JPH01171213A - 高電圧高繰返しパルス発生電源装置 - Google Patents
高電圧高繰返しパルス発生電源装置Info
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- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
に、電子ビーム、イオンビームの発生、加速器、及びX
線管等の高速繰り返し駆動に使用され、半導体素子、ス
パークギャップ、サイラトロン、クロスフィールド管を
スイッチとして用いたテスラ型昇圧器と可飽和インダク
タによるパルス圧縮回路とを併用するものに関する。
速器、及びX線管等の駆動には、立ち上がり時間が数1
0 n5ec程度でかつパルス幅の短い高電圧パルスが
必要である。
めの電源装置としては主にサイラトロンや、スパークギ
ャップスイッチを使用したL−C反転回路、ブルームラ
イン回路、パルス整形回路等が利用されており、前記装
置をかなりの高速で°繰り返し駆動することが可能とな
っている。
立ち上がり時間を短く、しかも、繰り返し速度を速くし
て動作させると、スイッチ素子での電力損失が大きくな
り、かつ、これが素子自体の負担となるためスイッチ素
子の寿命が極めて短くなると共に、電源装置の大電力化
及び大平均電力化が困難であるという不都合があった。
とも検討されたが、パルス幅を充分に短くし、かつ、出
力インピーダンスを低くして充分に大きな尖頭電力を得
ることが不可能であったため、前記装置を駆動すること
ができなかった。
し動作が可能で、かつ低い出力インピーダンス特性が得
られ、しかも極めて長寿命で信頼が高く、高出力の高電
圧高繰返しパルス発生電源装置を提供することを目的と
している。
圧器Tlと、このテスラ型昇圧器Tlに直流電源PSを
断続的に供給するためのパルススイッチ手段SWと、前
記テスラ型昇圧器Tlの2次側に縦続的に接続され可飽
和インダクタSLI。
とを具備せしめて高電圧高繰返しパルス発生電源装置と
した。
イッチ素子SW、スパークギャップ、サイラトロン、ク
ロスフィールド管を用いることができる。また、前記可
飽和インダクタSLI、SL2.Sb2としては非晶質
金属強磁性体薄膜を多層巻にした磁心を有するものとす
ることができる。さらに、前記可飽和インダクタSLI
、SL2、Sb2はフェライト磁心を有するものとする
ことができる。
の非晶質金属強磁性体薄膜としてはポリアミド系、ポリ
イミド系、またはポリエステル系等の合成樹脂薄膜の絶
縁材または合成樹脂含浸による絶縁潤またはコーティン
グによる絶縁膜を介して巻回されているものとすること
ができる。
ユーズ社のCROSSATRON(登録商標)を使用す
ることができる。
鉄損を始めとする損失が少なく、また、パルス圧縮回路
AI、A2.A3を併用するため、構成部品も少なくて
済み、高速繰り返し動作も可能となる。また、出力イン
ピーダンスら低くすることができる。
素子を使用することが可能になるとともに、パルススイ
ッチ手段としてスパークギャップ、サイラトロン、また
は、クロスフィールド管を使用した場合にはスイッチン
グによる負担を軽減することが可能となる。
説明する。
電源装置の回路図を示す。
てのサイラトロンスイッチ素子SWを並列接続し、そし
て、直流電源PSの+側とテスラ型昇圧器T1の1次コ
イルの一端との間にエネルギ蓄積コンデンサCIを直列
に介挿しである。そして、テスラ型昇圧器Tlの1次コ
イルの他端は直流電源PSの一側に接続されている。
接続された可飽和インダクタSLI、SL2.SL3及
びコンデンサC2,C3,C4を夫々有するパルス圧縮
回路At、A2.A3が接続されている。
続されている。
路の具体的構造を示す。同図に示されるようにパルス圧
縮回路装置は、高電圧に対する安定性と低インダクタン
スを実現するために、高電圧導体板lを中央に置き、こ
れを2枚のアース導体板3a、3bにより挟み込む構造
となっている。
絶縁油に浸されている。
ダクタンスの小さいセラミックコンデンサ、オイルコン
デンサ、水コンデンサ等を複数個並列接続することによ
り構成される。
エネルギ蓄積コンデンサCIとしては例えば、オイルコ
ンデンサ等が使用される。また、前記可飽和インダクタ
SLI、SL2.SL3は液冷するようにしてもよい。
例えば、第3図に示す磁心に夫々所定数のコイルを巻回
することにより構成することができる。
縁用合成樹脂薄膜9とを重ね合わせ多層巻にして構成さ
れている。非晶質金属強磁性体薄膜7としては例えば、
フェライト、Fe系或はC0系の非晶質(アモルファス
)金属を用いるのが好ましく、これにより低損失、高透
磁率、高磁束密度の磁束を形成することができる。
ド系、ポリイミド系或はポリエステル系合成樹脂を用い
たものを使用することができる。
、非晶質金属強磁性体薄膜7を多層巻にし、絶縁層とし
てシリコン系、エポキシ系、アクリル酸エステル系等の
樹脂を含浸させたもの、Si 02 、Mg O、バラ
キシリレリン、セラミック等の絶縁膜でコーティングし
た非晶質金属強磁性体薄膜7を多層巻にしたもの、或は
フェライトを一体成型したもの等を用いるようにしても
よい。
な磁心を夫々所望の数だけ使用しかつコイルの巻き線数
を適切に選択することにより、飽和時のインダクタンス
5Lsatが例えば順次小さくなるように構成される。
説明する。
PSでVCIに充電しておき、サイラトロンスイッチS
Wのグリッドを外部からトリガすることにより前記サイ
ラトロンスイッチSWを導通させる。これにより、コン
デンサCIの電荷がテスラ型昇圧器T1を介してコンデ
ンサC2に移乗し、−旦コンデンサC2が正電圧に充電
された後に、テスラ型昇圧器特有の重共振モードにより
コンデンサC2の電圧が負電圧に反転し最大負電圧VC
2n+axに達する。
にあり、高インダクタンスとなるため、コンデンサC2
の電荷は殆どコンデンサc3に流出することはない。
に達すると、可飽和インダクタンスSLIは飽和状態に
なり急激にインダクタが低下する。これにより、コンデ
ンサC2に蓄積された電荷は、コンデンサC1へ戻らず
、コンデンサC2、可飽和インダクタSLI及びコンデ
ンサC3によって構成される回路の時定数τlに従って
コンデンサC3へ移乗し、τ1時間経過後このコンデン
サC3の電圧が最大電圧VC3maxに達する。このと
き、時定数τIは次式で表される。
+C2ここで5Llsatは可飽和インダクタSLIの
飽和インダクタンスである。上式で表される時定数τl
の間、可飽和インダクタSL2は未飽和状態にあり、コ
ンデンサC2に蓄積された電荷はコンデンサC4に流入
せず、殆どコンデンサC3へ移乗する。そして、コンデ
ンサC3の電圧がVC3maxに達すると、可飽和イン
ダクタSL2か急激に飽和するが、ここで可飽和インダ
クタSL2の飽和インダクタンスを可飽和インダクタS
LIのそれよりも小さくしておくことにより、コンデン
サC3、可飽和インダクタSL2、及びコンデンサC4
によって構成される回路の時定数τ2に従ってコンデン
サC3に蓄積されたエネルギを有効にコンデンサC4へ
移乗さ仕るとともに、パルス幅を圧縮することが可能と
なる。
C4+ C4ここで、5L2satは可飽和インダクタ
SL2の飽和インダクタンスである。
に移乗するまで可飽和インダクタSL3が未飽和状態を
保ちエネルギの移乗が行われ、コンデンサC4の電圧が
最大となった時点で飽和インダクタSL3か飽和し、コ
ンデンサC4に蓄積されたエネルギが負荷LDに流入す
る。なお・、電源装置の出力インピーダンスZ out
は、Zout=2 SL sat 4−で表され、
可飽和インダクタSL3の形状を考慮することにより、
その飽和インダクタンス5Lasat数nHと小さくす
ることができるから出力インピーダンスZoutを1Ω
以下にすることら可能である。
に接続し、回路中のインダクタとして可飽和インダクタ
を使用しかつ可飽和インダクタの飽和インダクタンスを
次第に減少させることにより、パルス圧縮装置を構成す
ることが可能となり、エネルギを有効に伝達させると共
に、パルス幅の圧縮が可能となる。
ダンスと電子ビーム発生器のインピーダンスとを整合さ
せることができる。 ゛また、初段のパルス発
生装置に、効率が高く、かつ大形化が容易であるテスラ
型昇圧器を用いることにより、直流電源電圧を例えば、
数10KVと低くすることができ、絶縁が容易になる。
0.25μF、コンデンサC2,C3゜C4の容量を夫
々l0nFとし、負荷LDの抵抗を2.0Ωと設定した
場合には、次のような結果が、得られた。
ラトロンスイッチ素子SWをトリガすることによりコン
デンサC2の電圧は140KVに達し、その後1.3μ
sec経過後、コンデンサC3の電圧は30KVとなっ
た。さらに300n see経過後には、コンデンサC
4の電圧が125KVに達した後、負荷電流25KA、
電圧50KV、負荷への注入電力的1.2GWが得られ
た。また、このときの電流立ち上がり時間は40 n5
ecであり、パルス全幅はl 00 n5ecであった
。
プ、サイラトロン、クロスフィールド管、テスラ型昇圧
器、パルス圧縮回路を組み合わせることにより、高速繰
り返し動作が可能でかつ低い出力インピーダンスを有す
る高電圧高繰返しパルス発生電源装置が実現される。
信頼性を大幅に向上させることができる。
等の優れた特長がある。
は高電圧高繰返しパルス発生電源装置の概要を示す回路
図、第2図はその高電圧高繰返しパルス発生電源装置に
使用されるパルス圧縮回路の構造を示す側面図、第3図
は前記回路装置に使用される可飽和インダクタの磁心の
一例を示す一部断面とした斜視図である。 PS・・・直流電源、 SW・・・サイラトロンスイッチ素子、TI・・・テス
ラ型昇圧器、 SLI、SL2.SL3・・・可飽和インダクタ、CI
、C2,C3,C4・・・コンデンサ、AI、A2.A
3・・・パルス圧縮回路、LD・・・負荷、
LL・・・インダクタンス、l・・・高電圧導体板、
3a、3b・・・接地導体板、7・・非晶質金属強磁
性体薄膜、 9・・・絶縁用合成樹脂薄膜。 図
Claims (8)
- (1)テスラ型昇圧器と、このテスラ型昇圧器に直流電
源を断続的に供給するためのパルススイッチ手段と、前
記テスラ型昇圧器の2次側に縦続的に接続され可飽和イ
ンダクタとエネルギ蓄積コンデンサとからなるパルス圧
縮回路とを具備することを特徴とする高電圧高繰返しパ
ルス発生電源装置。 - (2)前記パルススイッチ手段は半導体スイッチ素子で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の高電
圧高繰返しパルス発生電源装置。 - (3)前記パルススイッチ手段はスパークギャップであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の高電圧
高繰返しパルス発生電源装置。 - (4)前記パルススイッチ手段はサイラトロンであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の高電圧高繰
返しパルス発生電源装置。 - (5)前記パルススイッチ手段はクロスフィールド管で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の高電
圧高繰返しパルス発生電源装置。 - (6)前記可飽和インダクタは非晶質金属強磁性体薄膜
を多層巻にした磁心を有することを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の高電圧高繰返しパルス発生電源装置
。 - (7)前記可飽和インダクタはフェライト磁心を有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の高電圧高
繰返しパルス発生電源装置。 - (8)前記可飽和インダクタの非晶質金属強磁性体薄膜
はポリアミド系、ポリイミド系、またはポリエステル系
等の合成樹脂薄膜の絶縁材または合成樹脂含浸による絶
縁層またはコーティングによる絶縁膜を介して巻回され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の高
電圧高繰返しパルス発生電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62329191A JP2647106B2 (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 高電圧高繰返しパルス発生電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP62329191A JP2647106B2 (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 高電圧高繰返しパルス発生電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01171213A true JPH01171213A (ja) | 1989-07-06 |
JP2647106B2 JP2647106B2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=18218671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62329191A Expired - Lifetime JP2647106B2 (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 高電圧高繰返しパルス発生電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2647106B2 (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5883590A (ja) * | 1981-11-07 | 1983-05-19 | Nichicon Capacitor Ltd | パルス高電圧発生装置 |
-
1987
- 1987-12-25 JP JP62329191A patent/JP2647106B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5883590A (ja) * | 1981-11-07 | 1983-05-19 | Nichicon Capacitor Ltd | パルス高電圧発生装置 |
Also Published As
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JP2647106B2 (ja) | 1997-08-27 |
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