JP2746674B2 - 磁気パルス圧縮回路 - Google Patents
磁気パルス圧縮回路Info
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- JP2746674B2 JP2746674B2 JP1196887A JP19688789A JP2746674B2 JP 2746674 B2 JP2746674 B2 JP 2746674B2 JP 1196887 A JP1196887 A JP 1196887A JP 19688789 A JP19688789 A JP 19688789A JP 2746674 B2 JP2746674 B2 JP 2746674B2
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Landscapes
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
- Pulse Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はTEA−CO2レーザー、エキシマレーザー、金属
蒸気レーザー等の短パルスを必要とするパルスレーザ
ー、あるいは加速器等に利用される磁気パルス圧縮回路
に関するものである。
蒸気レーザー等の短パルスを必要とするパルスレーザ
ー、あるいは加速器等に利用される磁気パルス圧縮回路
に関するものである。
（従来の技術） エキシマレーザあるいは金属蒸気レーザ等のパルスレ
ーザ及びその応用に関する開発が進展するにつれて、パ
ルス電源の大容量化、長寿寿命化、高信頼性化が重要な
課題になりつつある。これらパルスレーザに高電圧、大
電流の短パルスを供給するためのスイッチング素子とし
ては供給、サイラトロンやギャップスイッチが用いられ
てきたが、これらのスイッチング素子では、電極の摩
耗、封入ガスの劣化などのために、動作の信頼性が低く
寿命が短い等の問題があり、高周波化、大容量化の要求
を阻害している。このため、スイッチング素子として半
導体を使用したパルス電源装置が提案されている。しか
しながら半導体スイッチを用いた場合、サイラトロンの
ような大電力でかつ狭幅のパルスを直接出力することは
困難で、磁気パルス圧縮回路が併用されることになる。
ーザ及びその応用に関する開発が進展するにつれて、パ
ルス電源の大容量化、長寿寿命化、高信頼性化が重要な
課題になりつつある。これらパルスレーザに高電圧、大
電流の短パルスを供給するためのスイッチング素子とし
ては供給、サイラトロンやギャップスイッチが用いられ
てきたが、これらのスイッチング素子では、電極の摩
耗、封入ガスの劣化などのために、動作の信頼性が低く
寿命が短い等の問題があり、高周波化、大容量化の要求
を阻害している。このため、スイッチング素子として半
導体を使用したパルス電源装置が提案されている。しか
しながら半導体スイッチを用いた場合、サイラトロンの
ような大電力でかつ狭幅のパルスを直接出力することは
困難で、磁気パルス圧縮回路が併用されることになる。
第５図はこのような従来の磁気パルス圧縮回路を用い
たパルス電源装置の実施例であり、図において１は高圧
直流電源、２は充電抵抗、３は半導体スイッチ、4,5,6
はコンデンサ、７はパルストランス、8,9は可飽和リア
クトル、10はパルスレーザ等の負荷である。なお、コン
デンサ５と可飽和リアクトル８、及びコンデンサ６と可
飽和リアクトル９はそれぞれ磁気パルス圧縮回路を構成
している。
たパルス電源装置の実施例であり、図において１は高圧
直流電源、２は充電抵抗、３は半導体スイッチ、4,5,6
はコンデンサ、７はパルストランス、8,9は可飽和リア
クトル、10はパルスレーザ等の負荷である。なお、コン
デンサ５と可飽和リアクトル８、及びコンデンサ６と可
飽和リアクトル９はそれぞれ磁気パルス圧縮回路を構成
している。
第６図は第５図による実施例の動作波形図であり、ａ
はコンデンサ５の電圧、ｂは可飽和リアクトル８の電
流、ｃはコンデンサ６の電圧、ｄは可飽和リアクトル９
の電流、すなわち負荷の電流である。
はコンデンサ５の電圧、ｂは可飽和リアクトル８の電
流、ｃはコンデンサ６の電圧、ｄは可飽和リアクトル９
の電流、すなわち負荷の電流である。
第５図、及び第６図において、コンデンサ４には高圧
直流電源１によりあらかじめ充電しておく。時刻t0で半
導体スイッチ３を導通させるとコンデンサ４、パルスト
ランス７のリーケージインダクタンス、コンデンサ５と
のあいだで振動回路が形成され、コンデンサ４の電荷は
コンデンサ６に移行し、コンデンサ６は第６図ａに示す
ように充電される。
直流電源１によりあらかじめ充電しておく。時刻t0で半
導体スイッチ３を導通させるとコンデンサ４、パルスト
ランス７のリーケージインダクタンス、コンデンサ５と
のあいだで振動回路が形成され、コンデンサ４の電荷は
コンデンサ６に移行し、コンデンサ６は第６図ａに示す
ように充電される。
コンデンサ５をそのピーク値まで充電する時間（t0〜
t1）、すなわちパルス幅は小さい方が好ましいが、電力
用半導体スイッチの能力から数μｓ〜数十μｓが実用の
限度である。
t1）、すなわちパルス幅は小さい方が好ましいが、電力
用半導体スイッチの能力から数μｓ〜数十μｓが実用の
限度である。
この間、可飽和リアクトル８は不飽和状態にあり、高
インピーダンスとなってコンデンサ５から負荷側への放
電を阻止する。
インピーダンスとなってコンデンサ５から負荷側への放
電を阻止する。
コンデンサ５の電圧がピークに達する点近辺の時刻t1
において可飽和リアクトル８が飽和すると、コンデンサ
５、可飽和リアクトル８の飽和インダクタンス、コンデ
ンサ６との間で振動回路が形成され、コンデンサ５の電
化はコンデンサ６に移行して、コンデンサ６はｃに示す
ように充電される。可飽和リアクトル８の飽和インダク
タンスは小さいから、コンデンサ６を充電するのに要す
る時間はコンデンサ５を充電するのに要する時間（t0〜
t1）に比し小さくなる。すなわちパルス幅が圧縮され
る。同様に、可飽和リアクトル９はコンデンサ６のピー
ク点付近のt2時点で飽和し、さらに圧縮されたパルスを
負荷10に印加する。
において可飽和リアクトル８が飽和すると、コンデンサ
５、可飽和リアクトル８の飽和インダクタンス、コンデ
ンサ６との間で振動回路が形成され、コンデンサ５の電
化はコンデンサ６に移行して、コンデンサ６はｃに示す
ように充電される。可飽和リアクトル８の飽和インダク
タンスは小さいから、コンデンサ６を充電するのに要す
る時間はコンデンサ５を充電するのに要する時間（t0〜
t1）に比し小さくなる。すなわちパルス幅が圧縮され
る。同様に、可飽和リアクトル９はコンデンサ６のピー
ク点付近のt2時点で飽和し、さらに圧縮されたパルスを
負荷10に印加する。
（発明が解決しようとする課題） 第６図はコンデンサの電圧がピークに達する時点と可
飽和リアクトルが飽和する時点を同一として図示してい
るが、これらは実際には異なったものとなる。
飽和リアクトルが飽和する時点を同一として図示してい
るが、これらは実際には異なったものとなる。
第７図は高圧直流電源の電圧が低い場合のコンデンサ
５の電圧と可飽和リアクトル８の電流波形を示したもの
であり、コンデンサ５の電圧がピークに達する時点t11
に対し、可飽和リアクトル８が飽和する時点t12は遅れ
る。このため最終的に負荷10に加えられるパルス、さら
には負荷10がレーザである場合の発振時点も遅れること
になる。同様の現象は２段目圧縮部分すなわちコンデン
サ６及び可飽和リアクトル９からなる圧縮回路部分につ
いても存在する。
５の電圧と可飽和リアクトル８の電流波形を示したもの
であり、コンデンサ５の電圧がピークに達する時点t11
に対し、可飽和リアクトル８が飽和する時点t12は遅れ
る。このため最終的に負荷10に加えられるパルス、さら
には負荷10がレーザである場合の発振時点も遅れること
になる。同様の現象は２段目圧縮部分すなわちコンデン
サ６及び可飽和リアクトル９からなる圧縮回路部分につ
いても存在する。
このような時間的な変動を生じさせる要因としては、
蒸気のような電源電圧の変動ばかりでなく、リップス電
圧や半導体スイッチ、コンデンサ、トランス、可飽和リ
アクトルなど回路阻止の温度的時間的特性変化、さらに
は負荷の温度的時間的特性変化などがある。
蒸気のような電源電圧の変動ばかりでなく、リップス電
圧や半導体スイッチ、コンデンサ、トランス、可飽和リ
アクトルなど回路阻止の温度的時間的特性変化、さらに
は負荷の温度的時間的特性変化などがある。
このような従来の装置を複数台用いてこれらを同期運
転する必要がある場合、上記の変動は重要となる。例え
ば第５図における負荷10が短パルスレーザであって、複
数のレーザを従属運転してレーザ光を増幅する場合があ
る。短パルスレーザの発光時間は数十nsであり、従っ
て、安定した増幅を行うためには各レーザの発光タイミ
ングを数ns以内のばらつきにする必要がある。半導体ス
イッチ３に対する導通信号は電子的に行われるため、精
度のよい同期を行うことは可能である。しかしながら、
導通信号が加えられてから実際にパルスレーザ発振する
までの時間は、上記諸要因によって大きく変ることにな
る。例えば半導体スイッチ３によって生成されるパルス
幅、すなわちコンデンサ５が充電される時間を３μｓと
し、５％のリップルｐ−ｐ電圧があったと仮定すると、
可飽和リアクトル８の飽和点の変動は大略2.5％、すな
わち75nsのジッタと通称される変動が生じ、このため、
第５図に示す従来例でのレーザ光の増幅はきわめて困難
であった。
転する必要がある場合、上記の変動は重要となる。例え
ば第５図における負荷10が短パルスレーザであって、複
数のレーザを従属運転してレーザ光を増幅する場合があ
る。短パルスレーザの発光時間は数十nsであり、従っ
て、安定した増幅を行うためには各レーザの発光タイミ
ングを数ns以内のばらつきにする必要がある。半導体ス
イッチ３に対する導通信号は電子的に行われるため、精
度のよい同期を行うことは可能である。しかしながら、
導通信号が加えられてから実際にパルスレーザ発振する
までの時間は、上記諸要因によって大きく変ることにな
る。例えば半導体スイッチ３によって生成されるパルス
幅、すなわちコンデンサ５が充電される時間を３μｓと
し、５％のリップルｐ−ｐ電圧があったと仮定すると、
可飽和リアクトル８の飽和点の変動は大略2.5％、すな
わち75nsのジッタと通称される変動が生じ、このため、
第５図に示す従来例でのレーザ光の増幅はきわめて困難
であった。
（課題を解決するための手段） 本発明においては、コンデンサと可飽和リアクトルか
らなる磁気圧縮回路の前記可飽和リアクトルに対して外
部からトリガ信号を加えることを特徴とする。
らなる磁気圧縮回路の前記可飽和リアクトルに対して外
部からトリガ信号を加えることを特徴とする。
（作 用） すなわち、上記可飽和リアクトルに対して外部からト
リガ信号を加えることにより、すでに飽和に近い状態に
ある上記可飽和リアクトルを強制的に飽和にいたらしめ
る。
リガ信号を加えることにより、すでに飽和に近い状態に
ある上記可飽和リアクトルを強制的に飽和にいたらしめ
る。
（実施例） 以下実施例を図面を参照して説明する。
第１図に本発明に係わる磁気パルス圧縮回路を使用し
たパルス電源装置の実施例であり、第５図と同じの符号
を付したものは同じ要素であることを示す。図において
は、可飽和リアクトル８に２次巻線82を設けるととも
に、その２次回路にダイオード11を介してパルス発生器
12を接続する。ダイオード11は可飽和リアクトル８から
パルス発生装置12への電気ノイズを除去するためであ
り、他のノイズ除去対策を講ずることによって省くこと
が出来る。
たパルス電源装置の実施例であり、第５図と同じの符号
を付したものは同じ要素であることを示す。図において
は、可飽和リアクトル８に２次巻線82を設けるととも
に、その２次回路にダイオード11を介してパルス発生器
12を接続する。ダイオード11は可飽和リアクトル８から
パルス発生装置12への電気ノイズを除去するためであ
り、他のノイズ除去対策を講ずることによって省くこと
が出来る。
第２図の実線は第１図の動作波形図であり、ａはコン
デンサ５の電圧、ｂは可飽和リアクトル８の電流、ｃは
パルス発生器12の出力トリガパルス電圧である。また、
第２図の点線は第７図に示した従来回路の動作波形であ
る。
デンサ５の電圧、ｂは可飽和リアクトル８の電流、ｃは
パルス発生器12の出力トリガパルス電圧である。また、
第２図の点線は第７図に示した従来回路の動作波形であ
る。
第１図、第２図において、半導体スイッチ３の導通に
よってコンデンサ５はａに示すように充電されるが、こ
のコンデンサ５に対する充電パルス末期の規定の時刻t
13でパルス発生器12の出力トリガパルス電圧を可飽和リ
アクトルの２次巻線82に加え、可飽和リアクトル８を強
制的に飽和させる。この結果可飽和リアクトル８は短時
間後の時刻t14で飽和に至り、つづいて第６図と同様に
コンデンサ６への圧縮されたパルス充電が行われる。パ
ルス発生器12が供給する電流は可飽和リアクトル８の励
磁電流であり、軽微でよい。また、パルス発生器12の出
力パルス電圧は高い程パルス電圧が印加されてから可飽
和リアクトル８が飽和するまでの時間が短縮され、上記
ジッタの抑制効果は大きくなる。
よってコンデンサ５はａに示すように充電されるが、こ
のコンデンサ５に対する充電パルス末期の規定の時刻t
13でパルス発生器12の出力トリガパルス電圧を可飽和リ
アクトルの２次巻線82に加え、可飽和リアクトル８を強
制的に飽和させる。この結果可飽和リアクトル８は短時
間後の時刻t14で飽和に至り、つづいて第６図と同様に
コンデンサ６への圧縮されたパルス充電が行われる。パ
ルス発生器12が供給する電流は可飽和リアクトル８の励
磁電流であり、軽微でよい。また、パルス発生器12の出
力パルス電圧は高い程パルス電圧が印加されてから可飽
和リアクトル８が飽和するまでの時間が短縮され、上記
ジッタの抑制効果は大きくなる。
第３図は本発明の他の実施例であり、パルス発生器12
の低電圧のパルス発生器121とパルストランス122により
構成した例である。
の低電圧のパルス発生器121とパルストランス122により
構成した例である。
第４図は本発明の更に他の実施例であり、可飽和リア
クトル８に対して一般的に必要とされる磁束のリセット
を行う場合の例である。可飽和リアクトル８にリセット
巻線83を設けると共に、リセット電源13からリセット電
流を流すことによって可飽和リアクトル８をリセットす
る。この例の場合、リセット電流を制御することによっ
てもある程度のジッタ抑制は可能であり、この機能との
併用により一層のジッタ抑制効果を上げることが出来る
と共に、パルス発生器12の責務の軽減にも効果がある。
クトル８に対して一般的に必要とされる磁束のリセット
を行う場合の例である。可飽和リアクトル８にリセット
巻線83を設けると共に、リセット電源13からリセット電
流を流すことによって可飽和リアクトル８をリセットす
る。この例の場合、リセット電流を制御することによっ
てもある程度のジッタ抑制は可能であり、この機能との
併用により一層のジッタ抑制効果を上げることが出来る
と共に、パルス発生器12の責務の軽減にも効果がある。
以上は可飽和リアクトル８についてのみ記載したが、
必要に応じて可飽和リアクトル8,9の両方又はいずれか
一方に実施することが可能であることは無論である。
必要に応じて可飽和リアクトル8,9の両方又はいずれか
一方に実施することが可能であることは無論である。
また、本願発明は第１図において２段で示されたごと
き圧縮回路の段数や、パルストランス７の有無などに拘
るものでないことは明らかである。
き圧縮回路の段数や、パルストランス７の有無などに拘
るものでないことは明らかである。
（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、磁気パルス圧縮回路
における可飽和リアクトルに対して、外部からトリガ信
号を加えることにより、これを強制的に飽和にいたらし
めるためジッタを抑制することが出来、レーザ光の増幅
などにおける極めて高精度の同期運転が可能となる。
における可飽和リアクトルに対して、外部からトリガ信
号を加えることにより、これを強制的に飽和にいたらし
めるためジッタを抑制することが出来、レーザ光の増幅
などにおける極めて高精度の同期運転が可能となる。
第１図は本発明にかかわる磁気パルス圧縮回路を使用し
たパルス電源装置の回路図、 第２図は第１図の動作波形図、 第３図、第４図は本発明の他の実施例を示す回路図、 第５図は従来の磁気パルス圧縮回路を用いたパルス電源
装置の回路図、 第６図は第５図の動作波形図、 第７図は第５図の従来例における直流電源電圧が低い場
合の動作波形図である。 １……高圧直流電源、２……充電抵抗 ３……半導体スイッチ、4,5,6……コンデンサ ７……パルストランス 8,9……可飽和リアクトル 10……負荷、11……ダイオーダ 12……パルス発生器
たパルス電源装置の回路図、 第２図は第１図の動作波形図、 第３図、第４図は本発明の他の実施例を示す回路図、 第５図は従来の磁気パルス圧縮回路を用いたパルス電源
装置の回路図、 第６図は第５図の動作波形図、 第７図は第５図の従来例における直流電源電圧が低い場
合の動作波形図である。 １……高圧直流電源、２……充電抵抗 ３……半導体スイッチ、4,5,6……コンデンサ ７……パルストランス 8,9……可飽和リアクトル 10……負荷、11……ダイオーダ 12……パルス発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 彦二 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 村田 瑛二 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 藤原 閲夫 大阪府吹田市津雲台５―11 (72)発明者 出口 博史 兵庫県川西市清和台東４丁目１―40 (72)発明者 菅原 章吾 神奈川県綾瀬市綾西１―７―18 (72)発明者 畠山 卓也 神奈川県横須賀市東逸見町２―48 (56)参考文献 特開 昭63−171172（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−16189（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−32215（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−32371（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】コンデンサと可飽和リアクトルからなり、
入力されたパルスの時間幅を圧縮して出力する磁気パル
ス圧縮回路において、前記可飽和リアクトルは磁心を同
じくする２次巻線を有し、該２次巻線に可飽和リアクト
ルの飽和を促進する磁性のトリガパルス信号、可飽和リ
アクトルの飽和時点より前に加えることを特徴とする磁
気パルス圧縮回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1196887A JP2746674B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 磁気パルス圧縮回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1196887A JP2746674B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 磁気パルス圧縮回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0362610A JPH0362610A (ja) | 1991-03-18 |
| JP2746674B2 true JP2746674B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=16365307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1196887A Expired - Lifetime JP2746674B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 磁気パルス圧縮回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2746674B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001181768A (ja) | 1999-12-17 | 2001-07-03 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 自動車構造部材用アルミニウム合金押出し材およびその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63171172A (ja) * | 1987-01-05 | 1988-07-14 | Toshiba Corp | 磁気パルス圧縮回路 |
-
1989
- 1989-07-31 JP JP1196887A patent/JP2746674B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0362610A (ja) | 1991-03-18 |
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Legal Events
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