JPH031715A - パルス発生回路 - Google Patents
パルス発生回路Info
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- JPH031715A JPH031715A JP13633489A JP13633489A JPH031715A JP H031715 A JPH031715 A JP H031715A JP 13633489 A JP13633489 A JP 13633489A JP 13633489 A JP13633489 A JP 13633489A JP H031715 A JPH031715 A JP H031715A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 26
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
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- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
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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。
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〕
本発明は、パルスレーザ−等に使用されるパルス発生回
路を形成する高電圧高電流のスイッチに関するものであ
る。
路を形成する高電圧高電流のスイッチに関するものであ
る。
第６図は、例エバ雑誌［Ｃ０ＰＰＥＲＶＡＰＯＲＬＡＳ
ＥＲ８ＣＯＭＥ ＯＦ ＡＧＥ Ｊ （ＬＡＳＥＲＦ
ＯＣＵＳ。
ＥＲ８ＣＯＭＥ ＯＦ ＡＧＥ Ｊ （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である。以下、本発明に関す
る記載は銅蒸気レーザ用のパルス発生回路を例に取り、
説明を行う。
レーザ用のパルス発生回路である。以下、本発明に関す
る記載は銅蒸気レーザ用のパルス発生回路を例に取り、
説明を行う。
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）はレーザチューブである。
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）はレーザチューブである。
次に動作について説明する。高圧電源（１）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）さらには充電用抵抗（５）をと
かつて、主コンデンサ（４）に充電される。次にサイラ
トロンスイッチ（６）が導通すると、主コンデンサ（４
）に譬えられた電圧は、サイラトロンスイッチ（６）を
通りレーザチューブ（７）に印加される。その際レーザ
チューブ（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レーザチューブ（７）
に流れることで、レーザチューブ（７）が励起され、レ
ーザ発振を生ずる。
れる高圧電圧（数ＫＶ〜数十ＫＶ ）は、リアクトル（
２）、ダイオード（３）さらには充電用抵抗（５）をと
かつて、主コンデンサ（４）に充電される。次にサイラ
トロンスイッチ（６）が導通すると、主コンデンサ（４
）に譬えられた電圧は、サイラトロンスイッチ（６）を
通りレーザチューブ（７）に印加される。その際レーザ
チューブ（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レーザチューブ（７）
に流れることで、レーザチューブ（７）が励起され、レ
ーザ発振を生ずる。
一般に銅蒸気レーザの場合、より急峻なパルス電圧をレ
ーザチューブ（７）に印加すれば、より高いレーザ出力
が得られるのでスイッチとして使用されるサイラトロン
スイッチ（６）には数１０ｎａｅａのスイッチングが要
求される。
ーザチューブ（７）に印加すれば、より高いレーザ出力
が得られるのでスイッチとして使用されるサイラトロン
スイッチ（６）には数１０ｎａｅａのスイッチングが要
求される。
以上のように銅蒸気レーザ等に用いられた従来のパルス
発生回路においては、レーザチューブ（７）に供給する
パルス電圧をより急峻にしてレーザ効率のアップを図る
ため、パルス発生回路に使用されるスイッチには、大電
力用で数１０ｎｓｅｏ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、有限の
寿命を持ち、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）が手作り品であるため、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個
々のバラツキがある等、品質の安定性に問題があった。
発生回路においては、レーザチューブ（７）に供給する
パルス電圧をより急峻にしてレーザ効率のアップを図る
ため、パルス発生回路に使用されるスイッチには、大電
力用で数１０ｎｓｅｏ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、有限の
寿命を持ち、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）が手作り品であるため、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個
々のバラツキがある等、品質の安定性に問題があった。
本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、寿命がなく、また安定性、信頼性の高いパルス
発生用スイッチを得ることを目的とする。
もので、寿命がなく、また安定性、信頼性の高いパルス
発生用スイッチを得ることを目的とする。
本発明に係るパルス発生回路はスイッチを、複数の半導
体が並列接続された電流ブロックを多段に直列配電して
構成し、かつと記スイッチの端部から上記各半導体の配
列面に沿って、上記半導体の並列接続方向に渡る帰還導
通板を設けたものである。
体が並列接続された電流ブロックを多段に直列配電して
構成し、かつと記スイッチの端部から上記各半導体の配
列面に沿って、上記半導体の並列接続方向に渡る帰還導
通板を設けたものである。
また本発明の別の発明に係るパルス発生回路は、スイッ
チを、複数の半導体が並列接続された電流ブロックを多
段に直列配置して構成し、かつ、と肥土コンデンサを、
等量の容量を有する複数のコンデンサで構成し、各コン
デンサを上記各電流ブロックの各半導体に対応して配設
したものである。
チを、複数の半導体が並列接続された電流ブロックを多
段に直列配置して構成し、かつ、と肥土コンデンサを、
等量の容量を有する複数のコンデンサで構成し、各コン
デンサを上記各電流ブロックの各半導体に対応して配設
したものである。
本発明に係るパルス発生回路のスイッチは、複数個の半
導体により構成されるため安定性が高く。
導体により構成されるため安定性が高く。
また寿命もない。さらに半導体の並列接続方向に渡って
帰還導通板が設けられているため、インダクタンスの逆
起電力による電流のアンバランスが防止でき、半導体の
電流容量を最大限発揮できる。
帰還導通板が設けられているため、インダクタンスの逆
起電力による電流のアンバランスが防止でき、半導体の
電流容量を最大限発揮できる。
また、本発明の別の発明に係るパルス発生回路のスイッ
チは複数の半導体の直並列接続により構成され、かつ、
パルス電流を供給する主コンデンサが、複数個に分割さ
れ、各コンデンサが並列接続されろ各半導体に対応して
配設されるため、各並列接続された半導体に流れるｔ、
１荷量が一定となり、電流のアンバランスが防止でき、
半導体の電流容量を最大限発揮できる。
チは複数の半導体の直並列接続により構成され、かつ、
パルス電流を供給する主コンデンサが、複数個に分割さ
れ、各コンデンサが並列接続されろ各半導体に対応して
配設されるため、各並列接続された半導体に流れるｔ、
１荷量が一定となり、電流のアンバランスが防止でき、
半導体の電流容量を最大限発揮できる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本発明の一実施例を示すものであり、（８）はパル
ス発生用スイッチ、（９）は電流ブロックである。第２
図、第３図は第１図のパルス発生用スイッチの構造を示
すものであり、第３図は第２図を冥土から（矢印す方向
）見たものである。図において００はＦＥＴ 、（ロ）
はフィン、０２は帰還導通板であり、例えば銅板よりな
る。餡は直列接続端子。
図は本発明の一実施例を示すものであり、（８）はパル
ス発生用スイッチ、（９）は電流ブロックである。第２
図、第３図は第１図のパルス発生用スイッチの構造を示
すものであり、第３図は第２図を冥土から（矢印す方向
）見たものである。図において００はＦＥＴ 、（ロ）
はフィン、０２は帰還導通板であり、例えば銅板よりな
る。餡は直列接続端子。
α４はコンデンサベースである。
次に動作について説明する。
スイッチの安定性を向上させ、かつ寿命レスとするため
には真空管であるサイラトロンを半導体化することが要
求される。サイラトロンが実現してきたような数１０Ｋ
Ｖ、数ＫＡ、数１０ｎａｅｏのスイッチングを可能とす
る単一の半導体は現在存在し得ない。例えば、電流だけ
ではサイリスク等にて数に〜数１０ＫＡがあるが、１２
圧やスイッチング速度に対しては適用できない。またス
イッチング速度の速いＦＥＴ、ＳＩＴ 等は電流や電
圧が全く不足する。これらの半導体を利用しサイラトロ
ンに替わるスイッチを実現するためには、高速半導体（
ＦＥＴや５ＩＴ）による直並列接続を実施する必要があ
る。しかしながらこのようなｎｍａｎ オーダでの半
導体の並列接続は、インダクタンスや配線により、各素
子に電流のアンバランスを生じさせ、並列時の性能が充
分に得られにくい。そこで本発明では電流のアンバラン
スを防止するために、第１図においては、スイッチの端
部から各半導体の配列面に沿って、半導体の並列接続方
向に渡る帰還導通板を設けている。
には真空管であるサイラトロンを半導体化することが要
求される。サイラトロンが実現してきたような数１０Ｋ
Ｖ、数ＫＡ、数１０ｎａｅｏのスイッチングを可能とす
る単一の半導体は現在存在し得ない。例えば、電流だけ
ではサイリスク等にて数に〜数１０ＫＡがあるが、１２
圧やスイッチング速度に対しては適用できない。またス
イッチング速度の速いＦＥＴ、ＳＩＴ 等は電流や電
圧が全く不足する。これらの半導体を利用しサイラトロ
ンに替わるスイッチを実現するためには、高速半導体（
ＦＥＴや５ＩＴ）による直並列接続を実施する必要があ
る。しかしながらこのようなｎｍａｎ オーダでの半
導体の並列接続は、インダクタンスや配線により、各素
子に電流のアンバランスを生じさせ、並列時の性能が充
分に得られにくい。そこで本発明では電流のアンバラン
スを防止するために、第１図においては、スイッチの端
部から各半導体の配列面に沿って、半導体の並列接続方
向に渡る帰還導通板を設けている。
即ち、第１図において、高速半導体であるＦＥＴ複数個
並列に接続された電流ブロック（９）は、さらに多段に
直列配列されているため、全体として数ＫＶ〜数１０Ｋ
Ｖ数１００〜数ＫＡのスイッチングが可能で、レーザチ
ューブ（７）を励起するに充分なパルスエネルギーを発
生することができる。
並列に接続された電流ブロック（９）は、さらに多段に
直列配列されているため、全体として数ＫＶ〜数１０Ｋ
Ｖ数１００〜数ＫＡのスイッチングが可能で、レーザチ
ューブ（７）を励起するに充分なパルスエネルギーを発
生することができる。
また、第２図、第３図に示すように、電流ブロック（９
）はＦＥＴＱＯとフィンａηとで構成され、ＦＥＴαＱ
の並列接続方向は帰還導通板＠の一辺と並列にとられる
。さらに電流ブロック（９）の直列接続方向は帰還導通
板（６）の他辺と並行にとられているため、パルス発生
用スイッチ（８）全体のインダクタンスとしては ここで μ。：真空の透磁率 １ ：Ｆ”ＥＴの並列接続長さ ｄ：ＦＥＴと帰還導通板の距離 ｒ ：電流ブロックの直列接続長さ で与えられる。（１）式においてＬｐはＦＩＴαＱの並
列接続長さｒに反比例しており、つまゆ、ＦＥ！ＴＯＯ
の並列接続数を増せばインダクタンスＬｐが並列接続的
に減少することがわかる。このことはＰＥＴα０を並列
に接続した分だけ、発生する全体の磁場が均一に分割さ
れることを意味しており、すなわち、各ＦＥＴＱＩが帰
還導通板（２）に対して持つインダクタンスは全て同一
となる。その結果、各ＦＥＴ００が持つインダクタンス
の逆起電力が同一となり、電流のアンバランスは解消さ
れる。
）はＦＥＴＱＯとフィンａηとで構成され、ＦＥＴαＱ
の並列接続方向は帰還導通板＠の一辺と並列にとられる
。さらに電流ブロック（９）の直列接続方向は帰還導通
板（６）の他辺と並行にとられているため、パルス発生
用スイッチ（８）全体のインダクタンスとしては ここで μ。：真空の透磁率 １ ：Ｆ”ＥＴの並列接続長さ ｄ：ＦＥＴと帰還導通板の距離 ｒ ：電流ブロックの直列接続長さ で与えられる。（１）式においてＬｐはＦＩＴαＱの並
列接続長さｒに反比例しており、つまゆ、ＦＥ！ＴＯＯ
の並列接続数を増せばインダクタンスＬｐが並列接続的
に減少することがわかる。このことはＰＥＴα０を並列
に接続した分だけ、発生する全体の磁場が均一に分割さ
れることを意味しており、すなわち、各ＦＥＴＱＩが帰
還導通板（２）に対して持つインダクタンスは全て同一
となる。その結果、各ＦＥＴ００が持つインダクタンス
の逆起電力が同一となり、電流のアンバランスは解消さ
れる。
第４図は本発明の他の実施例に係るパルス発生回路であ
り、電流のアンバランスを防止するために主コンデンサ
を分割している。即ち、第４図に示されるように、主コ
ンデンサ（４）は複数のコンデンサで構成され、電流ブ
ロック＋９）の直列接続の終端に並列接続される各半導
体に対応して各コンデンサを分割して配置している。こ
のように主コンデンサ（４）を分割して並列接続するこ
とにより分割されたコンデンサが全て等増の容量を有す
る場合は第５図中のＸ点とｙ点から流出できる電荷量の
時間的総和は同一となる。つまり、Ｘ点、ｙ点から流出
できる電荷量が等しいから、各電流ブロック（９）の各
ＦＩＴ（１，０に流入する電荷量も等しくなりやすく、
結局、各ＦＥＴ（ＪＱの電流バランスが確保できるよう
になる。
り、電流のアンバランスを防止するために主コンデンサ
を分割している。即ち、第４図に示されるように、主コ
ンデンサ（４）は複数のコンデンサで構成され、電流ブ
ロック＋９）の直列接続の終端に並列接続される各半導
体に対応して各コンデンサを分割して配置している。こ
のように主コンデンサ（４）を分割して並列接続するこ
とにより分割されたコンデンサが全て等増の容量を有す
る場合は第５図中のＸ点とｙ点から流出できる電荷量の
時間的総和は同一となる。つまり、Ｘ点、ｙ点から流出
できる電荷量が等しいから、各電流ブロック（９）の各
ＦＩＴ（１，０に流入する電荷量も等しくなりやすく、
結局、各ＦＥＴ（ＪＱの電流バランスが確保できるよう
になる。
なお、第５図は第４図に示されるパルス発生回路のスイ
ッチ部分を、第２図の矢印ｉ方向から見た平面構成図で
ある。
ッチ部分を、第２図の矢印ｉ方向から見た平面構成図で
ある。
なお、上記実施例では例として銅蒸気レーザ装置を用い
たが、パルスエネルギーを必要とするようなものであれ
ば特に限定しない。
たが、パルスエネルギーを必要とするようなものであれ
ば特に限定しない。
また、゛上記実施例では半導体素子にｐａＴｆｌ＋０を
用いたが、高速半導体であればＳＩＴ、 ＩＧＢ等のも
のであってもかまわない。
用いたが、高速半導体であればＳＩＴ、 ＩＧＢ等のも
のであってもかまわない。
また、と記実流側では、帰還導通板＠はパルス発生用ス
イッチ（８）の一方に位置したが両方に設けても構わな
い。また、パルス発生用スイッチィ８）と帰還導通板と
を同軸円筒状−に配置還しても構わない。
イッチ（８）の一方に位置したが両方に設けても構わな
い。また、パルス発生用スイッチィ８）と帰還導通板と
を同軸円筒状−に配置還しても構わない。
以上のように、本発明によればパルス発生回路のスイッ
チを、複数の半導体が並列接続された電流ブロックを多
段に直列配置して構成し、かつスイッチの端部から上記
各半導体の配列面に沿って上記半導体の並列接続方向に
渡る帰還導通板を設けたので、各半導体に電流バランス
が生じず、長寿命で信頼性の高い装置が得られる効果が
ある。
チを、複数の半導体が並列接続された電流ブロックを多
段に直列配置して構成し、かつスイッチの端部から上記
各半導体の配列面に沿って上記半導体の並列接続方向に
渡る帰還導通板を設けたので、各半導体に電流バランス
が生じず、長寿命で信頼性の高い装置が得られる効果が
ある。
また、スイッチを、複数の半導体が並列接続された電流
ブロックを多段に直列配置して構成し、かつパルス発生
回路の主コンデンサを等麿の容量を有する複数のコンデ
ンサで構成し、各フンデンサを各電流ブロックの各半導
体に対応して配設するようにしても、半導体に供給する
電荷量が一定となり、上述したものと同様、電流のアン
バランスが生じず、長寿命で信頼性の高い装置が得られ
る効果がある。
ブロックを多段に直列配置して構成し、かつパルス発生
回路の主コンデンサを等麿の容量を有する複数のコンデ
ンサで構成し、各フンデンサを各電流ブロックの各半導
体に対応して配設するようにしても、半導体に供給する
電荷量が一定となり、上述したものと同様、電流のアン
バランスが生じず、長寿命で信頼性の高い装置が得られ
る効果がある。
第１図は本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図及び第３図は各々本発明の一実施例に係
るスイッチ部分を示す斜視構成図及び平面構成図、第４
図は本発明の他の実施例によるパルス発生回路を示す回
路図、第５図は本発明の他の実施例に係るスイッチ部分
を示す平面構成図、並びに第６図は従来のパルス発生回
路を示す回路図である。 （１）・・・高圧電質 （４）・・・主コンデンサ
（７）・・・レーザチューブ （８）・・・スイッチ
（９）・・・フＥ流ブロック ００・・・ＦＥＴ Ｑ■
・・・帰遠導通板 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
回路図、第２図及び第３図は各々本発明の一実施例に係
るスイッチ部分を示す斜視構成図及び平面構成図、第４
図は本発明の他の実施例によるパルス発生回路を示す回
路図、第５図は本発明の他の実施例に係るスイッチ部分
を示す平面構成図、並びに第６図は従来のパルス発生回
路を示す回路図である。 （１）・・・高圧電質 （４）・・・主コンデンサ
（７）・・・レーザチューブ （８）・・・スイッチ
（９）・・・フＥ流ブロック ００・・・ＦＥＴ Ｑ■
・・・帰遠導通板 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (2)
- （１）高圧電源から主コンデンサに高圧電圧を充電し、
上記主コンデンサの電圧をスイッチを通して負荷に供給
するパルス発生回路において、上記スイッチは複数の半
導体を並列接続した電流ブロックを多段に直列配置して
構成され、かつ上記スイッチの端部から上記各半導体の
配列面に沿つて、上記半導体の並列接続方向に渡る帰還
導通板を設けたことを特徴とするパルス発生回路。 - （２）高圧電源から主コンデンサに高圧電圧を充電し、
上記主コンデンサの電圧をスイッチを通して負荷に供給
するパルス発生回路において、上記スイッチは、複数の
半導体を並列接続した電流ブロックを多段に直列配置し
て構成され、かつ上記主コンデンサは、等量の容量を有
する複数のコンデンサよりなり、各コンデンサを上記各
電流ブロックの各半導体に対応して配設したことを特徴
とするパルス発生回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13633489A JPH031715A (ja) | 1989-05-30 | 1989-05-30 | パルス発生回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13633489A JPH031715A (ja) | 1989-05-30 | 1989-05-30 | パルス発生回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH031715A true JPH031715A (ja) | 1991-01-08 |
Family
ID=15172790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13633489A Pending JPH031715A (ja) | 1989-05-30 | 1989-05-30 | パルス発生回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH031715A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5494860A (en) * | 1978-01-10 | 1979-07-26 | Kamoashi Masahiko | Pulse generator using thyristor |
| JPS5871730A (ja) * | 1981-10-26 | 1983-04-28 | Toshiba Corp | 半導体しや断装置 |
| JPH01291521A (ja) * | 1988-05-19 | 1989-11-24 | Toshiba Corp | 半導体スイッチング回路 |
-
1989
- 1989-05-30 JP JP13633489A patent/JPH031715A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5494860A (en) * | 1978-01-10 | 1979-07-26 | Kamoashi Masahiko | Pulse generator using thyristor |
| JPS5871730A (ja) * | 1981-10-26 | 1983-04-28 | Toshiba Corp | 半導体しや断装置 |
| JPH01291521A (ja) * | 1988-05-19 | 1989-11-24 | Toshiba Corp | 半導体スイッチング回路 |
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