JP3001724B2 - パルス充電回路 - Google Patents
パルス充電回路Info
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- JP3001724B2 JP3001724B2 JP4132980A JP13298092A JP3001724B2 JP 3001724 B2 JP3001724 B2 JP 3001724B2 JP 4132980 A JP4132980 A JP 4132980A JP 13298092 A JP13298092 A JP 13298092A JP 3001724 B2 JP3001724 B2 JP 3001724B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は放電励起レ―ザ装置の高
電圧パルス電源に使用されるパルス充電回路に関する。
電圧パルス電源に使用されるパルス充電回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】放電励起レ―ザ用高電圧パルス電源で
は、スイッチの電圧責務を軽減する目的から図２のよう
な倍電圧方式の充電回路が用いられることがある。図２
の回路動作を図３の波形を用いて説明する。
は、スイッチの電圧責務を軽減する目的から図２のよう
な倍電圧方式の充電回路が用いられることがある。図２
の回路動作を図３の波形を用いて説明する。
【０００３】図２において、インバ―タ２は直流電源１
の電圧を高周波電圧に変換する。この高周波電圧はトラ
ンスＴｒ1 によって昇圧されさらに整流器３によって直
流に変換される。コンデンサＣ1 とＣ2 はともにリアク
トルＬ2 を介して整流器３に接続され、又、コンデンサ
Ｃ2 の他端はリアクトルＬ1 によって等価的に接地され
ているため両方のコンデンサは並列に直流電圧Ｅに充電
される（ｔ1 まで）。充電が完了した後、時刻ｔ1 で反
転スイッチＳＷがオンすると、コンデンサＣ1に蓄積さ
れた電荷はコンデンサＣ1 →反転リアクトルＬ2 →反転
スイッチＳＷ→コンデンサＣ1 の経路で流れ、コンデン
サＣ1 の電圧は反転する（ｔ＝ｔ1 からｔ2 の間）。可
飽和リアクトルＳＲは、コンデンサＣ1 の電圧反転が完
了するｔ＝ｔ2 の時点、つまりコンデンサＣ1 とＣ2 の
直列加算電圧がピ―クに達する時点で飽和するように予
め設定されており、この時点で可飽和リアクトルＳＲが
導通し、コンデンサＣ1 ，Ｃ2 の電荷はピ―キングコン
デンサＣp に移行され、同時にレ―ザ放電部１０の電圧
が上昇する。この電圧が放電開始電圧以上になると放電
が開始し、コンデンサＣ1 ，Ｃ2 に蓄積されていた電荷
はレ―ザ放電部１０に注入され、消費される（ｔ＝ｔ2
からｔ3 の間）。
の電圧を高周波電圧に変換する。この高周波電圧はトラ
ンスＴｒ1 によって昇圧されさらに整流器３によって直
流に変換される。コンデンサＣ1 とＣ2 はともにリアク
トルＬ2 を介して整流器３に接続され、又、コンデンサ
Ｃ2 の他端はリアクトルＬ1 によって等価的に接地され
ているため両方のコンデンサは並列に直流電圧Ｅに充電
される（ｔ1 まで）。充電が完了した後、時刻ｔ1 で反
転スイッチＳＷがオンすると、コンデンサＣ1に蓄積さ
れた電荷はコンデンサＣ1 →反転リアクトルＬ2 →反転
スイッチＳＷ→コンデンサＣ1 の経路で流れ、コンデン
サＣ1 の電圧は反転する（ｔ＝ｔ1 からｔ2 の間）。可
飽和リアクトルＳＲは、コンデンサＣ1 の電圧反転が完
了するｔ＝ｔ2 の時点、つまりコンデンサＣ1 とＣ2 の
直列加算電圧がピ―クに達する時点で飽和するように予
め設定されており、この時点で可飽和リアクトルＳＲが
導通し、コンデンサＣ1 ，Ｃ2 の電荷はピ―キングコン
デンサＣp に移行され、同時にレ―ザ放電部１０の電圧
が上昇する。この電圧が放電開始電圧以上になると放電
が開始し、コンデンサＣ1 ，Ｃ2 に蓄積されていた電荷
はレ―ザ放電部１０に注入され、消費される（ｔ＝ｔ2
からｔ3 の間）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来の倍電圧方
式充電回路において、ピ―キングコンデンサＣp からレ
―ザ放電部１０にいたる回路インピ―ダンスと放電抵抗
のマッチングが完全にとれている場合、レ―ザ放電部１
０に注入されるエネルギは完全に消費される。しかし、
実際は放電抵抗に比べ回路インピ―ダンスが大きくマッ
チングがとれていないため、コンデンサＣ1 ，Ｃ2 から
注入されるエネルギが完全には消費されず、この余剰エ
ネルギはコンデンサＣ1 ，Ｃ2 に逆電圧の形で再充電さ
れる。コンデンサＣ1 ，Ｃ2 に蓄積された余剰エネルギ
は、可飽和リアクトルＳＲによりいったんはブロックさ
れるものの可飽和リアクトルＳＲが再度飽和するとピ―
キングコンデンサＣp に移行され、レ―ザ放電部１０の
電圧が上昇する。この事後電圧はア―ク放電を引き起こ
す原因となる等、回路動作を不安定とする原因となって
いた。また、この余剰エネルギによって流れる事後電流
のためレ―ザ放電部１０や反転スイッチＳＷにロスが発
生し、回路部品に無用な負担がかかっていた。
式充電回路において、ピ―キングコンデンサＣp からレ
―ザ放電部１０にいたる回路インピ―ダンスと放電抵抗
のマッチングが完全にとれている場合、レ―ザ放電部１
０に注入されるエネルギは完全に消費される。しかし、
実際は放電抵抗に比べ回路インピ―ダンスが大きくマッ
チングがとれていないため、コンデンサＣ1 ，Ｃ2 から
注入されるエネルギが完全には消費されず、この余剰エ
ネルギはコンデンサＣ1 ，Ｃ2 に逆電圧の形で再充電さ
れる。コンデンサＣ1 ，Ｃ2 に蓄積された余剰エネルギ
は、可飽和リアクトルＳＲによりいったんはブロックさ
れるものの可飽和リアクトルＳＲが再度飽和するとピ―
キングコンデンサＣp に移行され、レ―ザ放電部１０の
電圧が上昇する。この事後電圧はア―ク放電を引き起こ
す原因となる等、回路動作を不安定とする原因となって
いた。また、この余剰エネルギによって流れる事後電流
のためレ―ザ放電部１０や反転スイッチＳＷにロスが発
生し、回路部品に無用な負担がかかっていた。
【０００５】本発明は、かかる従来の欠点に鑑み、コン
デンサＣ2 に再充電された余剰エネルギを電源に回生す
ることにより、安定した回路動作が得られ、かつ余剰エ
ネルギの有効利用が可能となるパルス充電回路を提供す
ることを目的とする。
デンサＣ2 に再充電された余剰エネルギを電源に回生す
ることにより、安定した回路動作が得られ、かつ余剰エ
ネルギの有効利用が可能となるパルス充電回路を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、図１に示すように、コンデンサＣ2 に並列
にトランスＴｒ2 を接続し、その２次側出力にダイオ―
ドＤＲとコンデンサＣＲを接続し、コンデンサＣＲは直
流電源１と直列に接続したことを特徴とするものであ
る。
するために、図１に示すように、コンデンサＣ2 に並列
にトランスＴｒ2 を接続し、その２次側出力にダイオ―
ドＤＲとコンデンサＣＲを接続し、コンデンサＣＲは直
流電源１と直列に接続したことを特徴とするものであ
る。
【０００７】
【作用】本発明は、エネルギ回生回路を具備することに
より、コンデンサＣ2 に逆電圧の形で再充電された余剰
エネルギはエルギ回生トランスＴｒ2 によって変圧さ
れ、ダイオ―ドＤＲによって整流されてコンデンサＣＲ
に充電される。そのため、負荷に事後電圧が印加される
ことがない。さらに、そのエネルギは次回の充電に利用
されるため電源効率を高めることができる。
より、コンデンサＣ2 に逆電圧の形で再充電された余剰
エネルギはエルギ回生トランスＴｒ2 によって変圧さ
れ、ダイオ―ドＤＲによって整流されてコンデンサＣＲ
に充電される。そのため、負荷に事後電圧が印加される
ことがない。さらに、そのエネルギは次回の充電に利用
されるため電源効率を高めることができる。
【０００８】
【実施例】以下本発明の一実施例を図２と同一部に同一
符号を付して示す図１の構成図を参照して説明する。
符号を付して示す図１の構成図を参照して説明する。
【０００９】図１において、コンデンサＣ2 と並列にエ
ネルギ回生用のトランスＴｒ2 が接続される。トランス
Ｔｒ2 のつ１次側にはダイオ―ドＤＲを介してエネルギ
回生コンデンサＣＲが接続される。コンデンサＣＲの静
電容量はトランスＴｒ2 の高圧側からみたときコンデン
サＣ1 と等しくなるようにする。ダイオ―ドＤＲの接続
極性はコンデンサＣ2 が正常に充電されたときには電流
を流さずコンデンサＣ2 が逆極性に充電されたときには
電流を流すようにする。エネルギ回生コンデンサＣＲは
直流電源１と直列に接続する。又、エネルギ回生コンデ
ンサＣＲと並列に過電圧保護用のツエナ―ダイオ―ドＺ
Ｄを接続する。
ネルギ回生用のトランスＴｒ2 が接続される。トランス
Ｔｒ2 のつ１次側にはダイオ―ドＤＲを介してエネルギ
回生コンデンサＣＲが接続される。コンデンサＣＲの静
電容量はトランスＴｒ2 の高圧側からみたときコンデン
サＣ1 と等しくなるようにする。ダイオ―ドＤＲの接続
極性はコンデンサＣ2 が正常に充電されたときには電流
を流さずコンデンサＣ2 が逆極性に充電されたときには
電流を流すようにする。エネルギ回生コンデンサＣＲは
直流電源１と直列に接続する。又、エネルギ回生コンデ
ンサＣＲと並列に過電圧保護用のツエナ―ダイオ―ドＺ
Ｄを接続する。
【００１０】インバ―タ２は直流電源１とエネルギ回生
コンデンサＣＲの合成電圧を高周波電圧に変換する。こ
の高周波電圧はトランスＴｒ1 によって昇圧されさらに
整流器３によって直流に変換とれる。コンデンサＣ1 と
Ｃ2 はともにリアクトルＬ2を介して整流器３に接続さ
れ、また、コンデンサＣ2 の他端はリアクトルＬ1 によ
って等価的に接地されているため両方のコンデンサは並
列に直流充電される。インバ―タ２はコンデンサＣ1 と
Ｃ2 が所定の電圧に充電された後停止する。
コンデンサＣＲの合成電圧を高周波電圧に変換する。こ
の高周波電圧はトランスＴｒ1 によって昇圧されさらに
整流器３によって直流に変換とれる。コンデンサＣ1 と
Ｃ2 はともにリアクトルＬ2を介して整流器３に接続さ
れ、また、コンデンサＣ2 の他端はリアクトルＬ1 によ
って等価的に接地されているため両方のコンデンサは並
列に直流充電される。インバ―タ２はコンデンサＣ1 と
Ｃ2 が所定の電圧に充電された後停止する。
【００１１】この時、ダイオ―ドＤＲの向はコンデンサ
Ｃ2 を放電しない方向に接続されているため、エネルギ
回生回路は動作しない。コンデンサＣ1 とＣ2 の充電が
完了した後、反転スイッチＳＷがオンとなりコンデンサ
Ｃ1 と反転リアクトルＬ2 反転スイッチとから成る閉回
路において回路共振が起こり、コンデンサＣ1 の電圧が
反転する。この電圧反転が完了した時点で可飽和リアク
トルＳＲは導通し、コンデンサＣ1 ，Ｃ2 に蓄積された
電荷の一部はピ―キングコンデンサＣp に移行され、レ
―ザ放電装置１０の電圧が放電開始電圧以上になると放
電が開始する。放電が開始するとコンデンサＣ1 ，Ｃ2
，Ｃp に蓄積された電荷はレ―ザ放電部１０に注入さ
れるが、放電インピ―ダンスが回路インピ―ダンスより
も小さいため、レ―ザ放電部１０で消費されなかった余
剰エネルギがコンデンサＣ1 とＣ2に逆電圧の形で充電
される。ここまでの経過は従来例と同様である。この逆
電圧は、ダイオ―ドＤＲを順バイアスする方向であるた
め、コンデンサＣ2 に蓄えられた余剰エネルギはコンデ
ンサＣ2 とトランスＴｒ2 と回生用コンデンサＣＲとか
らなる直列共振回路により速やかに回生用コンデンサＣ
Ｒに放電される。回生用コンデンサＣＲに蓄積された電
力は次回の充電においてインバ―タ２によって高周波電
圧に変換され、再利用される。
Ｃ2 を放電しない方向に接続されているため、エネルギ
回生回路は動作しない。コンデンサＣ1 とＣ2 の充電が
完了した後、反転スイッチＳＷがオンとなりコンデンサ
Ｃ1 と反転リアクトルＬ2 反転スイッチとから成る閉回
路において回路共振が起こり、コンデンサＣ1 の電圧が
反転する。この電圧反転が完了した時点で可飽和リアク
トルＳＲは導通し、コンデンサＣ1 ，Ｃ2 に蓄積された
電荷の一部はピ―キングコンデンサＣp に移行され、レ
―ザ放電装置１０の電圧が放電開始電圧以上になると放
電が開始する。放電が開始するとコンデンサＣ1 ，Ｃ2
，Ｃp に蓄積された電荷はレ―ザ放電部１０に注入さ
れるが、放電インピ―ダンスが回路インピ―ダンスより
も小さいため、レ―ザ放電部１０で消費されなかった余
剰エネルギがコンデンサＣ1 とＣ2に逆電圧の形で充電
される。ここまでの経過は従来例と同様である。この逆
電圧は、ダイオ―ドＤＲを順バイアスする方向であるた
め、コンデンサＣ2 に蓄えられた余剰エネルギはコンデ
ンサＣ2 とトランスＴｒ2 と回生用コンデンサＣＲとか
らなる直列共振回路により速やかに回生用コンデンサＣ
Ｒに放電される。回生用コンデンサＣＲに蓄積された電
力は次回の充電においてインバ―タ２によって高周波電
圧に変換され、再利用される。
【００１２】よって、本実施例によれば、コンデンサＣ
2 に蓄えられた余剰エネルギは速やかに放電され、事後
電圧が負荷に印加されることはなく、又、余剰エネルギ
を再利用することができる。
2 に蓄えられた余剰エネルギは速やかに放電され、事後
電圧が負荷に印加されることはなく、又、余剰エネルギ
を再利用することができる。
【００１３】以上説明の実施例によれは、余剰エネルギ
はエネルギ回生コンデンサに回生されるので、負荷に対
し事後電圧を発生されることはないばかりではなく、余
剰エネルギを有効に利用することができる。
はエネルギ回生コンデンサに回生されるので、負荷に対
し事後電圧を発生されることはないばかりではなく、余
剰エネルギを有効に利用することができる。
【００１４】図１の実施例では、直流電源を外部からの
エネルギ供給によらないもののように示したが、これは
交流電源を整流、平滑して得る方式のものであっても本
発明の効果には何等差支えないのは勿論である。又、エ
ネルギ回生用のトランスの巻数比は回生用コンデンサに
過電圧を発生させない範囲で小さい方が有利である。そ
の理由は、巻数比が小さい方が高圧側即ちレ―ザ回路側
からみた低圧回路の配線インダクタンスが小さくなりエ
ネルギ回生回路の共振周波数が高くなりエネルギ回生効
率が高まるからである。
エネルギ供給によらないもののように示したが、これは
交流電源を整流、平滑して得る方式のものであっても本
発明の効果には何等差支えないのは勿論である。又、エ
ネルギ回生用のトランスの巻数比は回生用コンデンサに
過電圧を発生させない範囲で小さい方が有利である。そ
の理由は、巻数比が小さい方が高圧側即ちレ―ザ回路側
からみた低圧回路の配線インダクタンスが小さくなりエ
ネルギ回生回路の共振周波数が高くなりエネルギ回生効
率が高まるからである。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ンデンサＣ2 に逆電圧の形で再充電された余剰エネルギ
を速やかに放電し、電源に回生するエネルギ回生回路を
設けたことにより、負荷に事後電圧を発生させることな
く安定した放電をひ得られるばかりではなく、余剰エネ
ルギの有効利用が図れるため、回路のエネルギ効率を向
上することができる。
ンデンサＣ2 に逆電圧の形で再充電された余剰エネルギ
を速やかに放電し、電源に回生するエネルギ回生回路を
設けたことにより、負荷に事後電圧を発生させることな
く安定した放電をひ得られるばかりではなく、余剰エネ
ルギの有効利用が図れるため、回路のエネルギ効率を向
上することができる。
【図１】本発明の一実施例を示すパルス充電回路の構成
図。
図。
【図２】従来のパルス充電回路の構成図。
【図３】倍電圧方式パルス充電回路の動作波形図。
１ …直流電源 ２
…インバ―タ ３ …整流器 １０
…レ―ザ放電部 ２０ …エネルギ回生回路 Ｃ１，Ｃ２
…コンデンサ Ｃp …ピ―キングコンデンサ ＳＷ
…反転スイッチ Ｌ１ …接地リアクトル Ｌ２
…反転リアクトル ＳＲ …可飽和リアクトル Ｔｒ1
…トランス Ｔｒ2 …回生用トランス ＤＲ
…回生用ダイオ―ド ＣＲ …回生コンデンサ
…インバ―タ ３ …整流器 １０
…レ―ザ放電部 ２０ …エネルギ回生回路 Ｃ１，Ｃ２
…コンデンサ Ｃp …ピ―キングコンデンサ ＳＷ
…反転スイッチ Ｌ１ …接地リアクトル Ｌ２
…反転リアクトル ＳＲ …可飽和リアクトル Ｔｒ1
…トランス Ｔｒ2 …回生用トランス ＤＲ
…回生用ダイオ―ド ＣＲ …回生コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−327089（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−179383（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−367291（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−349677（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−174264（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−226266（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−193074（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−504443（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/097 - 3/0977 H02M 7/48 H02M 9/04
Claims (4)
- 【請求項１】 直流電源の出力をインバータで高周
波電力に変換しその出力を昇圧した後整流した直流充電
回路によって並列に充電される第１のコンデンサと第２
のコンデンサを備え、前記第１のコンデンサと並列に第
１のリアクトルと反転スイッチから成る直列共振回路が
接続され前記第１，第２のコンデンサの充電完了後前記
反転スイッチをオンし回路共振を起こすことにより前記
第１のコンデンサの電圧を反転し、前記第１のコンデン
サと前記第２のコンデンサの直列加算電圧が前記第１及
び第２のコンデンサの初期充電電圧の２倍になるように
したパルス充電回路において、前記第２のコンデンサと
並列に回生用トランスを接続し、該トランスの２次側を
整流して前記第２のコンデンサの電圧が反転したときに
は前記直流電源に直列接続される回生用コンデンサにエ
ネルギを回生することを特徴とするパルス充電回路。 - 【請求項２】 前記第２のコンデンサと回生用コン
デンサの静電容量はエネルギ回生を行うトランスの巻数
比に換算して概略等しくなるようにしたことを特徴とす
る請求項１に記載のパルス充電回路。 - 【請求項３】 前記回生用トランスの巻数比はイン
バ―タの出力を昇圧するトランスの巻数比と比較して等
しいか又は小さくしたことを特徴とする請求項１又は請
求項２に記載のパルス充電回路。 - 【請求項４】 前記回生用コンデンサと並列にツェ
ナ―ダイオ―ドを接続し、インバ―タの入力電圧が過電
圧にならないようにしたことを特徴とする請求項１又は
請求項２或いは請求項３に記載のパルス充電回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4132980A JP3001724B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | パルス充電回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4132980A JP3001724B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | パルス充電回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05327090A JPH05327090A (ja) | 1993-12-10 |
| JP3001724B2 true JP3001724B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=15093981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4132980A Expired - Lifetime JP3001724B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | パルス充電回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3001724B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE43256E1 (en) | 2003-01-13 | 2012-03-20 | Nokia Corporation | Processing of images using a limited number of bits |
-
1992
- 1992-05-26 JP JP4132980A patent/JP3001724B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE43256E1 (en) | 2003-01-13 | 2012-03-20 | Nokia Corporation | Processing of images using a limited number of bits |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05327090A (ja) | 1993-12-10 |
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