JPH02119576A - Pulse power unit - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は磁気スイッチを内包するパルス電源装置に係り
、特に、炭酸ガスレーザ、金属蒸気レーザ等の高速繰り
返し励起に利用される装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a pulse power supply device incorporating a magnetic switch, and particularly to a device used for high-speed repetitive excitation of carbon dioxide lasers, metal vapor lasers, and the like.
従来より、パルスレーザの電源としては第4図に示すも
のが知られている。Conventionally, as a power source for a pulsed laser, the one shown in FIG. 4 has been known.
これは、高圧充電電源PSの出力端にサイリスタSWが
並列に接続されているとともに、前記出力端はエネルギ
ー蓄積コンデンサCを介して昇圧用の昇圧器Tの1次側
に接続されている。In this case, a thyristor SW is connected in parallel to the output end of a high-voltage charging power supply PS, and the output end is connected via an energy storage capacitor C to the primary side of a booster T for boosting the voltage.
この昇圧器Tの1次側にはコンデンサCと可飽和インダ
クタSllとを並直列接続してなるパルス幅圧縮回路A
1が接続されており、以下同様に、コンデンサC2及び
可飽和インダクタST2からなるパルス幅圧縮回路A2
、コンデンサC3及び可飽和インダクタSI3からなる
パルス幅圧縮回路A3が縦続的に接続されている。On the primary side of this booster T, a pulse width compression circuit A is formed by connecting a capacitor C and a saturable inductor Sll in parallel and series.
1 is connected to the pulse width compression circuit A2, which similarly consists of a capacitor C2 and a saturable inductor ST2.
, a capacitor C3, and a saturable inductor SI3 are connected in series.
そして、レーザ励起電源lの出力端2にレーザ負荷LD
が並列に接続されている。レーザ負荷LDにはレーザ負
荷の構造的なインダクタンス(浮遊インダクタンス)が
あり、図中、コンデンサCPとレーザ負荷LDとの間に
仮想的に直列接続されたインダクタンスLHとして示さ
れている。Then, a laser load LD is connected to the output end 2 of the laser excitation power source 1.
are connected in parallel. The laser load LD has a structural inductance (floating inductance) of the laser load, which is shown in the figure as an inductance LH virtually connected in series between the capacitor CP and the laser load LD.
前記可飽和インダクタのコアとしては、フェライト、ま
たはFe系アモルファス金属が用いられている。As the core of the saturable inductor, ferrite or Fe-based amorphous metal is used.
ところで、前記した従来の方式においてパルス幅圧縮回
路AI、A2.A3の各段の能率について測定したとこ
ろ、昇圧器Tの2次側を100%とすると、パルス幅圧
縮回路A+では97%、パルス幅圧縮回路A2では92
%、パルス幅圧縮回路A3では65%となった。By the way, in the conventional method described above, the pulse width compression circuits AI, A2 . When we measured the efficiency of each stage of A3, assuming that the secondary side of booster T was 100%, it was 97% for pulse width compression circuit A+ and 92% for pulse width compression circuit A2.
%, and in pulse width compression circuit A3 it was 65%.
ここでパルス幅圧縮回路A3のエネルギ変換効率が他の
段に比較して低い理由としては、この最終段では人力さ
れるパルスの幅が既に相当狭く、コア素材のヒステンリ
スその他の磁気特性が顕著に現れ、周波数特性や角型特
性等の磁気特性において理想特性とのギャップが拡大さ
れるためと考えられる。Here, the reason why the energy conversion efficiency of the pulse width compression circuit A3 is lower than that of the other stages is that the width of the manually inputted pulse is already quite narrow in this final stage, and the hysteresis and other magnetic properties of the core material are remarkable. This is thought to be because the gap between ideal characteristics and magnetic properties such as frequency characteristics and square characteristics is widened.
このように、終段のパルス幅圧縮回路は能率が低く、ま
た放熱にも配慮しなければならない等の問題がある。し
かも、大形の冷却装置が必要となり、装置全体も大形化
するという欠点がある。As described above, the final stage pulse width compression circuit has problems such as low efficiency and the need to take heat radiation into consideration. Furthermore, there is a drawback that a large-sized cooling device is required, and the entire device becomes large-sized.
本発明は前記事項に鑑みてなされたもので、能率が高く
、装置の小形化をも図ることができるようにしたパルス
電源装置を提供することを技術的課題とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a technical object thereof is to provide a pulse power supply device that is highly efficient and can be miniaturized.
本発明は前記技術的課題を解決するために、電源PSに
対して直列に接続された可飽和インダクタSli、SI
2.SI3と、前記電源に対して並列に接続されたコン
デンサCI、C2,C3とからなる複数のパルス幅圧縮
回路AI、A2.A3と、このパルス幅圧縮回路At、
A2.A3に前記電源PSを断続的に接続するスイッチ
手段SWとを備え、前記パルス幅圧縮回路AI、A2゜
A3の最終出力端に接続されたレーザ負荷LDを繰り返
し放電励起するためのパルス電源装置において以下の構
成とした。In order to solve the above technical problem, the present invention provides saturable inductors Sli, SI connected in series to the power supply PS.
2. A plurality of pulse width compression circuits AI, A2 .SI3, and capacitors CI, C2, C3 connected in parallel to the power supply. A3, this pulse width compression circuit At,
A2. A pulse power supply device for repeatedly discharging and exciting a laser load LD connected to the final output terminal of the pulse width compression circuit AI, A2 and A3, comprising a switch means SW for intermittently connecting the power supply PS to A3. The configuration was as follows.
即ち、最終段パルス幅圧縮回路A3における可飽和イン
ダクタSI3のコアlをコバルト系のアモルファス金属
で形成した。That is, the core l of the saturable inductor SI3 in the final stage pulse width compression circuit A3 is formed of a cobalt-based amorphous metal.
前記レーザ負荷としては、パルス放電金属蒸気レーザ、
パルス放電炭酸ガスレーザを例示することができる。The laser load includes a pulse discharge metal vapor laser,
A pulse discharge carbon dioxide laser can be exemplified.
最終段のパルス幅圧縮回路A3は他のパルス幅圧縮回路
に比較して、よりパルス幅が狭いパルス電力を扱うため
、損失が大きくなりゃすいが、この最終段のパルス幅圧
縮回路A3における可飽和インダクタSI3のコア1を
磁気特性に優れるコバルト系のアモルファス金属で形成
することにより、この部分での電力損失を大幅に低減で
きる。Since the final stage pulse width compression circuit A3 handles pulse power with a narrower pulse width than other pulse width compression circuits, the loss is likely to be large, but the saturability in this final stage pulse width compression circuit A3 is By forming the core 1 of the inductor SI3 from a cobalt-based amorphous metal with excellent magnetic properties, power loss in this portion can be significantly reduced.
このため、回路全体での能率が向上するとともに、信頼
性、寿命、及び出力の点で優れた特性が得られる。Therefore, the efficiency of the entire circuit is improved, and excellent characteristics in terms of reliability, life, and output are obtained.
本発明の実施例を第1図ないし第3図に基づいて説明す
る。Embodiments of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 3.
電源としての高圧充電電源PSの出力端にサイリスタS
Wが並列に接続されているとともに、前記出力端はエネ
ルギー蓄積コンデンサCを介して昇圧用の昇圧器Tの1
次側に接続されている。A thyristor S is installed at the output end of the high-voltage charging power supply PS as a power source.
W are connected in parallel, and the output terminal is connected to one of the boosters T for boosting the voltage via the energy storage capacitor C.
Connected to the next side.
昇圧器Tの1次側にはコンデンサCと可飽和インダクタ
Sllとを並直列接続してなるパルス幅圧縮回路Alが
接続されており、以下同様に、コンデンサC2及び可飽
和インダクタSI2からなるパルス幅圧縮回路A2、コ
ンデンサc3及び可飽和インダクタSI3からなるパル
ス幅圧縮回路A3が縦続的に接続されている。A pulse width compression circuit Al formed by connecting a capacitor C and a saturable inductor Sll in parallel and series is connected to the primary side of the booster T. A pulse width compression circuit A3 consisting of a compression circuit A2, a capacitor c3, and a saturable inductor SI3 is connected in cascade.
ソシて、レーザ励起電源lの出力端にパルス放電金属蒸
気レーザLDが並列に接続されている。A pulse discharge metal vapor laser LD is connected in parallel to the output end of the laser excitation power source 1.
パルス放電金属蒸気レーザLDにはレーザ負荷の構造的
なインダクタンス(浮遊インダクタンス)があり、図中
、コンデンサCPとレーザ負荷LDとの間に仮想的に直
列接続されたインダクタンスしHとして示されている。The pulse discharge metal vapor laser LD has a structural inductance (stray inductance) of the laser load, which is shown as an inductance H virtually connected in series between the capacitor CP and the laser load LD in the figure. .
前記レーザ負荷としては、前記したパルス放電金属蒸気
レーザの他、パルス放電炭酸ガスレーザを接続し駆動す
ることもできる。As the laser load, in addition to the pulse discharge metal vapor laser described above, a pulse discharge carbon dioxide laser can also be connected and driven.
最終段パルス幅圧縮回路A3における可飽和インダクタ
SI3のコアlはコバルト系のアモルファス金属で形成
されている。Goを70%含ませたアモルファス金属(
P e 5co ?OS 1158 In)の履歴特性
の角型性は異方性50%パーマロイと同程度に良好であ
り(第3図参照)、磁束飽和値もそれに近い。また、保
磁力がパーマロイの保磁力程度に小さく、渦電流損も小
さい。The core l of the saturable inductor SI3 in the final stage pulse width compression circuit A3 is formed of a cobalt-based amorphous metal. Amorphous metal containing 70% Go (
Pe5co? The squareness of the hysteretic properties of OS 1158 In) is as good as that of 50% anisotropic permalloy (see Figure 3), and the magnetic flux saturation value is also close to it. Furthermore, the coercive force is as small as that of permalloy, and the eddy current loss is also small.
このような優れた特性を持つコバルト系アモルファス金
属でコア1を形成したので発熱が抑制され効率が改善さ
れた。実験の結果、最終段パルス幅圧縮回路A3におけ
る効率は87%となり、従来方式の65%に比較して大
幅な改善が見られた。Since the core 1 is formed of a cobalt-based amorphous metal having such excellent properties, heat generation is suppressed and efficiency is improved. As a result of the experiment, the efficiency in the final stage pulse width compression circuit A3 was 87%, which was a significant improvement compared to 65% in the conventional system.
このため発熱を低減できるとともに、出力を向上させる
ことができた。This made it possible to reduce heat generation and improve output.
なお、前記スイッチング素子としてはサイリスタSWに
限定されるものではなく、5IFET。Note that the switching element is not limited to the thyristor SW, but may be a 5IFET.
MOS−PET、GTO等に置換しても同様に動作する
ことは勿論である。It goes without saying that even if it is replaced with MOS-PET, GTO, etc., it will operate in the same way.
本発明によれば、最終段のパルス幅圧縮回路における可
飽和インダクタのコアをコバルト系のアモルファス金属
で形成したので、電力損失を大幅に低減できる。According to the present invention, since the core of the saturable inductor in the final stage pulse width compression circuit is formed of cobalt-based amorphous metal, power loss can be significantly reduced.
このため、回路全体で能率が向上するととしに、信頼性
、寿命、及び出力の点で優れた特性が得られ、放熱装置
の小形化をも図ることができる。Therefore, the efficiency of the entire circuit is improved, excellent characteristics are obtained in terms of reliability, lifespan, and output, and the heat dissipation device can also be made smaller.
また、損失が大きくなりやすい最終段パルス幅圧縮回路
の可飽和インダクタのみを改良するものであるため大幅
なコストアップとなる虞れはない。Furthermore, since only the saturable inductor of the final stage pulse width compression circuit, which tends to have large losses, is improved, there is no risk of a significant increase in cost.
第1図ないし第3図は本発明の実施例を示し、第1図は
回路図、第2図は要部の一部切欠した斜視図、第3図(
A XB )はコバルト系アモルファス金属のヒステリ
シス特性図、第4図は従来のパルス電源装置を示す回路
図である。
l・・・コア、
PS・・・電源としての充電電源、
Sll、 S12.Sr1・・・可飽和インダクタ、C
,CI、C2,C1・:+ンデンサ、AI、A2.A3
・・・パルス幅圧縮回路、SW・・・スイッチ手段とし
てのサイリスタ、LD・・・レーザ負荷、 LL・・
バイパスインダクタ。
Sr3
第2図1 to 3 show embodiments of the present invention, in which FIG. 1 is a circuit diagram, FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of the main part, and FIG.
A XB ) is a hysteresis characteristic diagram of a cobalt-based amorphous metal, and FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional pulse power supply device. l...core, PS...charging power source as a power source, Sll, S12. Sr1...Saturable inductor, C
, CI, C2, C1.:+Ndensa, AI, A2. A3
...pulse width compression circuit, SW...thyristor as a switching means, LD...laser load, LL...
Bypass inductor. Sr3 Figure 2
Claims (3)
と、前記電源に対して並列に接続されたコンデンサとか
らなる複数組のパルス幅圧縮回路と、このパルス幅圧縮
回路に前記電源を断続的に接続するスイッチ手段とを備
え、前記パルス幅圧縮回路の最終出力端に接続されたレ
ーザ負荷を繰り返し放電励起するためのパルス電源装置
において、最終段のパルス幅圧縮回路における可飽和イ
ンダクタのコアをコバルト系のアモルファス金属で形成
したことを特徴とするパルス電源装置。(1) Multiple sets of pulse width compression circuits each consisting of a saturable inductor connected in series to a power source and a capacitor connected in parallel to the power source, and the power source is connected intermittently to the pulse width compression circuit. a core of a saturable inductor in the final stage of the pulse width compression circuit; A pulse power supply device characterized in that it is made of a cobalt-based amorphous metal.
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のパルス
電源装置。(2) The pulse power supply device according to claim 1, wherein the laser load is a pulse discharge metal vapor laser.
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のパルス
電源装置。(3) The pulse power supply device according to claim 1, wherein the laser load is a pulse discharge carbon dioxide laser.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32919087A JPH02119576A (en) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | Pulse power unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP32919087A JPH02119576A (en) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | Pulse power unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02119576A true JPH02119576A (en) | 1990-05-07 |
Family
ID=18218659
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32919087A Pending JPH02119576A (en) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | Pulse power unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02119576A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59179751A (en) * | 1983-03-31 | 1984-10-12 | Toshiba Corp | Amorphous alloy for saturable reactor |
JPS61201146A (en) * | 1985-02-21 | 1986-09-05 | ザ・パーキン‐エルマー・コーポレイシヨン | Thermo-mechanical analyzer |
-
1987
- 1987-12-25 JP JP32919087A patent/JPH02119576A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59179751A (en) * | 1983-03-31 | 1984-10-12 | Toshiba Corp | Amorphous alloy for saturable reactor |
JPS61201146A (en) * | 1985-02-21 | 1986-09-05 | ザ・パーキン‐エルマー・コーポレイシヨン | Thermo-mechanical analyzer |
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