JPH04330706A - 磁気パルス圧縮回路 - Google Patents

磁気パルス圧縮回路

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JPH04330706A
JPH04330706A JP3082868A JP8286891A JPH04330706A JP H04330706 A JPH04330706 A JP H04330706A JP 3082868 A JP3082868 A JP 3082868A JP 8286891 A JP8286891 A JP 8286891A JP H04330706 A JPH04330706 A JP H04330706A
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Kiyoshi Yatsui
浄 八井
Katsumi Masukata
升方 勝己
Satoshi Kobayashi
智 小林
Kazuhiko Shibata
和彦 柴田
Masao Shigeta
重田 政雄
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザー励起用電源や
、イオンビーム及び電子ビームの発生・加速器等に使用
する磁気パルス圧縮回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、エキシマレーザー励起回路の高繰
り返し、長寿命化の方法として磁気パルス圧縮回路が注
目されている。この磁気パルス圧縮回路は、可飽和イン
ダクタ及びエネルギ蓄積コンデンサの組を複数段縦続的
に接続した構成を備えており、例えば特開平1−171
213号に示す回路構成が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、エキシマレ
ーザー励起回路に使用する磁気パルス圧縮回路では、可
飽和インダクタ及びエネルギ蓄積コンデンサの組を複数
段縦続的に接続し、最終段のエネルギ蓄積コンデンサ 
(ピーキングキャパシタ)に負荷としてのレーザー発振
器の一対の電極を並列に接続するが、可飽和インダクタ
の励磁電流がピーキングキャパシタを通過するのでプリ
パルス (本来の圧縮されたパルス出力の立ち上がり以
前に緩慢な電圧上昇部分が生じてしまう現象)が生じる
。 プリパルスはエネルギー移行効率低下の原因となるだけ
でなく、負荷であるレーザー発振器の放電状態を悪化さ
せる。
【0004】本発明は、上記の点に鑑み、負荷に並列に
接続された最終段のエネルギ蓄積コンデンサ、すなわち
ピーキングキャパシタに励磁電流バイパス用可飽和イン
ダクタを並列接続することにより、プリパルスを抑制し
、効率の向上を図った磁気パルス圧縮回路を提供するこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の磁気パルス圧縮回路は、縦続的に接続され
る1段もしくは複数段の第1可飽和インダクタ及びエネ
ルギ蓄積コンデンサの組と、負荷に並列に接続された最
終段のエネルギ蓄積コンデンサ (すなわちピーキング
キャパシタ)に並列に接続される第2可飽和インダクタ
とを備えた構成としている。
【0006】
【作用】本発明の磁気パルス圧縮回路においては、負荷
に並列に接続された最終段のエネルギ蓄積コンデンサ 
、すなわちピーキングキャパシタに並列に第2可飽和イ
ンダクタを接続して、ピーキングキャパシタに直列に挿
入されている第1可飽和インダクタの励磁電流をバイパ
スすることができ、ピーキングキャパシタの両端に得ら
れるパルス電圧の立ち上がりにおけるプリパルスを抑制
でき、エネルギ移行効率の向上を達成できる。
【0007】
【実施例】以下、本発明に係る磁気パルス圧縮回路の実
施例を図面に従って説明する。
【0008】図1は本発明の実施例の回路図、図2は同
等価回路図、図3乃至図6は各部の動作波形である。こ
れらの図において、1は直流高電圧電源、2は抵抗、S
Wはスイッチング素子である。スイッチング素子SWは
例えばトリガートロン方式のスパークギャップスイッチ
である。STは可飽和トランス、SI−1は第1可飽和
インダクタ、SI−2は第2可飽和インダクタ、C0,
C1,C2はエネルギ蓄積コンデンサ、Cpは負荷LD
(例えばレーザー発振器の一対の電極)が並列に接続さ
れた最終段のエネルギ蓄積コンデンサ、すなわちピーキ
ングキャパシタである。前記可飽和トランスSTの一次
巻線N1と二次巻線N2の巻線比は所定の昇圧動作が行
えるように例えば1:2等に設定されている。また、可
飽和トランスST及び可飽和インダクタSI−1,SI
−2の磁心としては、コバルト系アモルファス金属磁心
等を使用している。また、エネルギ蓄積コンデンサC0
からエネルギ蓄積コンデンサC1へのエネルギ移行経路
のLC共振半周期をτ0、エネルギ蓄積コンデンサC1
からエネルギ蓄積コンデンサC2へのエネルギ移行経路
のLC共振半周期をτ1、エネルギ蓄積コンデンサC2
から最終段のエネルギ蓄積コンデンサ(ピーキングキャ
パシタCp)へのエネルギ移行経路のLC共振半周期を
τ2としたとき、τ0>τ1>τ2に設定されており、
例えば、τ0:1.5μs、τ1:580ns、τ2:
90nsである。
【0009】なお、図2の等価回路図ではさらに可飽和
トランスSTの自己インダクタンス成分及び配線部分の
インダクタンスが図示されている。
【0010】以上の実施例の構成において、動作前に可
飽和トランスST、可飽和インダクタSI−1及び可飽
和インダクタSI−2は図示しないリセット巻線にそれ
ぞれリセット電流を流すことによってリセット状態にあ
る。まず、直流高電圧電源1によりエネルギ蓄積コンデ
ンサC0が充電される。エネルギ蓄積コンデンサC0の
充電終了後スイッチング素子SWを導通状態にする。可
飽和トランスSTは非飽和状態となり、エネルギ蓄積コ
ンデンサC0−スイッチング素子SW−可飽和トランス
ST−エネルギ蓄積コンデンサC1−可飽和インダクタ
SI−1−可飽和インダクタSI−2の経路でエネルギ
蓄積コンデンサC0からエネルギ蓄積コンデンサC1へ
エネルギが移行する。ここで、損失を無視すると可飽和
トランスSTの巻線比に応じてエネルギ蓄積コンデンサ
C0の充電電圧を昇圧した電圧でエネルギ蓄積コンデン
サC1が充電されることになる。このとき、可飽和イン
ダクタSI−1,SI−2は飽和状態(ON状態)であ
る。
【0011】エネルギ蓄積コンデンサC1の充電が完了
すると同時に可飽和トランスSTが飽和し、この一次側
と二次側との間は非結合状態となり、可飽和トランスS
Tの二次巻線N2はON状態となる。従って、エネルギ
蓄積コンデンサC1−可飽和トランスST(二次巻線)
−エネルギ蓄積コンデンサC2の経路でエネルギ蓄積コ
ンデンサC1からエネルギ蓄積コンデンサC2へエネル
ギが移行する。前段の経路よりも共振時間が短いため、
パルスは圧縮される。このとき可飽和インダクタSI−
1は非飽和状態(OFF状態)である。
【0012】エネルギ蓄積コンデンサC2の充電が完了
すると同時に可飽和インダクタSI−1が飽和(ON)
し、エネルギ蓄積コンデンサC2−ピーキングキャパシ
タCp−可飽和インダクタSI−1の経路でエネルギ蓄
積コンデンサC2からピーキングキャパシタCpへエネ
ルギが移行する。前段の経路よりもさらに共振時間が短
いため、2回目のパルス圧縮が行われる。そして、ピー
キングキャパシタCpの充電が完了した瞬間に負荷LD
の電極間で絶縁破壊が起こり、ピーキングキャパシタC
pのエネルギは負荷に移行する。この間、可飽和インダ
クタSI−2は非飽和状態(OFF状態)である。
【0013】図3はエネルギ蓄積コンデンサC0乃至C
2の充電電圧Vc0乃至Vc2及びピーキングキャパシ
タCpの充電電圧Vcpのスイッチング素子SW導通後
の波形及び図1に示す各経路の電流I0乃至I2の波形
をそれぞれ示している。
【0014】図4はスイッチング素子SW導通後の時間
とエネルギ蓄積コンデンサC1の充電電圧Vc1及び電
流I0,I1との関係を示し、図5はスイッチング素子
SW導通後の時間とエネルギ蓄積コンデンサC2の充電
電圧Vc2及び電流I1との関係を示し、図6はスイッ
チング素子SW導通後の時間とピーキングキャパシタC
pの充電電圧Vcp及び電流I2との関係を示している
。これらの図から、各エネルギ蓄積コンデンサの充電電
圧は後段になるに従って急峻となっていることが判り、
また図6のピーキングキャパシタCpの充電電圧Vcp
の波形からプリパルスが充分抑制されていることが判る
。これは可飽和インダクタSI−1が飽和に至るまでの
励磁電流が励磁電流バイパス用の可飽和インダクタSI
−2を通るからである。
【0015】図7は本発明の実施例の場合のプリパルス
Vpre(kV)及びエネルギ移行効率η(%)を、可
飽和インダクタSI−2の代わりに通常のインダクタL
を用いた従来回路のプリパルスVpre(kV)及び効
率ηと比較対照して示すものである。図中、点線Vpr
e(SI)は実施例の場合のプリパルス、点線η(SI
)は実施例の場合のエネルギ移行効率である。また、曲
線(イ)は従来回路の場合のインダクタンスとプリパル
スの関係、曲線(ロ)はインダクタンスとエネルギ移行
効率の関係を示す。従来回路の場合、エネルギ移行効率
が実施例の場合よりも劣り、しかもエネルギ移行効率が
良好なインダクタンス範囲ではプリパルスが実施例の場
合よりもかなり大きくなってしまい、効率とプリパルス
低減を両立させることができない。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気パル
ス圧縮回路によれば、負荷に並列に接続された最終段の
エネルギ蓄積コンデンサ(ピーキングキャパシタ)に励
磁電流バイパス用の可飽和インダクタを並列接続したの
で、プリパルスを低減してエネルギ移行効率の向上を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る磁気パルス圧縮回路の実施例を示
す回路図である。
【図2】同等価回路図である。
【図3】各エネルギ蓄積コンデンサの充電電圧波形及び
各経路の電流波形を示す波形図である。
【図4】スイッチング素子導通後の時間と電圧Vc1及
び電流I0,I1との関係を示す波形図である。
【図5】スイッチング素子導通後の時間と電圧Vc2及
び電流I1との関係を示す波形図である。
【図6】スイッチング素子導通後の時間と電圧Vcp及
び電流I2との関係を示す波形図である。
【図7】本発明の実施例の場合のプリパルスVpre(
kV)及びエネルギ移行効率η(%)を、可飽和インダ
クタSI−2の代わりに通常のインダクタを用いた従来
回路のプリパルスVpre(kV)及び効率ηと比較対
照して示す説明図である。
【符号の説明】
1  直流高電圧電源 2  抵抗 SW  スイッチング素子 C0乃至C2  エネルギ蓄積コンデンサCp  ピー
キングキャパシタ ST  可飽和トランス SI−1,SI−2  可飽和インダクタLD  負荷

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  縦続的に接続される1段もしくは複数
    段の第1可飽和インダクタ及びエネルギ蓄積コンデンサ
    の組と、負荷に並列に接続された最終段のエネルギ蓄積
    コンデンサに並列に接続される第2可飽和インダクタと
    を備えたことを特徴とする磁気パルス圧縮回路。
  2. 【請求項2】  非飽和時に昇圧動作を実行する可飽和
    トランスと、該可飽和トランスの一次巻線に直流電圧を
    印加するためのスイッチ手段と、前記可飽和トランスの
    二次巻線に接続される2個のエネルギ蓄積コンデンサの
    直列接続と、前記2個のエネルギ蓄積コンデンサのうち
    前記可飽和トランスの飽和時に充電される方に縦続的に
    接続される1段もしくは複数段の第1可飽和インダクタ
    及びエネルギ蓄積コンデンサの組と、負荷に並列に接続
    された最終段のエネルギ蓄積コンデンサに並列に接続さ
    れる第2可飽和インダクタとを備えたことを特徴とする
    磁気パルス圧縮回路。
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