JP3970658B2 - マイクロ波管用電源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、クライストロンや進行波管などに高圧電力を供給するマイクロ波管用電源装置に関し、特に、電源オフ時のマイクロ波管の破壊を防止したマイクロ波管用電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のマイクロ波管用電源装置として、特開平4−129132号公報に示されているものがある。図6は、従来のマイクロ波管用電源装置のブロック図である。同図において、コレクタ電源61はカソード電源端子63とコレクタ電源端子64との間に接続され、マイクロ波管(図示せず)のコレクタ電極にカソード電極に対する電圧を供給する。また、ヘリックス電源62は、コレクタ電源端子64とヘリックス電源端子65との間に接続され、マイクロ波管のヘリックス電極に前記コレクタ電源61に上乗せした電位を供給する。コレクタ電源61およびヘリックス電源62はそれぞれ入力電圧を1KV以上の高電圧にする昇圧トランスやスイッチングインバータと、昇圧された電圧を直流に整流するダイオードブリッジと平滑コンデンサからなる整流回路とから構成され、昇圧トランスの一次側巻線やスイッチングインバータの入力側は共通であるのが一般的である。
【0003】
さらに、前記ヘリックス電源62と並列に電圧制御素子67が接続されており、この電圧制御素子67のクランプ電圧は、電極端子65および64に接続されるマイクロ波管のヘリックス電極とコレクタ電極との間の耐電圧以下に設定されている。
【0004】
このような電源装置の各電源端子にマイクロ波管のそれぞれの電極を接続した場合、電源装置側からみたマイクロ波管の各電極間のインピーダンスは、コレクタ・カソード電極間の方がヘリックス・カソード電極間よりも小さくなっている。そのため、コレクタ電源61およびヘリックス電源62が同時にオフになる電源オフ時のシーケンスにおいては、コレクタ電圧の方がヘリックス電圧よりも先にカソード電圧に近づき、ヘリックス電圧とコレクタ電圧との差が過大となる。この電圧の差が電圧制御素子67のクランプ電圧以上になると電圧制御素子67が導通してヘリックス電極とコレクタ電極との間の電圧差を設定値以下に制限し、マイクロ波管の破損を防いでいる。
【0005】
しかしながら、電圧制御素子67としてバリスタやツェナーダイオードを用いた場合、1KV以上の耐圧が要求されるため、多数の素子を直列接続する必要があり、装置の小型化が出来ないという欠点があった。
【0006】
本発明の目的は、電源オフ時のシーケンスにおいて、接続されたマイクロ波管のヘリックス電極とコレクタ電極との間の電圧差を制限出来、さらに、カソード電極とコレクタ電極との電圧差を制限して、マイクロ波管の破損を防止出来るマイクロ波管用電源を提供することにある。さらに、小型化に適したマイクロ波管用電源を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の請求項1記載の発明は、マイクロ波管のヘリックス電極、コレクタ電極およびカソード電極に電力供給するヘリックス電源端子、コレクタ電源端子およびカソード電源端子を備えるマイクロ波管用電源装置において、ヘリックス電源端子とカソード電源端子との間に電位分割手段を有し、前記電位分割手段の分圧点とコレクタ電源端子とを一方向導電性手段を介して接続したことを特徴としている。
【0008】
また、本発明の請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明に係り、上記電位分割手段が直列接続されたコンデンサからなることを特徴としている。
【0009】
また、本発明の請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明に係り、上記一方向導電性手段が上記電位分割手段の分圧点にアノードが接続され、コレクタ電源端子にカソードが接続された少なくとも一つのダイオードであることを特徴としている。
【0010】
また、本発明の請求項4記載の発明は、請求項1ないし3に記載の発明に係り、動作時における上記電位分割手段の分圧点の電圧が、コレクタ電源端子の電圧より低いことを特徴としている。
【0011】
また、本発明の請求項5記載の発明は、マイクロ波管のヘリックス電極、コレクタ電極およびカソード電極に電力供給するヘリックス電源端子、コレクタ電源端子およびカソード電源端子を備えるマイクロ波管用電源装置において、ヘリックス電源端子とカソード電源端子との間に少なくとも第一のインピーダンス手段と第二のインピーダンス手段とが直列接続され、前記第一のインピーダンス手段と第二のインピーダンス手段との接続点とコレクタ電源端子との間に一方向導電性手段が接続されていることを特徴としている。
【0012】
また、本発明の請求項6記載の発明は、請求項5記載の発明に係り、上記第一および第二のインピーダンス手段がコンデンサからなることを特徴としている。
【0013】
また、本発明の請求項7記載の発明は、請求項5記載の発明に係り、上記第一および第二のインピーダンス手段の少なくとも一方がコンデンサとそれに並列接続された抵抗とからなることを特徴としている。
【0014】
また、本発明の請求項8記載の発明は、請求項5ないし7に記載の発明に係り、上記一方向導電性手段が上記第一のインピーダンス手段と第二のインピーダンス手段との接続点にアノードが接続され、コレクタ電源端子にカソードが接続された少なくとも一つのダイオードであることを特徴としている。
【0015】
また、本発明の請求項9記載の発明は、請求項5ないし8に記載の発明に係り、上記第一のインピーダンス手段と第二のインピーダンス手段との接続点の電圧が、コレクタ電源端子の電位より低いことを特徴としている。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図により説明する。
(実施形態)
図1は、本発明の実施形態1に係るマイクロ波管用電源装置のブロック図である。マイクロ波管(図示せず)のカソード電極、コレクタ電極およびヘリックス電極にそれぞれカソード電源端子3、コレクタ電源端子4およびヘリックス電源端子5を介して電力を供給するコレクタ電源1がカソード電源端子3とコレクタ電源端子4との間に接続されており、ヘリックス電源2がコレクタ電源端子4とヘリックス電源端子5との間に接続されている。
【0017】
そして、カソード電源端子3とヘリックス電源端子5との間に、両電源端子間の電圧を分圧する電位分割手段としてインピーダンス手段6、7が直列接続されており、その直列接続された中間の分圧点8とコレクタ電源端子4との間に一方向導電性手段9が接続されている。ここで、分圧点8の電圧がマイクロ波管の動作時においてコレクタ電源端子4の電圧とほぼ等しく、且つ、一方向導電性手段にかかる電圧が逆バイアスとなるようにインピーダンス手段6、7のインピーダンスが選ばれている。
【0018】
このような電源装置では、ヘリックス電源端子の電圧をグランド電位(0V)として用い、コレクタ電源端子、カソード電源端子には負の電圧を出力することが一般的である。
【0019】
また、図1においては、この電源装置に接続されるマイクロ波管のコレクタ・カソード電極間のインピーダンスZcol、ヘリックス・カソード電極間のインピーダンスZhelが疑似的に示されており、コレクタ・カソード電極間のインピーダンスZcolは、ヘリックス・カソード電極間のインピーダンスZhelに比べ小さな値である。なお、ヘリックス・コレクタ電極間のインピーダンスはこれらのインピーダンスに比べて非常に大きな値であるため省略してある。
【0020】
この電源回路においては、図2に示すように、コレクタ電源1およびヘリックス電源2が同時にオフになる高圧電源オフ(HV off)の後、コレクタ・カソード電極間のインピーダンスZcolがヘリックス・カソード電極間のインピーダンスZhelより小さいため、約−5KVのコレクタ電源端子4の電圧21が約−10KVのカソード電源端子3の電圧22に近づこうとする。しかし、コレクタ電源端子4の電圧21がαV低下しカソード電源端子3とヘリックス電源端子5との間に接続された電位分割手段6、7の分圧点8の電圧より低くなると、分圧点8とコレクタ電源端子4との間に接続されている一方向導電性手段9が導通して、コレクタ電源端子4の電圧21をヘリックス・カソード電極間の分圧点8の電圧にほぼ等しい(一方向導電性手段9の電位降下分だけ低い)電圧にクランプし、その後はヘリックス電源端子5の電圧に等しくなるまでその状態が続く。
【0021】
これにより、高圧電源オフ時にこの電源装置に接続されるマイクロ波管のヘリックス・コレクタ電極間に過大な電圧がかかることを防ぐことが出来る。
【0022】
ここで、一方向導電性手段9の両端にかかる電圧は、進行波管の動作時においても分圧点8の電圧がコレクタ電源端子4の電圧とほぼ等しい電圧であるため、一方向導電性手段は高い耐電圧を必要とせず、耐電圧を上げるために多数の素子を直列接続する必要がないので小型化ができる。
【0023】
(実施例1)
次に本発明の第一の実施例について説明する。図3は、本発明の一実施例に係るマイクロ波管用電源装置30の回路図である。マイクロ波管の一例として進行波管44が模式的に接続されており、進行波管44のカソード電極45、コレクタ電極46およびヘリックス電極47にそれぞれカソード電源端子37、コレクタ電源端子38およびヘリックス電源端子39を介して電力を供給する。入力の直流電圧を交流電圧に変換する高周波インバータ31と、その交流電圧を一次コイルに入力して1KV以上に昇圧する昇圧トランス32、昇圧トランスの第一の二次コイルに接続されたダイオードブリッジ33と平滑用のコンデンサ34とからなるコレクタ電源がカソード電源端子37とコレクタ電源端子38との間に接続されており、前記高周波インバータ31、昇圧トランス32、昇圧トランスの第二の二次コイルに接続されたダイオードブリッジ35と平滑用のコンデンサ36とからなるヘリックス電源がコレクタ電源端子38とヘリックス電源端子39との間に接続されている。
【0024】
そして、カソード電源端子37とヘリックス電源端子39との間に、両電源端子間の電圧を分圧する電位分割手段のインピーダンス手段としてコンデンサ40、41が直列に接続されており、その直列接続の接続点である分圧点42とコレクタ電源端子38との間に一方向導電性手段としてのダイオード43が分圧点42側がアノードとなるように接続されている。このような電源装置では、ヘリックス電源端子39の電圧をグランド電位(0V)として用い、コレクタ電源端子38、カソード電源端子37には負の電圧を出力することが一般的であることは前述した通りであり、進行波管の動作時にはカソード電源端子37には約−10KV、コレクタ電源端子38には約−5KVが出力され、分圧点42の電圧は、コレクタ電源端子38の電圧より若干低い電圧、すなわちダイオード43が逆バイアスになる電圧にコンデンサ40とコンデンサ41との容量比が選択されている。
【0025】
この電源回路においては、前述した通り、図2に示すように、コレクタ電源およびヘリックス電源が同じにオフになる高圧電源オフ(HV off)の後、コレクタ・カソード電極間のインピーダンスがヘリックス・カソード電極間のインピーダンスより小さいため、約−5KVのコレクタ電源端子の電圧が約−10KVのカソード電源端子の電圧に近づこうとする。しかし、コレクタ電源端子38の電圧がカソード電源端子37とヘリックス電源端子39との間に接続された電位分割手段40、41の分圧点42の電圧より低くなると、分圧点42とコレクタ電源端子38との間に接続されている一方向接続手段としてのダイオード43が導通して、コレクタ電源端子38の電圧をヘリックス・カソード電極間の分圧点42の電圧にほぼ等しい(ダイオード43の電位降下分だけ低い)電圧にクランプし、その後はヘリックス電源端子39の電圧に等しくなるまでこの状態が続く。
【0026】
これにより、高圧電源オフ時にこの電源装置に接続されるマイクロ波管のヘリックス・コレクタ電極間に過大な電圧がかかることを防ぐことが出来る。
【0027】
また、ここで、ダイオード43の両端にかかる電圧は、進行波管の動作時においても分圧点42の電圧がコレクタ電源端子38の電圧とほぼ等しい電圧であるため、ダイオードは高い耐電圧を必要とせず、耐電圧を上げるために多数個を直列接続する必要がないので小型化ができる。
【0028】
ダイオード43は、図3では1個のみを示しているが、複数個を並列接続しても良いし、直列接続してもよく、並列接続されたダイオードを直列接続してもよい。また、ダイオードとして用いるのはPNダイオードだけでなく、ツェナーダイオードでもよく、一方向の導電性を持った素子であればよい。
【0029】
(実施例2)
次に本発明の第二の実施例について説明する。図4は、本発明の第二の実施例に係るマイクロ波管用電源装置48の回路図である。第一の実施例と同一部分は同一記号で示している。第二の実施例においては、カソード電源端子37とヘリックス電源端子39との間に接続された電位分割するインピーダンス手段としてのコンデンサ40、41のうち、ヘリックス電源端子39と分圧点42との間のコンデンサ40に並列に抵抗49が接続されている点が第一の実施例と異なる。分圧点42の電圧は、コレクタ電源端子38の電圧より若干低い電圧、すなわちダイオード43が逆バイアスとなる電圧となるよう、コンデンサ40とコンデンサ41の容量比および抵抗49の値が選択されている。この抵抗49により、コレクタ電源およびヘリックス電源が同じにオフになる高圧電源オフ(HV off)の後、分圧点42の電圧が第一の実施例ではカソード電源端子の電圧に比例してヘリックス電圧に近づくのに比べ、インピーダンスが低い分だけ早く近づくことが出来るので、コレクタ電源端子電圧をはやくクランプすることが出来る。
【0030】
(実施例3)
次に本発明の第三の実施例について説明する。図5は、本発明の第三の実施例に係るマイクロ波管用電源装置50の回路図である。第一の実施例と同一部分は同一記号で示している。第三の実施例においては、カソード電源端子37とヘリックス電源端子39との間に接続された電位分割するインピーダンス手段として、コンデンサ40、41のうちヘリックス電源端子39と分圧点42との間のコンデンサ40に並列に抵抗49が接続され、分圧点42とカソード電源端子37との間のコンデンサ41に並列に抵抗51が接続されている点が第一の実施例と異なる。分圧点42の電圧は、コレクタ電源端子38の電圧より若干低い電圧、すなわちダイオード43が逆バイアスとなる電圧となるよう、抵抗49と抵抗51の値とが選択されている。
【0031】
第一の実施例では電位分割手段の分圧点42の電圧はコンデンサ40とコンデンサ41の容量比を選択することで行っているため、コンデンサの絶縁抵抗値がばらつくと正確に分圧されず、動作時においてダイオード43に順方向バイアスが印加されることがあったが、本実施例の電源装置では分圧点42の電圧は抵抗49、51の値により正確に決定することが出来る。すなわち、分圧点42の電圧は厳密には抵抗49、51の値だけでなく、コンデンサ40、41の絶縁抵抗の値も関係してくるが、絶縁抵抗の値は抵抗49、51の値に比べ1桁以上大きいため無視することが出来、抵抗49、51の抵抗分圧によりコンデンサ40、41の容量比による分圧より正確な電圧を得ることが出来る。
【0032】
さらに、この抵抗49、51により、コレクタ電源およびヘリックス電源が同時にオフになる高圧電源オフ(HV off)の後、第一の実施例に比べインピーダンスが低い分、カソード電源端子の電圧がヘリックス電圧に近づくのが早く、コレクタ電源端子電圧をはやくクランプすることも出来る。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電源オフ後のシーケンスにおいて接続されたマイクロ波管のヘリックス電極とコレクタ電極との間の電圧差をすばやく、正確に所定の値に制限出来、マイクロ波管の破損を防止出来るマイクロ波管用電源を得ることが出来る。
【0034】
また、使用部品が少なくてすむので、マイクロ波管用電源を小型化することが出来るという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマイクロ波管用電源装置の実施形態に係るブロック図である。
【図2】本発明のマイクロ波管用電源装置の実施形態における高電圧オフ時の電圧波形図である。
【図3】本発明のマイクロ波管用電源装置の第一の実施例の回路図である。
【図4】本発明のマイクロ波管用電源装置の第二の実施例の回路図である。
【図5】本発明のマイクロ波管用電源装置の第三の実施例の回路図である。
【図6】従来のマイクロ波管用電源装置のブロック図である。
【符号の説明】
1 コレクタ電源
2 ヘリックス電源
3、37 カソード電源端子
4、38 コレクタ電源端子
5、39 ヘリックス電源端子
6、7 インピーダンス手段
8、42 分圧点
9 一方向導電性手段
40、41 コンデンサ
43 ダイオード
49、51 抵抗
Claims (9)
- マイクロ波管のヘリックス電極、コレクタ電極およびカソード電極に電力供給するヘリックス電源端子、コレクタ電源端子およびカソード電源端子を備えるマイクロ波管用電源装置において、ヘリックス電源端子とカソード電源端子との間に電位分割手段を有し、前記電位分割手段の分圧点とコレクタ電源端子とを一方向導電性手段を介して接続したことを特徴とするマイクロ波管用電源装置。
- 前記電位分割手段が直列接続されたコンデンサからなることを特徴とする請求項1記載のマイクロ波管用電源装置。
- 前記一方向導電性手段が前記電位分割手段の分圧点にアノードが接続され、コレクタ電源端子にカソードが接続された少なくとも一つのダイオードであることを特徴とする請求項1または2記載のマイクロ波管用電源装置。
- 動作時における前記電位分割手段の分圧点の電圧が、コレクタ電源端子の電圧より低いことを特徴とする請求項1ないし3に記載のマイクロ波管用電源装置。
- マイクロ波管のヘリックス電極、コレクタ電極およびカソード電極に電力供給するヘリックス電源端子、コレクタ電源端子およびカソード電源端子を備えるマイクロ波管用電源装置において、ヘリックス電源端子とカソード電源端子との間に少なくとも第一のインピーダンス手段と第二のインピーダンス手段とが直列接続され、前記第一のインピーダンス手段と第二のインピーダンス手段との接続点とコレクタ電源端子との間に一方向導電性手段が接続されていることを特徴とするマイクロ波管用電源装置。
- 前記第一および第二のインピーダンス手段がコンデンサからなることを特徴とする請求項5記載のマイクロ波管用電源装置。
- 前記第一および第二のインピーダンス手段の少なくとも一方がコンデンサとそれに並列接続された抵抗とからなることを特徴とする請求項5記載のマイクロ波管用電源装置。
- 前記一方向導電性手段が前記第一のインピーダンス手段と第二のインピーダンス手段との接続点にアノードが接続され、コレクタ電源端子にカソードが接続された少なくとも一つダイオードであることを特徴とする請求項5ないし7に記載のマイクロ波管用電源装置。
- 動作時における前記第一のインピーダンス手段と第二のインピーダンス手段との接続点の電圧が、コレクタ電源端子の電圧より低いことを特徴とする請求項5ないし8に記載のマイクロ波管用電源装置。
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