JPH0316414A - パルス発生回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明は例えばパルスレーザー等に使用されるパルス
発生回路に関するものである。

〔従来の技術〕

第６図は、例えばコツパー　バボウア　レーザス　カム
　オフゝ　エージイ（ＣＯＰＰＥＲ　　ＶＡＰＯＲＬＡ
ＳＥＲＳ　　ＣＯＭＥ　　ＯＦ　　ＡＧＥ）レーザ　フ
ォーカス　ジュライ　１　９　８　２　（ＬＡＳＥＲＦ
ｏｃｕｓ．　ＪＵＬＹ，　１９８２）に記載された従来
の銅蒸気レーザ用のパルス発生回路を示す図であり、第
６図において、１は高圧電源、２は充電用リアクトル、
３は充電用ダイオード、４は充放電を行う主コンデンサ
、５は充電用抵抗、６はサイラトロンスイッチ、７はガ
ス放電によって内部に収容した金属（例えば銅）を加熱
、気化させてレーザ出力を得る放電管（レーザＴＵＢＥ
）である。

次に動作について説明する。高圧電ｍｌから発生される
高圧電圧（数ＫＶ〜数十ＫＶ）は、リアクトル２、ダイ
オード３、充電用抵抗５を介してコンデンサ４に充電さ
れる。

この充電状態において、サイラトロンスイッチ６が導通
すると、主コンデンサ４に蓄えられていた電荷は、サイ
ラトロンスイッチ６を通り放電管７に印加され、放電管
７の中にガス放電を形成する。その際、放電管７のイン
ピーダンスは充電用抵抗５の抵抗値より大幅に小さくな
るため、サイラトロンスイッチ６に流れる電流は主とし
て放電管７に流れることで、放電管７は励起されてレー
ザ発振を生ずる。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来のパルス発生回路は以上のように構成されているの
で、銅蒸気レーザの場合、より急峻なパルス電圧を放電
管７に印加して、より高いレーザ出力を得るために、大
電力用で数１０ｎｓｅｃでスイッチングオンが可能なサ
イラトロンスイッチ６が用いられていた。しかし、サイ
ラトロンスイッチ６は真空管であるため寿命が短かく、
頻繁に交換する必要があった。またサイラトロンスイッ
チ６はレーザ効率に影響する電流の立ち上がりやスイッ
チング時間にバラツキがある等、品質の安定性に問題点
があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、安定性、信頼性の高いパルス発生回路を得る
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るパルス発生回路は、クロック信号を受け
て、多数の固体スイッチング素子を直並列接続して構成
したスイッチ手段に導通信号な供給するゲート回路と、
上記クロック信号を遅延し上記スイッチ手段が不導通に
なってから所定時間に電源を起動させて該スイッチ手段
に電源電圧を印加する遅延回路とを具備したものである
。

〔作用】

この発明におけるパルス発生回路は、多数の固体スイッ
チング素子を直並列接続してスイッチ手段を構成したこ
とにより、寿命が長く、頻繁な交換を必要としない。ま
た、スイッチ手段には、不導通になってから所定時間後
に電源電圧を印加することにより、スイッチ手段を構成
する多数の固体スイッチング素子に対して電圧印加がバ
ランスし、動作の安定性、信頼性が向上する。

〔実施例１ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１ｌは高圧制御電源、ｌ２は充電用リアク
トル、１３は充電用ダイオード、１４は充放電用コンデ
ンサ、１５は充電用抵抗であり、これ等は順次直列に接
続されている。１６は充電用抵抗１５と並列に接続され
た放電管、１７は多数の固体スイッチング素子を直並列
接続して構成したスイッチ手段であり、このスイッチ手
段１７は充放電用コンデンサ１４の一端と放電管１６の
一端との間に接続されている。

１８はクロック信号Ｖ，を出力する発振器、１９はクロ
ック信号ｖ１を受けて，スイッチ手段１７の各固体スイ
ッチング素子に導通信号Ｇを供給するゲート回路、２０
はクロック信号ｖ１を遅延して所定時間後に高圧制御電
源１１を起動（電源回路を閉成）させる遅延回路である
。

第２図は高圧制御電源ｌ１の１例を示す回路図であり、
第２図において、２１は而用電源２２の出力電圧を所望
の電圧に変成するトランス、２３はトランス２１の出力
を整流する整流回路、２４は整流回路２３の直流出力端
子間に接続した平滑用コンデンサ、２５はスイッチング
素子としてのトランジスタである。

第３図はゲート回路１９の１例を示す回路図であり、第
３図において、２６は微分回路、２７はバッファ、２８
は増幅回路である。

第４図は遅延回路２０の１例を示す回路図であり、第４
図において、２９は抵抗、３０はコンデンサ、３ｌはバ
ッファである。

次に上記実施例の動作を、各部の信号波形を示す第５図
を参照して説明する。いま、充放電用コンデンサｌ４の
充電状態において、発振器１８からクロック信号ｖ１が
出力されると、このクロック信号ｖ１に基づいてゲート
回路ｌ９からの導通信号Ｇでスイッチ手段１７を構成す
る各固体スイッチング素子を同時に導通させる。

この導通により、充放電用コンデンサ１４に充電された
高圧電圧は放電管１６に印加され、内部にガス放電を形
成する。このとき、放電管１６のインピーダンスは充電
用抵抗１５の抵抗値より大幅に小さくなるため、充放電
用コンデンサ１４からの放電電流は主として放電管ｌ６
に流れ、放電管１６にレーザ発振を生じさせる。そして
、充放電用コンデンサ１４の放電終了によって、スイッ
チ手段１７の各固体スイッチング素子は、すでにゲート
回路ｌ９からの導通信号Ｇもなくなっているので不導通
となる。

一方、遅延回路２０は上記クロック信号■１を受けると
、抵抗２９とコンデンサ３０のＣＲ時定数に従って該コ
ンデンサを充電し、この充電電圧が基準電圧ＶＸ以上に
なったとき出力信号Ｖ２を発生する。この出力信号ｖ２
はクロック信号Ｖ１から時間てだけ遅延された信号であ
って、上記各固体スイッチング素子が不導通になってか
ら所定時間経過している。

そして、上記遅延回路２０の出力信号ｖ２で高圧制御電
源ｌ１のスイッチング素子２５を導通させて、電源電圧
■３を上記各固体スイッチング素子に印加するとともに
充電用抵抗１５を介して充放電用コンデンサｌ４を充電
する。以後、クロック信号Ｖ，に基づいて上記の動作を
順次繰返すものである。

なお、クロック信号ｖ１を遅延して高圧制御電源１１を
起動するのは、次のような理由による。

つまり、動作の安定性、耐久性の向上のために、スイッ
チ手段を固体スイッチング素子を利用する場合、従来、
サイラトロンで行っていた数ＫＶ〜数１０ＫＶ，数ＫＡ
，数１０ｎｓｅｃのスイッチングを単一の固体スイッチ
ング素子で実現することはできない。

そこで、多数の固体スイッチング素子を直並列接続して
、数ＫＶ〜数１０ＫＶの耐圧のスイッチ手段を構成する
。しかし、この構成の場合、直並列接続した各固体スイ
ッチング素子に対し電圧をバランスさせて印加すること
が必要となる。

この電圧のバランスは、一般には、固体スイッチング素
子のオフ時のインピーダンスの大きさによって決まり、
特に、導通状態から非導通状態に変化した際のオフ時イ
ンピーダンスは時間的に変化し、各々の固体スイッチン
グ素子の特性で大きく異なる。その結果、固体スイッチ
ング素子を非導通状態に制御した直後に固体スイッチン
グ素子群に電圧が印加されると、電圧分担にアンバラン
スを生じ、固体スイッチング素子の耐圧をオーバした場
合、破壊を生じる。

そこで、上記実施例のように固体スイッチング素子を導
通させ、これが不導通になってから所定時間後に高圧制
御電源１１を起動させることにより、インピーダンスが
過渡的に変化している状態を避けて固体スイッチング素
子に電圧を印加する。

この結果、各固体スイッチング素子に対する印加電圧が
均等になり、固体スイッチング素子の破壊等を防止する
。

なお、固体スイッチング素子としては、ＦＥＴ，ＳＩＴ
，ＩＧＢＴ，ＳＩサイリスタ、トランジスタ、サイリス
タ等を用いる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、多数の固体スイッチ
ング素子を直並列接続してスイッチ手段を構成したので
、応答性に優れ耐久性が向上する。

また、スイッチ手段を構成する多数の固体スイッチング
素子には、これ等が不導通になってから所定時間後に電
源電圧を印加するように構成したので、各固体スイッチ
ング素子に対して電圧印加がバランスし、電圧印加のア
ンバランスによる固体スイッチング素子の破損を未然に
防止でき、信頼性が向上する等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第■図はこの発明の一実施例によるパルス発生回路を示
す回路図，第２図は高圧制ｉ卸電源の回路図、第３図は
ゲート回路の回路図、第４図は遅延回路の回路図、第５
図は第１図に示す回路各部の信号のタイミング図、第６
図は従来のパルス発生回路の回路図である。 ｌ１は高圧制御電源、ｌ７はスイッチ手段、ｌ８はクロ
ック信号を出力する発振器、１９はゲート回路、２０は
遅延回路。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　多数の固体スイッチング素子を直並列接続して構成し
   たスイッチ手段と、発振器からのクロック信号を受けて
   前記スイッチ手段に導通信号を供給するゲート回路と、
   前記クロック信号を遅延し前記スイッチ手段が不導通に
   なってから所定時間後に電源を起動させて該スイッチ手
   段に電源電圧を印加する遅延回路とを備えたパルス発生
   回路。