JP4818032B2

JP4818032B2 - パルス電源装置

Info

Publication number: JP4818032B2
Application number: JP2006242736A
Authority: JP
Inventors: 昌康土井; 浩岩永
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2026-09-07
Also published as: JP2008067503A

Description

本発明は、パルス電源一般にかかわり、特にレーダの送受信用モジュールにパルス電圧を与えるパルス電源装置に関する。

従来、パルス電源にレーダ装置を負荷として接続すると、そのレーダが使用している繰り返し周波数で負荷電流が流れるので、接続したパルス電源装置の電圧にそのリップルが生じ、さらに上流の一次電源装置までリップルが戻り、一次電源の高周波損や送受信の波形歪みを生ずることがある。この一次電源装置までリップルが戻ることを跳ね返りリップル電流と呼ぶ。この跳ね返りリップル電流は、周波数が高いものでは数kHzにもなる。

従来、このような跳ね返りリップル電流の問題を解決するために、電源に、高価なチョークコイルと大型で低インピーダンスの大容量コンデンサから構成されたフィルタを配置して、リップルの影響を低減してきた。しかし、このような電源を用いるとパルス電源装置が大型化してしまうといった欠点があった。

レーダ装置の送受信時にリップル電流が生ずるのを防止する技術として、特許文献１に開示されているように、レーダ装置の送受信時に、スイッチで切替えて大容量のコンデンサから電力供給を行うものがある。しかし、このような装置では上述したように低インピーダンスで容量の大きなコンデンサを用意する必要があり、低価格化や小型化に適していない。また容量の大きなコンデンサを配置することは装置が大型化し、本質的な解決策ではなかった。
特許第２７２６３５６号公報

本発明は、上記のような従来のパルス電源装置の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、小型でしかも上流の電源装置への跳ね返りリップル電流が少ないパルス電源装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明の請求項１によれば、外部の電源に入力端子を接続され、定電流リミタ回路を有する定電圧電源と、定電圧電源の出力端子に入力端子を接続され、出力端子はレーダ装置を駆動するための負荷に接続されるパルス電源と、前記レーダ装置からの出力トリガ信号を入力として平滑化しその出力を前記定電流リミタ回路に入力するパルス平均化回路と、を備え、前記定電流リミタ回路は、前記パルス平均化回路の出力に応じて電流リミッタ値を出力し、前記定電圧電源から前記パルス電源に供給される最大電流値を制限することを特徴とするパルス電源装置を提供する。

本発明によれば、出力パルス電流が入力側に戻ることが大幅に軽減され、小型かつ廉価で、入力電圧源に高周波リップル電流を戻さない、高性能なパルス電源装置が得られる効果がある。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１に本発明一実施形態の全体構成を示す。この実施形態のパルス電源装置は、例えば交流電流を平滑化した直流電源である入力電源１１に入力端子を接続される定電圧電源１２と、この定電圧電源の出力端子に入力端子を接続され、外部レーダ装置出力のトリガ信号がトリガ端子ＴＬから入力された信号に対応してパルス電流を、出力端子に接続された外部の負荷１３に出力するパルス電源１４と、このパルス電源１４への出力トリガ信号を同時に入力され、その平均化した信号を定電圧電源１２に出力するパルス平均化回路１５とから成る。負荷１３は、レーダ装置を駆動するための負荷である。

定電圧電源１２は、定電流制限付きチョッパ回路を形成しており、入力電源１１に入力端子を接続されこの電源から供給される電流を供給されるＤＣ／ＤＣコンバータ１６と、このＤＣ／ＤＣコンバータを制御する定電流リミタ回路１７とから成っている。パルス電源１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力端子に並列に接続されたコンデンサ１８と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９とから成っている。

定電圧電源１２内では、パルス平均化回路１５を通ってきた信号は、定電流リミタ回路１７に入力され、その出力である電流リミット値ＬＶを変化させる。この電流リミット値ＬＶは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６において出力電流の最大値（電流リミット値）を制限する。

パルス電源１４内では、トリガ端子ＴＬから送られてくるトリガ信号ＩｐによりＤＣ／ＤＣコンバータ１９の出力のＯＮ、ＯＦＦを行い、負荷１３へ電力をパルス的に供給する。パルス電源１４の入力側にはコンデンサ１８を有しており、パルス的な電流をこのＤＣ／ＤＣコンバータ１９に供給する。

次にこのパルス電源装置の動作を図２に示す波形図を参照して説明する。図２（ａ）はトリガ端子ＴＬにレーダ装置から供給されるトリガ信号Ｉｐを示しており、図２（ｂ）はＤＣ／Ｃコンバータ１９から負荷１３に供給される出力パルス電流Ｉｏを示す。

また、図２（ｃ）はパルス電源１４のコンデンサ１８の電圧Ｖ１を示し、図２（ｄ）は定電圧電源１２のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電流Ｉａを示し、図２（ｅ）は定電圧電源１２のＤＣ／ＤＣコンバータ１６への入力電流Ｉｉｎを示している。

レーダ装置から供給されるトリガ信号Ｉｐは、図２（ａ）に示すように最初（左側の部分）は、周期がＴ１で、そのｔ１時間のみＯＮとなる信号であり、したがってそのパルスデューティ比ＰＤ１はｔ１／Ｔ１となる。そして、その後（右側の部分）、トリガ信号Ｉｐは、周期がＴ２でそのｔ２時間のみＯＮとなる信号となる。このときのパルスデューティ比ＰＤ２はｔ２／Ｔ２となる。

これらのパルスデューティ比の関係はＰＤ２＞ＰＤ１とする。このトリガ信号Ｉｐはパルス平均化回路１５に入力されている。

したがって、トリガ信号ＩｐのパルスデューティＰＤが小さいときには、定電流リミタ回路１７からＤＣ／ＤＣコンバータ１６に出力される電流リミット値ＬＶは小さく設定されるので、図２（ｃ）の前半に示されているようにＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電流Ｉａの値も小さく抑えられる。パルス電源１４のコンデンサ１８の電圧Ｖ１は、トリガ信号ＩｐがＯＮのときに低下し、ＯＦＦになったときにゆっくりと回復する。

一方、トリガ信号ＩｐのパルスデューティＰＤが大きくなると、定電流リミタ回路１７出力の電流リミット値ＬＶは大きくなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電流Ｉａが大きくなる。

したがって、負荷１３の出力電流Ｉｏは、コンデンサ１８から電流を供給するが、定電圧電源１２から大きな電流を供給してＯＦＦのときには、以前の電圧まで復帰させることができればよい。

このような条件は、パルスデューティＰＤ１のときのパルス電源１４への入力平均電流をＩ１とし、パルスデューティＰＤ２のときのパルス電源１４の入力平均電流をＩ２とすると、Ｉ１≦Ｉａ１、Ｉ２≦Ｉａ２、及び（ｔ１／Ｔ１）×Ｉｐ≦ＬＶなる条件を満たせばよい。ここで、Ｉａ１，Ｉａ２は、パルスデューティＰＤ１，ＰＤ２のときのＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電流のリミット値である。

即ち、パルス電源１４のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の入力平均電流が、定電圧電源１２のＤＣ／ＤＣコンバータ１９の出力電流のリミット値以下であり、かつ前記駆動パルス信号のパルスデューティ比ｔ／Ｔと前記駆動パルス信号の最大電流値Ｉ１との積が、ほぼ、前記定電流リミタ回路１７の電流リミット値ＬＶ以下になるように、設定すればよい。そうすればコンデンサ１８から流出する電流より、定電圧電源１２からコンデンサ１８に供給される電流が大きくなり、コンデンサ１８の電圧Ｖ１は、周期的に復帰する。

このように、パルス平均化回路１５に入力されるトリガ信号Ｉｐのパルスデューティ比が低いときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力の最大電流値を下げ、またこの電流ＩＰのパルスデューティ比が高いときにはＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力の最大電流値を上げることにより、いずれの場合にも入力側へのリップル電流の跳ね返りを低減できることになる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変形して実施可能である。

本発明一実施形態による全体の構成を示す図。本発明一実施形態の各部における波形を示す図。

符号の説明

１１・・・入力電源、
１２・・・定電圧電源、
１３・・・負荷、
１４・・・パルス電源、
１５・・・パルス平均化回路、
１６，１９・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、
１７・・・定電流リミタ回路、
１８・・・コンデンサ、
Ｉｐ・・・トリガ信号、
ＴＬ・・・トリガ端子、
Ｉｏ・・・出力パルス電流、
ＰＤ，ＰＤ１，ＰＤ２・・・パルスデューティ比、
ＬＶ・・・電流リミット値。

Claims

外部の電源に入力端子を接続され、定電流リミタ回路を有する定電圧電源と、
定電圧電源の出力端子に入力端子を接続され、出力端子はレーダ装置を駆動するための負荷に接続されるパルス電源と、
前記レーダ装置からの出力トリガ信号を入力として平滑化しその出力を前記定電流リミタ回路に入力するパルス平均化回路と、を備え、
前記定電流リミタ回路は、前記パルス平均化回路の出力に応じて電流リミット値を出力し、前記定電圧電源から前記パルス電源に供給される最大電流値を制限することを特徴とするパルス電源装置。
外部の電源に入力端子を接続された第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、
この第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端子に入力端子を接続され、その出力端子にはレーダ装置を駆動するための負荷が接続される第２のＤＣ／ＤＣコンバータと、
この第２のＤＣ／ＤＣコンバータの入力端子に並列に接続されるコンデンサと、
前記レーダ装置からの出力トリガ信号を入力として平滑化するパルス平均化回路と、
このパルス平均化回路の出力を入力とし、電流リミット値を前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータに入力し前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を制限する定電流リミタ回路と、
を備えることを特徴とするパルス電源装置。