of the rectifying and smoothing circuit 2, is applied to one end of the first DC high-voltage active switch 301, so that the voltage v S1 is + A [ V].

時刻tにおいて、制御部501が第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331の状態を第2モードから第3モードに切り替えると、第2直流高電圧能動スイッチ331を流れる電流iS2および第1巻線の電流iはゼロに向かって急激に減少する一方、第2直流高電圧能動スイッチ331の一端の電圧が降下してエネルギー回生用のダイオード333に電流iS3が流れ始める。この電流iS3は、図2(C)に示すように変圧器312の第2巻線を経由して平滑コンデンサ204に回生される。すなわち、変圧器312で発生した電磁エネルギーは、平滑コンデンサ204に回生される。 At time t 4, flows controller 501 when the state of the first high DC voltage active switch 301 and a second high voltage DC active switch 331 is switched from the second mode to the third mode, the second DC high voltage active switches 331 While the current i S2 and the current i L of the first winding rapidly decrease toward zero, the voltage at one end of the second DC high-voltage active switch 331 drops, and the current i S3 is supplied to the energy regeneration diode 333. Start flowing. This current i S3 is regenerated to the smoothing capacitor 204 via the second winding of the transformer 312 as shown in FIG. That is, the electromagnetic energy generated in the transformer 312 is regenerated in the smoothing capacitor 204.

時刻tでは、第2直流高電圧能動スイッチ331を流れる電流iS2および第1巻線の電流iがゼロになる一方、エネルギー回生用のダイオード333を流れる電流iS3は最大になり、第2直流高電圧能動スイッチ331の電圧vS2は+A[V]となる。その後、エネルギー回生用のダイオード333の電流iS3は減少し、時刻tにおいてゼロになると、第2直流高電圧能動スイッチ331の電圧vS2は+A[V]から減少し、時刻tにおいてゼロになる。時刻t以降、電子管用電源装置1Aは時刻t以前と同じ状態になる。したがって、時刻t以降、制御部501が、第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331の状態を再び第1モードにし、変圧器312の第2巻線を流れる電流がゼロになる前に第1モードから第2モード、第3モードの順に切り替える制御を繰り返し行うことで、パルス状の電圧を大電力電子管4のカソード401に繰り返し供給することができる。 At time t 5, while the current i L of the second high voltage DC active switch 331 current i S2 and the first winding through the becomes zero, current i S3 through the diode 333 for energy recovery is maximized, the The voltage v S2 of the two direct current high voltage active switch 331 is + A [V]. After that, the current i S3 of the energy regeneration diode 333 decreases, and when the current i S3 becomes zero at time t 6 , the voltage v S2 of the second DC high-voltage active switch 331 decreases from + A [V], and reaches zero at time t 7 . become. Time t 7 after the power supply apparatus 1A for an electron tube is the same state as the time t 1 earlier. Therefore, the time t 7 after the control unit 501, the state of the first high DC voltage active switch 301 and a second high voltage DC active switch 331 again to the first mode, the current flowing through the second winding of the transformer 312 By repeatedly performing the switching from the first mode to the second mode and the third mode before reaching zero, a pulsed voltage can be repeatedly supplied to the cathode 401 of the high power electron tube 4.

結局、電子管用電源装置1Aによれば、変圧器312で発生した電磁エネルギーを平滑コンデンサ204に回生しているので、従来の電子管用電源装置1Bと異なりエネルギー吸収用の抵抗器321は不要となる。このため、電子管用電源装置1Aでは、エネルギー吸収用の抵抗器321に起因する電力損失の問題や装置全体が大型化の問題は発生しない。   Eventually, according to the electron tube power supply device 1A, the electromagnetic energy generated in the transformer 312 is regenerated in the smoothing capacitor 204, so that the energy absorbing resistor 321 is unnecessary unlike the conventional electron tube power supply device 1B. . For this reason, in the power supply apparatus 1A for electron tubes, the problem of the power loss resulting from the resistor 321 for energy absorption, and the problem of enlargement of the whole apparatus do not occur.

また、電子管用電源装置1Aでは、第1直流高電圧能動スイッチ301をオン状態からオフ状態に切り換えたときに、定格電圧(+A[V])を大幅に超過する電圧が第1直流高電圧能動スイッチ301に印加されることはないので(図3の時刻t参照)、第1直流高電圧能動スイッチ301を構成するスイッチング素子の数を減らしたり、第1直流高電圧能動スイッチ301に含まれる絶縁物を小型化したりすることができる。その結果、電子管用電源装置1Aは、従来の電子管用電源装置1Bよりも装置全体を小型化することができる。 Further, in the electron tube power supply device 1A, when the first DC high voltage active switch 301 is switched from the ON state to the OFF state, a voltage that greatly exceeds the rated voltage (+ A [V]) is active. Since it is not applied to the switch 301 (see time t 3 in FIG. 3), the number of switching elements constituting the first DC high voltage active switch 301 is reduced or included in the first DC high voltage active switch 301. The insulator can be miniaturized. As a result, the electron tube power supply device 1A can be made smaller in size than the conventional electron tube power supply device 1B.

(直流運転)
図4に、直流運転時における電子管用電源装置1Aの動作を示し、図5に、直流運転時における電子管用電源装置1A各部の電圧波形および電流波形を示す。なお、図5は、図3と同様の見方をするものとする。
(DC operation)
FIG. 4 shows the operation of the electron tube power supply device 1A during DC operation, and FIG. 5 shows the voltage waveform and current waveform of each part of the electron tube power supply device 1A during DC operation. 5 is viewed in the same way as FIG.

図5に示すように、時刻t11よりも前は、制御部501の制御下で第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331がオフ状態となっており、第1直流高電圧能動スイッチ301の一端に整流平滑回路2の出力端aの電圧である−A[V]が印加されるため、電圧vS1は+A[V]となる。 As shown in FIG. 5, it is before the time t 11, the first high DC voltage active switch 301 and a second high voltage DC active switch 331 under control of the control unit 501 are in the OFF state, the first DC Since -A [V], which is the voltage of the output terminal a of the rectifying and smoothing circuit 2, is applied to one end of the high voltage active switch 301, the voltage vS1 becomes + A [V].

時刻t11において、制御部501が第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331の状態を第1モードに切り替えると、カソード401の電圧vが−A[V]まで立ち上がり、カソード401の電流iも立ち上がる。 At time t 11, the control unit 501 switches the state of the first high DC voltage active switch 301 and a second high voltage DC active switch 331 to the first mode, the voltage v K of the cathode 401 rises until -A [V] The current i K of the cathode 401 also rises.

さらに、変圧器312の第1巻線に電流iが流れると、変圧器312の第2巻線にも電流が流れる(図4(A)参照)。第1巻線の電流iは、交流電源101から変圧器102、整流器201および平滑リアクトル202を介して電力供給を受けるため一旦立ち上がるとほとんど減衰しない。一方、第2巻線の電流(第2直流高電圧能動スイッチ331を流れる電流iS2)は、第2直流高電圧能動スイッチ331および逆流防止用のダイオード332のオン抵抗による電圧降下のため立ち上がった後減衰していき、時刻t12においてゼロになる(図4(B)参照)。 Furthermore, when current i L flows through the first winding of transformer 312, current also flows through the second winding of transformer 312 (see FIG. 4A). Since the current i L of the first winding is supplied with electric power from the AC power supply 101 via the transformer 102, the rectifier 201 and the smoothing reactor 202, it hardly attenuates once it rises. On the other hand, the current of the second winding (current i S2 flowing through the second DC high-voltage active switch 331) rose due to a voltage drop due to the on-resistance of the second DC high-voltage active switch 331 and the backflow prevention diode 332. continue to the rear damping, they become zero at time t 12 (see FIG. 4 (B)).

時刻t13において、制御部501が第1直流高電圧能動スイッチ301の状態をオン状態からオフ状態に切り替えると、整流平滑回路2の出力端aから出力される−A[V]の電圧がカソード401に供給されなくなるので、カソード401の電圧vおよび電流iが立ち下がる一方、第1直流高電圧能動スイッチ301の電圧vS1が立ち上がる。 At time t 13, the control unit 501 switches to the off state the state of the first high DC voltage active switch 301 from the ON state, the voltage of -A [V] output from the output terminal a rectifying smoothing circuit 2 is a cathode Since it is not supplied to 401, the voltage v K and current i K of the cathode 401 fall, while the voltage v S1 of the first DC high voltage active switch 301 rises.

時刻t14では、カソード401の電圧vおよび電流iはゼロになり、第1巻線の電流iは、全て還流ダイオード322を介して還流する(図4(C)参照)。なお、時刻t14の前後で第1巻線の電流iの電流値は変化しないので、第2巻線の電流はゼロのままである。 At time t 14, the voltage v K and current i K of the cathode 401 becomes zero, the current i L of the first winding are all refluxed through the reflux diode 322 (see FIG. 4 (C)). Note that the current value of the current i L of the first winding before and after the time t 14 does not change, the current of the second winding remains zero.

また、時刻t14において、第1直流高電圧能動スイッチ301の一端に整流平滑回路2の出力端aの電圧である−A[V]が印加されるため、電圧vS1は+A[V]となる。 At time t 14 , −A [V], which is the voltage at the output terminal a of the rectifying and smoothing circuit 2, is applied to one end of the first DC high voltage active switch 301, so that the voltage v S1 is + A [V]. Become.

このように、電子管用電源装置1Aでは、第1直流高電圧能動スイッチ301をオン状態からオフ状態に切り換えたときに、定格電圧(+A[V])を大幅に超過する電圧が第1直流高電圧能動スイッチ301に印加されることはないので(図5の時刻t14参照)、第1直流高電圧能動スイッチ301を構成するスイッチング素子の数を減らしたり、第1直流高電圧能動スイッチ301に含まれる絶縁物を小型化したりすることができる。その結果、電子管用電源装置1Aは、従来の電子管用電源装置1Bよりも装置全体を小型化することができる。 Thus, in the electron tube power supply device 1A, when the first DC high-voltage active switch 301 is switched from the on state to the off state, the voltage that greatly exceeds the rated voltage (+ A [V]) since not being applied to the voltage active switch 301 (see time t 14 in FIG. 5), or reduce the number of switching elements constituting the first high DC voltage active switch 301, the first high DC voltage active switches 301 The contained insulator can be reduced in size. As a result, the electron tube power supply device 1A can be made smaller in size than the conventional electron tube power supply device 1B.

なお、直流運転時における電子管用電源装置1Aでは、通常、変圧器312で発生した電磁エネルギーはコンデンサ204に回生されない。しかしながら、変圧器312の第2巻線を流れる電流がゼロになる前に(図4(A)の状態で)大電力電子管4が短絡した場合は、制御部501が、第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331の状態を、変圧器312の第2巻線を流れる電流がゼロになる前に第1モードから第2モード、第3モードの順に切り替えるので、変圧器312で発生した電磁エネルギーがコンデンサ204に回生される。   In the electron tube power supply device 1A during DC operation, the electromagnetic energy generated by the transformer 312 is not normally regenerated by the capacitor 204. However, if the high-power electron tube 4 is short-circuited (in the state of FIG. 4A) before the current flowing through the second winding of the transformer 312 becomes zero, the control unit 501 causes the first DC high voltage active Since the state of the switch 301 and the second DC high voltage active switch 331 is switched in order from the first mode to the second mode and the third mode before the current flowing through the second winding of the transformer 312 becomes zero, the transformer The electromagnetic energy generated in 312 is regenerated in the capacitor 204.

以上、本発明に係る電子管用電源装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   As mentioned above, although embodiment of the power supply device for electron tubes which concerns on this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment.

直列に接続された素子の入替えは等価と見做される。例えば、逆流防止用のダイオード332は、アノードが変圧器312の第2巻線の他端および整流平滑回路2の出力端bに接続され、かつカソードが第2直流高電圧能動スイッチ331の他端に接続されるように、第2巻線の他端と整流平滑回路2の出力端bとの接続点と第2直流高電圧能動スイッチ331の他端との間に介装してもよい。   Replacement of elements connected in series is considered equivalent. For example, the backflow preventing diode 332 has an anode connected to the other end of the second winding of the transformer 312 and the output end b of the rectifying / smoothing circuit 2, and a cathode connected to the other end of the second DC high-voltage active switch 331. So that the other end of the second winding and the output end b of the rectifying and smoothing circuit 2 are connected to the other end of the second DC high-voltage active switch 331.

上記実施形態では、第1巻線と第2巻線の巻数比が1対1の変圧器312を用いたが、巻数比は適宜変更することができる。巻数比を変更することで、回生時間(図3の時刻tから時刻tまで時間)を長くしたり短くしたりすることができる。 In the above embodiment, the transformer 312 having a one-to-one turns ratio of the first winding to the second winding is used, but the turns ratio can be changed as appropriate. Changing the turns ratio, it is possible to lengthen or shorten the regeneration time (time from time t 4 in FIG. 3 to time t 6).

上記実施形態では、還流手段として還流ダイオード322を使用しているが、変圧器312の第1巻線を流れる電流を還流させることができるものであれば、還流ダイオード322に換えて使用することができる。   In the above embodiment, the return diode 322 is used as the return means. However, if the current flowing through the first winding of the transformer 312 can be returned, the return diode 322 can be used instead. it can.

上記実施形態では、第1の電流規制手段としてダイオード333を使用しているが、変圧器312の第2巻線の一端および第2直流高電圧能動スイッチ331の一端から整流平滑回路2の出力端aに向かって流れる電流を規制することができるものであれば、ダイオード333に換えて使用することができる。例えば、制御部501の制御下で第1モードおよび第2モードのときにオフ状態となり、第3モードのときにオン状態となるスイッチを使用してもよい。   In the above embodiment, the diode 333 is used as the first current regulating means. However, the output terminal of the rectifying / smoothing circuit 2 is connected to one end of the second winding of the transformer 312 and one end of the second DC high-voltage active switch 331. Any diode that can regulate the current flowing toward a can be used instead of the diode 333. For example, a switch that is turned off in the first mode and the second mode and turned on in the third mode under the control of the control unit 501 may be used.

上記実施形態では、第2の電流規制手段としてダイオード332を使用しているが、変圧器312の第2巻線の一端から第2直流高電圧能動スイッチ331を経由して変圧器312の第2巻線の他端に流れる電流を規制することができるものであれば、ダイオード332に換えて使用することができる。   In the above embodiment, the diode 332 is used as the second current regulating means. However, the second current of the transformer 312 is connected to the second DC high-voltage active switch 331 from one end of the second winding of the transformer 312. Any diode that can regulate the current flowing through the other end of the winding can be used instead of the diode 332.

上記実施形態では、第2直流高電圧スイッチ33を、第2直流高電圧能動スイッチ331と逆流防止用のダイオード332とで構成しているが、制御部501の制御下でオン状態とオフ状態とが切り替わり、かつ変圧器312の第2巻線の一端から当該第2直流高電圧スイッチ33を経由して第2巻線の他端に流れる電流を規制できるのであれば、適宜その構成を変更することができる。   In the above embodiment, the second DC high voltage switch 33 is configured by the second DC high voltage active switch 331 and the backflow prevention diode 332, but the ON state and the OFF state are controlled under the control of the control unit 501. If the current can be switched and the current flowing from one end of the second winding of the transformer 312 to the other end of the second winding via the second DC high voltage switch 33 can be regulated, the configuration is changed as appropriate. be able to.

また、本発明に係る電子管用電源装置は、大電力電子管(ジャイロトロン)4以外の電子管にも適用することができる。   The power supply device for an electron tube according to the present invention can also be applied to an electron tube other than the high power electron tube (gyrotron) 4.

1A 電子管用電源装置
101 交流電源
102 変圧器
2 整流平滑回路
201 整流器
202 平滑リアクトル
203 制動抵抗器
204 平滑コンデンサ
301 第1直流高電圧能動スイッチ(第1スイッチ)
312 短絡電流抑制用の変圧器
322 還流ダイオード
33 第2直流高電圧スイッチ(第2スイッチ)
331 第2直流高電圧能動スイッチ(第2能動スイッチ素子)
332 逆流防止用のダイオード(第2の電流規制手段)
333 エネルギー回生用のダイオード(第1の電流規制手段)
4 大電力電子管
401 カソード
402 アノード
403 コレクタ
421、422 抵抗器
501 制御部
1A Electron Tube Power Supply Device 101 AC Power Supply 102 Transformer 2 Rectifier Smoothing Circuit 201 Rectifier 202 Smoothing Reactor 203 Braking Resistor 204 Smoothing Capacitor 301 First DC High Voltage Active Switch (First Switch)
312 Transformer 322 for suppressing short-circuit current Free-wheeling diode 33 Second DC high-voltage switch (second switch)
331 Second DC high voltage active switch (second active switch element)
332 Backflow prevention diode (second current regulating means)
333 Diode for energy regeneration (first current regulating means)
4 High Power Electron Tube 401 Cathode 402 Anode 403 Collector 421, 422 Resistor 501 Control Unit

Claims (5)

入力された交流電圧を平滑コンデンサを含む整流平滑回路で整流および平滑して電子管に供給する電子管用電源装置であって、
一端が前記整流平滑回路の高電圧側の出力端に接続された第1スイッチと、
一端が前記第1スイッチの他端に接続されるとともに他端が前記電子管に接続された第1巻線、および一端が前記整流平滑回路の高電圧側の出力端に接続されるとともに他端が前記整流平滑回路の低電圧側の出力端に接続された第2巻線からなる変圧器と、
前記第1巻線に並列接続された、前記第1巻線を流れる電流を還流させる還流手段と、
一端が前記第2巻線の一端に接続されるとともに他端が前記第2巻線の他端に接続された第2スイッチと、
前記第2巻線の一端および前記第2スイッチの一端から前記整流平滑回路の高電圧側の出力端に向かって流れる電流を規制する第1の電流規制手段と、
前記第1スイッチおよび前記第2スイッチを制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする電子管用電源装置。
A power supply device for an electron tube that rectifies and smoothes an input AC voltage with a rectifying and smoothing circuit including a smoothing capacitor and supplies the same to an electron tube,
A first switch having one end connected to the output terminal on the high voltage side of the rectifying and smoothing circuit;
A first winding having one end connected to the other end of the first switch and the other end connected to the electron tube, and one end connected to an output end on the high voltage side of the rectifying and smoothing circuit and the other end A transformer comprising a second winding connected to the output terminal on the low voltage side of the rectifying and smoothing circuit;
Recirculation means connected in parallel to the first winding to recirculate the current flowing through the first winding;
A second switch having one end connected to one end of the second winding and the other end connected to the other end of the second winding;
First current regulating means for regulating a current flowing from one end of the second winding and one end of the second switch toward the output terminal on the high voltage side of the rectifying and smoothing circuit;
A control unit for controlling the first switch and the second switch;
An electron tube power supply device comprising:
前記制御部により切り替えられる前記第1スイッチおよび前記第2スイッチの状態には、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチがオン状態となる第1モードと、前記第1スイッチがオフ状態となる一方で前記第2スイッチがオン状態となる第2モードと、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチがオフ状態となる第3モードとが含まれる
ことを特徴とする請求項1に記載の電子管用電源装置。
The first switch and the second switch that are switched by the control unit include a first mode in which the first switch and the second switch are turned on, and a state in which the first switch is turned off. 2. The electron tube power supply device according to claim 1, comprising: a second mode in which the second switch is turned on; and a third mode in which the first switch and the second switch are turned off. .
前記制御部は、パルス運転時に、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチの状態を前記第1モードにした後、前記第2巻線を流れる電流がゼロになる前に前記第1モードから前記第2モード、前記第3モードの順に切り替える
ことを特徴とする請求項2に記載の電子管用電源装置。
In the pulse operation, the control unit sets the state of the first switch and the second switch to the first mode, and then sets the first switch from the first mode before the current flowing through the second winding becomes zero. 3. The electron tube power supply device according to claim 2, wherein the mode is switched in the order of two modes and the third mode.
前記第1の電流規制手段は、アノードが前記整流平滑回路の高電圧側の出力端に接続され、かつカソードが前記第2巻線の一端に接続されるように、前記整流平滑回路の高電圧側の出力端と前記第2巻線の一端との間に介装されたダイオードである
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子管用電源装置。
The first current regulating means includes a high voltage of the rectifying / smoothing circuit such that an anode is connected to an output terminal on a high voltage side of the rectifying / smoothing circuit and a cathode is connected to one end of the second winding. The power supply device for an electron tube according to any one of claims 1 to 3, wherein the power supply device is a diode interposed between an output end on the side and one end of the second winding.
前記第2スイッチは、前記制御部により制御される第2能動スイッチ素子と、前記第2巻線の一端から前記第2能動スイッチ素子を経由して前記第2巻線の他端に流れる電流を規制する第2の電流規制手段を有する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子管用電源装置。
The second switch includes a second active switch element controlled by the control unit and a current flowing from one end of the second winding to the other end of the second winding via the second active switch element. The power supply device for an electron tube according to any one of claims 1 to 4, further comprising second current regulating means for regulating.
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