JPH0362610A - 磁気パルス圧縮回路 - Google Patents
磁気パルス圧縮回路Info
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- JPH0362610A JPH0362610A JP19688789A JP19688789A JPH0362610A JP H0362610 A JPH0362610 A JP H0362610A JP 19688789 A JP19688789 A JP 19688789A JP 19688789 A JP19688789 A JP 19688789A JP H0362610 A JPH0362610 A JP H0362610A
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- 238000007906 compression Methods 0.000 title claims description 14
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- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract description 5
- 238000007600 charging Methods 0.000 abstract description 4
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- 238000010278 pulse charging Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009738 saturating Methods 0.000 abstract 1
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- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
- Pulse Circuits (AREA)
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ＴＥＡ−Ｃｏ、レーザー、エキシマレーザ−金
属蒸気レーザー等の短パルスを必要とするパルスレーザ
−１あるいは加速器等に利用される磁気パルス圧縮回路
に関するものである。
属蒸気レーザー等の短パルスを必要とするパルスレーザ
−１あるいは加速器等に利用される磁気パルス圧縮回路
に関するものである。
（従来の技術）
エキシマレーザあるいは金属蒸気レーザ等のパルスレー
ザ及びその応用に関する開発が進展するにつれて、パル
ス電源の大容量化、長寿寿命化、高信頼性化が重要な課
題になりつつある。これらパルスレーザに高電圧、大電
流の短パルスを供給するためのスイッチング素子として
は従来、サイシトロンやギャップスイッチが用いられて
きたが、これらのスイッチング素子では、電極の摩耗、
封入ガスの劣化などのために、動作の信頼性が低く寿命
が短い等の問題があり、高周波化、大容量化の要求を阻
害している。このため、スイッチング素子として半導体
を使用したパルス電源装置が提案されている。しかしな
がら半導体スイッチを用いた場合、サイシトロンのよう
な大電力でかつ狭幅のパルスを直接出力することは困難
で、磁気パルス圧縮回路が併用されることになる。
ザ及びその応用に関する開発が進展するにつれて、パル
ス電源の大容量化、長寿寿命化、高信頼性化が重要な課
題になりつつある。これらパルスレーザに高電圧、大電
流の短パルスを供給するためのスイッチング素子として
は従来、サイシトロンやギャップスイッチが用いられて
きたが、これらのスイッチング素子では、電極の摩耗、
封入ガスの劣化などのために、動作の信頼性が低く寿命
が短い等の問題があり、高周波化、大容量化の要求を阻
害している。このため、スイッチング素子として半導体
を使用したパルス電源装置が提案されている。しかしな
がら半導体スイッチを用いた場合、サイシトロンのよう
な大電力でかつ狭幅のパルスを直接出力することは困難
で、磁気パルス圧縮回路が併用されることになる。
第５図はこのような従来のｉｆｆ気パルス圧縮回路を用
いたパルス電源装置の実施例であり、図において１は高
圧直流電源、２は充電抵抗、３は半導体スイッチ、４，
５．６はコンデンサ、７はパルストランス、８．９は可
飽和リアクトル、１０はパルスレーザ等の負荷である。
いたパルス電源装置の実施例であり、図において１は高
圧直流電源、２は充電抵抗、３は半導体スイッチ、４，
５．６はコンデンサ、７はパルストランス、８．９は可
飽和リアクトル、１０はパルスレーザ等の負荷である。
なお、コンデンサ５と可飽和リアクトル８、及びコンデ
ンサ６と可飽和リアクトル９はそれぞれ磁気パルス圧縮
回路を構成している。
ンサ６と可飽和リアクトル９はそれぞれ磁気パルス圧縮
回路を構成している。
第６図は第５図による実施例の動作波形図であり、ａは
コンデンサ５の電圧、ｂは可飽和リアクトル８の電流、
Ｃはコンデンサ６の電圧、ｄは可飽和リアクトル９の電
流、すなわち負荷の電流である。
コンデンサ５の電圧、ｂは可飽和リアクトル８の電流、
Ｃはコンデンサ６の電圧、ｄは可飽和リアクトル９の電
流、すなわち負荷の電流である。
第５図、及び第６図において、コンデンサ４には高圧直
流電源１によりあらかじめ充電しておく。
流電源１によりあらかじめ充電しておく。
時刻り。で半導体スイッチ３を導通させるとコンデンサ
４、パルストランス７のリーケージインダクタンス、コ
ンデンサ５とのあいだで振動回路が形成され、コンデン
サ４の電荷はコンデンサ６に移行し、コンデンサ６は第
６図ａに示すように充電される。
４、パルストランス７のリーケージインダクタンス、コ
ンデンサ５とのあいだで振動回路が形成され、コンデン
サ４の電荷はコンデンサ６に移行し、コンデンサ６は第
６図ａに示すように充電される。
コンデンサ５をそのピーク値まで充電する時間（ｔｏ〜
ＬＩ）、すなわちパルス幅は小さい方が好ましいが、電
力用半導体スイッチの能力から数μｓ〜数十μｓが実用
の限度である。
ＬＩ）、すなわちパルス幅は小さい方が好ましいが、電
力用半導体スイッチの能力から数μｓ〜数十μｓが実用
の限度である。
この間、可飽和リアクトル８は不飽和状態にあり、高イ
ンピーダンスとなってコンデンサ５から負荷側への放電
を阻止する。
ンピーダンスとなってコンデンサ５から負荷側への放電
を阻止する。
コンデンサ５の電圧がピークに達する点近辺の時刻り、
において可飽和リアクトル８が飽和すると、コンデンサ
５、可飽和リアクトル８の飽和インダクタンス、コンデ
ンサ６との間で振動回路が形成され、コンデンサ５の電
荷はコンデンサ６に移行して、コンデンサ６はＣに示す
ように充電される。
において可飽和リアクトル８が飽和すると、コンデンサ
５、可飽和リアクトル８の飽和インダクタンス、コンデ
ンサ６との間で振動回路が形成され、コンデンサ５の電
荷はコンデンサ６に移行して、コンデンサ６はＣに示す
ように充電される。
可飽和リアクトル８の飽和インダクタンスは小さいから
、コンデンサ６を充電するのに要する時間はコンデンサ
５を充電するのに要する時間（ｔｏ〜ｔ１）に比し小さ
くなる。すなわちパルス幅が圧縮される。同様に、可飽
和リアクトル９はコンデンサ６のピーク点付近のｔ２時
点で飽和し、さらに圧縮されたパルスを負荷１０に印加
する。
、コンデンサ６を充電するのに要する時間はコンデンサ
５を充電するのに要する時間（ｔｏ〜ｔ１）に比し小さ
くなる。すなわちパルス幅が圧縮される。同様に、可飽
和リアクトル９はコンデンサ６のピーク点付近のｔ２時
点で飽和し、さらに圧縮されたパルスを負荷１０に印加
する。
（発明が解決しようとする課Ｂ）
第６図はコンデンサの電圧がピークに達する時点と可飽
和リアクトルが飽和する時点を同一として図示している
が、これらは実際には異なったものとなる。
和リアクトルが飽和する時点を同一として図示している
が、これらは実際には異なったものとなる。
第７図は高圧直流電源の電圧が低い場合のコンデンサ５
の電圧と可飽和リアクトル８の電流波形を示したもので
あり、コンデンサ５の電圧がピークに達する時点ｔ、に
対し、可飽和リアクトル８が飽和する時点ｔ＋ｚは遅れ
る。このため最終的に負荷１０に加えられるパルス、さ
らには負荷１０がレーザである場合の発振時点も遅れる
ことになる。
の電圧と可飽和リアクトル８の電流波形を示したもので
あり、コンデンサ５の電圧がピークに達する時点ｔ、に
対し、可飽和リアクトル８が飽和する時点ｔ＋ｚは遅れ
る。このため最終的に負荷１０に加えられるパルス、さ
らには負荷１０がレーザである場合の発振時点も遅れる
ことになる。
同様の現象は２段目圧縮部分すなわちコンデンサ６及び
可飽和リアクトル９からなる圧縮回路部分についても存
在する。
可飽和リアクトル９からなる圧縮回路部分についても存
在する。
このような時間的な変動を生じさせる要因としては、上
記のような電源電圧の変動ばかりでなく、す・ノプル電
圧や半導体スイッチ、コンデンサ、トランス、可飽和リ
アクトルなど回路素子の温度的時間的特性変化、さらに
は負荷の温度的時間的特性変化などがある。
記のような電源電圧の変動ばかりでなく、す・ノプル電
圧や半導体スイッチ、コンデンサ、トランス、可飽和リ
アクトルなど回路素子の温度的時間的特性変化、さらに
は負荷の温度的時間的特性変化などがある。
このような従来の装置を複数台用いてこれらを同期運転
する必要がある場合、上記の変動は重要となる。例えば
第５図における負荷１０が短パルスレーザであって、複
数のレーザを従属運転してレーザ光を増幅する場合があ
る。短パルスレーザの発光時間は数十ｎｓであり、従っ
て、安定した増幅を行うためには各レーザの発光タイく
ングを数ｎｓ以内のばらつきにする必要がある。半導体
スイッチ３に対する導通信号は電子的に行われるため、
精度のよい同期を行うことは可能である。しかしながら
、導通信号が加えられてから実際にパルスレーザ発振す
るまでの時間は、上記諸要因によって大きく変ることに
なる。例えば半導体スイッチ３によって生成されるパル
ス幅、すなわちコンデンサ５が充電される時間を３μｓ
とし、５％のリップルルール電圧があったと仮定すると
、可飽和リアクトル８の飽和点の変動は大略２．５％、
すなわち７５ｎｓのジッタと通称される変動が生じ、こ
のため、第５図に示す従来例でのレーザ光の増幅はきわ
めて困難であった。
する必要がある場合、上記の変動は重要となる。例えば
第５図における負荷１０が短パルスレーザであって、複
数のレーザを従属運転してレーザ光を増幅する場合があ
る。短パルスレーザの発光時間は数十ｎｓであり、従っ
て、安定した増幅を行うためには各レーザの発光タイく
ングを数ｎｓ以内のばらつきにする必要がある。半導体
スイッチ３に対する導通信号は電子的に行われるため、
精度のよい同期を行うことは可能である。しかしながら
、導通信号が加えられてから実際にパルスレーザ発振す
るまでの時間は、上記諸要因によって大きく変ることに
なる。例えば半導体スイッチ３によって生成されるパル
ス幅、すなわちコンデンサ５が充電される時間を３μｓ
とし、５％のリップルルール電圧があったと仮定すると
、可飽和リアクトル８の飽和点の変動は大略２．５％、
すなわち７５ｎｓのジッタと通称される変動が生じ、こ
のため、第５図に示す従来例でのレーザ光の増幅はきわ
めて困難であった。
（課題を解決するための手段）
本発明においては、コンデンサと可飽和リアクトルから
なる磁気圧縮回路の前記可飽和リアクトルに対して外部
からトリガ信号を加えることを特徴とする特 （作 用） すなわち、上記可飽和リアクトルに対して外部からトリ
ガ信号を加えることにより、すでに飽和に近い状態にあ
る上記可飽和リアクトルを強制的に飽和にいたらしめる
。
なる磁気圧縮回路の前記可飽和リアクトルに対して外部
からトリガ信号を加えることを特徴とする特 （作 用） すなわち、上記可飽和リアクトルに対して外部からトリ
ガ信号を加えることにより、すでに飽和に近い状態にあ
る上記可飽和リアクトルを強制的に飽和にいたらしめる
。
（実施例）
以下実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明に係わる磁気パルス圧縮回路を使用した
パルス電源装置の実施例であり、第５図と同しの符号を
付したものは同し要素であることを示す。図においては
、可飽和リアクトル８に２次巻線８２を設けるとともに
、その２次回路にダイオード１１を介してパルス発生器
１２を接続する。ダイオード１１は可飽和リアクトル８
からパルス発生装置１２への電気ノイズを除去するため
であり、他のノイズ除去対策を講することによって省く
ことが出来る。
パルス電源装置の実施例であり、第５図と同しの符号を
付したものは同し要素であることを示す。図においては
、可飽和リアクトル８に２次巻線８２を設けるとともに
、その２次回路にダイオード１１を介してパルス発生器
１２を接続する。ダイオード１１は可飽和リアクトル８
からパルス発生装置１２への電気ノイズを除去するため
であり、他のノイズ除去対策を講することによって省く
ことが出来る。
第２図の実線は第１図の動作波形図であり、ａはコンデ
ンサ５の電圧、ｂは可飽和リアクトル８の電流、Ｃはパ
ルス発生器１２の出力トリガパルス電圧である。また、
第２図の点線は第７図に示した従来回路の動作波形であ
る。
ンサ５の電圧、ｂは可飽和リアクトル８の電流、Ｃはパ
ルス発生器１２の出力トリガパルス電圧である。また、
第２図の点線は第７図に示した従来回路の動作波形であ
る。
第１図、第２図において、半導体スイッチ３の導通によ
ってコンデンサ５はａに示すように充電されるが、この
コンデンサ５に対する充電パルス末期の規定の時刻ｔ１
３でパルス発生器１２の出力トリガパルス電圧を可飽和
リアクトルの２次巻線８２に加え、可飽和リアクトル８
を強制的に飽和させる。この結果可飽和リアクトル８は
短時間後の時刻ｔ１４で飽和に至り、つづいて第６図と
同様にコンデンサ６への圧縮されたパルス充電が行われ
る。
ってコンデンサ５はａに示すように充電されるが、この
コンデンサ５に対する充電パルス末期の規定の時刻ｔ１
３でパルス発生器１２の出力トリガパルス電圧を可飽和
リアクトルの２次巻線８２に加え、可飽和リアクトル８
を強制的に飽和させる。この結果可飽和リアクトル８は
短時間後の時刻ｔ１４で飽和に至り、つづいて第６図と
同様にコンデンサ６への圧縮されたパルス充電が行われ
る。
パルス発生器１２が供給する電流は可飽和リアクトル８
の励磁電流であり、軽微でよい。また、パルス発生器１
２の出力パルス電圧は高い程パルス電圧が印加されてか
ら可飽和リアクトル８が飽和するまでの時間が短縮され
、上記ジッタの抑制効果は大きくなる。
の励磁電流であり、軽微でよい。また、パルス発生器１
２の出力パルス電圧は高い程パルス電圧が印加されてか
ら可飽和リアクトル８が飽和するまでの時間が短縮され
、上記ジッタの抑制効果は大きくなる。
第３図は本発明の他の実施例であり、パルス発生器１２
を低電圧のパルス発生器１２１とパルストランス１２２
により構成した例である。
を低電圧のパルス発生器１２１とパルストランス１２２
により構成した例である。
第４図は本発明の更に他の実施例であり、可飽和リアク
トル８に対して一般的に必要とされる磁束のリセットを
行う場合の例である。可飽和リアクトル８にリセット巻
線８３を設けると共に、リセット電ａ１３からリセット
電流を流すことによって可飽和リアクトル８をリセット
する。この例の場合、リセット電流を制御することによ
ってもある程度のジッタ抑制は可能であり、この機能と
の併用により一層のジッタ抑制効果を上げることが出来
ると共に、パルス発生器１２の責務の軽減にも効果があ
る。
トル８に対して一般的に必要とされる磁束のリセットを
行う場合の例である。可飽和リアクトル８にリセット巻
線８３を設けると共に、リセット電ａ１３からリセット
電流を流すことによって可飽和リアクトル８をリセット
する。この例の場合、リセット電流を制御することによ
ってもある程度のジッタ抑制は可能であり、この機能と
の併用により一層のジッタ抑制効果を上げることが出来
ると共に、パルス発生器１２の責務の軽減にも効果があ
る。
以上は可飽和リアクトル８についてのみ記載したが、必
要に応じて可飽和リアクトル８．９の両方又はいずれか
一方に実施することが可能であることは無論である。
要に応じて可飽和リアクトル８．９の両方又はいずれか
一方に実施することが可能であることは無論である。
また、本願発明は第１図において２段で示されたごとき
圧縮回路の段数や、パルストランス７の有無などに拘る
ものでないことは明らかである。
圧縮回路の段数や、パルストランス７の有無などに拘る
ものでないことは明らかである。
（発明の効果）
以上のように、本発明によれば、磁気パルス圧縮回路に
おける可飽和リアクトルに対して、外部からトリガ信号
を加えることにより、これを強制的に飽和にいたらしめ
るためジッタを抑制することが出来、レーザ光の増幅な
どにおける極めて高精度の同期運転が可能となる。
おける可飽和リアクトルに対して、外部からトリガ信号
を加えることにより、これを強制的に飽和にいたらしめ
るためジッタを抑制することが出来、レーザ光の増幅な
どにおける極めて高精度の同期運転が可能となる。
第１図は本発明にかかわる磁気パルス圧縮回路を使用し
たパルス電源装置の回路図、 第２図は第１図の動作波形図、 第３図、第４図は本発明の他の実施例を示す回路図、 第５図は従来の磁気パルス圧縮回路を用いたパルス電源
装置の回路図、 第６図は第５図の動作波形図、 第７図は第５図の従来例における直流電源電圧が低い場
合の動作波形図である。 １・・・高圧直流電源 ２・・・充電抵抗３・・・
半導体スイッチ ４，５．６・・・コンデンサ７・・
・パルストランス ８．９・・・可飽和リアクトル １０・・・負荷 １２・・・パルス発生器 １１・・・ダイオーダ
たパルス電源装置の回路図、 第２図は第１図の動作波形図、 第３図、第４図は本発明の他の実施例を示す回路図、 第５図は従来の磁気パルス圧縮回路を用いたパルス電源
装置の回路図、 第６図は第５図の動作波形図、 第７図は第５図の従来例における直流電源電圧が低い場
合の動作波形図である。 １・・・高圧直流電源 ２・・・充電抵抗３・・・
半導体スイッチ ４，５．６・・・コンデンサ７・・
・パルストランス ８．９・・・可飽和リアクトル １０・・・負荷 １２・・・パルス発生器 １１・・・ダイオーダ
Claims (1)
- １、コンデンサと可飽和リアクトルから成り、入力され
たパルスの時間幅を圧縮して出力する磁気パルス圧縮回
路において、前記可飽和リアクトルにたいして外部から
トリガ信号を加えることを特徴とする磁気パルス圧縮回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1196887A JP2746674B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 磁気パルス圧縮回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1196887A JP2746674B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 磁気パルス圧縮回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0362610A true JPH0362610A (ja) | 1991-03-18 |
| JP2746674B2 JP2746674B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=16365307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1196887A Expired - Lifetime JP2746674B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 磁気パルス圧縮回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2746674B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6716390B2 (en) | 1999-12-17 | 2004-04-06 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Aluminum alloy extruded material for automotive structural members |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63171172A (ja) * | 1987-01-05 | 1988-07-14 | Toshiba Corp | 磁気パルス圧縮回路 |
-
1989
- 1989-07-31 JP JP1196887A patent/JP2746674B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63171172A (ja) * | 1987-01-05 | 1988-07-14 | Toshiba Corp | 磁気パルス圧縮回路 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6716390B2 (en) | 1999-12-17 | 2004-04-06 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Aluminum alloy extruded material for automotive structural members |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2746674B2 (ja) | 1998-05-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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