JP4666323B2

JP4666323B2 - 高速電流反転めっき用電源装置

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Publication number: JP4666323B2
Application number: JP2000320423A
Authority: JP
Inventors: 亨荒井; 誠櫻田; 吉行西岡
Original assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2020-10-20
Also published as: JP2002129397A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，高速で電流を反転させてプリント配線板等の被めっき物に均一なめっきを行う高速電流反転めっき用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速で極性変換させることにより，電流反転させ，負電流によるめっき処理，正電流によるめっきの中断又は溶解により結晶を微細化して，被めっき物に均一なめっきを行うことができる。
【０００３】
ところが，被めっき物が，部品を高密度で集積できる多層基板のプリント配線板では，板層が大きくなるほどスルホール中のめっきに均一なものが得られなくなっていた。特に負の電流が流れる時間がめっきの正の電流が流れる時間より十分少なく，正の電流より十分大きい負の電流をスルホールに流さないと，スルホールに均一なめっきが得られないことがわかってきた。
【０００４】
そこで出願人は高速で極性変換させて，多層基板のプリント配線板等の被めっき物に均一なめっきを行う電源装置を特開２０００−９２８４１号で提案した。
すなわち，出願人が提案した電源装置は図５に示すような電源である。図５において，２Ａ，２Ｂは直流電源装置であり，通常商用の交流電源を整流して形成されている。また，交流電源を整流した直流をインバータにより高周波に変換し，再度整流する場合もある。４Ａ，４Ｂはそれぞれ直流電源装置２Ａ，２Ｂの一方の出力，例えば正の出力２Ａ１，２Ｂ１に接続された第１，第２リアクトル，６Ａ，６Ｂはそれぞれ第１，第２リアクトル４Ａ，４Ｂの出力にアノードが接続された逆流防止ダイオード，８Ａ，８Ｂはコレクタがそれぞれの逆流防止ダイオード６Ａ，６Ｂのカソードに接続された主ＩＧＢＴであり，このＩＧＢＴ８Ａ，８Ｂのそれぞれのエミッタはお互いの直流電源装置２Ｂ，２Ａの他方の出力，例えば負の出力２Ｂ２，２Ａ２に接続されている。
【０００５】
１０Ａは第１リアクトル４Ａと一方の逆流防止ダイオード６Ａとの接続点Ｃにコレクタが接続され，また，第１直流電源装置２Ａの他の出力２Ａ２にエミッタが接続された短絡用の第１補助ＩＧＢＴである。また，１０Ｂは第２リアクトル４Ｂと他方の逆流防止ダイオード６Ｂとの接続点Ｄにコレクタが接続され，また，第２直流電源装置２Ｂの他の出力２Ｂ２にエミッタが接続された短絡用の第２補助ＩＧＢＴである。１２はＩＧＢＴ８Ａの出力と，ＩＧＢＴ８Ｂの出力との間に接続された被めっき物の負荷である。１４は主ＩＧＢＴ８Ａ，８Ｂ，補助ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂに制御信号を出力する制御装置である。さらに，主ＩＧＢＴ８Ａ，８Ｂ及び補助ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂのそれぞれのコレクタとエミッタとの間にはそれぞれスナバ回路１６Ａ，１６Ｂ及び１８Ａ，１８Ｂが接続されている。これらスナバ回路１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂは，例えばダイオードとフィルムコンデンサとの直列回路と，上記フィルムコンデンサと並列に放電用抵抗が設けられている。
【０００６】
図６は各部の波形図であり，図６（ａ）は負荷１２に流れる電流波形を示し，図６（ｂ）〜（ｅ）はそれぞれ第１主ＩＧＢＴ８Ａ，第１補助ＩＧＢＴ１０Ａ，第２主ＩＧＢＴ８Ｂ，第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂのゲート信号波形を示している。
今，図６に示す時刻ｔ１より前では，第２主ＩＧＢＴ８Ｂに図６（ｄ）に示すゲート信号が入力して，第２直流電源装置２Ｂから，第２リアクトル４Ｂ，第２ダイオード６Ｂ，第２主ＩＧＢＴ８Ｂを介して負荷１２に図６（ａ）に示す正の電流が流れている。これらより，めっきの中断又は溶解が行われている。
【０００７】
一方，この時刻ｔ１より前に第１補助ＩＧＢＴ１０Ａに図６（ｃ）に示すようにゲート信号が入力されて，第１直流電源装置２Ａ，第１リアクトル４Ａ，第１補助ＩＧＢＴ１０Ａ，第１直流電源２Ａに電流が流れ，第１リアクトル４Ａにエネルギーが蓄積される。
【０００８】
そして，時刻ｔ１になると，第２主ＩＧＢＴ８Ｂ，第１補助ＩＧＢＴ１０Ａのゲート信号がオフし，図６（ｂ）に示すように第１主ＩＧＢＴ８Ａにゲート信号が入力される。第１主ＩＧＢＴ８Ａにゲート信号が入力すると，第１直流電源装置２Ａ，第１リアクトル４Ａ，第１ダイオード６Ａ，第１主ＩＧＢＴ８Ａ，負荷１２，第１直流電源装置２Ａに，図６（ａ）に示すような負の電流が流れる。この時，第１直流電源装置２Ａの出力電流と，第１リアクトル４Ａに蓄積されたエネルギーが放出して加算された電流が負荷１２に流れる。このため，負荷１２に流れる電流は急峻に立ち上がる。これにより，負荷１２の被めっき物はめっきされる。
【０００９】
一方，時刻ｔ１に第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂにも，図６（ｅ）に示すようにゲート信号が入力され，第２直流電源装置２Ｂ，第２リアクトル４Ｂ，第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂ，第２直流電源装置２Ｂに電流が流れ，第２リアクトル４Ｂにエネルギーが蓄積される。
【００１０】
次に時刻ｔ２になると，第１主ＩＧＢＴ８Ａ，第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂのゲート信号がオフし，図６（ｄ）に示すように第２主ＩＧＢＴ８Ｂにゲート信号が入力される。第２主ＩＧＢＴ８Ｂにゲート信号が入力すると，第２直流電源装置２Ｂ，リアクトル４Ｂ，ダイオード６Ｂ，第２主ＩＧＢＴ８Ｂ，負荷１２，第２直流電源装置２Ｂに図６（ａ）に示すように正の電流が流れる。この時，第２直流電源装置２Ｂの出力電流と，第２リアクトル４Ｂに蓄積されたエネルギーが放出して加算された電流が，負荷１２に流れる。このため，負荷１２に流れる電流は急峻に放出される。これにより，めっきの中断又は溶解が行われる。
【００１１】
一方，時刻ｔ２に第１補助ＩＧＢＴ１０Ａにも図６（ｃ）に示すようにゲート信号が入力され，第１直流電源装置２Ａ，第１リアクトル４Ａ，第１補助ＩＧＢＴ１０Ａ，第１直流電源装置２Ａに電流が流れリアクトル４Ａにエネルギーが蓄積される。
【００１２】
以下順次繰り返す。第１主ＩＧＢＴ８Ａと，第２主ＩＧＢＴ８Ｂとを高速で切り換え，かつ，第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂと第１補助ＩＧＢＴ１０Ａを高速で切り換えることにより，高速で電流を反転させるめっき用電源装置を得ることができる。
【００１３】
また，めっきを行う負の電流が流れる時間をＴ１，めっきの中断又は溶解を行う正の電流が流れる期間をＴ２とすると，Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）の反転比率は制御装置１４を制御することにより行われる。主ＩＧＢＴ８Ａ，８Ｂ，補助ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂのゲート信号の期間を変更することによって行うことができる。さらに，負荷１２に流れる電流の大きさは，図示していないが，負荷１２に流れる電流を検出し，この検出信号に応じて制御装置１４を制御して行うことができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，被めっき物はヤードでハンガーに吊され，搬送装置によりめっき槽に運ばれて，めっき槽に入れられる。そして，電源装置から被めっき物に電流が流されてめっきが行われる。また，被めっき物はめっき槽内を搬送装置により移動することもある。
【００１５】
このため，負荷が給電用のハンガーに十分接触できない場合や，搬送装置の振動で接触できなくなる場合や，めっき現場の雰囲気により錆が生じ負荷と給電部が接触できないことがあった。このように負荷と給電部とが接触できなくなると，短絡用の補助ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂの両端にはリアクトル４Ａ，４Ｂの蓄積エネルギーによる高電圧が印加する。このため，短絡用補助ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂに並列に接続されたスナバ回路１８Ａ，１８Ｂが動作できず，ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂが破損に至ることがあった。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の高速電流反転用めっき用電源装置は，第１直流電源装置と，第２直流電源装置を設ける。上記第１直流電源装置の一方の出力端と，上記第２直流電源装置の他方の出力端，及び負荷の一端との間に，第１リアクトルと，高速でオン，オフする第１主スイッチング素子との直列回路を設ける。上記第２直流電源装置の一方の出力端と，上記第１直流電源装置の他方の出力端，及び負荷の他端との間に，第２リアクトルと，上記第１主スイッチング素子のオン，オフに対応し相補的にオフ，オンする第２主スイッチング素子との直列回路を設ける。上記第１リアクトルの出力と上記第１直流電源装置の他方の出力端との間に上記第１主スイッチング素子のオン，オフに対応し相補的にオフ，オンする第１補助スイッチング素子を設け，上記第２リアクトルの出力と上記第２直流電源装置の他方の出力端との間に，上記第２主スイッチング素子のオン，オフに対応し相補的にオフ，オンする第２補助スイッチング素子を設ける。さらに，第１，第２補助スイッチング素子とそれぞれ並列に接続された第１，第２クランプ用ダイオードと，この第１，第２クランプ用ダイオードにそれぞれ直列に接続され定常時ピーク電圧で充電される第１，第２クランプ用コンデンサにより構成される第１，第２クランプ回路と，上記第１又は第２補助スイッチング素子の両端電圧をそれぞれ検出する第１又は第２電圧検出器を設け，上記第１又は第２電圧検出器の検出信号が所定電圧以上のときに上記第１又は第２補助スイッチング素子をオンさせる制御装置とを設けたものである。
【００１８】
第２主スイッチング素子にオン信号を入力しオンすると，第２直流電源装置，第２リアクトル，第２主スイッチング素子を介して負荷に電流，例えば正の電流を流し，溶解させている。この時，第１補助スイッチグ素子にもオン信号が入力しており，第１リアクトル，第１補助スイッチング素子を介して電流が流れている。この電流によって第１リアクトルにはエネルギーが蓄積する。
【００１９】
次に第２主スイッチング素子及び第１補助スイッチング素子のオン信号がオフすると，これら両スイッチング素子はオフする。そして，第１主スイッチング素子にオン信号を入力しオンさせると，第１直流電源装置，第１リアクトル，第１主スイッチング素子を介して負荷に電流が流れる。この時，第１補助スイッチング素子のオフにより，第１リアクトルには第１直流電源装置の出力を加算する電圧が発生し，負荷には急峻な負の電流が流れ，被めっき物がめっきされる。また，第２補助スイッチング素子にもオン信号が入力し，第２直流電源装置，第２リアクトル，第２補助スイッチング素子を介して電流が流れ，第２リアクトルにはエネルギーが蓄積する。
【００２０】
次に第１主スイッチング素子及び第２補助スイッチング素子のオン信号がオフすると，これら両スイッチング素子はオフする。そして，第２主スイッチング素子にオン信号を入力しオンさせると，第２直流電源装置，第２リアクトル，第２主スイッチング素子を介して負荷に正の電流が流れる。この時，第２補助スイッチング素子のオフにより第２リアクトルには第２直流電源装置の出力を加算する電圧が発生し，負荷には急峻な正の電流が流れる。また，第１補助スイッチング素子にもオン信号が入力し，第１直流電源装置，第１リアクトル，第１補助スイッチング素子を介して電流が流れ，第１リアクトルにはエネルギーが蓄積する。
以下順次繰り返す。
【００２１】
第１又は第２主スイッチング素子に流れる電流は，急峻に立ち上がり，第一及び第２主スイッチング素子の高速のオンオフにより負荷には高速反転する電流を流すことができる。
【００２２】
そして，負荷が開放されると，リアクトルの蓄積エネルギーによりオフしている第１又は第２補助スイッチング素子に高電圧が発生しようとするが，リアクトルの蓄積エネルギーはクランプ用コンデンサにより吸収され，第１又は第２補助スイッチング素子に印加する電圧の単位時間当たりの上昇率は小さく，第１又は第２補助スイッチング素子は損傷しない。そして，リアクトルの蓄積エネルギーにより第１又は第２補助スイッチング素子に印加する電圧がさらに上昇し，第１又は第２電圧検出器により検出された検出電圧が所定電圧以上になると，第１又は第２補助スイッチング素子にはオン信号が入力されてオンされ，第１又は第２補助スイッチング素子には高電圧は印加しない。
【００２３】
請求項２記載の高速電流反転めっき用電源装置は，請求項１記載の第１，第２補助スイッチング素子とそれぞれ並列に接続された第１，第２クランプ回路と，上記第１又は第２補助スイッチング素子の両端電圧をそれぞれ検出する第１又は第２電圧検出器とを，負荷に印加する電圧を整流する整流回路と，上記整流回路の出力に接続され定常時ピーク電圧で充電される第３クランプ用コンデンサと，上記第３クランプ用コンデンサの両端を検出する第３電圧検出器と，上記第３電圧検出器の検出信号が所定電圧以上のときに上記第１又は第２補助スイッチング素子をオンさせる制御装置とに代えたものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明を，その一実施の形態を示した図１に基づいて説明する。図１において，図４と異なる点は，短絡用の補助ＩＧＢＴの両端にクランプ用電解コンデンサと電圧検出器を設け，負荷が開放されたとき，リアクトルに発生する過大電圧を吸収し，電解コンデンサの両端電圧が所定電圧以上になると，この補助ＩＧＢＴを短絡させるものである。
【００２５】
すなわち，２Ａ，２Ｂは直流電源装置であり，通常商用の交流電源をサイリスタ等により整流して形成されている。また，交流電源を整流した直流を内蔵するインバータにより高周波に変換し，さらにダイオードにより再度整流して形成させる場合もある。４Ａ，４Ｂはそれぞれ直流電源装置２Ａ，２Ｂの一方の出力，例えば正の出力２Ａ１，２Ｂ１に接続された第１，第２リアクトル，６Ａ，６Ｂはそれぞれ第１，第２リアクトル４Ａ，４Ｂの出力にアノードが接続された第１，第２逆流防止ダイオード，８Ａ，８Ｂはコレクタがそれぞれの逆流防止ダイオード６Ａ，６Ｂのカソードに接続された第１，第２主ＩＧＢＴであり，この主ＩＧＢＴ８Ａ，８Ｂのそれぞれのエミッタはお互いの直流電源装置２Ｂ，２Ａの他方の出力，例えば負の出力２Ｂ２，２Ａ２に接続されている。
【００２６】
１０Ａは第１リアクトル４Ａと一方の第１逆流防止ダイオード６Ａのアノードとの接続点Ｃにコレクタが接続され，エミッタが第１直流電源装置２Ａの他の出力２Ａ２に接続された短絡用の第１補助ＩＧＢＴである。また，１０Ｂは第２リアクトル４Ｂと他方の第２逆流防止ダイオード６Ｂのアノードとの接続点Ｄにコレクタが接続され，エミッタが第２直流電源装置２Ｂの他の出力２Ｂ２に接続された短絡用の第２補助ＩＧＢＴである。１２は第１主ＩＧＢＴ８Ａの出力と，第２主ＩＧＢＴ８Ｂの出力との間に接続された被めっき物の負荷である。２２は主ＩＧＢＴ８Ａ，８Ｂ，補助ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂに制御信号を出力する制御装置である。
【００２７】
さらに，主ＩＧＢＴ８Ａ，８Ｂ及び補助ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂのコレクタとエミッタとの間にはそれぞれスナバ回路１６Ａ，１６Ｂ及び１８Ａ，１８Ｂが接続されている。これらスナバ回路１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂは，それぞれ例えばダイオード１６Ａｃ，１６Ｂｃ，１８Ａｃ，１８Ｂｃとスナバコンデンサ，例えばフィルムコンデンサ１６Ａａ，１６Ｂａ，１８Ａａ，１８Ｂａとの直列回路と，スナバコンデンサ１６Ａａ，１６Ｂａ，１８Ａａ，１８Ｂａと並列にスナバ用抵抗１６Ａｂ，１６Ｂｂ，１８Ａｂ，１８Ｂｂが設けられている。
【００２８】
また，第１，第２補助ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂの両端，すなわちコレクタとエミッタとの間にはそれぞれ第１，第２クランプ回路２８Ａ，２８Ｂが接続されている。これらクランプ回路２８Ａ，２８Ｂは，例えばクランプ用ダイオード２８Ａｃ，２８Ｂｃと，スナバ回路のフィルムコンデンサの容量より十分大きい容量例えば２０００μＦの容量を持つ電解コンデンサのクランプ用コンデンサ２８Ａａ，２８Ｂａとの直列回路と，上記クランプ用コンデンサ２８Ａａ，２８Ｂａと並列にそれぞれクランプ用抵抗２８Ａｂ，２８Ｂｂが設けられている。それとともに、第１，第２補助ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂの両端にそれぞれの両端電圧を検出する第１，第２電圧検出器２４Ａ，２４Ｂが設けられ，第１，第２電圧検出器２４Ａ，２４Ｂが検出した検出信号はそれぞれ第１，第２比較器２６Ａ，２６Ｂに入力される。第１，第２比較器２６Ａ，２６Ｂは検出信号と内蔵する基準値と比較し，検出信号が基準値より高くなると制御装置２２に出力信号を出力する。
【００２９】
図２は各部の波形図であり，図２（ａ）は負荷１２に流れる電流波形を示し，図２（ｂ）〜（ｅ）はそれぞれ第１主ＩＧＢＴ８Ａ，第１補助ＩＧＢＴ１０Ａ，第２主ＩＧＢＴ８Ｂ，第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂのゲート信号波形を示している。今，図２に示す時刻ｔ１より前では，第２主ＩＧＢＴ８Ｂに図２（ｄ）に示すゲート信号が入力して，第２直流電源２Ｂ，第２リアクトル４Ｂ，第２ダイオード６Ｂ，第２主ＩＧＢＴ８Ｂ，負荷１２を介して負荷に図２（ａ）に示す電流，例えば正の電流が流れている。これらより，めっきの中断又は溶解が行われている。
【００３０】
また，この時刻ｔ１より前に第１補助ＩＧＢＴ１０Ａに図２（ｃ）に示すようにゲート信号が入力されて，第１直流電源装置２Ａ，第１リアクトル４Ａ，第１補助ＩＧＢＴ１０Ａ，第１直流電源２Ａに電流が流れ，第１リアクトル４Ａにエネルギーが蓄積されている。
【００３１】
そして，時刻ｔ１になると，第２主ＩＧＢＴ８Ｂ，第１補助ＩＧＢＴ１０Ａのゲート信号がオフし，図２（ｂ）に示すように第１主ＩＧＢＴ８Ａにゲート信号が入力される。第１主ＩＧＢＴ８Ａにゲート信号が入力されると，第１直流電源装置２Ａ，第１リアクトル４Ａ，第１ダイオード６Ａ，第１主ＩＧＢＴ８Ａ，負荷１２，第１直流電源装置２Ａに，図２（ａ）に示すような負の電流が流れる。この時，第１直流電源装置２Ａの出力電流と，第１リアクトル４Ａに蓄積されたエネルギーが放出して加算された電流が負荷１２に流れる。そして，負荷１２に流れる電流は急峻に立ち上がる。これにより，負荷１２の被めっき物はめっきされる。
【００３２】
一方，時刻ｔ１に第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂにも，図２（ｅ）に示すようにゲート信号が入力され，第２直流電源装置２Ｂ，第２リアクトル４Ｂ，第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂ，第２直流電源装置２Ｂに電流が流れ，第２リアクトル４Ｂにエネルギーが蓄積される。
【００３３】
次に時刻ｔ２になると，第１主ＩＧＢＴ８Ａ，第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂのゲート信号がオフし，図２（ｄ）に示すように第２主ＩＧＢＴ８Ｂにゲート信号が入力される。主ＩＧＢＴ８Ｂにゲート信号が入力されると，第２直流電源装置２Ｂ，第２リアクトル４Ｂ，第２ダイオード６Ｂ，第２主ＩＧＢＴ８Ｂ，負荷１２，第２直流電源装置２Ｂに図２（ａ）に示すように正の電流が流れる。この時，第２直流電源装置２Ｂの出力電流と，第２リアクトル４Ｂに蓄積されたエネルギーが放出して加算された電流が，負荷１２に流れる。このため，負荷１２に流れる電流は急峻に放出される。これにより，めっきの中断又は溶解が行われる。
【００３４】
一方，時刻ｔ２に第１補助ＩＧＢＴ１０Ａにも図２（ｃ）に示すようにゲート信号が入力され，第１直流電源装置２Ａ，第１リアクトル４Ａ，第１補助ＩＧＢＴ１０Ａ，第１直流電源装置２Ａに電流が流れリアクトル４Ａにエネルギーが蓄積される。
【００３５】
以下順次繰り返す。第１主ＩＧＢＴ８Ａと，第２主ＩＧＢＴ８Ｂとを高速で切り換え，かつ，第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂと第１補助ＩＧＢＴ１０Ａを高速で切り換えることにより，高速で電流を反転させることができるめっき用電源装置を得ることができる。
【００３６】
また，めっきを行う負の電流が流れる時間をＴ１，めっきの中断又は溶解を行う正の電流が流れる期間をＴ２とすると，Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）の反転比率は制御装置２２を制御することにより行われる。，主ＩＧＢＴ８Ａ，８Ｂ，補助ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂのゲート信号の期間を変更することによって行うことができる。さらに，負荷１２に流れる電流の大きさは，図示していないが，負荷１２に流れる電流を検出し，この検出信号に応じて制御装置２２を制御して行うことができる。
【００３７】
次に，第２直流電源装置２Ｂ，第２リアクトル４Ｂ，第２リアクトル６Ｂ，第２主ＩＧＢＴ８Ｂ，負荷１２を介して電流が流れている図２の時刻ｔ５において，負荷１２の被めっき物とハンガーなどの給電部との間で接触できなくなった場合について説明する。
【００３８】
時刻ｔ５直前まで第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂの両端に接続されたクランプ用コンデンサ２８Ｂａは第２直流電源装置２Ｂ，第２リアクトル４Ｂ，ダイオード２８Ｂｃ，クランプ用コンデンサ２８Ｂａ，第２直流電源装置２Ｂを介して電流が流れ、第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂの定常時のスイッチングによるサージ電圧を含む電圧，すなわち図３の電圧Ｅまで充電されている。
【００３９】
そして，時刻ｔ５において，負荷１２の被めっき物とハンガーなどの給電部との間で接触できなくなると，第２リアクトル４Ｂに流れていた電流が遮断し，図３のＥで示す電圧より大きな過大電圧が発生する。このとき，第２リアクトル４Ｂの蓄積エネルギーはクランプ用コンデンサ２８Ｂａにより吸収され，第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂに印加する電圧の単位時間当たりの上昇率は小さく，第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂはこの立ち上がりでは損傷しない。そして，この過大電圧が第２リアクトル４Ｂ，配線インダクタンスにより図３のように上昇していくと，第２電圧検出器２４Ｂがこの電圧を検出する。検出信号は第２比較器２６Ｂにより基準値と比較され，第２ＩＧＢＴ１０Ｂの電圧がＦ点の電圧に達すると，比較器２６Ｂから出力信号を制御装置２２に出力し，図２（ｄ）に示すように第２主ＩＧＢＴ８Ｂのゲート信号をオフ指令し，図２（ｅ）に示すように第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂのゲート信号をオン指令する。この指令信号により第２主ＩＧＢＴ８Ｂはオフし，第２補助ＩＧＢＴ素子１０Ｂはオンする。これにより，第２リアクトル４Ｂの蓄えられたエネルギーは第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂを介して直流電源装置２Ｂに回収される。第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂには高電圧が印加されることがなく，第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂは保護される。
【００４０】
また，第１補助ＩＧＢＴ１０Ａには図２（ｃ）に示すように継続してゲート信号をオンさせる。さらに，第２リアクトル４Ｂのエネルギーが第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂを介して第２直流電源装置２Ｂに回収されたあと，制御装置２２から直流電源装置２Ｂ及び２Ａにオフ指令信号を出力して，直流電源装置２Ｂ及び２Ａともオフさせる。これにより，第１，第２リアクトル４Ａ，４Ｂ及び第１，第２補助ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂには電流が流れなくなり，第１，第２補助ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂとも保護される。さらに，表示装置３０が負荷１２の開放を表示する。これにより作業者により負荷の接触状態の点検が行われ負荷を正常状態に移行される。なお，３２はリセットスイッチで再起動時に使用される。
【００４１】
上記実施の形態では負荷１２が開放されると補助ＩＧＢＴ１０Ｂをオンし，第２リアクトル４Ｂのエネルギーが第２補助ＩＧＢＴ１０Ｂを介して第２直流電源装置２Ｂに回収され，このあと，直流電源装置を遮断されているが，補助ＩＧＢＴを短絡させた後，所定時間後に再度開放させて，負荷に電流を流すこともできる。そして，負荷が開放から短絡に戻った場合高速電流反転めっき用電源装置を正常に動作させることができる。また，再度電圧検出器が動作すると制御装置２４から補助ＩＧＢＴをオンするように指令を出すと直流電源装置を遮断することもできる。
【００４２】
図４のものは、図１に示す第１，第２補助スイッチング素子１０Ａ，１０Ｂとそれぞれ並列に接続された第１，第２クランプ回路２８Ａ，２８Ｂと，第１又は第２補助スイッチング素子１０Ａ，１０Ｂの両端電圧をそれぞれ検出する第１又は第２電圧検出器２４Ａ，２４Ｂとを，負荷１２に印加する電圧をダイオード３５Ａ〜Ｄにより整流する整流回路３５と，上記整流回路の出力に接続され定常時ピーク電圧で充電される第３クランプ用コンデンサ３６と，上記第３クランプ用コンデンサ３５の両端を検出する第３電圧検出器３８と，第３電圧検出器３８が検出した検出信号と内蔵する基準値と比較する第３比較器３９と，上記第３電圧検出器の検出信号が所定電圧以上のときに上記第１又は第２補助スイッチング素子をオンさせる制御装置とに代えたものである。図４の装置の動作は図１のものと同様に動作する。
【００４３】
また，上記実施の形態では第２主ＩＧＢＴがオンしている期間の第２補助ＩＧＢＴのオン動作を説明しているが，第１主ＩＧＢＴがオンしている期間に負荷が開放したときは第１補助ＩＧＢＴをオンさせることもできる。また，ＩＧＢＴに代えてＦＥＴ，バイポーラトランジスタ等の他のスイッチング素子にすることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明では，負荷が開放されると，リアクトルの蓄積エネルギーによりオフしている第１又は第２補助スイッチング素子に過大電圧が発生しようとするが，この過大電圧の立ち上がりはクランプ用コンデンサにより抑制され，第１又は第２補助スイッチング素子は保護される。この過大電圧を第１又は第２電圧検出器により検出し，この検出電圧が所定電圧以上になると，第１又は第２補助スイッチング素子はオンされ，第１又は第２補助スイッチング素子には高電圧は印加することはない。このため，第１又は第２補助スイッチングと並列に設けられたスナバ回路を従来のようにリアクトルの蓄積エネルギーによる高電圧に対応する容量のものを採用する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高速電流反転めっき用電源装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１の各部の波形図である。
【図３】図１の補助スイッチング素子に印加する電圧波形図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示すブロック図である。
【図５】従来の高速電流反転めっき用電源装置のブロック図である。
【図６】図５の各部の波形図である。
【符号の説明】
２Ａ（第１）直流電源装置
２Ｂ（第２）直流電源装置
４Ａ（第１）リアクトル
４Ｂ（第２）リアクトル
６Ａ，６Ｂダイオード
８Ａ（第１）主スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
８Ｂ（第２）主スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
１０Ａ（第１）補助スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
１０Ｂ（第２）補助スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
１２負荷（被めっき物）
１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂスナバ回路
２２制御装置
２４Ａ，２４Ｂ電圧検出器
２６Ａ，２６Ｂ比較器
２８Ａ，２８Ｂクランプ回路
２８Ａａ，２８Ｂａクランプ用コンデンザ

Claims

第１直流電源装置と，第２直流電源装置と，上記第１直流電源装置の一方の出力端と，上記第２直流電源装置の他方の出力端及び負荷の一端との間に設けられた第１リアクトルと，高速でオン，オフする第１主スイッチング素子との直列回路と，上記第２直流電源装置の一方の出力端と，上記第１直流電源装置の他方の出力端及び負荷の他端との間に設けられた第２リアクトルと，上記第１主スイッチング素子のオン，オフに対応し相補的にオフ，オンする第２主スイッチング素子との直列回路と，上記第１リアクトルの出力と上記第１直流電源装置の他方の出力端との間に上記第１主スイッチング素子のオン，オフに対応し相補的にオフ，オンする第１補助スイッチング素子と，上記第２リアクトルの出力と上記第２直流電源装置の他方の出力端との間に，上記第２主スイッチング素子のオン，オフに対応し相補的にオフ，オンする第２補助スイッチング素子と，第１，第２補助スイッチング素子とそれぞれ並列に接続され，第１，第２クランプ用ダイオードと上記第１，第２クランプ用ダイオードにそれぞれ直列に接続され定常時ピーク電圧で充電される第１，第２クランプ用コンデンサにより構成される第１，第２クランプ回路と，上記第１又は第２補助スイッチング素子の両端をそれぞれ検出する第１又は第２電圧検出器と，上記第１又は第２電圧検出器の検出信号が所定電圧以上のときに上記第１又は第２補助スイッチング素子をオンさせる制御装置とにより構成された高速電流反転めっき用電源装置。
第１直流電源装置と，第２直流電源装置と，上記第１直流電源装置の一方の出力端と，上記第２直流電源装置の他方の出力端及び負荷の一端との間に設けられた第１リアクトルと，高速でオン，オフする第１主スイッチング素子との直列回路と，上記第２直流電源装置の一方の出力端と，上記第１直流電源装置の他方の出力端及び負荷の他端との間に設けられた第２リアクトルと，上記第１主スイッチング素子のオン，オフに対応し相補的にオフ，オンする第２主スイッチング素子との直列回路と，上記第１リアクトルの出力と上記第１直流電源装置の他方の出力端との間に上記第１主スイッチング素子のオン，オフに対応し相補的にオフ，オンする第１補助スイッチング素子と，上記第２リアクトルの出力と上記第２直流電源装置の他方の出力端との間に，上記第２主スイッチング素子のオン，オフに対応し相補的にオフ，オンする第２補助スイッチング素子と，上記負荷に印加する電圧を整流する整流回路と、上記整流回路の出力に接続され定常時ピーク電圧で充電される第３クランプ用コンデンサと，上記第３クランプ用コンデンサの両端を検出する第３電圧検出器と，上記第３電圧検出器の検出信号が所定電圧以上のときに上記第１又は第２補助スイッチング素子をオンさせる制御装置とにより構成された高速電流反転めっき用電源装置。