JP2948552B2 - コロナ放電汚染物質破壊装置用の電力プロセッサ回路 - Google Patents
コロナ放電汚染物質破壊装置用の電力プロセッサ回路Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多重コロナ放電リ
アクタによる流体により搬送された汚染物質の破壊装置
に関する。
アクタによる流体により搬送された汚染物質の破壊装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】コロナ放電領域に汚染物質含有ガスを通
過させることは、ガスから汚染物質を取除くため方法と
して知られている。この技術の一般的な説明は、Puchka
rev 氏等による文献“Toxic Gas Decomposition by Sur
face Discharge”(Proceedingsof the 1994 Internatio
nal Conf. on Plasma Science, June, 1994年, SantaF
e, New Mexico, paper No.1E6, 88頁) に記載されてい
る。液体に対するコロナ汚染物質破壊方法はまた、ヒュ
ーズエアクラフト社に譲渡され、現在ヒューズエレクト
ロニクス社によって取扱われている米国特許出願08/29
5,959号明細書“Corona Source for Producing Corona
Discharge and Fluid Waste Treatment with Corona Di
scharge”（1994年8 月25日出願）に開示されている。
過させることは、ガスから汚染物質を取除くため方法と
して知られている。この技術の一般的な説明は、Puchka
rev 氏等による文献“Toxic Gas Decomposition by Sur
face Discharge”(Proceedingsof the 1994 Internatio
nal Conf. on Plasma Science, June, 1994年, SantaF
e, New Mexico, paper No.1E6, 88頁) に記載されてい
る。液体に対するコロナ汚染物質破壊方法はまた、ヒュ
ーズエアクラフト社に譲渡され、現在ヒューズエレクト
ロニクス社によって取扱われている米国特許出願08/29
5,959号明細書“Corona Source for Producing Corona
Discharge and Fluid Waste Treatment with Corona Di
scharge”（1994年8 月25日出願）に開示されている。
【０００３】Yamamoto氏等による参照文献“Decomposit
ion of Volatile Organic Compounds by a Packed Bed
Reactor and a Pulsed-Corona Plasma Reactor”( Non-
Thermal Plasma Techniques for Pollution Control, N
ATO ASI Series Vol.G34 Part B. Ed. by B.M. Penetra
nte and S.E. Schultheis, Springer-Verlag BerlinHei
delbelg, 1993年, 87〜89頁) に記載されたシステムに
おいて、約１２０乃至１３０ナノ秒の短時間の高電圧パ
ルスが、ガスがその中を通って流れるような同軸コロナ
リアクタの中心導体に与えられる。各パルスによってコ
ロナ放電が中央ワイヤから発生し、約５乃至１０ｋｅＶ
の高エネルギの電子でリアクタの容器内が満たされる。
類似したシステムが米国特許第4,695,358 号明細書に記
載されており、そこにおいて、正のＤＣ電圧のパルスが
ＤＣバイアス電圧に重畳され、それによってガス流から
ＳＯｘおよびＮＯｘを除去するためのストリーマコロナ
が生成される。これらのプロセスは、比較的エネルギ効
率が低い。選択されたリアクタの幾何学的構造を使用す
ると、電極間のアーク絶縁破壊を回避するために非常に
短いパルスを与えることが必要である。パルス形成回路
は、充電抵抗器において高電圧源からの電力の約１／２
が失われ、付加的なエネルギは二重スパークギャップに
おいて消費される。さらに、同軸コロナリアクタの容量
性負荷は充電されなければならない。この充電エネルギ
は、典型的にコロナ反応それ自体において使用されるエ
ネルギよりもはるかに大きく、汚染物質の破壊に貢献せ
ずに各パルスの後に単に熱になって消滅する。
ion of Volatile Organic Compounds by a Packed Bed
Reactor and a Pulsed-Corona Plasma Reactor”( Non-
Thermal Plasma Techniques for Pollution Control, N
ATO ASI Series Vol.G34 Part B. Ed. by B.M. Penetra
nte and S.E. Schultheis, Springer-Verlag BerlinHei
delbelg, 1993年, 87〜89頁) に記載されたシステムに
おいて、約１２０乃至１３０ナノ秒の短時間の高電圧パ
ルスが、ガスがその中を通って流れるような同軸コロナ
リアクタの中心導体に与えられる。各パルスによってコ
ロナ放電が中央ワイヤから発生し、約５乃至１０ｋｅＶ
の高エネルギの電子でリアクタの容器内が満たされる。
類似したシステムが米国特許第4,695,358 号明細書に記
載されており、そこにおいて、正のＤＣ電圧のパルスが
ＤＣバイアス電圧に重畳され、それによってガス流から
ＳＯｘおよびＮＯｘを除去するためのストリーマコロナ
が生成される。これらのプロセスは、比較的エネルギ効
率が低い。選択されたリアクタの幾何学的構造を使用す
ると、電極間のアーク絶縁破壊を回避するために非常に
短いパルスを与えることが必要である。パルス形成回路
は、充電抵抗器において高電圧源からの電力の約１／２
が失われ、付加的なエネルギは二重スパークギャップに
おいて消費される。さらに、同軸コロナリアクタの容量
性負荷は充電されなければならない。この充電エネルギ
は、典型的にコロナ反応それ自体において使用されるエ
ネルギよりもはるかに大きく、汚染物質の破壊に貢献せ
ずに各パルスの後に単に熱になって消滅する。
【０００４】類似しているが、異なった幾何学的構造の
リアクタを使用する試みがRosocha氏等による文献“Tre
atment of Hazardous Organic Wastes Using Silent-Di
scharge Plasmas”( Non-Thermal Plasma Techniques f
or Pollution Control, NATO ASI Series Vol.G34 Part
B. Ed. by B.M. Penetrante and S.E. Schultheis,Spr
inger-Verlag Berlin Heidelbelg, 1993年, 79〜80頁)
において行われ、そこにおいて、コロナ放電は並列した
プレート間に設定される。このシステムもまた、パルス
の形成が効率的でなく、リアクタの充電エネルギが回復
しないために特定のエネルギが欠乏するという問題を有
している。
リアクタを使用する試みがRosocha氏等による文献“Tre
atment of Hazardous Organic Wastes Using Silent-Di
scharge Plasmas”( Non-Thermal Plasma Techniques f
or Pollution Control, NATO ASI Series Vol.G34 Part
B. Ed. by B.M. Penetrante and S.E. Schultheis,Spr
inger-Verlag Berlin Heidelbelg, 1993年, 79〜80頁)
において行われ、そこにおいて、コロナ放電は並列した
プレート間に設定される。このシステムもまた、パルス
の形成が効率的でなく、リアクタの充電エネルギが回復
しないために特定のエネルギが欠乏するという問題を有
している。
【０００５】コロナ放電発生のためにインダクタとキャ
パシタとの（ＬＣ）共振回路を使用する汚染物質破壊シ
ステムは米国特許出願第０８／４５０４４９号明細書に
記載されている。この明細書はＬＣ共振回路によって駆
動される１段のコロナ放電リアクタを開示しており、そ
れは効率よくコロナ放電に高電圧パルスエネルギを変換
する。高電圧パルスは炭化水素（ＨＣ）および一酸化化
炭素（ＣＯ）を破壊するのには非常に有効であるが、ジ
アトミック窒素（Ｎ2 ）および酸素（Ｏ2 ）に窒素酸化
物（ＮＯx ）を還元するのには有効ではない。実験によ
れば、高電圧（１２ｋＶまで）を使用すると若干の付加
的なＮＯx が生成されることが認められた。他方、低電
圧パルスはＮＯx の還元には効率がよいがＨＣの酸化能
力は低い。それ故、所望される処理に応じて広範囲の電
圧レベルおよび周波数が要求される。
パシタとの（ＬＣ）共振回路を使用する汚染物質破壊シ
ステムは米国特許出願第０８／４５０４４９号明細書に
記載されている。この明細書はＬＣ共振回路によって駆
動される１段のコロナ放電リアクタを開示しており、そ
れは効率よくコロナ放電に高電圧パルスエネルギを変換
する。高電圧パルスは炭化水素（ＨＣ）および一酸化化
炭素（ＣＯ）を破壊するのには非常に有効であるが、ジ
アトミック窒素（Ｎ2 ）および酸素（Ｏ2 ）に窒素酸化
物（ＮＯx ）を還元するのには有効ではない。実験によ
れば、高電圧（１２ｋＶまで）を使用すると若干の付加
的なＮＯx が生成されることが認められた。他方、低電
圧パルスはＮＯx の還元には効率がよいがＨＣの酸化能
力は低い。それ故、所望される処理に応じて広範囲の電
圧レベルおよび周波数が要求される。
【０００６】高電圧および高い周波数の電力がコロナ放
電を発生するためにコロナ放電リアクタに供給されなけ
ればならない。必要な電圧は通常約５〜２０ｋＶの範囲
であり、必要な周波数は通常約５〜１５ＭＨｚの範囲で
ある。所用の波形を発生するためのフィードバック制御
ループを有する直列共振インバータを使用する装置が米
国特許４７５７４３２号明細書に記載されている。スパ
ークギャップ回路はコロナ放電用の高電圧パルスを発生
するために使用され、文献（IEEE Transactions on Ind
ustry Applications, vol.31,1995 年, 957 〜962 頁お
よびIEEE Transactions on Industry Applications, vo
l.29,1993 年, 98〜102 頁）に記載されている。
電を発生するためにコロナ放電リアクタに供給されなけ
ればならない。必要な電圧は通常約５〜２０ｋＶの範囲
であり、必要な周波数は通常約５〜１５ＭＨｚの範囲で
ある。所用の波形を発生するためのフィードバック制御
ループを有する直列共振インバータを使用する装置が米
国特許４７５７４３２号明細書に記載されている。スパ
ークギャップ回路はコロナ放電用の高電圧パルスを発生
するために使用され、文献（IEEE Transactions on Ind
ustry Applications, vol.31,1995 年, 957 〜962 頁お
よびIEEE Transactions on Industry Applications, vo
l.29,1993 年, 98〜102 頁）に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、コロ
ナ放電汚染物質破壊リアクタにおいてコロナ放電を発生
するための電圧レベルおよび周波数の調節の容易な電力
プロセッサ回路を提供することである。
ナ放電汚染物質破壊リアクタにおいてコロナ放電を発生
するための電圧レベルおよび周波数の調節の容易な電力
プロセッサ回路を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、比較的低い電
圧パルスを発生することができる信号源と、中間電圧に
前記パルスを増幅するように構成された１以上の駆動回
路と、前記パルスをさらに高い電圧に増幅するように構
成された１以上の高電力トランジスタと、前記高電力ト
ランジスタからの高電圧パルスによって駆動されるとき
振動高電圧波を発生するように構成された共振回路と、
前記振動高電圧波を受けてコロナ放電を発生するコロナ
放電リアクタとを具備し、このコロナ放電リアクタは汚
染物質ガス流を供給されるように構成されていることを
特徴とする。
圧パルスを発生することができる信号源と、中間電圧に
前記パルスを増幅するように構成された１以上の駆動回
路と、前記パルスをさらに高い電圧に増幅するように構
成された１以上の高電力トランジスタと、前記高電力ト
ランジスタからの高電圧パルスによって駆動されるとき
振動高電圧波を発生するように構成された共振回路と、
前記振動高電圧波を受けてコロナ放電を発生するコロナ
放電リアクタとを具備し、このコロナ放電リアクタは汚
染物質ガス流を供給されるように構成されていることを
特徴とする。
【０００９】本発明の幾つかの実施形態ではディスクリ
ートな固体電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）回路、また
はＦＥＴ集積回路（ＩＣ）を使用して、わずか数百ボル
トの直流（ＤＣ）電源を使用することによって高電圧パ
ルスを駆動し、それによって回路の容積、重量およびコ
ストを減少させている。１実施形態において直列共振イ
ンダクタおよびキャパシタＬＣ共振回路が１０００ボル
ト、２０アンペア程度の電圧および電流で動作する４個
の高電力金属酸化物半導体ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ）によ
って駆動され、９００ボルト程度の直流電圧により駆動
される“フルブリッジ”形態で接続される。ＬＣ共振回
路は約５〜１５ＭＨｚで共振する。対称配置のＭＯＳＦ
ＥＴはＬＣ共振回路を駆動し、駆動回路に接続された各
ＭＯＳＦＥＴはＦＥＴの多重並列段を構成する。駆動回
路の各ＦＥＴは少なくとも１つの増幅および分離回路に
接続され、低電圧信号源から方形パルスを受信する。１
実施形態において、使用される分離回路は電圧変成器で
あり、それがＦＥＴと初段増幅器との間の電流を分離す
る。駆動回路はまた信号源から分離されて駆動回路の高
電圧および高電流から信号源を保護している。分離はま
た遠隔送信機と受信機によって行うこともでき、光ファ
イバ送信機／受信機リンクは信号源から駆動回路へ光パ
ルス信号を伝送するが電圧および電流を遮断する。
ートな固体電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）回路、また
はＦＥＴ集積回路（ＩＣ）を使用して、わずか数百ボル
トの直流（ＤＣ）電源を使用することによって高電圧パ
ルスを駆動し、それによって回路の容積、重量およびコ
ストを減少させている。１実施形態において直列共振イ
ンダクタおよびキャパシタＬＣ共振回路が１０００ボル
ト、２０アンペア程度の電圧および電流で動作する４個
の高電力金属酸化物半導体ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ）によ
って駆動され、９００ボルト程度の直流電圧により駆動
される“フルブリッジ”形態で接続される。ＬＣ共振回
路は約５〜１５ＭＨｚで共振する。対称配置のＭＯＳＦ
ＥＴはＬＣ共振回路を駆動し、駆動回路に接続された各
ＭＯＳＦＥＴはＦＥＴの多重並列段を構成する。駆動回
路の各ＦＥＴは少なくとも１つの増幅および分離回路に
接続され、低電圧信号源から方形パルスを受信する。１
実施形態において、使用される分離回路は電圧変成器で
あり、それがＦＥＴと初段増幅器との間の電流を分離す
る。駆動回路はまた信号源から分離されて駆動回路の高
電圧および高電流から信号源を保護している。分離はま
た遠隔送信機と受信機によって行うこともでき、光ファ
イバ送信機／受信機リンクは信号源から駆動回路へ光パ
ルス信号を伝送するが電圧および電流を遮断する。
【００１０】別の１実施形態では、２個の高電力ＭＯＳ
ＦＥＴがハーフブリッジ構造で直列ＬＣ共振回路の一端
に接続され、約±２００ボルトの直流電圧でバイアスさ
れる。各ＭＯＳＦＥＴは駆動回路に接続され、その駆動
回路は高い周波数のパルスを増幅することができる高速
度ＦＥＴ集積回路の駆動回路の多重並列段から構成され
ている。低電圧信号源は方形パルスを駆動回路に供給す
るが、それから電気的に分離されて高電圧および高電流
による損傷を避けることができる。分離は例えば光ファ
イバ送信機／受信機リンクによって行うことができ、或
いは他の遠隔送信機／受信機手段によって行われてもよ
い。この駆動回路においては電圧変成器は必要なく、各
並列駆動回路ではただ１個の高速駆動回路が光ファイバ
受信機と高電力ＭＯＳＦＥＴとの間に接続されるだけで
ある。
ＦＥＴがハーフブリッジ構造で直列ＬＣ共振回路の一端
に接続され、約±２００ボルトの直流電圧でバイアスさ
れる。各ＭＯＳＦＥＴは駆動回路に接続され、その駆動
回路は高い周波数のパルスを増幅することができる高速
度ＦＥＴ集積回路の駆動回路の多重並列段から構成され
ている。低電圧信号源は方形パルスを駆動回路に供給す
るが、それから電気的に分離されて高電圧および高電流
による損傷を避けることができる。分離は例えば光ファ
イバ送信機／受信機リンクによって行うことができ、或
いは他の遠隔送信機／受信機手段によって行われてもよ
い。この駆動回路においては電圧変成器は必要なく、各
並列駆動回路ではただ１個の高速駆動回路が光ファイバ
受信機と高電力ＭＯＳＦＥＴとの間に接続されるだけで
ある。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の種々の特徴および利点
は、以下の詳細な説明および添付図面を参照することに
よって容易に理解されることができる。本発明は、ディ
スクリートな固体ＦＥＴまたはＦＥＴ集積回路と比較的
低い直流電圧とを使用してコロナ放電用の高電圧、高周
波パルスを発生する電力プロセッサ回路に関する。この
回路は、電力段の高電力ＦＥＴ増幅器によりコロナ放電
発生のためのＬＣ共振回路を駆動し、各高電力ＦＥＴ増
幅器は駆動回路によって駆動され、それはディスクリー
トなＦＥＴおよび／またはＦＥＴの集積回路により構成
され、電力段に対して中間電圧レベルに増幅されたパル
スを供給する。高電力増幅器はさらに必要な場合に高電
力増幅器の大きい電圧、電流が低電圧信号源を破壊する
ことを防止するために適切な分離回路を設けられてい
る。低電圧信号源は時間ドメインで方形波であることが
好ましいパルス波形を与える。方形波パルスを使用する
利点の一つはパルス反復期間に対するパルス幅の比であ
るデューティサイクルが高電力回路中の部品またはパラ
メータを変更することなく、低電圧信号源中で容易に調
整することができることである。
は、以下の詳細な説明および添付図面を参照することに
よって容易に理解されることができる。本発明は、ディ
スクリートな固体ＦＥＴまたはＦＥＴ集積回路と比較的
低い直流電圧とを使用してコロナ放電用の高電圧、高周
波パルスを発生する電力プロセッサ回路に関する。この
回路は、電力段の高電力ＦＥＴ増幅器によりコロナ放電
発生のためのＬＣ共振回路を駆動し、各高電力ＦＥＴ増
幅器は駆動回路によって駆動され、それはディスクリー
トなＦＥＴおよび／またはＦＥＴの集積回路により構成
され、電力段に対して中間電圧レベルに増幅されたパル
スを供給する。高電力増幅器はさらに必要な場合に高電
力増幅器の大きい電圧、電流が低電圧信号源を破壊する
ことを防止するために適切な分離回路を設けられてい
る。低電圧信号源は時間ドメインで方形波であることが
好ましいパルス波形を与える。方形波パルスを使用する
利点の一つはパルス反復期間に対するパルス幅の比であ
るデューティサイクルが高電力回路中の部品またはパラ
メータを変更することなく、低電圧信号源中で容易に調
整することができることである。
【００１２】フルブリッジ形態を使用する１実施形態に
おいて、図１に示された電力段は、それぞれゲート4a,
4b, 4c, 4d、ドレイン6a, 6b, 6c, 6d、ソース8a, 8b,
8c,8dを有する４個の高電力ＦＥＴ2a, 2b, 2c, 2dから
構成されている。高電力ＦＥＴ2a, 2b, 2c, 2dはｎチャ
ンネルトランジスタであることが好ましい。さらにＦＥ
Ｔ2a, 2b, 2c, 2dはＭＯＳＦＥＴであることが好まし
い。それは高電圧がゲートに供給されるとき絶縁破壊を
生じないで高電力を生成することができるからである。
これらの高電力ＭＯＳＦＥＴは工業型のDE375X2 102N20
であることが好ましい。高電力ＦＥＴのゲート4a, 4b,
4c, 4dは各駆動回路10a,10b,10c,10d に接続され、パル
スを中間電圧から高電圧へ増幅する。ＬＣ共振回路12は
直列に接続されたインダクタ14とキャパシタ16とによっ
て形成され、インダクタ14はコロナ放電リアクタ18と並
列に接続されている。ＬＣ共振回路12により発生された
共振周波数ｆは次の式によって与えられる。 ｆ＝１／［２π（ＬＣ）1/2 ］ ここで、Ｌはインダクタ14のインダクタンス（ヘンリ
ー）であり、Ｃはキャパシタのキャパシタンス（ファラ
ッド）であり、ｆは共振周波数（ヘルツ）である。コロ
ナ放電に最適な約１５ＭＨｚの所望の共振周波数を発生
するために、インダクタは約４．５ｍＨのインダクタン
スを有し、キャパシタは約２５ｐＦのキャパシタンスを
有することが好ましい。並列ＬＣ共振回路のような他の
共振構造も共振を発生させるために理論的には使用可能
であるが、インダクタ14とキャパシタ16はキャパシタ16
の絶縁破壊を避けるために直列に接続されることが好ま
しい。
おいて、図１に示された電力段は、それぞれゲート4a,
4b, 4c, 4d、ドレイン6a, 6b, 6c, 6d、ソース8a, 8b,
8c,8dを有する４個の高電力ＦＥＴ2a, 2b, 2c, 2dから
構成されている。高電力ＦＥＴ2a, 2b, 2c, 2dはｎチャ
ンネルトランジスタであることが好ましい。さらにＦＥ
Ｔ2a, 2b, 2c, 2dはＭＯＳＦＥＴであることが好まし
い。それは高電圧がゲートに供給されるとき絶縁破壊を
生じないで高電力を生成することができるからである。
これらの高電力ＭＯＳＦＥＴは工業型のDE375X2 102N20
であることが好ましい。高電力ＦＥＴのゲート4a, 4b,
4c, 4dは各駆動回路10a,10b,10c,10d に接続され、パル
スを中間電圧から高電圧へ増幅する。ＬＣ共振回路12は
直列に接続されたインダクタ14とキャパシタ16とによっ
て形成され、インダクタ14はコロナ放電リアクタ18と並
列に接続されている。ＬＣ共振回路12により発生された
共振周波数ｆは次の式によって与えられる。 ｆ＝１／［２π（ＬＣ）1/2 ］ ここで、Ｌはインダクタ14のインダクタンス（ヘンリ
ー）であり、Ｃはキャパシタのキャパシタンス（ファラ
ッド）であり、ｆは共振周波数（ヘルツ）である。コロ
ナ放電に最適な約１５ＭＨｚの所望の共振周波数を発生
するために、インダクタは約４．５ｍＨのインダクタン
スを有し、キャパシタは約２５ｐＦのキャパシタンスを
有することが好ましい。並列ＬＣ共振回路のような他の
共振構造も共振を発生させるために理論的には使用可能
であるが、インダクタ14とキャパシタ16はキャパシタ16
の絶縁破壊を避けるために直列に接続されることが好ま
しい。
【００１３】４個の高電力ＭＯＳＦＥＴ2a〜2dは、共振
回路12に対して対称に配置され、ＦＥＴ2a, 2bは共振回
路12の一端に接続され、一方ＦＥＴ2c, 2dは共振回路12
の他端に接続されている。ＦＥＴ2a, 2cのドレイン6a,
6cは直流電圧電源20に接続され、この電源20は好ましく
は約＋９００ボルトのバイアス電圧Ｖ＋を供給する。フ
ィルタキャパシタ22は直流電源20と接地電位との間に接
続され、増幅された電圧波形のバイアス電圧Ｖ＋により
生成された直流成分をフィルタして除去し、したがっ
て、直流電圧電源20は接地電位と短絡されない。ＦＥＴ
2a, 2cのソース8a, 8cはＦＥＴ2b, 2dのドレイン6b, 6d
に接続され、一方ＦＥＴ2b, 2dのソース8b, 8dは接地さ
れている。共振回路12はＦＥＴ2a, 2cのソース8a, 8c間
に接続され、それによってフルブリッジ回路を形成して
いる。
回路12に対して対称に配置され、ＦＥＴ2a, 2bは共振回
路12の一端に接続され、一方ＦＥＴ2c, 2dは共振回路12
の他端に接続されている。ＦＥＴ2a, 2cのドレイン6a,
6cは直流電圧電源20に接続され、この電源20は好ましく
は約＋９００ボルトのバイアス電圧Ｖ＋を供給する。フ
ィルタキャパシタ22は直流電源20と接地電位との間に接
続され、増幅された電圧波形のバイアス電圧Ｖ＋により
生成された直流成分をフィルタして除去し、したがっ
て、直流電圧電源20は接地電位と短絡されない。ＦＥＴ
2a, 2cのソース8a, 8cはＦＥＴ2b, 2dのドレイン6b, 6d
に接続され、一方ＦＥＴ2b, 2dのソース8b, 8dは接地さ
れている。共振回路12はＦＥＴ2a, 2cのソース8a, 8c間
に接続され、それによってフルブリッジ回路を形成して
いる。
【００１４】駆動回路10a, 10bの１実施形態が図２に示
されている。高電力ＦＥＴ40はＦＥＴ2a〜2dの１つを表
しており、そのゲート42が中間ｎチャンネルＦＥＴ44a,
44bを有する多重並列分離増幅段43a, 43bに接続され、
また中間ｐチャンネルＦＥＴ46a, 46bを有する多重並列
分離増幅段45a, 45bに接続されて増幅された中間電圧パ
ルスが高電力ＦＥＴ40のゲート42に与えられる。例えば
１〜２Ω程度の小さい抵抗値の抵抗48a, 48b, 50a, 50b
がそれぞれドレイン52a, 52b, 54a, 54bに付加されてい
る。ｎチャンネルＦＥＴ44a, 44bのソース56a, 56bは接
地され、一方ｐチャンネルＦＥＴ46a, 46bのソース58a,
58bは例えば１２〜１５ボルトの範囲の正のバイアス電
圧＋Ｖ2 に接続されている。ｎチャンネルＦＥＴ44a, 4
4bのゲート60a, 60bは巻線比がそれぞれ１：１の変成器
64a, 64bの２次コイルに同じ極性（１次側に対して）で
接続され、一方ｐチャンネルＦＥＴ46a, 46bのゲート62
a,62bは巻線比がそれぞれ１：１の変成器66a, 66bの２
次コイルに反対極性（１次側に対して）で接続されてい
る。例えば５〜２０Ω程度の小さい抵抗値を有する抵抗
68a, 68b, 70a, 70bが変成器64a, 64b，66a, 66bとゲー
ト60a, 60b，62a, 62bとの間に接続されて不所望な相互
作用による共振を生じる可能性のある中間ＦＥＴ44a, 4
4b, 46a, 46bのリンギングを制動できるようにすること
が好ましい。変成器64a, 64b，66a, 66bの１次コイル
は、それぞれキャパシタ72a, 72b, 74a,74bに接続さ
れ、直流電圧によりバイアスされたパルスの直流成分を
フィルタして除去する。図２ではｎチャンネルＦＥＴの
２つの分離増幅段およびｐチャンネルＦＥＴの２つの分
離増幅段が示されているが、所望ならば同じ形態のさら
に多くの段が並列に付加されて高電力ＦＥＴ40のゲート
42に増幅された信号を与えることができる。
されている。高電力ＦＥＴ40はＦＥＴ2a〜2dの１つを表
しており、そのゲート42が中間ｎチャンネルＦＥＴ44a,
44bを有する多重並列分離増幅段43a, 43bに接続され、
また中間ｐチャンネルＦＥＴ46a, 46bを有する多重並列
分離増幅段45a, 45bに接続されて増幅された中間電圧パ
ルスが高電力ＦＥＴ40のゲート42に与えられる。例えば
１〜２Ω程度の小さい抵抗値の抵抗48a, 48b, 50a, 50b
がそれぞれドレイン52a, 52b, 54a, 54bに付加されてい
る。ｎチャンネルＦＥＴ44a, 44bのソース56a, 56bは接
地され、一方ｐチャンネルＦＥＴ46a, 46bのソース58a,
58bは例えば１２〜１５ボルトの範囲の正のバイアス電
圧＋Ｖ2 に接続されている。ｎチャンネルＦＥＴ44a, 4
4bのゲート60a, 60bは巻線比がそれぞれ１：１の変成器
64a, 64bの２次コイルに同じ極性（１次側に対して）で
接続され、一方ｐチャンネルＦＥＴ46a, 46bのゲート62
a,62bは巻線比がそれぞれ１：１の変成器66a, 66bの２
次コイルに反対極性（１次側に対して）で接続されてい
る。例えば５〜２０Ω程度の小さい抵抗値を有する抵抗
68a, 68b, 70a, 70bが変成器64a, 64b，66a, 66bとゲー
ト60a, 60b，62a, 62bとの間に接続されて不所望な相互
作用による共振を生じる可能性のある中間ＦＥＴ44a, 4
4b, 46a, 46bのリンギングを制動できるようにすること
が好ましい。変成器64a, 64b，66a, 66bの１次コイル
は、それぞれキャパシタ72a, 72b, 74a,74bに接続さ
れ、直流電圧によりバイアスされたパルスの直流成分を
フィルタして除去する。図２ではｎチャンネルＦＥＴの
２つの分離増幅段およびｐチャンネルＦＥＴの２つの分
離増幅段が示されているが、所望ならば同じ形態のさら
に多くの段が並列に付加されて高電力ＦＥＴ40のゲート
42に増幅された信号を与えることができる。
【００１５】ｎチャンネルＦＥＴを有する全ての分離増
幅段の入力部は１対のバイポーラトランジスタ76a, 76b
に接続され、一方ｐチャンネルＦＥＴを有する全ての分
離増幅段の入力部は１対のバイポーラトランジスタ78a,
78bに接続されている。ｎｐｎバイポーラトランジスタ
76a, 78aのコレクタ80a, 82aは１２〜１５ボルトの範囲
であることが好ましい正の直流電源のバイアス電圧＋Ｖ
1 に接続されている。ｐｎｐバイポーラトランジスタ76
b, 78bのコレクタ80b, 82bは接地されている。ｎｐｎバ
イポーラトランジスタ76a, 78aのエミッタ84a, 86aはそ
れぞれｐｎｐバイポーラトランジスタ76b, 78bのエミッ
タ84b, 86bに接続されて２個の公称同一のバイポーラト
ランジスタ対を形成し、それはｎチャンネルＦＥＴ分離
増幅段に対する一方の対と、ｐチャンネルＦＥＴ分離増
幅段に対する他方の対とである。互いに接続されたエミ
ッタ84a と84b はパルス信号をｎチャンネルＦＥＴ段に
供給し、一方接続されたエミッタ86a と86b はパルス信
号をｐチャンネルＦＥＴ段に供給する。バイポーラトラ
ンジスタ対はプッシュプルスイッチング回路を形成し、
分離増幅段に駆動パルスを与える。
幅段の入力部は１対のバイポーラトランジスタ76a, 76b
に接続され、一方ｐチャンネルＦＥＴを有する全ての分
離増幅段の入力部は１対のバイポーラトランジスタ78a,
78bに接続されている。ｎｐｎバイポーラトランジスタ
76a, 78aのコレクタ80a, 82aは１２〜１５ボルトの範囲
であることが好ましい正の直流電源のバイアス電圧＋Ｖ
1 に接続されている。ｐｎｐバイポーラトランジスタ76
b, 78bのコレクタ80b, 82bは接地されている。ｎｐｎバ
イポーラトランジスタ76a, 78aのエミッタ84a, 86aはそ
れぞれｐｎｐバイポーラトランジスタ76b, 78bのエミッ
タ84b, 86bに接続されて２個の公称同一のバイポーラト
ランジスタ対を形成し、それはｎチャンネルＦＥＴ分離
増幅段に対する一方の対と、ｐチャンネルＦＥＴ分離増
幅段に対する他方の対とである。互いに接続されたエミ
ッタ84a と84b はパルス信号をｎチャンネルＦＥＴ段に
供給し、一方接続されたエミッタ86a と86b はパルス信
号をｐチャンネルＦＥＴ段に供給する。バイポーラトラ
ンジスタ対はプッシュプルスイッチング回路を形成し、
分離増幅段に駆動パルスを与える。
【００１６】対のトランジスタ76a, 76bのベース88a, 8
8bは高速駆動回路92に接続され、対のトランジスタ78a,
78bのベース90a, 90bは別の高速駆動回路94に接続され
ている。高速駆動回路92, 94は集積回路であり、高速の
立上り、立下がり時間の複数の半導体増幅回路を含んで
いる。それらはEL7140CN型ＭＯＳＦＥＴ集積回路のＥla
ntec高速駆動回路であることが好ましい。駆動回路92,
94はそれぞれ１対の入力96, 98および100, 102を有し、
それは直接入力パルス信号を受けるように接続されてい
る。
8bは高速駆動回路92に接続され、対のトランジスタ78a,
78bのベース90a, 90bは別の高速駆動回路94に接続され
ている。高速駆動回路92, 94は集積回路であり、高速の
立上り、立下がり時間の複数の半導体増幅回路を含んで
いる。それらはEL7140CN型ＭＯＳＦＥＴ集積回路のＥla
ntec高速駆動回路であることが好ましい。駆動回路92,
94はそれぞれ１対の入力96, 98および100, 102を有し、
それは直接入力パルス信号を受けるように接続されてい
る。
【００１７】駆動パルスの立上り、立下がりを分離し、
パルス立上り、立下がり時間を制御して所望のパルス形
状を保持する好ましい実施形態において、逆方向に並列
に接続されたダイオード112, 114はそれぞれ抵抗104, 1
06を通って駆動回路92の２つの入力96, 98に接続されて
いる。抵抗104, 106は５Ω以下の小さい抵抗値であるこ
とが好ましい。同様に１対の逆方向に並列に接続された
ダイオード116, 118はそれぞれ抵抗108, 110を通って他
方の駆動回路94の２つの入力100, 102に接続されて入力
パルス信号を供給する。バイポーラトランジスタ76a, 7
6bおよび78a, 78bの２つの対および関連する駆動回路9
2, 94はパルス成形用のダイオードおよび抵抗と共に前
置増幅回路101a, 101bを形成している。これらの前置増
幅回路101a, 101bは中間段ＦＥＴ44a, 44b, 46a, 46bに
おける大電流から変成器64a, 64b,66a, 66bによって隔
離されている。
パルス立上り、立下がり時間を制御して所望のパルス形
状を保持する好ましい実施形態において、逆方向に並列
に接続されたダイオード112, 114はそれぞれ抵抗104, 1
06を通って駆動回路92の２つの入力96, 98に接続されて
いる。抵抗104, 106は５Ω以下の小さい抵抗値であるこ
とが好ましい。同様に１対の逆方向に並列に接続された
ダイオード116, 118はそれぞれ抵抗108, 110を通って他
方の駆動回路94の２つの入力100, 102に接続されて入力
パルス信号を供給する。バイポーラトランジスタ76a, 7
6bおよび78a, 78bの２つの対および関連する駆動回路9
2, 94はパルス成形用のダイオードおよび抵抗と共に前
置増幅回路101a, 101bを形成している。これらの前置増
幅回路101a, 101bは中間段ＦＥＴ44a, 44b, 46a, 46bに
おける大電流から変成器64a, 64b,66a, 66bによって隔
離されている。
【００１８】信号源120 は図３に示されているように実
質的に方形波パルス20を発生する。方形波パルス20はパ
ルス幅ｔ、パルス繰返し時間Ｔを有する。デユーティサ
イクルはｔ／Ｔで定められ、パルス繰返し速度は１／Ｔ
で定められる。信号源120 は例えば５ボルト程度の低い
電圧レベルのパルスを発生する必要があるに過ぎない。
図２は送信機122 に接続された信号源120 を示してお
り、この送信機122 は通信リンク126 を介して受信機12
4 にパルスを送る。この実施形態では、信号源120 は通
信リンク126 によって駆動回路中の高電圧および電流か
ら信号源が隔離され、信号源120 の損傷が阻止される。
送信機122 および受信機124 は光ファイバ送受信方式を
使用することが好ましく、通信リンク126 は信号源120
と駆動回路の残りの部分との間の高いレベルの電気的分
離を達成する光ファイバケーブルであることが好まし
い。送信機／受信機隔離方式は図１における駆動回路10
a, 10cに対して要求される。それは典型的に＋９００ボ
ルト程度の高い直流電圧Ｖ＋で動作されるからである。
低い電圧レベルで動作する図１の駆動回路10b, 10dに対
しては信号源120 は隔離しないで駆動回路中のダイオー
ド112, 114, 116, 118に直接接続されることができる。
質的に方形波パルス20を発生する。方形波パルス20はパ
ルス幅ｔ、パルス繰返し時間Ｔを有する。デユーティサ
イクルはｔ／Ｔで定められ、パルス繰返し速度は１／Ｔ
で定められる。信号源120 は例えば５ボルト程度の低い
電圧レベルのパルスを発生する必要があるに過ぎない。
図２は送信機122 に接続された信号源120 を示してお
り、この送信機122 は通信リンク126 を介して受信機12
4 にパルスを送る。この実施形態では、信号源120 は通
信リンク126 によって駆動回路中の高電圧および電流か
ら信号源が隔離され、信号源120 の損傷が阻止される。
送信機122 および受信機124 は光ファイバ送受信方式を
使用することが好ましく、通信リンク126 は信号源120
と駆動回路の残りの部分との間の高いレベルの電気的分
離を達成する光ファイバケーブルであることが好まし
い。送信機／受信機隔離方式は図１における駆動回路10
a, 10cに対して要求される。それは典型的に＋９００ボ
ルト程度の高い直流電圧Ｖ＋で動作されるからである。
低い電圧レベルで動作する図１の駆動回路10b, 10dに対
しては信号源120 は隔離しないで駆動回路中のダイオー
ド112, 114, 116, 118に直接接続されることができる。
【００１９】図３の方形パルス200 は図２の駆動回路お
よび図１の電力段回路中の高電力ＦＥＴ6a, 6b, 6c, 6d
によって増幅される。増幅された各方形波パルスはＬＣ
共振回路12を励起し、ＬＣ共振回路12の共振周波数の振
動高電圧波である“リング”を発生する。パルス幅ｔの
期間中、電力は連続的に共振回路12に供給され、共振正
弦波の電圧振幅を急速に飽和レベルに増加させる。その
後パルスがオフに切換えられるまで、ピーク電圧は実質
上一定に保持される。
よび図１の電力段回路中の高電力ＦＥＴ6a, 6b, 6c, 6d
によって増幅される。増幅された各方形波パルスはＬＣ
共振回路12を励起し、ＬＣ共振回路12の共振周波数の振
動高電圧波である“リング”を発生する。パルス幅ｔの
期間中、電力は連続的に共振回路12に供給され、共振正
弦波の電圧振幅を急速に飽和レベルに増加させる。その
後パルスがオフに切換えられるまで、ピーク電圧は実質
上一定に保持される。
【００２０】図４はコロナ放電リアクタ18を横切る電圧
波形202 を示し、それは図３に示される方形波電圧パル
スによってＬＣ共振回路2 を共振させることによって生
成される。図５は時間軸を拡大した図４の１つのパルス
期間の電圧波形を示し、信号源120 からの１個のパルス
で生じた共振により発生されたコロナ放電リアクタを横
切る正弦波電圧204 を示している。最初に電圧204 の振
幅はパルス200 によるＬＣ共振回路2 のリンギングによ
り急速に増加するがコロナ放電に必要な電圧レベルには
達しない。したがってコロナ放電リアクタ内では放電は
なく、リアクタ18を横切る電流208 は図６に示されるよ
うに無視できる程度である。放電のないこの期間中のコ
ロナ放電リアクタの電気特性は図７のａに示されるよう
に非常に高いインピーダンスを有する単一の抵抗212 か
らなる等価回路によって表すことができる。その代りに
コロナ放電リアクタは放電のない期間中開回路とされて
もよい。コロナ放電リアクタ18を横切る電流208 が絶縁
破壊レベル206 に到達するとき、コロナ放電が発生して
大きい電流がリアクタ18を横切って流れる。電圧が最初
の放電後の各正弦波ローブの正、負のピークに非常に接
近したとき絶縁破壊レベル206 に到達するために、コロ
ナ放電リアクタ18を横切る電流は各放電の非常に短い期
間に正、負のスパイクとして現れる。電圧が絶縁破壊レ
ベル206 より下に低下するとコロナ放電リアクタ18を横
切る電流は急速に無視できるレベルに戻る。
波形202 を示し、それは図３に示される方形波電圧パル
スによってＬＣ共振回路2 を共振させることによって生
成される。図５は時間軸を拡大した図４の１つのパルス
期間の電圧波形を示し、信号源120 からの１個のパルス
で生じた共振により発生されたコロナ放電リアクタを横
切る正弦波電圧204 を示している。最初に電圧204 の振
幅はパルス200 によるＬＣ共振回路2 のリンギングによ
り急速に増加するがコロナ放電に必要な電圧レベルには
達しない。したがってコロナ放電リアクタ内では放電は
なく、リアクタ18を横切る電流208 は図６に示されるよ
うに無視できる程度である。放電のないこの期間中のコ
ロナ放電リアクタの電気特性は図７のａに示されるよう
に非常に高いインピーダンスを有する単一の抵抗212 か
らなる等価回路によって表すことができる。その代りに
コロナ放電リアクタは放電のない期間中開回路とされて
もよい。コロナ放電リアクタ18を横切る電流208 が絶縁
破壊レベル206 に到達するとき、コロナ放電が発生して
大きい電流がリアクタ18を横切って流れる。電圧が最初
の放電後の各正弦波ローブの正、負のピークに非常に接
近したとき絶縁破壊レベル206 に到達するために、コロ
ナ放電リアクタ18を横切る電流は各放電の非常に短い期
間に正、負のスパイクとして現れる。電圧が絶縁破壊レ
ベル206 より下に低下するとコロナ放電リアクタ18を横
切る電流は急速に無視できるレベルに戻る。
【００２１】コロナ放電リアクタ18の放電中の電気特性
は図７のｂに示されるように反対方向に直列に接続され
た１対のツェナーダイオード214, 216からなる等価回路
によって表すことができる。絶縁破壊電圧より下の正ま
たは負の電圧がこの等価回路に与えられたとき、ツェナ
ーダイオード214, 216の一方のものが電流の流通を阻止
する。電圧が絶縁破壊電圧に達すると電流がほとんど短
絡状態のツェナーダイオード214, 216を通って流れる。
は図７のｂに示されるように反対方向に直列に接続され
た１対のツェナーダイオード214, 216からなる等価回路
によって表すことができる。絶縁破壊電圧より下の正ま
たは負の電圧がこの等価回路に与えられたとき、ツェナ
ーダイオード214, 216の一方のものが電流の流通を阻止
する。電圧が絶縁破壊電圧に達すると電流がほとんど短
絡状態のツェナーダイオード214, 216を通って流れる。
【００２２】図８はハーフブリッジ形態の電力段回路の
好ましい実施形態を示す。２個の高電力ＦＥＴ300a, 30
0bと約±２００ボルトの直流バイアス電圧しか必要とさ
れない。高電力ＦＥＴ300a, 300bはｎチャンネル型であ
ることが好ましく、ゲート302a, 302b、ドレイン304a,
304b、ソース306a, 306bをそれぞれ有する。さらに、高
電力ＦＥＴ300a, 300bは工業規格ＤＥ375 Ｘ2 501 Ｎ40
のＭＯＳＦＥＴであることが望ましい。ＦＥＴ300a, 30
0bのゲート302a, 302bは駆動電圧パルスに対する最初の
増幅を行う駆動回路308a, 308bにそれぞれ接続されてい
る。第１のＦＥＴ300aのドレイン304aは約＋２００ボル
トであることが好ましい一定の正の直流電圧Ｖ＋に接続
される。フィルタキャパシタ314 はＶ＋と接地との間に
接続され、増幅された電圧波形の直流成分をフィルタし
て除去し、この直流成分はＶ＋により発生され、Ｖ＋が
接地に短絡することが阻止される。第２のＦＥＴ300bの
ソース306bは約−２００ボルトであることが好ましい一
定の負の直流電圧Ｖ−に接続されている。第１のＦＥＴ
300aのソース306aと第２のＦＥＴ300bのドレイン304bは
互いに接続されて共振回路316 の一方のノード322 を形
成し、この共振回路316 は直列に接続されたインダクタ
318 とキャパシタ320 から構成されている。ＬＣ共振回
路316 の反対側のノード324 は接地されている。インダ
クタ318 はコロナ放電リアクタ18と並列に接続されてい
る。
好ましい実施形態を示す。２個の高電力ＦＥＴ300a, 30
0bと約±２００ボルトの直流バイアス電圧しか必要とさ
れない。高電力ＦＥＴ300a, 300bはｎチャンネル型であ
ることが好ましく、ゲート302a, 302b、ドレイン304a,
304b、ソース306a, 306bをそれぞれ有する。さらに、高
電力ＦＥＴ300a, 300bは工業規格ＤＥ375 Ｘ2 501 Ｎ40
のＭＯＳＦＥＴであることが望ましい。ＦＥＴ300a, 30
0bのゲート302a, 302bは駆動電圧パルスに対する最初の
増幅を行う駆動回路308a, 308bにそれぞれ接続されてい
る。第１のＦＥＴ300aのドレイン304aは約＋２００ボル
トであることが好ましい一定の正の直流電圧Ｖ＋に接続
される。フィルタキャパシタ314 はＶ＋と接地との間に
接続され、増幅された電圧波形の直流成分をフィルタし
て除去し、この直流成分はＶ＋により発生され、Ｖ＋が
接地に短絡することが阻止される。第２のＦＥＴ300bの
ソース306bは約−２００ボルトであることが好ましい一
定の負の直流電圧Ｖ−に接続されている。第１のＦＥＴ
300aのソース306aと第２のＦＥＴ300bのドレイン304bは
互いに接続されて共振回路316 の一方のノード322 を形
成し、この共振回路316 は直列に接続されたインダクタ
318 とキャパシタ320 から構成されている。ＬＣ共振回
路316 の反対側のノード324 は接地されている。インダ
クタ318 はコロナ放電リアクタ18と並列に接続されてい
る。
【００２３】好ましい実施形態において、それぞれ図９
に示された形態を有する駆動回路308a, 308bは比較的低
い駆動電圧パルスを中間電圧レベルに増幅する。高電力
ＦＥＴ330 は図８のＦＥＴ300a, 300bの一方を表してお
り、互いに並列に接続された高速駆動回路334a, 334b,
…334jを具備している。それらの高速駆動回路334a,334
b, …334jはＭＯＳＦＥＴ集積回路であることが好まし
く、ＥＬ7104ＣＮのＥlante 高速駆動回路であることが
好ましい。これらの高速駆動回路334a, 334b,…334jは
２．７Ω程度であることが好ましい低抵抗の並列抵抗33
6a, 336b, …336j，338a, 338b, …338jにそれぞれ接続
された２個の出力を有している。これらの抵抗はＦＥＴ
320 のゲート332 に接続され、それ故並列の高速駆動回
路334a,334b, …334jからの増幅された電圧パルスは高
電力ＦＥＴ330 のゲート332 に同時に送られる。高速駆
動回路334a, 334b, …334jはまたそれぞれ入力抵抗340
a,340b, …340jを通ってその入力部に比較的低い電圧パ
ルス信号を受ける。好ましい実施形態において、それは
駆動回路からの高電力パルスによる潜在的な損傷から低
電圧の信号源342 を保護する。信号源342 からのパルス
は光ファイバケーブル348 を介して光送信機344 によっ
て光受信機346 へ入力される。光受信機346は入力抵抗3
40a, 340b, …340jに接続され、受信したパルス信号を
高速駆動回路334a, 334b, …334jに伝送する。信号源34
2 により発生されたパルスは時間軸においてほぼ方形波
形であることが好ましい。信号源342 は例えば５ボルト
程度の低い電圧レベルのパルスを発生する必要があるに
過ぎない。この隔離方式は図８の両駆動回路308a, 308b
に対して使用される。
に示された形態を有する駆動回路308a, 308bは比較的低
い駆動電圧パルスを中間電圧レベルに増幅する。高電力
ＦＥＴ330 は図８のＦＥＴ300a, 300bの一方を表してお
り、互いに並列に接続された高速駆動回路334a, 334b,
…334jを具備している。それらの高速駆動回路334a,334
b, …334jはＭＯＳＦＥＴ集積回路であることが好まし
く、ＥＬ7104ＣＮのＥlante 高速駆動回路であることが
好ましい。これらの高速駆動回路334a, 334b,…334jは
２．７Ω程度であることが好ましい低抵抗の並列抵抗33
6a, 336b, …336j，338a, 338b, …338jにそれぞれ接続
された２個の出力を有している。これらの抵抗はＦＥＴ
320 のゲート332 に接続され、それ故並列の高速駆動回
路334a,334b, …334jからの増幅された電圧パルスは高
電力ＦＥＴ330 のゲート332 に同時に送られる。高速駆
動回路334a, 334b, …334jはまたそれぞれ入力抵抗340
a,340b, …340jを通ってその入力部に比較的低い電圧パ
ルス信号を受ける。好ましい実施形態において、それは
駆動回路からの高電力パルスによる潜在的な損傷から低
電圧の信号源342 を保護する。信号源342 からのパルス
は光ファイバケーブル348 を介して光送信機344 によっ
て光受信機346 へ入力される。光受信機346は入力抵抗3
40a, 340b, …340jに接続され、受信したパルス信号を
高速駆動回路334a, 334b, …334jに伝送する。信号源34
2 により発生されたパルスは時間軸においてほぼ方形波
形であることが好ましい。信号源342 は例えば５ボルト
程度の低い電圧レベルのパルスを発生する必要があるに
過ぎない。この隔離方式は図８の両駆動回路308a, 308b
に対して使用される。
【００２４】図１０に示された別の実施形態において、
１対のディスクリートなＦＥＴが図９の高速駆動回路33
4a, 334b, …334jのそれぞれの代りに使用される。ｐチ
ャンネルＦＥＴ250 とｎチャンネルＦＥＴ252 は入力パ
ルス信号を受けるための入力抵抗258 に接続されたゲー
ト254, 256、出力抵抗264, 266に接続されたドレイン26
0, 262を有し、電力段に出力を供給する。ｐチャンネル
ＦＥＴ250 のソース268 は正の直流電圧＋Ｖ1 に接続さ
れ、一方ｎチャンネルＦＥＴ252 のソース270は接地さ
れている。この回路は基本的に高速駆動回路と等価の機
能を行うが、図９の高速駆動回路334a, 334b, …334jよ
り構成が面倒であり、動作の信頼性もやや劣っている。
１対のディスクリートなＦＥＴが図９の高速駆動回路33
4a, 334b, …334jのそれぞれの代りに使用される。ｐチ
ャンネルＦＥＴ250 とｎチャンネルＦＥＴ252 は入力パ
ルス信号を受けるための入力抵抗258 に接続されたゲー
ト254, 256、出力抵抗264, 266に接続されたドレイン26
0, 262を有し、電力段に出力を供給する。ｐチャンネル
ＦＥＴ250 のソース268 は正の直流電圧＋Ｖ1 に接続さ
れ、一方ｎチャンネルＦＥＴ252 のソース270は接地さ
れている。この回路は基本的に高速駆動回路と等価の機
能を行うが、図９の高速駆動回路334a, 334b, …334jよ
り構成が面倒であり、動作の信頼性もやや劣っている。
【００２５】図８のハーフブリッジ形態の好ましい実施
形態において、図３の増幅された方形波パルス200 はＬ
Ｃ共振回路316 に共振を行わせて図４に示された波形パ
ターン202 を有するコロナ放電リアクタ18を横切る電圧
を発生する。図１の実施形態のように電圧波204 の振幅
は図５に示されるように各パルスのスタートで急速に増
加するがコロナ放電を発生させるような高いものではな
い。図６に示されるように、コロナ放電のないときには
コロナ放電リアクタ18を通って流れる電流はほとんどな
い。電圧波がピークに近い絶縁破壊レベルに達すると
き、コロナ放電が発生され、非常に大きい電流がリアク
タ18を通って急速に流れ、図６の電流スパイク210 に対
応する非常に短い期間で絶縁破壊は終了する。
形態において、図３の増幅された方形波パルス200 はＬ
Ｃ共振回路316 に共振を行わせて図４に示された波形パ
ターン202 を有するコロナ放電リアクタ18を横切る電圧
を発生する。図１の実施形態のように電圧波204 の振幅
は図５に示されるように各パルスのスタートで急速に増
加するがコロナ放電を発生させるような高いものではな
い。図６に示されるように、コロナ放電のないときには
コロナ放電リアクタ18を通って流れる電流はほとんどな
い。電圧波がピークに近い絶縁破壊レベルに達すると
き、コロナ放電が発生され、非常に大きい電流がリアク
タ18を通って急速に流れ、図６の電流スパイク210 に対
応する非常に短い期間で絶縁破壊は終了する。
【００２６】図１１は本発明による自動車390 中の電力
プロセッサ回路382 の構成を示し、この自動車390 は内
燃エンジン380 を有し、それは汚染物質を含む排気ガス
を発生する。排気ガスは排気管386 を通ってコロナ放電
リアクタ348 に転送され、コロナ放電リアクタ384 はコ
ロナ放電により排気ガス中の汚染物質を破壊する。電力
プロセッサ回路382 はリアクタ384 に高電圧パルスを供
給してコロナ放電を発生をさせる。処理された排気ガス
は出力導管388 を通ってリアクタ384 から排出される。
プロセッサ回路382 の構成を示し、この自動車390 は内
燃エンジン380 を有し、それは汚染物質を含む排気ガス
を発生する。排気ガスは排気管386 を通ってコロナ放電
リアクタ348 に転送され、コロナ放電リアクタ384 はコ
ロナ放電により排気ガス中の汚染物質を破壊する。電力
プロセッサ回路382 はリアクタ384 に高電圧パルスを供
給してコロナ放電を発生をさせる。処理された排気ガス
は出力導管388 を通ってリアクタ384 から排出される。
【００２７】本発明は、自動車用のコロナ放電発生のた
めのコンパクトな電源を提供し、特に厳しい空気品質基
準に合致するコロナ放電リアクタを使用する将来の電子
触媒コンバータに適用可能である。本発明を実施した回
路は、固体電子部品のみを使用し、重量、コスト、およ
び消費エネルギを大幅に節減することができ、したがっ
て自動車用に特に適したものである。
めのコンパクトな電源を提供し、特に厳しい空気品質基
準に合致するコロナ放電リアクタを使用する将来の電子
触媒コンバータに適用可能である。本発明を実施した回
路は、固体電子部品のみを使用し、重量、コスト、およ
び消費エネルギを大幅に節減することができ、したがっ
て自動車用に特に適したものである。
【００２８】本発明のいくつかの実施形態が例示され、
説明されたが、当業者には本発明の技術的範囲から逸脱
することなく多くの変形変更が可能であろう。
説明されたが、当業者には本発明の技術的範囲から逸脱
することなく多くの変形変更が可能であろう。
【図１】フルブリッジ形態の本発明の１実施形態の電力
プロセッサ回路の概略図。
プロセッサ回路の概略図。
【図２】図１に示された本発明による電力プロセッサ回
路における駆動回路の１例の概略図。
路における駆動回路の１例の概略図。
【図３】駆動回路の１つに与えられる典型的なパルスの
波形図。
波形図。
【図４】時間軸で多数のパルスを示す典型的な排気ガス
室電圧の波形図。
室電圧の波形図。
【図５】単一パルス内の強制共振による正弦波を示す図
４の一部の拡大図。
４の一部の拡大図。
【図６】排気ガス室を横切って流れる典型的な電流の時
間的変化を示す波形図。
間的変化を示す波形図。
【図７】放電のないときと放電中のコロナ放電リアクタ
の等価回路図。
の等価回路図。
【図８】電力プロセッサ回路がハーフブリッジ形態を有
する別の実施形態の概略図。
する別の実施形態の概略図。
【図９】複数の高速駆動回路を有する図３の電力プロセ
ッサ回路における駆動回路の概略図。
ッサ回路における駆動回路の概略図。
【図１０】図４で使用される高速駆動回路の別の実施形
態の概略図。
態の概略図。
【図１１】エンジンの排気ガスを処理するためのコロナ
放電用の電力を供給する本発明による電力プロセッサ回
路を備えた自動車のブロック図。
放電用の電力を供給する本発明による電力プロセッサ回
路を備えた自動車のブロック図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｍ 9/02 Ｈ０２Ｍ 9/02 Ｈ０３Ｋ 3/02 Ｈ０３Ｋ 3/02 Ｚ (72)発明者 ジョン・エイチ・エス・ワン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90275、ランチョ・パロス・バーデス、 サンタ・バーバラ・ドライブ 23 (56)参考文献 特開 平８−164320（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−55669（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−52876（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−84034（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01D 53/32 F01N 3/08 H01T 19/00
Claims (1)
- 【請求項１】 比較的低い電圧のパルスを発生する信号
源と、 中間電圧に前記パルスを増幅するように構成された１以
上の駆動回路と、 前記パルスをさらに高い電圧に増幅するように構成され
た１以上の高電力トランジスタと、 前記高電力トランジスタからの高電圧パルスによって駆
動されるとき振動高電圧波を発生するように構成された
共振回路と、 前記振動高電圧波を受けてコロナ放電を生成するコロナ
放電リアクタとを具備し、 前記コロナ放電リアクタは汚染物質ガス流を供給される
ように構成されていることを特徴とするコロナ放電汚染
物質破壊装置用の電力発生回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/690,000 US5845488A (en) | 1996-08-19 | 1996-08-19 | Power processor circuit and method for corona discharge pollutant destruction apparatus |
| US690000 | 1996-08-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10216462A JPH10216462A (ja) | 1998-08-18 |
| JP2948552B2 true JP2948552B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=24770699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9222844A Expired - Fee Related JP2948552B2 (ja) | 1996-08-19 | 1997-08-19 | コロナ放電汚染物質破壊装置用の電力プロセッサ回路 |
Country Status (4)
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|---|---|
| US (2) | US5845488A (ja) |
| EP (2) | EP0825695A3 (ja) |
| JP (1) | JP2948552B2 (ja) |
| KR (1) | KR100242039B1 (ja) |
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