JP7271217B2

JP7271217B2 - Pulse power supply, radar system, and control method for pulse power supply

Info

Publication number: JP7271217B2
Application number: JP2019030048A
Authority: JP
Inventors: 秀男中村; 貴夫桜井; 博池淵; 恵玄蕃; 大亮朝
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2023-05-11
Anticipated expiration: 2039-02-22
Also published as: JP2020134374A

Description

本発明はパルス電源装置、レーダシステムおよびパルス電源装置の制御方法に関し、例えば、ＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータを備えるパルス電源装置と、このパルス電源装置を用いるレーダシステムと、このパルス電源装置の制御方法とに好適に利用できるものである。 The present invention relates to a pulse power supply, a radar system, and a method of controlling a pulse power supply, and includes, for example, a pulse power supply equipped with a DC/DC (direct current/direct current) converter, a radar system using this pulse power supply, and this pulse power supply. It can be suitably used for the control method of

アクティブ方式のレーダシステムは、レーダ波を生成して外部に放射し、このレーダ波がターゲットで反射した反射波を受信することによって、このターゲットの方向およびこのターゲットまでの距離を測定する。アクティブ方式のレーダシステムは、このレーダ波を生成するために、比較的大きい電圧および比較的大きい電流を有する電力を、断続的かつ周期的に供給可能な電源を用いる場合がある。 An active radar system generates and radiates a radar wave to the outside, and measures the direction and distance to the target by receiving the reflected wave of the radar wave reflected by the target. An active radar system may use a power supply capable of intermittently and periodically supplying power having a relatively large voltage and a relatively large current to generate this radar wave.

このような電源として、大電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータの出力をスイッチで制御する技術が知られている。 As such a power supply, a technique of controlling the output of a DC/DC converter that supplies a large amount of power with a switch is known.

上記に関連して、特許文献１（特許第６０６１０３０号）には、ＤＣ－ＤＣコンバータに係る発明が開示されている。このＤＣ－ＤＣコンバータは、スイッチング素子と、トランスまたはリアクトルと、制御手段とを備える。このＤＣ－ＤＣコンバータは、スイッチング素子にかかる電圧または電流がゼロの状態でスイッチング素子のスイッチング動作を行うソフトスイッチング方式のＤＣ－ＤＣコンバータである。この制御手段は、ＤＣ－ＤＣコンバータの出力要求値がソフトスイッチングの成立する最低出力より低い場合に、動作区間と、停止区間とを交互に繰り返すように、スイッチング素子の動作を制御する。この動作区間において、ＤＣ－ＤＣコンバータの出力が最低出力以上となる。この停止区間において、ＤＣ－ＤＣコンバータの出力が０となる。 In relation to the above, Patent Document 1 (Japanese Patent No. 6061030) discloses an invention relating to a DC-DC converter. This DC-DC converter includes a switching element, a transformer or reactor, and control means. This DC-DC converter is a soft-switching type DC-DC converter in which the switching element performs a switching operation when the voltage or current applied to the switching element is zero. This control means controls the operation of the switching element so that the operation section and the stop section are alternately repeated when the required output value of the DC-DC converter is lower than the minimum output at which soft switching is established. In this operating section, the output of the DC-DC converter becomes equal to or higher than the minimum output. The output of the DC-DC converter is 0 during this stop interval.

特許第６０６１０３０号公報Japanese Patent No. 6061030

ＤＣ／ＤＣコンバータの出力をスイッチで制御するパルス電源装置のコンデンサを小型化する。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 To miniaturize the capacitor of a pulse power supply device that controls the output of a DC/DC converter with a switch. Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 The means for solving the problems will be described below using the numbers used in (Mode for Carrying Out the Invention). These numbers are added to clarify the correspondence relationship between the description of the claims and the description of the invention. However, these numbers should not be used to interpret the technical scope of the invention described in (claims).

一実施の形態によれば、パルス電源装置（３）は、ＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータ（１０）と、コンデンサ（３０）と、スイッチ（４０）と、制御装置（２０）とを備える。ここで、ＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータ（１０）は、直流定電圧を出力する動作状態と、出力電力がゼロである停止状態とを切り替え可能に構成されている。コンデンサ（３０）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）の出力に並列に接続されている。スイッチ（４０）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）の出力に直列に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）およびコンデンサ（３０）から出力される出力電力を後段に通過させる導通状態と、出力電力を遮断する遮断状態とを切り替え可能に構成されている。制御装置（２０）は、外部から入力する入力パルス信号（５）に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）の動作状態および停止状態を切り替える第１切り替え制御と、スイッチ（４０）の導通状態および遮断状態を切り替える第２切り替え制御とを行う。制御装置（２０）は、入力パルス信号（５）のパルス信号周期（ＴＰ）およびパルス幅時間（ＴＷ）を、入力パルス信号（５）の入力開始から３周期目のパルス立ち上がりより先に算出する。制御装置（２０）は、入力パルス信号（５）の入力開始から３周期目以降において、パルス立ち上がりの直前の、所定の第１充電期間（Ｔ、Ｔ_１）の開始時に前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）を停止状態から動作状態に切り替える制御を行う。制御装置（２０）は、入力パルス信号（５）の入力開始から３周期目以降において、パルス立ち上がりおよびパルス立ち下がりにそれぞれ合わせてスイッチ（４０）を導通状態および遮断状態に切り替える制御を行う。 According to one embodiment, the pulse power supply (3) comprises a DC/DC (direct current/direct current) converter (10), a capacitor (30), a switch (40) and a controller (20). . Here, the DC/DC (direct current/direct current) converter (10) is configured to be switchable between an operating state in which a constant DC voltage is output and a stopped state in which the output power is zero. A capacitor (30) is connected in parallel with the output of the DC/DC converter (10). The switch (40) is connected in series with the output of the DC/DC converter (10) and is in a conductive state to pass the output power output from the DC/DC converter (10) and the capacitor (30) to the subsequent stage. It is configured to be switchable between a cutoff state that cuts off the Based on an input pulse signal (5) input from the outside, the control device (20) performs a first switching control for switching between an operating state and a stopped state of the DC/DC converter (10), a switch (40) conducting state and A second switching control for switching the cut-off state is performed. A control device (20) calculates a pulse signal period (TP) and a pulse width time (TW) of an input pulse signal (5) prior to the pulse rise of the third period from the start of input of the input pulse signal (5). . A control _device (20) controls the DC/DC converter ( 10) is controlled to switch from a stopped state to an operating state. The control device (20) performs control to switch the switch (40) between the conductive state and the cutoff state in accordance with the rising edge and the falling edge of the pulse after the third cycle from the start of input of the input pulse signal (5).

一実施の形態によれば、レーダシステム（１）は、レーダ装置（２）と、レーダ装置に電力を供給するパルス電源装置（３）とを備える。パルス電源装置（３）は、ＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータ（１０）と、コンデンサ（３０）と、スイッチ（４０）と、制御装置（２０）とを備える。ここで、ＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータ（１０）は、直流定電圧を出力する動作状態と、出力電力がゼロである停止状態とを切り替え可能に構成されている。コンデンサ（３０）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）の出力に並列に接続されている。スイッチ（４０）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）の出力に直列に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）およびコンデンサ（３０）から出力される出力電力を後段に通過させる導通状態と、出力電力を遮断する遮断状態とを切り替え可能に構成されている。制御装置（２０）は、外部から入力する入力パルス信号（５）に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）の動作状態および停止状態を切り替える第１切り替え制御と、スイッチ（４０）の導通状態および遮断状態を切り替える第２切り替え制御とを行う。制御装置（２０）は、入力パルス信号（５）のパルス信号周期（ＴＰ）およびパルス幅時間（ＴＷ）を、入力パルス信号（５）の入力開始から３周期目のパルス立ち上がりより先に算出する。制御装置（２０）は、入力パルス信号（５）の入力開始から３周期目以降において、パルス立ち上がりの直前の、所定の第１充電期間（Ｔ、Ｔ_１）の開始時に前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）を停止状態から動作状態に切り替える制御を行う。制御装置（２０）は、入力パルス信号（５）の入力開始から３周期目以降において、パルス立ち上がりおよびパルス立ち下がりにそれぞれ合わせてスイッチ（４０）を導通状態および遮断状態に切り替える制御を行う。 According to one embodiment, the radar system (1) comprises a radar device (2) and a pulse power supply (3) for powering the radar device. The pulse power supply (3) comprises a DC/DC (direct current/direct current) converter (10), a capacitor (30), a switch (40) and a controller (20). Here, the DC/DC (direct current/direct current) converter (10) is configured to be switchable between an operating state in which a constant DC voltage is output and a stopped state in which the output power is zero. A capacitor (30) is connected in parallel with the output of the DC/DC converter (10). The switch (40) is connected in series with the output of the DC/DC converter (10) and is in a conductive state to pass the output power output from the DC/DC converter (10) and the capacitor (30) to the subsequent stage. It is configured to be switchable between a cutoff state that cuts off the Based on an input pulse signal (5) input from the outside, the control device (20) performs a first switching control for switching between an operating state and a stopped state of the DC/DC converter (10), a switch (40) conducting state and A second switching control for switching the cut-off state is performed. A control device (20) calculates a pulse signal period (TP) and a pulse width time (TW) of an input pulse signal (5) prior to the pulse rise of the third period from the start of input of the input pulse signal (5). . A control _device (20) controls the DC/DC converter ( 10) is controlled to switch from a stopped state to an operating state. The control device (20) performs control to switch the switch (40) between the conductive state and the cutoff state in accordance with the rising edge and the falling edge of the pulse after the third cycle from the start of input of the input pulse signal (5).

一実施の形態によれば、パルス電源装置（３）の制御方法は、外部から入力パルス信号（５）を入力して解析すること（Ｓ０１～Ｓ４１）と、出力にコンデンサ（３０）が並列に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）の、直流定電圧を出力する動作状態と、出力電力がゼロである停止状態とを、入力パルス信号（５）に基づいて切り替える第１切り替え制御を行うこと（Ｓ８１、Ｓ８３、Ｓ９３）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）の出力に直列に接続されたスイッチ（４０）の、ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）およびコンデンサ（３０）から出力される出力電力を後段に通過させる導通状態と、出力電力を遮断する遮断状態を、入力パルス信号（５）に基づいて切り替える第２切り替え制御を行うこと（Ｓ８２、Ｓ８３、Ｓ８４）とを含む。解析すること（Ｓ０１～Ｓ４１）は、入力パルス信号（５）のパルス信号周期（ＴＰ）およびパルス幅時間（ＴＷ）を、入力パルス信号（５）の入力開始から３周期目のパルス立ち上がりより先に算出すること（Ｓ２１、Ｓ４１）を含む。第１切り替え制御を行うこと（Ｓ８１、Ｓ８３、Ｓ９３）は、入力パルス信号（５）の入力開始から３周期目以降において、パルス立ち上がりの直前の、所定のコンデンサ充電期間（Ｔ）の開始時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）を停止状態から動作状態に切り替えること（Ｓ８１）を含む。第２切り替え制御を行うこと（Ｓ８２、Ｓ８３、Ｓ８４）は、入力パルス信号（５）の入力開始から３周期目以降において、パルス立ち上がりおよびパルス立ち下がりにそれぞれ合わせてスイッチ（４０）を導通状態および遮断状態に切り替えること（Ｓ８２、Ｓ８３、Ｓ８４）を含む。 According to one embodiment, the control method of the pulse power supply (3) is to input the input pulse signal (5) from the outside and analyze it (S01 to S41), and connect the capacitor (30) in parallel to the output. Performing first switching control for switching the connected DC/DC converter (10) between an operating state in which a constant DC voltage is output and a stopped state in which the output power is zero based on an input pulse signal (5). (S81, S83, S93) and the output power output from the DC/DC converter (10) and the capacitor (30) of the switch (40) connected in series with the output of the DC/DC converter (10) are transferred to the subsequent stage. and a cutoff state for cutting off the output power based on the input pulse signal (5) (S82, S83, S84). Analyzing (S01 to S41) is to determine the pulse signal period (TP) and pulse width time (TW) of the input pulse signal (5) prior to the pulse rise of the third period from the start of input of the input pulse signal (5). (S21, S41). Performing the first switching control (S81, S83, S93) means that at the start of a predetermined capacitor charging period (T) immediately before the pulse rise in the third cycle or later from the start of input of the input pulse signal (5), It includes switching the DC/DC converter (10) from a stopped state to an operating state (S81). Carrying out the second switching control (S82, S83, S84) is to switch the switch (40) to the conduction state and the switch (40) according to the pulse rise and the pulse fall after the third cycle from the start of input of the input pulse signal (5). Including switching to the blocking state (S82, S83, S84).

前記一実施の形態によれば、パルス電源装置のコンデンサを小型化することができる。 According to the one embodiment, the capacitor of the pulse power supply can be miniaturized.

図１は、一実施形態によるレーダシステムの一構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing one configuration example of a radar system according to one embodiment. 図２Ａは、一実施形態によるパルス電源装置の一構成例を示すブロック回路図である。FIG. 2A is a block circuit diagram showing one configuration example of a pulse power supply device according to one embodiment. 図２Ｂは、一実施形態による制御装置の一構成例を示すブロック回路図である。FIG. 2B is a block circuit diagram showing one configuration example of the control device according to one embodiment. 図３は、一関連技術によるパルス電源装置の一動作例を示すタイムチャートである。FIG. 3 is a time chart showing one operation example of a pulse power supply device according to one related technology. 図４は、一関連技術によるＤＣ／ＤＣコンバータの一構成例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing one configuration example of a DC/DC converter according to one related technology. 図５は、一実施形態によるパルス電源装置の出力波形の一例を示すタイムチャートである。FIG. 5 is a time chart showing an example of output waveforms of the pulse power supply device according to one embodiment. 図６は、一実施形態によるパルス電源装置の一動作例を示すタイムチャートである。FIG. 6 is a time chart showing one operation example of the pulse power supply device according to one embodiment. 図７Ａは、一実施形態によるパルス電源装置の制御方法の一構成例を示すフローチャートの一部である。FIG. 7A is part of a flow chart showing one configuration example of a control method for a pulse power supply device according to one embodiment. 図７Ｂは、一実施形態によるパルス電源装置の制御方法の一構成例を示すフローチャートの一部である。FIG. 7B is part of a flow chart showing a configuration example of a control method for a pulse power supply device according to an embodiment. 図８は、一実施形態によるパルス電源装置の一動作例を示すタイムチャートである。FIG. 8 is a time chart showing one operation example of the pulse power supply device according to one embodiment. 図９は、一実施形態によるパルス電源装置の一動作例を示すタイムチャートである。FIG. 9 is a time chart showing one operation example of the pulse power supply device according to one embodiment. 図１０Ａは、一実施形態によるパルス電源装置の制御方法の一構成例を示すフローチャートの一部である。FIG. 10A is a part of a flowchart showing a configuration example of a control method for a pulse power supply according to an embodiment. 図１０Ｂは、一実施形態によるパルス電源装置の制御方法の一構成例を示すフローチャートの一部である。FIG. 10B is part of a flow chart showing a configuration example of a control method for a pulse power supply device according to an embodiment. 図１１は、一実施形態によるパルス電源装置の一動作例を示すタイムチャートである。FIG. 11 is a time chart showing one operation example of the pulse power supply device according to one embodiment.

添付図面を参照して、本発明によるパルス電源装置およびパルス電源装置の制御方法を実施するための形態を以下に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments for implementing a pulse power supply device and a pulse power supply control method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

（第１の実施形態）
図１は、一実施形態によるレーダシステム１の一構成例を示す図である。図１のレーダシステム１は、レーダ装置２およびパルス電源装置３を備えている。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing one configuration example of a radar system 1 according to one embodiment. A radar system 1 of FIG. 1 includes a radar device 2 and a pulse power supply device 3 .

レーダ装置２は、例えば、アクティブ方式のレーダ装置２である。言い換えれば、レーダ装置２は、レーダ波を生成して外部に放射し、このレーダ波がターゲットで反射した反射波を受信することによって、レーダ装置２から見たこのターゲットの方向と、レーダ装置２からこのターゲットまでの距離とを測定することができる。アクティブ方式のレーダシステム１は、このレーダ波を生成するために、大電圧および大電流を断続的かつ周期的に供給可能な電源を用いる場合がある。 The radar device 2 is, for example, an active radar device 2 . In other words, the radar device 2 generates and radiates a radar wave to the outside, and by receiving a reflected wave of the radar wave reflected by the target, the direction of the target viewed from the radar device 2 and the radar device 2 to this target. The active radar system 1 may use a power source capable of intermittently and periodically supplying high voltage and high current to generate the radar waves.

パルス電源装置３は、レーダ装置２に電気的に接続されており、レーダ装置２にパルス状の電力を供給できるように構成されている。図２Ａは、一実施形態によるパルス電源装置３の一構成例を示すブロック回路図である。 The pulse power supply device 3 is electrically connected to the radar device 2 and configured to supply pulsed power to the radar device 2 . FIG. 2A is a block circuit diagram showing one configuration example of the pulse power supply device 3 according to one embodiment.

図２Ａのパルス電源装置３は、ＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータ１０と、制御装置２０と、コンデンサ３０と、スイッチ４０とを備えている。 The pulse power supply device 3 of FIG. 2A includes a DC/DC (direct current/direct current) converter 10, a control device 20, a capacitor 30, and a switch 40.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、２つの入力と、２つの出力とを有している。これら２つの入力は、外部の電源４に接続されており、この電源４から電力を入力する。また、これら２つの出力は、外部の負荷６に接続されており、この負荷６に向けて電力を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が第１出力から出力する電流を、コンバータ出力電流ＩＯＶと呼ぶ。 DC/DC converter 10 has two inputs and two outputs. These two inputs are connected to an external power supply 4 from which power is input. Moreover, these two outputs are connected to an external load 6 and output electric power toward this load 6 . A current that the DC/DC converter 10 outputs from the first output is called a converter output current IOV.

コンデンサ３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力に並列に接続されている。言い換えれば、コンデンサ３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０から出力される電力を充電し、充電した電力を負荷６に向けて放電できるように構成されている。コンデンサ３０が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の第１出力に接続された端部から出力する電流を、コンデンサ出力電流ＩＯＣと呼ぶ。 A capacitor 30 is connected in parallel with the output of the DC/DC converter 10 . In other words, the capacitor 30 is configured to charge the power output from the DC/DC converter 10 and discharge the charged power toward the load 6 . The current that capacitor 30 outputs from the end connected to the first output of DC/DC converter 10 is called capacitor output current IOC.

スイッチ４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力に直流に接続されている。言い換えれば、スイッチ４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力と、負荷６との間の接続を、導通または遮断できるように構成されている。さらに言い換えれば、導通状態のスイッチ４０は、コンバータ出力電流ＩＯＶおよびコンデンサ出力電流ＩＯＣを合わせた合計出力電流ＩＯＴを、負荷６に向けて通過させることができ、反対に、遮断状態のスイッチ４０は、合計出力電流ＩＯＴを、負荷６に届かないように遮断することができる。 A switch 40 is connected to the output of the DC/DC converter 10 to direct current. In other words, switch 40 is configured to enable or disable connection between the output of DC/DC converter 10 and load 6 . Further in other words, switch 40 in the conducting state allows the total output current IOT, which is the combination of converter output current IOV and capacitor output current IOC, to pass to load 6, and conversely, switch 40 in the interrupting state allows The total output current IOT can be blocked from reaching the load 6 .

制御装置２０は、２つの入力と、２つの出力とを有している。第１の入力は、外部から入力パルス信号５を入力するように構成されている。第２の入力は、コンデンサ３０の電圧を検出するように構成されている。第１の出力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０に電気的に接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態を、入力パルス信号５および／または合計出力電流ＩＯＴに基づいて切り替えるための制御信号２１を送信するように構成されている。第２の出力は、スイッチ４０に電気的に接続されており、スイッチ４０の状態を、入力パルス信号５および／またはコンデンサ３０の電圧に基づいて切り替えるための制御信号２２を送信するように構成されている。 Controller 20 has two inputs and two outputs. The first input is configured to receive an input pulse signal 5 from the outside. A second input is configured to detect the voltage on capacitor 30 . A first output is electrically connected to the DC/DC converter 10 and provides a control signal 21 for switching the state of the DC/DC converter 10 based on the input pulse signal 5 and/or the total output current IOT. configured to transmit. The second output is electrically connected to the switch 40 and is configured to send the control signal 22 for switching the state of the switch 40 based on the input pulse signal 5 and/or the voltage of the capacitor 30. ing.

制御装置２０は、バス２０１によって電気的に接続されたインタフェース装置２０２、演算装置２０３および記憶装置２０４を備えるコンピュータとして構成されてもよい。図２Ｂは、一実施形態による制御装置２０の一構成例を示すブロック回路図である。この場合、制御装置２０はインタフェース装置２０２を介して入力パルス信号５およびコンデンサ３０の電圧を入力する。制御装置２０は、記憶装置２０４に格納されたプログラム２０５を演算装置２０３で実行して各種の演算を行い、その結果を記憶装置２０４に記憶し、また、制御信号２１、２２を生成する。制御装置２０は、インタフェース装置２０２を介して制御信号２１、２２をＤＣ／ＤＣコンバータ１０およびスイッチ４０にそれぞれ送信する。プログラム２０５は、記録媒体２０６から記憶装置２０４に供給されてもよい。 The control device 20 may be configured as a computer comprising an interface device 202 , an arithmetic device 203 and a storage device 204 electrically connected by a bus 201 . FIG. 2B is a block circuit diagram showing one configuration example of the control device 20 according to one embodiment. In this case, the controller 20 inputs the input pulse signal 5 and the voltage of the capacitor 30 via the interface device 202 . The control device 20 executes the program 205 stored in the storage device 204 by the arithmetic device 203 to perform various calculations, stores the results in the storage device 204 , and also generates control signals 21 and 22 . Control device 20 transmits control signals 21 and 22 to DC/DC converter 10 and switch 40 via interface device 202, respectively. Program 205 may be supplied from recording medium 206 to storage device 204 .

一関連技術によるパルス電源装置の一動作例について説明する。一般的に、パルス電源装置３には、所望の電圧および所望の電流を有する電力を、所望のデューティー比を有するパルス波形で出力する性能が求められる。パルス波形では、所望の電圧が印加されて所望の電流が流れるオン期間と、電圧および／または電流がゼロになるオフ期間とが繰り返される。ここで、オン期間およびオフ期間の切り替えは、制御装置２０がスイッチ４０の導通状態および遮断状態を切り替えることで行われる。 An operation example of a pulse power supply device according to a related technique will be described. In general, the pulse power supply 3 is required to have the performance of outputting power having a desired voltage and current in a pulse waveform having a desired duty ratio. In the pulse waveform, an ON period during which a desired voltage is applied and a desired current flows, and an OFF period during which the voltage and/or current are zero are repeated. Here, switching between the ON period and the OFF period is performed by the control device 20 switching between the ON state and the OFF state of the switch 40 .

コンデンサ３０は、オフ期間にＤＣ／ＤＣコンバータ１０によって充電された電力を、オン期間に放電することができる。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が出力可能な最大電力は、必ずしもオン期間における所望の電力またはそれ以上である必要は無いと考えられる。つまり、コンデンサ３０の充放電を効果的に利用することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が出力すべき電力は、パルス電源装置３がパルス状に出力する電力の平均値まで下げることが可能であると考えられる。この平均値を、平均パルス出力電力と呼ぶ。 The capacitor 30 can discharge the power charged by the DC/DC converter 10 during the OFF period during the ON period. Therefore, it is considered that the maximum power that the DC/DC converter 10 can output does not necessarily have to be the desired power or more during the ON period. In other words, by effectively utilizing the charging and discharging of the capacitor 30, the power to be output by the DC/DC converter 10 can be reduced to the average value of the power output in pulses by the pulse power supply device 3. Conceivable. This average value is called the average pulse output power.

パルス電源装置３の平均パルス出力電力は、オン期間の出力電圧と、出力電流と、デューティー比とを積算することで求められる。一般的に、デューティー比は１よりも小さいので、オン期間の出力電力は、平均パルス出力電力よりも大きい。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が出力可能な最大電力が、平均パルス出力電力に等しい場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は常時動作状態となり、オフ期間にはコンデンサ３０を充電する。また、オン期間には、動作状態のＤＣ／ＤＣコンバータ１０から出力されて流れるコンバータ出力電流ＩＯＶと、コンデンサ３０が放電して流れるコンデンサ出力電流ＩＯＣを合わせた合計出力電流ＩＯＴが、パルス電源装置３から負荷６に向けて出力される。 The average pulse output power of the pulse power supply device 3 is obtained by integrating the output voltage, the output current, and the duty ratio during the ON period. Generally, the duty ratio is less than 1, so the on-period output power is greater than the average pulse output power. When the maximum power that the DC/DC converter 10 can output is equal to the average pulse output power, the DC/DC converter 10 is always in operation and charges the capacitor 30 during off periods. Further, during the ON period, a total output current IOT that is a combination of the converter output current IOV that is output and flows from the DC/DC converter 10 in the operating state and the capacitor output current IOC that flows when the capacitor 30 discharges is the pulse power supply device 3. to the load 6.

図３は、一関連技術によるパルス電源装置３の一動作例を示すタイムチャートである。図３は、第１グラフＧ１～第３グラフＧ３からなる合計３つのグラフを含んでいる。図３の第１グラフＧ１～第３グラフＧ３に共通して、横軸は時間を示しており、縦軸は電流を示している。 FIG. 3 is a time chart showing one operation example of the pulse power supply device 3 according to one related technique. FIG. 3 includes a total of three graphs consisting of a first graph G1 through a third graph G3. Common to the first graph G1 to the third graph G3 in FIG. 3, the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates current.

第１グラフＧ１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が出力するコンバータ出力電流ＩＯＶの時間変化を示している。上述したとおり、コンバータ出力電流ＩＯＶは、オン期間でもオフ期間でも一定である。 A first graph G1 shows the change over time of the converter output current IOV that the DC/DC converter 10 outputs. As described above, the converter output current IOV is constant during both the ON period and the OFF period.

第２のグラフＧ２は、コンデンサ３０が出力するコンデンサ出力電流ＩＯＣの時間変化を示している。オフ期間において、スイッチ４０は制御装置２０の制御下で遮断状態である。その結果、コンデンサ３０は充電状態であり、コンデンサ出力電流ＩＯＣはゼロである。オン期間において、スイッチ４０は制御装置２０の制御下で導通状態である。その結果、コンデンサ３０は放電状態であり、コンデンサ出力電流ＩＯＣを出力する。しかし、オン期間が開始すると同時に、コンデンサ出力電流ＩＯＣは下降を始める。 A second graph G2 shows a change over time in the capacitor output current IOC output by the capacitor 30 . During the off period, the switch 40 is in a blocking state under control of the controller 20 . As a result, capacitor 30 is in a charged state and capacitor output current IOC is zero. During the ON period, switch 40 is conductive under the control of controller 20 . As a result, capacitor 30 is in a discharged state and outputs capacitor output current IOC. However, as soon as the on period begins, the capacitor output current IOC begins to fall.

第３グラフＧ３は、パルス電源装置３が出力する合計出力電流ＩＯＴの時間変化を示している。オフ期間において、合計出力電流ＩＯＴはゼロである。オン期間において、合計出力電流ＩＯＴは、コンバータ出力電流ＩＯＶおよびコンデンサ出力電流ＩＯＣの合計に等しく、したがってオン期間が開始すると同時に下降を始める。オン期間開始時の合計出力電流ＩＯＴと、オン期間終了時の合計出力電流ＩＯＴとの差を、電流低下ΔＩと呼ぶ。 A third graph G3 shows the change over time of the total output current IOT output by the pulse power supply device 3 . During the off period, the total output current IOT is zero. During the on-period, the total output current IOT equals the sum of the converter output current IOV and the capacitor output current IOC, and thus begins to fall as soon as the on-period begins. The difference between the total output current IOT at the beginning of the ON period and the total output current IOT at the end of the ON period is called current drop ΔI.

図３の例で示したように、オン期間においてコンデンサ３０が放電すると、パルス電源装置３の出力電流には電流低下ΔＩが発生する。コンデンサ３０の容量が小さければ小さいほどに、発生する電流低下ΔＩは大きくなる。電流低下ΔＩを抑制するためには、コンデンサ３０の容量を大きくすることが考えられる。しかし、その場合にはコンデンサ３０を構成する容量素子のサイズや個数が増加し、パルス電源装置３が大型化してその重量が増加する、という課題がある。 As shown in the example of FIG. 3, when the capacitor 30 discharges during the ON period, a current drop ΔI occurs in the output current of the pulse power supply device 3 . The smaller the capacitance of the capacitor 30, the greater the current drop ΔI that occurs. In order to suppress the current drop ΔI, it is conceivable to increase the capacity of the capacitor 30 . However, in this case, there is a problem that the size and number of capacitive elements constituting the capacitor 30 are increased, and the size and weight of the pulse power supply device 3 are increased.

そこで、本実施形態では、パルス電源装置３の出力電力の低下を抑制するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が出力可能な電力を、平均パルス出力電力より大きくし、その代わりにコンデンサ３０の容量を少なくする。 Therefore, in the present embodiment, in order to suppress the decrease in the output power of the pulse power supply device 3, the power that can be output by the DC/DC converter 10 is made larger than the average pulse output power, and instead the capacitance of the capacitor 30 is increased. Reduce.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の構成について説明する。図４は、一関連技術によるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一構成例を示す回路図である。図４のＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、４つのスイッチ素子Ｑ１～Ｑ４と、共振インダクタＬｋと、トランスＴＲと、４つのダイオードＤ１～Ｄ４と、インダクタＬと、コンデンサＣとを備えている。共振インダクタＬｋは、トランスＴＲと一体化されていても良い。 A configuration of the DC/DC converter 10 will be described. FIG. 4 is a circuit diagram showing one configuration example of the DC/DC converter 10 according to one related technology. The DC/DC converter 10 of FIG. 4 includes four switch elements Q1-Q4, a resonant inductor Lk, a transformer TR, four diodes D1-D4, an inductor L, and a capacitor C. The resonant inductor Lk may be integrated with the transformer TR.

４つのスイッチ素子Ｑ１～Ｑ４は、２つの入力および２つの出力を有する入力側ブリッジ回路として接続されている。入力側ブリッジ回路の２つの入力は、外部の電源Ｖｉｎに接続されている。この電源Ｖｉｎは、例えば、図２Ａに示した電源４に対応する。入力側ブリッジ回路の２つの出力ノードＡ、Ｂは、共振インダクタＬｋを介して、トランスＴＲの１次コイルに接続されている。４つのスイッチ素子Ｑ１～Ｑ４のそれぞれは、導通状態および遮断状態が、図示しない外部の制御装置の制御下で切り替えられて、入力側ブリッジ回路は出力ノードＡから電流Ｉｐを出力する。この制御装置は、例えば、図２Ａに示した制御装置２０に対応する。 The four switch elements Q1-Q4 are connected as an input-side bridge circuit with two inputs and two outputs. Two inputs of the input-side bridge circuit are connected to an external power supply Vin. This power supply Vin corresponds, for example, to the power supply 4 shown in FIG. 2A. Two output nodes A and B of the input-side bridge circuit are connected to the primary coil of the transformer TR via a resonance inductor Lk. Each of four switch elements Q1-Q4 is switched between a conductive state and a cut-off state under the control of an external controller (not shown), and the input side bridge circuit outputs current Ip from output node A. FIG. This control device corresponds, for example, to the control device 20 shown in FIG. 2A.

４つのダイオードＤ１～Ｄ４は、２つの入力および２つの出力を有する出力側ブリッジ回路として接続されている。出力側ブリッジ回路の２つの入力は、トランスＴＲの２次コイルに接続されている。出力側ブリッジ回路の２つの出力は、直列に接続されたインダクタＬおよびコンデンサＣに接続されている。コンデンサＣは、外部の抵抗Ｒに、並列に接続されている。この抵抗Ｒは、例えば、図２Ａに示した負荷６に対応する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、抵抗Ｒに向けて電流Ｉｏｕｔを出力する。なお、図４のコンデンサＣと、図２Ａのコンデンサ３０は、一体化されていてもよい。 Four diodes D1-D4 are connected as an output side bridge circuit with two inputs and two outputs. Two inputs of the output side bridge circuit are connected to the secondary coil of the transformer TR. Two outputs of the output side bridge circuit are connected to an inductor L and a capacitor C connected in series. A capacitor C is connected in parallel with an external resistor R. This resistance R corresponds, for example, to the load 6 shown in FIG. 2A. The DC/DC converter 10 outputs a current Iout toward the resistor R. Note that the capacitor C in FIG. 4 and the capacitor 30 in FIG. 2A may be integrated.

図４のＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、例えば、ソフトスイッチングを実現する位相シフトフルブリッジコンバータである。この場合、位相シフトフルブリッジコンバータの入力電力が大きければ大きいほど、言い換えれば位相シフトフルブリッジコンバータの出力が大きければ大きいほど、共振インダクタＬｋのインダクタンスを比較的小さくすることが可能である。反対に、低出力でソフトスイッチングを行う場合には、共振インダクタＬｋのインダクタンスを比較的大きくする必要性が生じる。 The DC/DC converter 10 in FIG. 4 is, for example, a phase shift full bridge converter that realizes soft switching. In this case, the larger the input power of the phase-shifted full-bridge converter, in other words, the larger the output of the phase-shifted full-bridge converter, the smaller the inductance of the resonant inductor Lk can be. Conversely, when soft switching is performed at low output, the inductance of the resonant inductor Lk needs to be relatively large.

そこで、本実施形態では、比較的小さな共振インダクタＬｋで位相シフトフルブリッジコンバータのソフトスイッチングを可能とするために、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を高出力で駆動させる。言い換えれば、位相シフトフルブリッジコンバータの入力電力が大きい条件下で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を駆動させる。一般的に、位相シフトフルブリッジコンバータの効率は、出力が最大出力の５０％以上である条件下で高くなるので、結果的に共振インダクタＬｋのインダクタンスを比較的小さくすることが可能となる。より具体的には、共振インダクタＬｋを小さくすることで、原理上、位相シフトフルブリッジコンバータにおけるスイッチングのデューティー比の低下を抑制することができ、その出力電力を増加させることができる。このことは、パルス電源装置３の小型化および軽量化にも繋がる。 Therefore, in this embodiment, the DC/DC converter 10 is driven at a high output in order to enable soft switching of the phase shift full bridge converter with a relatively small resonant inductor Lk. In other words, the DC/DC converter 10 is driven under the condition that the input power of the phase shift full bridge converter is large. In general, the efficiency of the phase shift full bridge converter is high under the condition that the output is 50% or more of the maximum output, so it is possible to make the inductance of the resonance inductor Lk relatively small as a result. More specifically, by reducing the resonance inductor Lk, it is possible, in principle, to suppress a decrease in the switching duty ratio in the phase-shift full-bridge converter, thereby increasing the output power. This also leads to reduction in size and weight of the pulse power supply device 3 .

図３の例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を常時動作させていたが、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を間欠的に動作させる。言い換えれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作を、制御装置２０の制御下でスイッチングする。さらに言い換えれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作状態および停止状態を、制御装置２０の制御下で切り替える。ここで、動作状態とはＤＣ／ＤＣコンバータ１０が直流定電圧を出力する状態であり、停止状態とはＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力がゼロである状態である。 In the example of FIG. 3, the DC/DC converter 10 is operated all the time, but in this embodiment, the DC/DC converter 10 is intermittently operated. In other words, the operation of DC/DC converter 10 is switched under the control of controller 20 . Furthermore, in other words, the operating state and the stopped state of DC/DC converter 10 are switched under the control of control device 20 . Here, the operating state is a state in which the DC/DC converter 10 outputs a constant DC voltage, and the stopped state is a state in which the output power of the DC/DC converter 10 is zero.

一例として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作状態および停止状態を、パルス出力電力のオン期間およびオフ期間の切り替わりに合わせて切り替える場合について考える。図５は、一実施形態によるパルス電源装置３の出力波形の一例を示すタイムチャートである。図５のタイムチャートは、第１グラフＧ１１～第４グラフＧ１４からなる合計４つのグラフを含んでいる。図５の第１グラフＧ１１～第４グラフＧ１４に共通して、横軸は時間を示している。また、図５の第１グラフＧ１１～第３グラフＧ１３に共通して、縦軸は電流を示している。図５の第４グラフＧ１４では、縦軸は電圧を示している。 As an example, consider a case in which the operating state and the stopped state of DC/DC converter 10 are switched in accordance with switching between the ON period and the OFF period of the pulse output power. FIG. 5 is a time chart showing an example of output waveforms of the pulse power supply device 3 according to one embodiment. The time chart of FIG. 5 includes a total of four graphs consisting of a first graph G11 to a fourth graph G14. Common to the first graph G11 to the fourth graph G14 in FIG. 5, the horizontal axis indicates time. Further, the vertical axis represents the current in common to the first graph G11 to the third graph G13 in FIG. In the fourth graph G14 of FIG. 5, the vertical axis indicates voltage.

まず、第４グラフＧ１４は、入力パルス信号５の電圧の時間変化を示している。入力パルス信号５の電圧は、オフ期間ではゼロであり、オン期間では所定の値を保っている。なお、オン期間における入力パルス信号５の電圧は、所定の閾値より高ければ、必ずしも一定でなくてもよい。 First, a fourth graph G14 shows changes in the voltage of the input pulse signal 5 over time. The voltage of the input pulse signal 5 is zero during the OFF period and maintains a predetermined value during the ON period. Note that the voltage of the input pulse signal 5 during the ON period does not necessarily have to be constant as long as it is higher than a predetermined threshold.

第１グラフＧ１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が出力するコンバータ出力電流ＩＯＶの時間変化を示している。コンバータ出力電流ＩＯＶは、オフ期間ではゼロである。また、コンバータ出力電流ＩＯＶは、オン期間が始まると同時にゼロから増加を始め、オン期間が終了するまで増加を続け、オン期間が終了するとゼロに戻る。 A first graph G11 shows the change over time of the converter output current IOV that the DC/DC converter 10 outputs. The converter output current IOV is zero during the off period. Also, the converter output current IOV starts increasing from zero at the same time as the ON period starts, continues increasing until the ON period ends, and returns to zero when the ON period ends.

第２グラフＧ１２は、コンデンサ３０が出力するコンデンサ出力電流ＩＯＣの時間変化を示している。コンデンサ出力電流ＩＯＣは、オフ期間ではゼロである。また、コンデンサ出力電流ＩＯＣは、オン期間が始まると同時に流れ始めるが、オン期間が終了するまで減少を続け、オン期間が終了するとゼロに戻る。 A second graph G12 shows the change over time of the capacitor output current IOC output by the capacitor 30 . The capacitor output current IOC is zero during the off period. Also, the capacitor output current IOC begins to flow as soon as the ON period begins, continues to decrease until the ON period ends, and returns to zero when the ON period ends.

第３グラフＧ１３は、パルス電源装置３が出力する合計出力電流ＩＯＴの時間変化を示している。オフ期間において、合計出力電流ＩＯＴはゼロである。オン期間において、合計出力電流ＩＯＴは、コンバータ出力電流ＩＯＶおよびコンデンサ出力電流ＩＯＣの合計に等しい。ここで、オン期間における合計出力電流ＩＯＴには、電流低下ΔＩがほとんど発生していない。これは、オン期間におけるコンバータ出力電流ＩＯＶの増加速度と、コンデンサ出力電流ＩＯＣの減少速度とが、ほぼ相補の関係にあるからである。ここで、コンデンサ出力電流ＩＯＣが、オン期間の開始時において非常に高いことに注目されたい。 A third graph G13 shows the change over time of the total output current IOT output by the pulse power supply device 3 . During the off period, the total output current IOT is zero. During the ON period, the total output current IOT is equal to the sum of the converter output current IOV and the capacitor output current IOC. Here, almost no current drop ΔI occurs in the total output current IOT during the ON period. This is because the rate of increase of the converter output current IOV and the rate of decrease of the capacitor output current IOC during the ON period are substantially complementary. Note that the capacitor output current IOC is very high at the beginning of the on period.

もし、入力パルス信号５のオフ期間およびオン期間が切り替わるタイミングが事前に分かっていれば、オフ期間からオン期間に切り替わる前にＤＣ／ＤＣコンバータ１０が動作を始めて、コンデンサ３０を充電することができる。こうすることで、オン期間の開始時におけるコンデンサ出力電流ＩＯＣの突出を抑制することが可能となる。 If the timing at which the OFF period and the ON period of the input pulse signal 5 are switched is known in advance, the DC/DC converter 10 can start operating and charge the capacitor 30 before the OFF period is switched to the ON period. . By doing so, it is possible to suppress the projection of the capacitor output current IOC at the start of the ON period.

図６は、一実施形態によるパルス電源装置３の一動作例を示すタイムチャートである。図６のタイムチャートは、オン期間が開始する前にＤＣ／ＤＣコンバータ１０が動作を始めてコンデンサ３０が充電される場合の、パルス電源装置３の動作例を示している。 FIG. 6 is a time chart showing one operation example of the pulse power supply device 3 according to one embodiment. The time chart of FIG. 6 shows an operation example of the pulse power supply device 3 when the DC/DC converter 10 starts operating and the capacitor 30 is charged before the ON period starts.

図６のタイムチャートは、第１グラフＧ２１～第３グラフＧ２３からなる合計３つのグラフを含んでいる。図６の第１グラフＧ２１～第３グラフＧ２３に共通して、横軸は時間を示し、縦軸は電流を示している。 The time chart of FIG. 6 includes a total of three graphs consisting of a first graph G21 to a third graph G23. Common to the first graph G21 to the third graph G23 of FIG. 6, the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates current.

第１グラフＧ２１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が出力するコンバータ出力電流ＩＯＶの時間変化を示している。コンバータ出力電流ＩＯＶは、オフ期間のうち、オン期間が始まる直前の充電期間Ｔが始まると同時にゼロから増加を始め、充電期間Ｔに続くオン期間が開始してから終了するまでほぼ一定であり、オン期間が終了するとゼロに戻る。 A first graph G21 shows the change over time of the converter output current IOV that the DC/DC converter 10 outputs. The converter output current IOV starts increasing from zero at the same time as the charging period T immediately before the ON period starts in the OFF period, and is substantially constant from the start to the end of the ON period following the charging period T, It returns to zero when the ON period ends.

第２グラフＧ２２は、コンデンサ３０が出力するコンデンサ出力電流ＩＯＣの時間変化を示している。コンデンサ出力電流ＩＯＣは、オフ期間ではゼロである。また、コンデンサ出力電流ＩＯＣは、オン期間が始まると同時に流れ始めるが、オン期間が終了するまで減少を続け、オン期間が終了するとゼロに戻る。ここで、図６の場合では、オン期間が開始する瞬間におけるコンデンサ出力電流ＩＯＣの上昇が、図５の場合よりも穏やかであることに注目されたい。 A second graph G22 shows a change over time of the capacitor output current IOC output by the capacitor 30 . The capacitor output current IOC is zero during the off period. Also, the capacitor output current IOC begins to flow as soon as the ON period begins, continues to decrease until the ON period ends, and returns to zero when the ON period ends. Note that in the case of FIG. 6, the rise in the capacitor output current IOC at the moment the ON period begins is more moderate than in the case of FIG.

第３グラフＧ２３は、パルス電源装置３が出力する合計出力電流ＩＯＴの時間変化を示している。オフ期間において、合計出力電流ＩＯＴはゼロである。オン期間において、合計出力電流ＩＯＴは、コンバータ出力電流ＩＯＶおよびコンデンサ出力電流ＩＯＣの合計に等しい。ここで、図６の場合でも、オン期間における合計出力電流ＩＯＴには、図５の場合と同様に、電流低下ΔＩがほとんど発生していないことに注目されたい。 A third graph G23 shows the change over time of the total output current IOT output by the pulse power supply device 3 . During the off period, the total output current IOT is zero. During the ON period, the total output current IOT is equal to the sum of the converter output current IOV and the capacitor output current IOC. Here, it should be noted that in the case of FIG. 6 as well, the total output current IOT during the ON period has almost no current drop ΔI, as in the case of FIG.

ただし、一般的なレーダシステム１では、レーダ装置２の動作がその使用者によって開始されて、パルス電源装置３はパルス出力電力が必要となるタイミングを事前に知ることができない場合がある。さらに、必要とされるパルス出力電力の周期およびデューティー比も、レーダ装置２の動作が開始する度に変更される可能性が有る。そこで、本実施形態では、入力パルス信号５の入力が開始してから２周期未満の時間を利用してその周期およびデューティー比を計測する。こうすることで、３周期以降ではオン期間の開始前にコンデンサ３０を充電することを可能とする。 However, in the general radar system 1, there are cases where the operation of the radar device 2 is started by the user and the pulse power supply device 3 cannot know in advance the timing at which the pulse output power is required. Furthermore, the period and duty ratio of the required pulse output power may also change each time the radar device 2 starts operating. Therefore, in the present embodiment, the period and duty ratio are measured using a period of less than two periods after the input of the input pulse signal 5 is started. By doing so, it is possible to charge the capacitor 30 before the start of the ON period after the third cycle.

図７Ａおよび図７Ｂは、それぞれ、一実施形態によるパルス電源装置３の制御方法の一構成例を示すフローチャートの一部である。図７Ａおよび図７Ｂのフローチャートは、第１ステップＳ０１～第１９ステップＳ８３からなる合計１９のステップを含んでいる。そのうち、図７Ａは前半の第１ステップＳ０１～第１３ステップＳ６１を示しており、図７Ｂは後半の第１４ステップＳ７１～第１９ステップＳ８３を示している。 7A and 7B are each part of a flow chart showing one configuration example of the control method of the pulse power supply device 3 according to one embodiment. The flowcharts of FIGS. 7A and 7B include a total of 19 steps consisting of a first step S01 to a nineteenth step S83. 7A shows the first half of the first step S01 to the thirteenth step S61, and FIG. 7B shows the second half of the fourteenth step S71 to the nineteenth step S83.

図７Ａおよび図７Ｂのフローチャートと連動して、パルス電源装置３の一動作例、特にパルス電源装置３の制御方法の一例を、タイムチャートを用いて説明する。図８は、一実施形態によるパルス電源装置３の一動作例を示すタイムチャートである。図８のタイムチャートは、入力パルス信号５の電圧の時間変化と、コンバータ出力電流ＩＯＶの時間変化とを示している。 An operation example of the pulse power supply device 3, particularly an example of a control method of the pulse power supply device 3, will be described using time charts in conjunction with the flowcharts of FIGS. 7A and 7B. FIG. 8 is a time chart showing one operation example of the pulse power supply device 3 according to one embodiment. The time chart of FIG. 8 shows the time change of the voltage of the input pulse signal 5 and the time change of the converter output current IOV.

図７Ａおよび図７Ｂのフローチャートが開始すると、パルス電源装置３の状態が初期化されて、第１ステップＳ０１が実行される。なお、初期化されたパルス電源装置３において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は停止状態であり、スイッチ４０は遮断状態である。 When the flowcharts of FIGS. 7A and 7B start, the state of the pulse power supply device 3 is initialized and the first step S01 is executed. Note that in the initialized pulse power supply device 3, the DC/DC converter 10 is in a stopped state, and the switch 40 is in an interrupted state.

第１ステップＳ０１において、制御装置２０が、入力パルス信号５の電圧を取得する。第１ステップＳ０１の次には、第２ステップＳ０２が実行される。 In the first step S<b>01 , the control device 20 acquires the voltage of the input pulse signal 5 . After the first step S01, a second step S02 is performed.

第２ステップＳ０２において、制御装置２０が、入力パルス信号５の電圧が既定電圧を上回ったかどうかを判定する。この既定電圧は、入力パルス信号５が立ち上がったかどうかを判定するために用いられる。したがって、この既定電圧は、例えば、ゼロＶ（ボルト）より高く、かつ、入力パルス信号５の立ち上がり電圧より低い任意の電圧であってもよい。入力パルス信号５の電圧が既定電圧を上回っていない場合（ＮＯ）は、入力パルス信号５がまだ立ち上がっていないと判定されて、第２ステップＳ０２の次には第１ステップＳ０１が再度実行される。反対に、入力パルス信号５の電圧が既定電圧を上回った場合（ＹＥＳ）は、入力パルス信号５が立ち上がっていると判定されて、第２ステップＳ０２の次には第３ステップＳ０３が実行される。 In a second step S02, control device 20 determines whether the voltage of input pulse signal 5 has exceeded a predetermined voltage. This predetermined voltage is used to determine whether the input pulse signal 5 has risen. Therefore, this predetermined voltage may be any voltage higher than zero V (volt) and lower than the rising voltage of the input pulse signal 5, for example. When the voltage of the input pulse signal 5 does not exceed the predetermined voltage (NO), it is determined that the input pulse signal 5 has not yet risen, and the first step S01 is executed again after the second step S02. . Conversely, if the voltage of the input pulse signal 5 exceeds the predetermined voltage (YES), it is determined that the input pulse signal 5 has risen, and the third step S03 is executed after the second step S02. .

第３ステップＳ０３において、制御装置２０が、第１パルス立ち上がり時刻ｔ_０を記憶する。第１パルス立ち上がり時刻ｔ_０は、パルス電源装置３の動作が開始してから初めて入力パルス信号５が立ち上がった時刻である。言い換えれば、第１ステップＳ０１～第３ステップＳ０３を実行することによって、制御装置２０は第１パルス立ち上がり時刻ｔ_０を検知して記憶することができる。第３ステップＳ０３の次には、第４ステップＳ１１が実行される。 In the third step S03, the controller 20 stores the first pulse rise time _t0 . The first pulse rise time _t0 is the time when the input pulse signal 5 rises for the first time after the pulse power supply 3 starts operating. In other words, by executing the first step S01 to the third step S03, the controller 20 can detect and store the first pulse rise time _t0 . After the third step S03, the fourth step S11 is executed.

第４ステップＳ１１において、制御装置２０が、入力パルス信号５の電圧を取得する。第４ステップＳ１１の次には、第５ステップＳ１２が実行される。 In the fourth step S11, the control device 20 acquires the voltage of the input pulse signal 5. FIG. After the fourth step S11, a fifth step S12 is executed.

第５ステップＳ１２において、制御装置２０が、入力パルス信号５の電圧が既定電圧を下回ったかどうかを判定する。この既定電圧は、入力パルス信号５が立ち下がったかどうかを判定するために用いられる。したがって、この既定電圧は、第２ステップＳ０２で用いられた既定電圧と同じであってもよいし、ゼロＶ（ボルト）より高く、かつ、入力パルス信号５の立ち上がり電圧より低い別の任意の電圧であってもよい。入力パルス信号５の電圧が既定電圧を下回っていない場合（ＮＯ）は、入力パルス信号５がまだ立ち下がっていないと判定されて、第５ステップＳ１２の次には第４ステップＳ１１が再度実行される。反対に、入力パルス信号５の電圧が既定電圧を下回った場合（ＹＥＳ）は、入力パルス信号５が立ち下がっていると判定されて、第５ステップＳ１２の次には第６ステップＳ１３が実行される。 In the fifth step S12, the control device 20 determines whether the voltage of the input pulse signal 5 has fallen below the predetermined voltage. This predetermined voltage is used to determine whether the input pulse signal 5 has fallen. Therefore, this predetermined voltage may be the same as the predetermined voltage used in the second step S02, or any other voltage higher than zero V (volt) and lower than the rising voltage of the input pulse signal 5. may be If the voltage of the input pulse signal 5 has not fallen below the predetermined voltage (NO), it is determined that the input pulse signal 5 has not fallen yet, and the fourth step S11 is executed again after the fifth step S12. be. Conversely, if the voltage of the input pulse signal 5 is lower than the predetermined voltage (YES), it is determined that the input pulse signal 5 has fallen, and the fifth step S12 is followed by the sixth step S13. be.

第６ステップＳ１３において、制御装置２０が、第１パルス立ち下がり時刻ｔ_１を記憶する。第１パルス立ち下がり時刻ｔ_１は、パルス電源装置３の動作が開始してから初めて入力パルス信号５が立ち下がった時刻である。言い換えれば、第４ステップＳ１１～第６ステップＳ１３を実行することによって、制御装置２０は第１パルス立ち下がり時刻ｔ_１を検知して記憶することができる。第６ステップＳ１３の次には、第７ステップＳ２１が実行される。 In a sixth step S13, the controller 20 stores the first pulse trailing edge time _t1 . The first pulse fall time _t1 is the time when the input pulse signal 5 falls for the first time after the pulse power supply 3 starts operating. In other words, by executing the fourth step S11 to the sixth step S13, the controller 20 can detect and store the first pulse fall time _t1 . After the sixth step S13, the seventh step S21 is executed.

第７ステップＳ２１において、制御装置２０が、パルス幅時間ＴＷを算出する。ここで、パルス幅時間ＴＷは、入力パルス信号５のパルス幅を表す時間である。言い換えれば、パルス幅時間ＴＷは、第１パルス立ち上がり時刻ｔ_０から第１パルス立ち下がり時刻ｔ_１までの時間に等しい。したがって、パルス幅時間ＴＷは、第１パルス立ち下がり時刻ｔ_１から第１パルス立ち上がり時刻ｔ_０を減算することで算出できる。言い換えれば、第１ステップＳ０１～第７ステップＳ２１を実行することによって、制御装置２０はパルス幅時間ＴＷを算出することができる。第７ステップＳ２１の次には、第８ステップＳ３１が実行される。 In the seventh step S21, the control device 20 calculates the pulse width time TW. Here, the pulse width time TW is the time representing the pulse width of the input pulse signal 5 . In other words, the pulse width time TW is equal to the time from the first pulse rise time _t0 to the first pulse fall time _t1 . Therefore, the pulse width time TW can be calculated by subtracting the first pulse rise time _t0 from the first pulse fall time _t1 . In other words, the controller 20 can calculate the pulse width time TW by executing the first step S01 to the seventh step S21. After the seventh step S21, an eighth step S31 is executed.

第８ステップＳ３１において、制御装置２０が、入力パルス信号５の電圧を取得する。第８ステップＳ３１の次には、第９ステップＳ３２が実行される。 In the eighth step S31, the control device 20 acquires the voltage of the input pulse signal 5. FIG. After the eighth step S31, the ninth step S32 is executed.

第９ステップＳ３２において、制御装置２０が、入力パルス信号５の電圧が既定電圧を上回ったかどうかを判定する。この既定電圧は、入力パルス信号５が立ち上がったかどうかを判定するために用いられる。したがって、この既定電圧は、第２ステップＳ０２で用いられた既定電圧と同じであることが好ましい。入力パルス信号５の電圧が既定電圧を上回っていない場合（ＮＯ）は、入力パルス信号５がまだ立ち上がっていないと考えられるので、第９ステップＳ３２の次には第８ステップＳ３１が再度実行される。反対に、入力パルス信号５の電圧が既定電圧を上回った場合（ＹＥＳ）は、入力パルス信号５が立ち上がっていると考えられるので、第９ステップＳ３２の次には第１０ステップＳ３３が実行される。 In a ninth step S32, the control device 20 determines whether the voltage of the input pulse signal 5 has exceeded a predetermined voltage. This predetermined voltage is used to determine whether the input pulse signal 5 has risen. Therefore, this predetermined voltage is preferably the same as the predetermined voltage used in the second step S02. If the voltage of the input pulse signal 5 does not exceed the predetermined voltage (NO), it is considered that the input pulse signal 5 has not risen yet, so the eighth step S31 is executed again after the ninth step S32. . Conversely, if the voltage of the input pulse signal 5 exceeds the predetermined voltage (YES), it is considered that the input pulse signal 5 has risen, so the ninth step S32 is followed by the tenth step S33. .

第１０ステップＳ３３において、制御装置２０が、第２パルス立ち上がり時刻ｔ_２を記憶する。第２パルス立ち上がり時刻ｔ_２は、パルス電源装置３の動作が開始してから２度目に入力パルス信号５が立ち上がった時刻である。言い換えれば、第８ステップＳ３１～第１０ステップＳ３３を実行することによって、制御装置２０は第２パルス立ち上がり時刻ｔ_２を検知して記憶することができる。第１０ステップＳ３３の次には、第１１ステップＳ４１が実行される。 In a tenth step S33, the controller 20 stores the second pulse rising time _t2 . The second pulse rise time _t2 is the time when the input pulse signal 5 rises for the second time after the operation of the pulse power supply device 3 has started. In other words, by executing the eighth step S31 to the tenth step S33, the controller 20 can detect and store the second pulse rising time _t2 . After the tenth step S33, an eleventh step S41 is executed.

第１１ステップＳ４１において、制御装置２０が、パルス信号周期ＴＰを算出する。ここで、パルス信号周期ＴＰは、入力パルス信号５の周期を表す時間である。言い換えれば、パルス信号周期ＴＰは、第１パルス立ち上がり時刻ｔ_０から第２パルス立ち上がり時刻ｔ_２までの時間に等しい。したがって、パルス信号周期ＴＰは、第２パルス立ち上がり時刻ｔ_２から第１パルス立ち上がり時刻ｔ_０を減算することで算出できる。言い換えれば、第１ステップＳ０１～第１１ステップＳ４１を実行することによって、制御装置２０はパルス信号周期ＴＰを算出することができる。このとき、第１１ステップＳ４１が完了する時点において、パルス幅時間ＴＷおよびパルス信号周期ＴＰは算出されているが、入力パルス信号５はその第２周期がまだ終了していないことに注目されたい。言い換えれば、制御装置２０は、入力パルス信号５の入力が開始してから２周期未満の時間で、パルス幅時間ＴＷおよびパルス信号周期ＴＰを算出することができる。なお、パルス幅時間ＴＷをパルス信号周期ＴＰで除算することで、入力パルス信号５のデューティー比を算出することができる。第１１ステップＳ４１の次には、第１２ステップＳ５１が実行される。 In the eleventh step S41, the control device 20 calculates the pulse signal period TP. Here, the pulse signal period TP is time representing the period of the input pulse signal 5 . In other words, the pulse signal period TP is equal to the time from the first pulse rise time _t0 to the second pulse rise time _t2 . Therefore, the pulse signal period TP can be calculated by subtracting the first pulse rise time _t0 from the second pulse rise time _t2 . In other words, the controller 20 can calculate the pulse signal period TP by executing the first step S01 to the eleventh step S41. At this time, it should be noted that the pulse width time TW and the pulse signal period TP have been calculated at the time when the eleventh step S41 is completed, but the second period of the input pulse signal 5 has not yet ended. In other words, the control device 20 can calculate the pulse width time TW and the pulse signal period TP in less than two periods after the input of the input pulse signal 5 starts. The duty ratio of the input pulse signal 5 can be calculated by dividing the pulse width time TW by the pulse signal period TP. After the eleventh step S41, the twelfth step S51 is executed.

第１２ステップＳ５１において、制御装置２０が、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵを第２パルス立ち上がり時刻ｔ２で初期化する。ここで、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵは、次に入力パルス信号５が立ち上がると予測される時刻である。第１２ステップＳ５１の時点では、パルス電源装置３の動作が開始してから入力パルス信号５が２度目に立ち上がったばかりである。したがって、この時点における次回パルス立ち上がり時刻ＴＵとは、入力パルス信号５の入力が開始してから入力パルス信号５が３度目に立ち上がると予測される時刻である。この時刻を、便宜上、第３パルス立ち上がり時刻ｔ_５と呼ぶ。この第３パルス立ち上がり時刻ｔ_５を、後述する第１４ステップＳ７１で算出するための準備として、第１２ステップＳ５１では次回パルス立ち上がり時刻ＴＵの値として第２パルス立ち上がり時刻ｔ_２が設定される。なお、図８には、第２パルス立ち上がり時刻ｔ_２および第３パルス立ち上がり時刻ｔ_５の間に、第２パルス立ち下がり時刻ｔ_３と、後述する時刻ｔ_４とが示されているが、第２パルス立ち下がり時刻ｔ_３は特に利用されない。第１２ステップＳ５１の次には、第１３ステップＳ６１が実行される。 In the twelfth step S51, the controller 20 initializes the next pulse rise time TU to the second pulse rise time t2. Here, the next pulse rise time TU is the time at which the next rise of the input pulse signal 5 is predicted. At the time of the twelfth step S51, the input pulse signal 5 has just risen for the second time since the operation of the pulse power supply 3 started. Therefore, the next pulse rise time TU at this point is the predicted time when the input pulse signal 5 rises for the third time after the input of the input pulse signal 5 starts. This time is called the third pulse rising time _t5 for convenience. As a preparation for calculating the third pulse rising time _t5 in a fourteenth step S71, which will be described later, in a twelfth step S51, the second pulse rising time _t2 is set as the value of the next pulse rising time TU. In FIG. 8, between the second pulse rise time _t2 and the third pulse rise time _t5 , the second pulse fall time _t3 and the later-described time _t4 are shown. The 2-pulse fall time _t3 is not particularly used. After the 12th step S51, a 13th step S61 is executed.

第１３ステップＳ６１において、制御装置２０が、充電期間Ｔを設定する。充電期間Ｔは、コンデンサ３０の容量およびＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力に応じて算出され得る。したがって、充電期間Ｔは、予め算出されていてもよい。この場合、第１３ステップＳ６１は省略可能である。第１３ステップＳ６１の次には、第１４ステップＳ７１が実行される。 In the thirteenth step S61, the control device 20 sets the charging period T. FIG. Charging period T can be calculated according to the capacity of capacitor 30 and the output power of DC/DC converter 10 . Therefore, the charging period T may be calculated in advance. In this case, the thirteenth step S61 can be omitted. After the thirteenth step S61, a fourteenth step S71 is executed.

第１４ステップＳ７１において、制御装置２０が、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵを算出する。ここで、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵは、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵとしてそれまでに設定されていた値に、パルス信号周期ＴＰを加算することで算出することができる。上述のとおり、第１２ステップＳ５１の時点では、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵとして第２パルス立ち上がり時刻ｔ_２が設定されていた。したがって、第１４ステップＳ７１では、第２パルス立ち上がり時刻ｔ_２にパルス信号周期ＴＰを加算した第３パルス立ち上がり時刻ｔ_５が、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵに設定される。図８では、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵは、時刻ｔ_５および時刻ｔ_８として示されている。第１４ステップＳ７１の次には、第１５ステップＳ７２が実行される。 In a fourteenth step S71, the control device 20 calculates the next pulse rise time TU. Here, the next pulse rising time TU can be calculated by adding the pulse signal period TP to the value that has been set as the next pulse rising time TU. As described above, at the time of the twelfth step S51, the second pulse rise time _t2 was set as the next pulse rise time TU. Therefore, in the fourteenth step S71, the third pulse rise time _t5 obtained by adding the pulse signal period TP to the second pulse rise time _t2 is set as the next pulse rise time TU. In FIG. 8, the next pulse rising times TU are shown as time _t5 and time _t8 . After the fourteenth step S71, a fifteenth step S72 is executed.

第１５ステップＳ７２において、制御装置２０が、次回コンデンサ充電開始時刻ＴＣを算出する。ここで、次回コンデンサ充電開始時刻ＴＣは、コンデンサ３０の充電が開始される予定の時刻である。次回コンデンサ充電開始時刻ＴＣは、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵより、充電期間Ｔだけ先に設定される。したがって、次回コンデンサ充電開始時刻ＴＣは、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵから充電期間Ｔを減算することで算出することができる。図８では、次回コンデンサ充電開始時刻ＴＣは、時刻ｔ_４および時刻ｔ_７として示されている。第１５ステップＳ７２の次には、第１６ステップＳ７３が実行される。 In the fifteenth step S72, the control device 20 calculates the next capacitor charging start time TC. Here, the next capacitor charging start time TC is the time when charging of the capacitor 30 is scheduled to start. The next capacitor charging start time TC is set earlier by the charging period T than the next pulse rising time TU. Therefore, the next capacitor charging start time TC can be calculated by subtracting the charging period T from the next pulse rising time TU. In FIG. 8, the next capacitor charging start times TC are shown as time _t4 and time _t7 . After the fifteenth step S72, a sixteenth step S73 is executed.

第１６ステップＳ７３において、制御装置２０が、次回立ち下がり時刻ＴＤを算出する。ここで、次回パルス立ち下がり時刻ＴＤは、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵから最初に入力パルス信号５が立ち下がると予測される時刻である。したがって、次回パルス立ち下がり時刻ＴＤは、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵにパルス幅時間ＴＷを加算することで算出できる。図８では、次回パルス立ち下がり時刻ＴＤは、時刻ｔ_６および時刻ｔ_９として示されている。第１６ステップＳ７３の次には、第１７ステップＳ８１が実行される。 In the sixteenth step S73, the control device 20 calculates the next fall time TD. Here, the next pulse fall time TD is the time at which the input pulse signal 5 is predicted to fall first from the next pulse rise time TU. Therefore, the next pulse fall time TD can be calculated by adding the pulse width time TW to the next pulse rise time TU. In FIG. 8, the next pulse trailing edge times TD are shown as time _t6 and time _t9 . After the 16th step S73, a 17th step S81 is executed.

第１７ステップＳ８１において、制御装置２０が、次回コンデンサ充電開始時刻ＴＣに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を動作状態にする。より具体的には、制御装置２０が、次回コンデンサ充電開始時刻ＴＣに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を停止状態から動作状態に切り替えるための制御信号２１を生成してＤＣ／ＤＣコンバータ１０に向けて送信する。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、電源４から供給される電力をＤＣ／ＤＣ（直流／直流）変換して直流電力を出力する。この直流電力は、所望の直流定電圧と、前述のコンバータ出力電流ＩＯＶとで構成される。第１７ステップＳ８１の時点では、スイッチ４０が遮断状態であるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が出力する直流電力はコンデンサ３０を充電する。コンデンサ３０は、次回コンデンサ充電開始時刻ＴＣから次回パルス立ち上がり時刻ＴＵまでの充電期間Ｔをかけて、この直流電力で充電される。第１７ステップＳ８１の次には、第１８ステップＳ８２が実行される。 In the seventeenth step S81, the control device 20 brings the DC/DC converter 10 into operation at the next capacitor charging start time TC. More specifically, the control device 20 generates a control signal 21 for switching the DC/DC converter 10 from the stopped state to the operating state at the next capacitor charging start time TC, and transmits the control signal 21 to the DC/DC converter 10 . do. As a result, the DC/DC converter 10 converts the power supplied from the power supply 4 into DC/DC (direct current/direct current) and outputs direct current power. This DC power is composed of a desired DC constant voltage and the aforementioned converter output current IOV. At the time of the seventeenth step S<b>81 , the switch 40 is in the cut-off state, so the DC power output from the DC/DC converter 10 charges the capacitor 30 . The capacitor 30 is charged with this DC power over a charging period T from the next capacitor charging start time TC to the next pulse rise time TU. After the seventeenth step S81, an eighteenth step S82 is executed.

第１８ステップＳ８２において、制御装置２０が、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵに、スイッチ４０を導通状態にする。より具体的には、制御装置２０が、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵに、スイッチ４０を遮断状態から導通状態に切り替えるための制御信号２２を生成してスイッチ４０に向けて送信する。その結果、スイッチ４０は導通状態になり、コンデンサ３０はそれまで充電された電力を負荷６に向けて放電し始める。言い換えれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が出力するコンバータ出力電流ＩＯＶと、コンデンサ３０が出力するコンデンサ出力電流ＩＯＣとが合わさった合計出力電流ＩＯＴが、導通状態のスイッチ４０を介して、負荷６に向けて流れる。パルス電源装置３のこの状態は、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵから次回パルス立ち下がり時刻ＴＤまで、パルス幅時間ＴＷをかけて継続する。第１８ステップＳ８２の次には、第１９ステップＳ８３が実行される。 In the eighteenth step S82, the controller 20 brings the switch 40 into conduction at the next pulse rise time TU. More specifically, the control device 20 generates the control signal 22 for switching the switch 40 from the cut-off state to the on state at the next pulse rise time TU, and transmits the control signal 22 to the switch 40 . As a result, switch 40 becomes conductive and capacitor 30 begins to discharge the power it has been charged to load 6 . In other words, the total output current IOT, which is the combination of the converter output current IOV output by the DC/DC converter 10 and the capacitor output current IOC output by the capacitor 30, is directed toward the load 6 via the switch 40 in the conducting state. flow. This state of the pulse power supply 3 continues over the pulse width time TW from the next pulse rise time TU to the next pulse fall time TD. After the eighteenth step S82, a nineteenth step S83 is executed.

第１９ステップＳ８３において、制御装置２０が、次回パルス立ち下がり時刻ＴＤに、スイッチ４０を遮断状態にし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を停止状態にする。より具体的には、制御装置２０が、次回パルス立ち下がり時刻ＴＤに、スイッチ４０を導通状態から遮断状態に切り替えるための制御信号２２を生成してスイッチ４０に向けて送信する。また、制御装置２０が、次回パルス立ち下がり時刻ＴＤに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を動作状態から停止状態に切り替えるための制御信号２１を生成してＤＣ／ＤＣコンバータ１０に向けて送信する。その結果、負荷６への電力供給は、次のパルス立ち上がりまで停止する。第１９ステップＳ８３の次には、第１４ステップＳ７１が再度実行される。 In the 19th step S83, the controller 20 turns off the switch 40 and turns off the DC/DC converter 10 at the next pulse falling time TD. More specifically, the control device 20 generates the control signal 22 for switching the switch 40 from the ON state to the OFF state at the next pulse fall time TD, and transmits the control signal 22 to the switch 40 . Further, the control device 20 generates a control signal 21 for switching the DC/DC converter 10 from the operating state to the stopped state at the next pulse fall time TD, and transmits the control signal 21 to the DC/DC converter 10 . As a result, the power supply to the load 6 stops until the next pulse rise. After the nineteenth step S83, the fourteenth step S71 is executed again.

以上の説明では、パルス信号周期ＴＰを第１１ステップＳ４１で算出した後、この算出された値を第１４ステップＳ７１で次回パルス立ち上がり時刻ＴＵに加算し続けることで、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵ、次回コンデンサ充電開始時刻ＴＣおよび次回パルス立ち下がり時刻ＴＤを算出することができる。これらの時刻をより正確に取得するために、フェイズド・ロックド・ループの原理を応用してもよい。 In the above description, after the pulse signal period TP is calculated in the eleventh step S41, by continuing to add this calculated value to the next pulse rise time TU in the fourteenth step S71, the next pulse rise time TU, the next capacitor The charge start time TC and the next pulse fall time TD can be calculated. In order to obtain these times more accurately, the principle of phased locked loop may be applied.

このように、一実施形態によるパルス電源装置３では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態と、スイッチ４０の状態とを、それぞれ別々のタイミングで切り替える制御を行う。さらに、入力パルス信号５の周期およびデューティー比が未知であったとしても、２周期未満の時間内でパルス信号周期ＴＰおよびパルス幅時間ＴＷを測定することによって、少なくとも第３周期以降においては、入力パルス信号５のパルスが立ち上がってコンデンサ３０が放電を始める前に、コンデンサ３０を事前に充電することが可能となる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力に並列に接続されるコンデンサ３０を小型化することが可能となる。また、一実施形態によるレーダシステム１では、このようなパルス電源装置３を用いることによって、レーダ装置２が発射するレーダ波の周期およびデューティー比を自由に変更することが可能となる。 Thus, in the pulse power supply device 3 according to one embodiment, control is performed to switch the state of the DC/DC converter 10 and the state of the switch 40 at different timings. Furthermore, even if the period and duty ratio of the input pulse signal 5 are unknown, by measuring the pulse signal period TP and the pulse width time TW within a period of less than two periods, the input It is possible to precharge the capacitor 30 before the pulse of the pulse signal 5 rises and the capacitor 30 begins to discharge. As a result, the capacitor 30 connected in parallel with the output of the DC/DC converter 10 can be miniaturized. Moreover, in the radar system 1 according to one embodiment, by using such a pulse power supply device 3, it is possible to freely change the period and duty ratio of the radar wave emitted by the radar device 2. FIG.

（第２実施形態）
第１実施形態では、コンデンサ３０を充電する充電期間Ｔを、入力パルス信号５が立ち上がる直前に設けた。本実施形態では、入力パルス信号５が立ち下がった直後の時間をさらに利用して、コンデンサ３０の充電を行う。本実施形態では、オン期間直前の充電期間を第１充電期間Ｔ_１と呼び、オン期間直後の充電期間を第２充電期間Ｔ_２と呼ぶ。 (Second embodiment)
In the first embodiment, the charging period T for charging the capacitor 30 is provided immediately before the input pulse signal 5 rises. In this embodiment, the time immediately after the input pulse signal 5 falls is further used to charge the capacitor 30 . In this embodiment, the charging period immediately before the ON period is called a first charging period _T1 , and the charging period immediately after the ON period is called a second charging period _T2 .

本実施形態によるパルス電源装置３の構成および動作のうち、一部の要素は第１実施形態の場合と同様であるので、共通する要素については同じ名称および符号を用いて詳細な説明を省略する。 Some of the elements in the configuration and operation of the pulse power supply device 3 according to the present embodiment are the same as those in the first embodiment, so the same names and symbols are used for common elements, and detailed descriptions thereof are omitted. .

図９は、一実施形態によるパルス電源装置３の一動作例を示すタイムチャートである。図９のタイムチャートは、オン期間が開始する前にＤＣ／ＤＣコンバータ１０が動作を始めてコンデンサ３０が充電され、さらにオン期間が終了してもＤＣ／ＤＣコンバータ１０が動作を続けてコンデンサ３０を充電する動作例を示している。 FIG. 9 is a time chart showing one operation example of the pulse power supply device 3 according to one embodiment. In the time chart of FIG. 9, the DC/DC converter 10 starts operating and the capacitor 30 is charged before the ON period starts, and the DC/DC converter 10 continues to operate and the capacitor 30 is charged even after the ON period ends. An example of charging operation is shown.

図９のタイムチャートは、第１グラフＧ３１～第３グラフＧ３３からなる合計３つのグラフを含んでいる。図９の第１グラフＧ３１～第３グラフＧ３３に共通して、横軸は時間を示し、縦軸は電流を示している。 The time chart of FIG. 9 includes a total of three graphs consisting of a first graph G31 to a third graph G33. Common to the first graph G31 to the third graph G33 of FIG. 9, the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates current.

第１グラフＧ３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が出力するコンバータ出力電流ＩＯＶの時間変化を示している。コンバータ出力電流ＩＯＶは、オフ期間のうち、オン期間が始まる直前の第１充電期間Ｔ_１が始まると同時にゼロから増加を始め、充電期間Ｔに続くオン期間と、オン期間が終了した直後の第２充電期間Ｔ_２が終了するまでほぼ一定であり、第２充電期間Ｔ_２が終了するとゼロに戻る。 A first graph G31 shows the change over time of the converter output current IOV that the DC/DC converter 10 outputs. The converter output current IOV starts increasing from zero at the same time as the first charging period _T1 immediately before the ON period starts in the OFF period. It is approximately constant until the end of the second charging period _T2 and returns to zero when the second charging period _T2 ends.

第２グラフＧ３２および第３グラフＧ３３については、図６の第２グラフＧ２２および第３グラフＧ２３と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。 The second graph G32 and the third graph G33 are the same as the second graph G22 and the third graph G23 of FIG. 6, so further detailed description will be omitted.

図１０Ａおよび図１０Ｂは、それぞれ、一実施形態によるパルス電源装置３の制御方法の一構成例を示すフローチャートの一部である。図１０Ａおよび図１０Ｂのフローチャートは、第１ステップＳ０１～第２２ステップＳ９３からなる合計２２のステップを含んでいる。そのうち、図１０Ａは前半の第１ステップＳ０１～第１３ステップＳ６２を示しており、図１０Ｂは後半の第１４ステップＳ７１～第２２ステップＳ９３を示している。 10A and 10B are each part of a flow chart showing one configuration example of the control method of the pulse power supply device 3 according to one embodiment. The flowcharts of FIGS. 10A and 10B include a total of 22 steps consisting of a first step S01 to a twenty-second step S93. Among them, FIG. 10A shows the first half of the first step S01 to the thirteenth step S62, and FIG. 10B shows the second half of the fourteenth step S71 to the twenty-second step S93.

図１０Ａおよび図１０Ｂのフローチャートと連動して、パルス電源装置３の一動作例を、タイムチャートを用いて説明する。図１１は、一実施形態によるパルス電源装置３の一動作例を示すタイムチャートである。図１１のタイムチャートは、入力パルス信号５の電圧の時間変化と、コンバータ出力電流ＩＯＶの時間変化とを示している。 An operation example of the pulse power supply device 3 will be described using a time chart in conjunction with the flowcharts of FIGS. 10A and 10B. FIG. 11 is a time chart showing one operation example of the pulse power supply device 3 according to one embodiment. The time chart of FIG. 11 shows the time change of the voltage of the input pulse signal 5 and the time change of the converter output current IOV.

図１０Ａおよび図１０Ｂのフローチャートが開始すると、パルス電源装置３の状態が初期化されて、第１ステップＳ０１が実行される。図１０Ａおよび図１０Ｂのフローチャートのうち、開始してから第１１ステップＳ４１までは、図７Ａおよび図７Ｂのフローチャートの場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。ただし、本実施形態における、第１実施形態の場合と同様のステップに係る説明では、図８のタイムチャートを、図１１のタイムチャートに読み替えられたい。 When the flowcharts of FIGS. 10A and 10B start, the state of the pulse power supply device 3 is initialized and the first step S01 is executed. In the flowcharts of FIGS. 10A and 10B, from the start to the eleventh step S41 are the same as in the flowcharts of FIGS. 7A and 7B, so further detailed description will be omitted. However, in the description of the steps in this embodiment that are the same as in the first embodiment, the time chart in FIG. 8 should be read as the time chart in FIG.

第１２ステップＳ５１において、制御装置２０が、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵを第２パルス立ち上がり時刻ｔ_２で初期化する。第１２ステップＳ５１の次には、第１３ステップＳ６２が実行される。なお、第１２ステップＳ５１のさらなる詳細については、図７Ａおよび図７Ｂのフローチャートの場合と同様であるので、省略する。 In a twelfth step S51, the controller 20 initializes the next pulse rise time TU to the second pulse rise time _t2 . After the 12th step S51, a 13th step S62 is executed. Further details of the twelfth step S51 are the same as those in the flowcharts of FIGS. 7A and 7B, and are therefore omitted.

第１３ステップＳ６２において、制御装置２０が、第１充電期間Ｔ_１を設定する。第１充電期間Ｔ_１は、コンデンサ３０の容量およびＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力に応じて算出され得る。したがって、第１充電期間Ｔ_１は、予め算出されていてもよい。この場合、第１３ステップＳ６２は省略可能である。なお、本実施形態では第２充電期間Ｔ_２が存在するので、第１充電期間Ｔ_１は第１実施形態の充電期間Ｔよりも短くてもよい場合がある。第１３ステップＳ６２の次には、第１４ステップＳ７１が実行される。 In a thirteenth step S62, the control device 20 sets the first charging period _T1 . The first charging period _T1 can be calculated according to the capacity of capacitor 30 and the output power of DC/DC converter 10 . Therefore, the first charging period _T1 may be calculated in advance. In this case, the thirteenth step S62 can be omitted. Since the second charging period _T2 exists in this embodiment, the first charging period _T1 may be shorter than the charging period T in the first embodiment. After the thirteenth step S62, a fourteenth step S71 is executed.

図１０Ａおよび図１０Ｂのフローチャートのうち、第１４ステップＳ７１～第１７ステップＳ８１は、図７Ａおよび図７Ｂの第１４ステップＳ７１～第１７ステップＳ８１と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。 10A and 10B, the 14th step S71 to 17th step S81 are the same as the 14th step S71 to 17th step S81 in FIGS. 7A and 7B, so further detailed description is omitted.

第１８ステップＳ８２において、制御装置２０が、次回パルス立ち上がり時刻ＴＵに、スイッチ４０を導通状態にする。第１８ステップＳ８２の次には、第１９ステップＳ８４が実行される。なお、第１８ステップＳ８２のさらなる詳細については、図７Ａおよび図７Ｂのフローチャートの場合と同様であるので、省略する。 In the eighteenth step S82, the controller 20 brings the switch 40 into conduction at the next pulse rise time TU. After the eighteenth step S82, a nineteenth step S84 is executed. Further details of the eighteenth step S82 are the same as those in the flowcharts of FIGS. 7A and 7B, and therefore are omitted.

第１９ステップＳ８４において、制御装置２０が、次回パルス立ち下がり時刻ＴＤに、スイッチ４０を遮断状態にする。より具体的には、制御装置２０が、次回パルス立ち下がり時刻ＴＤに、スイッチ４０を導通状態から遮断状態に切り替えるための制御信号２２を生成してスイッチ４０に向けて送信する。その結果、負荷６への電力供給は、次のパルス立ち上がりまで停止する。ただし、本実施形態の第１９ステップＳ８４では、第１実施形態の第１９ステップＳ８３とは異なり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は次回パルス立ち下がり時刻ＴＤで停止せず、図１１の時刻ｔ_１０まで続く第２充電期間Ｔ_２が終了するまで動作を続けてコンデンサ３０を充電する。言い換えれば、次回パルス立ち下がり時刻ＴＤから第２充電期間Ｔ_２が開始する。第１９ステップＳ８４の次には、第２０ステップＳ９１が実行される。 In the 19th step S84, the controller 20 turns off the switch 40 at the next pulse fall time TD. More specifically, the control device 20 generates the control signal 22 for switching the switch 40 from the ON state to the OFF state at the next pulse fall time TD, and transmits the control signal 22 to the switch 40 . As a result, the power supply to the load 6 stops until the next pulse rise. However, in the 19th step S84 of the present embodiment, unlike the 19th step S83 of the first embodiment, the DC/DC converter 10 does not stop at the next pulse fall time TD, and continues until time _t10 in FIG. The operation continues to charge the capacitor 30 until the end of the second charging period _T2 . In other words, the second charging period _T2 starts from the next pulse trailing edge time TD. After the nineteenth step S84, a twentieth step S91 is executed.

第２０ステップＳ９１において、制御装置２０が、コンデンサ３０の電圧を取得する。第２０ステップＳ９１の次には、第２１ステップＳ９２が実行される。 In a twentieth step S91, the control device 20 acquires the voltage of the capacitor 30. FIG. After the twentieth step S91, a twenty-first step S92 is executed.

第２１ステップＳ９２において、制御装置２０が、コンデンサ３０の電圧が既定電圧を上回ったかどうかを判定する。この既定電圧は、コンデンサ３０の充電が充分であるかどうかを判定するために用いられる。ただし、コンデンサ３０は、第２充電期間Ｔ_２の後、次のオン期間に放電を始める前に、このオン期間の直前に設けられた第１充電期間Ｔ_１で再度充電される。既定電圧は、このことを考慮して適宜に設定されていることが好ましい。コンデンサ３０の電圧が既定電圧を上回っていない場合（ＮＯ）は、コンデンサ３０の充電がまだ十分ではないと判定されて、第２１ステップＳ９２の次には第２０ステップＳ９１が再度実行される。反対に、コンデンサ３０の電圧が既定電圧を上回った場合（ＹＥＳ）は、コンデンサ３０の充電が十分であると判定されて、第２１ステップＳ９２に次には、第２２ステップＳ９３が実行される。 In a twenty-first step S92, the controller 20 determines whether the voltage of the capacitor 30 has exceeded a predetermined voltage. This predetermined voltage is used to determine whether the charge on capacitor 30 is sufficient. However, after the second charging period _T2 , the capacitor 30 is charged again in the first charging period _T1 provided immediately before this ON period before starting to discharge in the next ON period. It is preferable that the predetermined voltage is appropriately set in consideration of this. If the voltage of the capacitor 30 does not exceed the predetermined voltage (NO), it is determined that the charging of the capacitor 30 is still insufficient, and the 20th step S91 is performed again after the 21st step S92. Conversely, if the voltage of the capacitor 30 exceeds the predetermined voltage (YES), it is determined that the capacitor 30 is sufficiently charged, and the twenty-first step S92 is followed by the twenty-second step S93.

第２２ステップＳ９３において、制御装置２０が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を停止状態にする。より具体的には、制御装置２０が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を動作状態から停止状態に切り替えるための制御信号２１を生成してＤＣ／ＤＣコンバータ１０に向けて送信する。その結果、コンデンサ３０への充電は停止する。言い換えれば、第２充電期間Ｔ_２が終了する。第２充電期間Ｔ_２が終了する時刻は、図１１では時刻ｔ_１０および時刻ｔ_１１として示されている。第２２ステップＳ９３の次には、第１４ステップＳ７１が再度実行される。 In the twenty-second step S93, the control device 20 brings the DC/DC converter 10 into a stopped state. More specifically, control device 20 generates control signal 21 for switching DC/DC converter 10 from an operating state to a stopped state, and transmits the control signal 21 to DC/DC converter 10 . As a result, charging to the capacitor 30 stops. In other words, the second charging period _T2 ends. The times at which the second charging period _T2 ends are shown as time _t10 and time _t11 in FIG. After the twenty-second step S93, the fourteenth step S71 is executed again.

以上に説明したように、本実施形態では、オン期間に放電するコンデンサ３０を充電するために、その直前の第１充電期間Ｔ_１と、このオン期間の前のオン期間の直後の第２充電期間Ｔ_２とが設けられている。こうすることで、コンデンサ３０の電圧低下を抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, in order to charge the capacitor 30 that is discharged during the ON period, the first charging period _T1 immediately before that and the second charging period T1 immediately after the ON period before this ON period. A period _T2 is provided. By doing so, the voltage drop of the capacitor 30 can be suppressed.

以上、発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、前記実施の形態に説明したそれぞれの特徴は、技術的に矛盾しない範囲で自由に組み合わせることが可能である。 Although the invention made by the inventor has been specifically described above based on the embodiment, it should be understood that the invention is not limited to the above-described embodiment, and that various changes can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say. Further, the features described in the above embodiments can be freely combined within a technically consistent range.

１レーダシステム
２レーダ装置
３パルス電源装置
４電源
５入力パルス信号
６負荷
１０ＤＣ／ＤＣコンバータ
２０制御装置
２０１バス
２０２インタフェース装置
２０３演算装置
２０４記憶装置
２０５プログラム
２０６記録媒体
２１、２２制御信号
３０コンデンサ
４０スイッチ
Ａ、Ｂ出力ノード
Ｃコンデンサ
Ｄ１～Ｄ４ダイオード
ΔＩ電流低下
Ｇ１～Ｇ３、Ｇ１１～Ｇ１４、Ｇ２１～Ｇ２３、Ｇ３１～Ｇ３３グラフ
Ｉｏｕｔ電流
Ｉｐ電流
ＩＯＣコンデンサ出力電流
ＩＯＴ合計出力電流
ＩＯＶコンバータ出力電流
Ｌインダクタ
Ｌｋ共振インダクタ
Ｑ１～Ｑ４スイッチ素子
Ｒ抵抗
Ｔ充電期間
Ｔ_１第１充電期間
Ｔ_２第２充電期間
ｔ_１～ｔ_１１時刻
ＴＰパルス信号周期
ＴＲトランス
ＴＷパルス幅時間
Ｖｉｎ電源
1 radar system 2 radar device 3 pulse power supply device 4 power supply 5 input pulse signal 6 load 10 DC/DC converter 20 control device 201 bus 202 interface device 203 arithmetic device 204 storage device 205 program 206 recording medium 21, 22 control signal 30 capacitor 40 Switch A, B Output node C Capacitor D1-D4 Diode ΔI Current drop G1-G3, G11-G14, G21-G23, G31-G33 Graph Iout Current Ip Current IOC Capacitor output current IOT Total output current IOV Converter output current L Inductor Lk Resonant inductor Q1-Q4 Switch element R Resistance T Charging period T _1st charging period T _2nd charging period t ₁ to t ₁₁ time TP Pulse signal period TR Transformer TW Pulse width time Vin Power supply

Claims

A pulse power supply device configured to supply pulsed power to an external radar device,
a DC/DC (direct current/direct current) converter configured to be switchable between an operating state in which a constant DC voltage is output and a stopped state in which the output power is zero;
a capacitor connected in parallel to the output of the DC/DC converter;
It is connected in series with the output of the DC/DC converter and configured to be switchable between a conducting state in which the output power output from the DC/DC converter and the capacitor is passed to a subsequent stage, and a cutoff state in which the output power is cut off. and
a first switching control for switching between the operating state and the stopped state of the DC/DC converter and a second switching control for switching between the conductive state and the cut-off state of the switch based on the input pulse signal input from the outside; and a controller for
The control device is
calculating the pulse signal period and the pulse width time of the input pulse signal prior to the pulse rise of the third period from the start of input of the input pulse signal;
performing control to switch the DC/DC converter from the stopped state to the operating state at the start of a predetermined first charging period immediately before the rise of the pulse after the third cycle from the start of input of the input pulse signal;
A pulse power supply device that performs control to switch the switch between the conductive state and the cutoff state in accordance with pulse rise and pulse fall after the third cycle from the start of input of the input pulse signal.

The pulse power supply device according to claim 1,
The control device is
A pulse power supply device for setting the first charging period such that the output voltage from the DC/DC converter and the capacitor is equal to a desired voltage higher than the DC constant voltage in pulses of the third cycle and later.

In the pulse power supply device according to claim 2,
The control device is
Detecting a first pulse rise at which the input pulse signal first rises from the input start,
detecting a first pulse falling edge at which the input pulse signal falls first from the first pulse rising edge, measuring a pulse width time from the first pulse rising edge to the first pulse falling edge;
measuring a pulse signal period from the first pulse rise to the second pulse rise by detecting a second pulse rise at which the input pulse signal rises after the first pulse rise;
A pulse power supply that calculates the first charging period further based on the pulse width time and the pulse signal period .

In the pulse power supply device according to any one of claims 1 to 3,
The control device is
A pulse power supply device that performs control for switching the DC/DC converter to the stopped state after the voltage of the capacitor exceeds a predetermined voltage after switching the switch to the cutoff state.

a radar device;
A pulse power supply device that supplies power to the radar device,
The pulse power supply device
a DC/DC converter capable of switching between an operating state in which a constant DC voltage is output and a stopped state in which the output power is zero;
a capacitor connected in parallel to the output of the DC/DC converter;
It is connected in series with the output of the DC/DC converter and configured to be switchable between a conducting state in which the output power output from the DC/DC converter and the capacitor is passed to a subsequent stage, and a cutoff state in which the output power is cut off. and
a first switching control for switching between the operating state and the stopped state of the DC/DC converter and a second switching control for switching between the conductive state and the cut-off state of the switch based on an input pulse signal input from the outside; and a controller for performing
The control device is
calculating the pulse signal period and the pulse width time of the input pulse signal prior to the pulse rise of the third period from the start of input of the input pulse signal;
performing control to switch the DC/DC converter from the stopped state to the operating state at the start of a predetermined first charging period immediately before the rise of the pulse in and after the third cycle from the start of input of the input pulse signal;
A radar system that performs control to switch the switch between the conductive state and the cutoff state in accordance with pulse rise and pulse fall after the third cycle from the start of input of the input pulse signal.

A control method for a pulse power supply device configured to supply pulsed power to an external radar device, comprising:
inputting and analyzing the input pulse signal from the outside;
A DC/DC converter having a capacitor connected in parallel to its output performs a first switching control that switches between an operating state in which a constant DC voltage is output and a stopped state in which the output power is zero based on the input pulse signal. and
The switch connected in series with the output of the DC/DC converter has a conducting state in which the output power output from the DC/DC converter and the capacitor is passed to a subsequent stage, and a cut-off state in which the output power is cut off. performing a second switching control that switches based on the input pulse signal;
The parsing includes
calculating the pulse signal period and the pulse width time of the input pulse signal prior to the rise of the pulse in the third period from the start of input of the input pulse signal;
Performing the first switching control includes:
switching the DC/DC converter from the stopped state to the operating state at the start of a predetermined capacitor charging period immediately before the rise of the pulse in and after the third cycle from the start of input of the input pulse signal;
Performing the second switching control includes:
A method of controlling a pulse power supply, comprising switching the switch between the conductive state and the cutoff state in accordance with a pulse rising edge and a pulse falling edge after a third cycle from the start of input of the input pulse signal.