JPH03295310A - パルス発生装置 - 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 本発明は、矩形波発生回路で形成されたパルス状矩形波
電圧の波形改善、特に電圧波形の立上り部や平担部の波
形を改善したパルス発生装置に関するもので、最近特に
研究開発がめざましい新型パルスレーザ、粒子ビーム生
成装置などの各種電野に使用する。

従来の技術 従来、パルス状矩形波電圧を発生させる回路は種々の方
法があるが、一般には同軸円筒状の分布定数回路または
パルス・フォーミンク・ネットワーク（以下ＰＦ入回路
という）を用いる場合が多い。その−例を第２図に示す
。

同図において、１は二点鎖線で囲むようにコンデンサ７
と放電スイ・／チ８と放電回路に既成する回路インダク
タンスっで構成されたパルス電源で、図示しない充電電
源よりコンデンサ７を充電し、その充電電圧が最大値に
達する付近て゛放電スイ、ンチ８を閉して、放電回路に
既成するインダクタンス９を介して所定のパルス電圧を
出力し、円柱状の内電極１（Ｊと円筒状の外を極１１で
構成°された同軸円筒状矩形波発生器２の静電容量を形
成する誘電＃−１２を充電する。誘電体１２の充電電圧
が最大値に達するまでの充電時間で１は主に前記コンデ
ンサ７と回路インダクタンス９ならびに誘電体１２の静
電容量とによって決まり、その間、可飽和リアクトル３
はチョークコイルとして働いて、高いインピーダンス値
を有して、負荷５への給電を阻止している。しかし、充
電時間τ１に達すると、可飽和リアクトル３が磁気飽和
を起こすように設計しであるため、そのインピーダンス
は急激に低下して、矩形波発生器２の出力側放電スイッ
チとしてスイッチングの作用をする。そのなめに誘電体
１２に蓄えられた電荷は可飽和リアクトル３と回路イン
ダクタンス４を介して、負荷５と可飽和リアクトル３の
間に既成する分布静電容量６に供給、すなわち所定の電
圧が印加されることになる。

さて、矩形波発生器２の特性インピーダンスス１Ｌ：矩
形波発生器２のインダクタンス Ｃ：矩形波発生器２の静電容量 で示され、負荷５のインピーダンスｚ２と一般的には整
合させるために、同値としている。従って、矩形波発生
器２の電圧の１７′２が負荷５に印加されることになる
。

形成される矩形波のパルス幅τ２については、τ２＝２
’ＪＬＣ（２） で示される。

さて、矩形波発生器２の他の例を第３図に示す。

第３図は、一般に良く知られているＰＦＮ回路で、単位
コンデンサ１３と単位コイル１４が、くし形にｎ段配置
されたもので、その動作については省略する。特性イン
ピーダンスＺ１ならびにパルス幅τ２については前記（
１）式、［２］式と開式で得られる。

ただし、　Ｌ＝ｎａＬ −４１ＪＣ 、ｊＬ：単位コイルのインダクタンス ΔＣ：単位コンデンサの静電容量 発明が解決しようとする課題 このような矩形波発生器２を用いた出力波形は、矩形波
発生器２と負荷５との間に既成する回路インダクタンス
４や可飽和リアクトル３の後に分布する静電容量６など
が存在するために、多くの場合、求める理想的な矩形波
が得られない。すなわち、電圧波形の立上り部や平坦部
が前記要因により鈍った緩やかな曲線を描き、要求が満
たされない。その代表的な負荷に印加される電圧波形例
を第４図（ａ＞に示す。立上り時間や平坦性も悪く、波
形改善が求められていた。

課題を解決するための手段 本発明は、前記課題を解決したパルス発生装置を提供し
ようとするものである。すなわち、矩形波発生器の出力
側放電スイッチとして、可飽和リアクトルを接続して、
負荷と閉回路をなすパルス状矩形波電圧発生用パルス発
生装置において、前記矩形波発生器の出力端と可飽和リ
アクトルの間に、矩形波発生器と並列に波形補正用コン
デンサを接続して、矩形波波形を補正したことを特徴と
するパルス発生装置である。

作用 矩形波発生器２の出力側に波形補正用コンデンサ１５ト
挿入し、矩形波発生器２と同時に充電することにより、
可飽和リアクトル３がスイッチング作用を生じた時に、
回路インダクタンス４と分布静電容量６との共振現象を
利用して波形を補正し、立上りの速い平坦性の優れた矩
形波を得るものである。

実施例 以下、本発明を第１図に示す実施例について説明する。

前記パルス電源］と矩形波発生器２とを接続し、その出
力側に可飽和リアクトル３と回路インダクタンス４とを
介して、負荷５を接続する。

分布ｎ電容量６は可飽和リアクトル３以降に既成する分
布容量で等価回路上、集中定数として負荷５と並列に接
続し、本発明にががる波形補正用コンデンサ１５は、矩
形波発生器２の出力端部に並列に接続して、パルス発生
装置をｍ成する。

次に動作を説明する。

パルス電＃１に内蔵されている放電スイッチ８を閉じる
と、電荷をパルス的に矩形波発生器２に供給する。その
電荷は波形補正用コンデンサ１５も充電し、その電圧が
最大値に達する付近で、それまで非飽和で高いインピー
ダンス値を有していた可飽和リアクトル３が磁気飽和を
起こすように設計しであるために急激に低インピーダン
スとなる。

すなわち、スイッチング作用が生じて、矩形波発生器２
と波形補正用コンデンサ１５の電荷は回路インダクタン
ス４を介して、分布静電容量６ならびに負荷５に所定の
パルス幅を持った矩形波電圧として印加される。

さて、ここで波形補正用コンデンサ１５は可飽和リアク
トル３の磁気飽和後に、回路インダクタンス４と分布静
電容ｊ１６ならびに負荷５とで共振現象を起こし、その
放電周期を波形補正用コンデンサ１５がない時に矩形波
発生器２と回路インダクタンス４と分布静電容量６なら
びに負荷５とで生じる矩形波電圧の立上り時間と適当な
整合をとると立上り時間を早め、そして最も効果的なこ
とは、矩形波の平坦性を良くすることができる。この波
形補正用コンデンサ１５の静電容量値の選定は、はなは
だ難しく、第１図においては回路インダクタンス４と分
布静電容量６は集中定数で示しているが、これは回路構
成または構造、配置によって決まる分布定数回路となり
回路系が複雑となるため、通常コンピュータ計算により
定められる。

第４図輸）は本発明のパルス発生装置により負荷に印加
される電圧波形であり、このシュミレーションでは第１
図に示す本発明のパルス発生装置の回路に比べてより現
実的に複雑な回路構成にして計算してものであるが、第
１図に基づく集中定数でおよその数値を置き替えて示す
と、矩形波発生器２のインピーダンス　　５００Ω・回
路インピーダンス４のインダクタンス１８μＨ ・分布静電容ｉ６の静電容量　　　　３００ｐ　Ｆ・負
荷５のインピーダンス　　　　　　５００Ω・波形補正
用コンデンサ１５の静電容量　５２ｐＦとなる。

この結果、本発明のパルス発生装置は平坦性を有する優
れた矩形波電圧を発生することができた。

他の実施例として、波形補正用コンデンサ１５による共
振周波数を調整するためや、その減衰を適正に制御する
ために波形補正用コンデンサ１５に抵抗やインダクタン
スを直列または並列に挿入する場合もあるが、これらす
べての場合においても前記と同様に平坦部を有する優れ
た矩形波電圧を発生することができた。

発明の効果 叙上のように矩形波発生器の出力端と可飽和リアクｌ〜
ルの間に矩形波発生器と並列に波形補正用コンデンサを
接続した本発明のパルス発生装置は、波形補正用コンデ
ンサを付加しない従来のパルス発生装置に比べて負荷に
印加される電圧波形が著しく改善され、平坦部を有する
優れた電圧波形分径ることができ、工業的ならびに実用
的価値大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパルス発生装置の一実施例の回路図、
第２図は従来のパルス発生装置の一例の回路図、第３図
は矩形波発生器の他側であるパルス・フォーミング　ネ
ットワークの回路図、第４図は負荷に印加される矩形波
電圧波形−時間特性図て、（ａ＞は従来のパルス発生装
置の場合、（ｂ）は本発明のパルス発生装置の場合であ
る。 り ９　・ １ ３ １５・ パルス電源 可飽和リアクトル　４ 負荷 コンデンサ 回路インダクタンス 円筒状外電極 単位コンデンサ 波形補正用コンデンサ ２：矩形波発生器 二回路インダクタンス ６：分布静電容量 ８゛放電スイツチ １０・円柱状内電極 １２：誘電体 １４　　単位コイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 矩形波発生器の出力側放電スイッチとして、可飽和リア
   クトルを接続して、負荷と閉回路をなすパルス状矩形波
   電圧発生用パルス発生装置において、前記矩形波発生器
   の出力端と可飽和リアクトルの間に、矩形波発生器と並
   列に波形補正用コンデンサを接続して矩形波波形を補正
   したことを特徴とするパルス発生装置。