JPH05304451A - 直流高圧固体スイッチ装置 - Google Patents
直流高圧固体スイッチ装置Info
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- JPH05304451A JPH05304451A JP4151090A JP15109092A JPH05304451A JP H05304451 A JPH05304451 A JP H05304451A JP 4151090 A JP4151090 A JP 4151090A JP 15109092 A JP15109092 A JP 15109092A JP H05304451 A JPH05304451 A JP H05304451A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】本発明は、直流高圧固体スイッチ装置の小形化
と経済性を図つたものである。 【構成】直列に複数個直列接続された固体スイッチ素子
8のゲート回路としてリングコア形パルストランス5を
同数個使用し、高絶縁を施した1次導体で貫通連結し、
入力信号を同期された高周波クロックパルスに分解し、
その1次導体にパルス電流として流し、各パルストラン
ス5の2次電圧を整流及びリセット回路7で整流し各ス
イッチ素子のゲート信号としたもの。 【効果】(1)標準化ができる。(2)小型、経済的で
ある。(3)ユニットの増減のみで使用する電圧用のス
イッチができかつ特性の向上にもなる。(4)メンテナ
ンス上も得策である。等の効果がある。
と経済性を図つたものである。 【構成】直列に複数個直列接続された固体スイッチ素子
8のゲート回路としてリングコア形パルストランス5を
同数個使用し、高絶縁を施した1次導体で貫通連結し、
入力信号を同期された高周波クロックパルスに分解し、
その1次導体にパルス電流として流し、各パルストラン
ス5の2次電圧を整流及びリセット回路7で整流し各ス
イッチ素子のゲート信号としたもの。 【効果】(1)標準化ができる。(2)小型、経済的で
ある。(3)ユニットの増減のみで使用する電圧用のス
イッチができかつ特性の向上にもなる。(4)メンテナ
ンス上も得策である。等の効果がある。
Description
【産業上の利用分野】本発明は、高電圧パルス器等に用
いられる直流高圧スイッチの固体化に関するものであ
る。
いられる直流高圧スイッチの固体化に関するものであ
る。
【従来の技術】図7,図8に従来より使用されている直
流高圧固体スイッチ素子を含んだパルス発生回路図を示
す。図7に示す回路は固体スイッチ素子3を複数個直列
に接続し、ゲート電源1より各パルストランス2を介し
て各々の固体スイッチ素子に同時に駆動パルスを伝達
し、スイッチング動作させるものである。パルス発生動
作は、直流高圧電源5と負荷抵抗4および複数個の直列
接続された固体スイッチ素子3より構成され、そのスイ
ッチ素子のスイッチング動作により負荷抵抗4にパルス
電圧を印加する。図8に示す回路は図7に於いて説明し
た複数個の直列固体スイッチ素子3を動作させるゲート
回路7を設け、そのゲート回路用直流電源1およびパル
ス伝達用光フアイバー回路6を各々に設けたものでその
パルス発生動作は各光フアイバーにパルス信号を同時に
伝達しスイッチングさせるものである。
流高圧固体スイッチ素子を含んだパルス発生回路図を示
す。図7に示す回路は固体スイッチ素子3を複数個直列
に接続し、ゲート電源1より各パルストランス2を介し
て各々の固体スイッチ素子に同時に駆動パルスを伝達
し、スイッチング動作させるものである。パルス発生動
作は、直流高圧電源5と負荷抵抗4および複数個の直列
接続された固体スイッチ素子3より構成され、そのスイ
ッチ素子のスイッチング動作により負荷抵抗4にパルス
電圧を印加する。図8に示す回路は図7に於いて説明し
た複数個の直列固体スイッチ素子3を動作させるゲート
回路7を設け、そのゲート回路用直流電源1およびパル
ス伝達用光フアイバー回路6を各々に設けたものでその
パルス発生動作は各光フアイバーにパルス信号を同時に
伝達しスイッチングさせるものである。
【発明が解決しようとする課題】前記にて説明した従来
形の固体スイッチ回路は下記のような欠点がある。図7
に於いては (1)ゲート信号のパルス幅を可変にしたい場合,各ゲ
ート用パルストランスの特性上およびその製作上にも問
題がある。 (2)同一特性をもつパルストランスを製作することが
技術的に困難である。特にパルス電圧の立上りの速い波
形を発生したい場合に問題を生ずる。 (3)パルストランスの1次−2次間の静電容量、およ
び各々直列結線された固体スイッチ素子の配置上から生
ずる各対地静電容量の値によるパルス波形の立上り立下
り特性、および各固体スイッチ素子の負担電圧の相違に
よる各素子の耐圧破壊のおそれ。 図8に於いては (1)各々のゲート回路7の直流電源が必要であり、又
その対地電圧も高電圧側になる程高くなる。 (2)その直流電源に絶縁変圧器を用いた場合、図7に
於ける(3)項に記述した問題点が生ずる。
形の固体スイッチ回路は下記のような欠点がある。図7
に於いては (1)ゲート信号のパルス幅を可変にしたい場合,各ゲ
ート用パルストランスの特性上およびその製作上にも問
題がある。 (2)同一特性をもつパルストランスを製作することが
技術的に困難である。特にパルス電圧の立上りの速い波
形を発生したい場合に問題を生ずる。 (3)パルストランスの1次−2次間の静電容量、およ
び各々直列結線された固体スイッチ素子の配置上から生
ずる各対地静電容量の値によるパルス波形の立上り立下
り特性、および各固体スイッチ素子の負担電圧の相違に
よる各素子の耐圧破壊のおそれ。 図8に於いては (1)各々のゲート回路7の直流電源が必要であり、又
その対地電圧も高電圧側になる程高くなる。 (2)その直流電源に絶縁変圧器を用いた場合、図7に
於ける(3)項に記述した問題点が生ずる。
【課題を解決するための手段】本発明は上記の如く固体
スイッチ素子を多数直列接続してなる直流高圧スイッチ
装置に於いて、その各素子のゲート信号としてリングコ
ア形のパルストランスを使用し、その1次導体を高絶縁
を施したケーブル状のもので各パルストランスを貫通連
絡し、入力信号に同期した短いパルス幅信号に分解した
クロックパルス電流を流し、各パルストランスの2次側
にパルス電圧を誘起させ、整流回路およびリセット回路
を介し元の入力信号のパルス幅のゲート電圧を各素子に
伝達し、同時にスイッチング動作させ従来形方式の問題
点を解決しようとするものである。
スイッチ素子を多数直列接続してなる直流高圧スイッチ
装置に於いて、その各素子のゲート信号としてリングコ
ア形のパルストランスを使用し、その1次導体を高絶縁
を施したケーブル状のもので各パルストランスを貫通連
絡し、入力信号に同期した短いパルス幅信号に分解した
クロックパルス電流を流し、各パルストランスの2次側
にパルス電圧を誘起させ、整流回路およびリセット回路
を介し元の入力信号のパルス幅のゲート電圧を各素子に
伝達し、同時にスイッチング動作させ従来形方式の問題
点を解決しようとするものである。
【作用】一般に各々のリングコア形パルストランスを絶
縁ケーブルで貫通連絡することは一次巻線として数回巻
く従来形に比較して (1)絶縁耐力上製作が容易である。 (2)対地静電容量が小さく出力波形への影響もなく又
各スイッチ素子間の電圧分担にも影響がない。 一方入力信号に同期したクロックパルス信号を使用する
ことにより (3)クロック周波数を1MHz以上にすればリングコ
アは小さくなり装置の小形となる。 (4)同期したクロックパルス信号なる故スイッチング
動作のジッターは全くない。 (5)180゜位相ずらした同期したクロック信号を追
加し、各ユニット回路にパルストランスを2個使用し、
各々2次電圧を整流回路を介し整合すれば理論的にはD
Cまで伝達することができる。即ち、入力信号のパルス
幅によりパルストランスの仕様を変える必要はない。 等の効果を有し小形の高電圧の固体スイッチ装置が容易
に実現できる。
縁ケーブルで貫通連絡することは一次巻線として数回巻
く従来形に比較して (1)絶縁耐力上製作が容易である。 (2)対地静電容量が小さく出力波形への影響もなく又
各スイッチ素子間の電圧分担にも影響がない。 一方入力信号に同期したクロックパルス信号を使用する
ことにより (3)クロック周波数を1MHz以上にすればリングコ
アは小さくなり装置の小形となる。 (4)同期したクロックパルス信号なる故スイッチング
動作のジッターは全くない。 (5)180゜位相ずらした同期したクロック信号を追
加し、各ユニット回路にパルストランスを2個使用し、
各々2次電圧を整流回路を介し整合すれば理論的にはD
Cまで伝達することができる。即ち、入力信号のパルス
幅によりパルストランスの仕様を変える必要はない。 等の効果を有し小形の高電圧の固体スイッチ装置が容易
に実現できる。
【実施例】以下本発明による実施例を図1,図2,図
3,図4および各回路の出力波形例を示す図5,図6に
基づき説明する。なお、図3,図5は図1の回路図の説
明図、図4,図6は図2の回路図の説明図を示す。図1
において図5に示す入力信号をゲート制御クロックパル
ス発生回路1およびNAND回路2に伝達すると、回路
2の出力波形は図5の2に示すクロックパルスとなり、
次段のインバータ回路3の出力も図5の3に示す波形と
なり、スイッチ素子(MOS FET)4のゲートに伝
達される。なお、FETのドレインは各スイッチ素子駆
動用リングコア形パルストランス5の貫通1次導体で直
流電源6に接続されている。ゲートに伝達された図5の
3の信号波形により1次導体にもクロックパルス電流が
流れ、各パルストランスの2次電圧は図5の5に示す電
圧波形となる。整流回路,リセット回路を示す7によ
り、その出力波形は図5の7に示すリップル電圧を含ん
だ入力信号波形のパルス幅に相当したゲートパルス電圧
を発生する。なお、スイッチング素子(MOS FE
T)8のゲート,ソース間には入力容量が存在する故平
滑用コンデンサの役目をなし、図5の7に示すゲートパ
ルス波形となる。なお、回路7は図3に示す整流素子1
およびトランジスタ3,抵抗2で構成された整流および
リセット回路を使用すればクロックパルス信号が停止す
ればその時点でトランジスタ3が導通し、スイッチ素子
8の入力容量に充電された電荷は放電され立下り時間を
短くできる。以上の如く直列に接続された各スイッチ素
子8のゲートに同時に入力信号を伝達することができ、
直流高圧電源12、負荷抵抗11、および上記各直列ス
イッチ素子8より構成された高電圧パルス発生回路の出
力に図5に示すパルス波形を発生させることができる。
図2は各スイッチ素子8のゲート駆動にリングコア形パ
ルストランスを2個使用した場合の回路構成図で、その
動作原理は図1に示す回路と大差なく、その基本動作は
180゜位相ずらした同期したクロック信号を並列動作
させ、又整流回路およびリセット回路を有する7ABを
図4に示す回路構成とすれば図6の7ABに示すリップ
ル電圧が図5の7に示すパルストランス1個の場合に比
べてリップル電圧が小さく、より入力信号波形に近いゲ
ートパルスを得ることができる。この場合はスイッチ素
子8の入力容量が小さくても、より忠実な入力信号に近
いゲートパルスとなる。なお、図2に示す各点の出力波
形は図6に示す波形となり、その動作原理は上述以外図
1の場合と同じである。また、図1,図2に示す分圧抵
抗9および分圧コンデンサ10は各スイッチ素子8の分
担電圧の均一化を図る役目をする。
3,図4および各回路の出力波形例を示す図5,図6に
基づき説明する。なお、図3,図5は図1の回路図の説
明図、図4,図6は図2の回路図の説明図を示す。図1
において図5に示す入力信号をゲート制御クロックパル
ス発生回路1およびNAND回路2に伝達すると、回路
2の出力波形は図5の2に示すクロックパルスとなり、
次段のインバータ回路3の出力も図5の3に示す波形と
なり、スイッチ素子(MOS FET)4のゲートに伝
達される。なお、FETのドレインは各スイッチ素子駆
動用リングコア形パルストランス5の貫通1次導体で直
流電源6に接続されている。ゲートに伝達された図5の
3の信号波形により1次導体にもクロックパルス電流が
流れ、各パルストランスの2次電圧は図5の5に示す電
圧波形となる。整流回路,リセット回路を示す7によ
り、その出力波形は図5の7に示すリップル電圧を含ん
だ入力信号波形のパルス幅に相当したゲートパルス電圧
を発生する。なお、スイッチング素子(MOS FE
T)8のゲート,ソース間には入力容量が存在する故平
滑用コンデンサの役目をなし、図5の7に示すゲートパ
ルス波形となる。なお、回路7は図3に示す整流素子1
およびトランジスタ3,抵抗2で構成された整流および
リセット回路を使用すればクロックパルス信号が停止す
ればその時点でトランジスタ3が導通し、スイッチ素子
8の入力容量に充電された電荷は放電され立下り時間を
短くできる。以上の如く直列に接続された各スイッチ素
子8のゲートに同時に入力信号を伝達することができ、
直流高圧電源12、負荷抵抗11、および上記各直列ス
イッチ素子8より構成された高電圧パルス発生回路の出
力に図5に示すパルス波形を発生させることができる。
図2は各スイッチ素子8のゲート駆動にリングコア形パ
ルストランスを2個使用した場合の回路構成図で、その
動作原理は図1に示す回路と大差なく、その基本動作は
180゜位相ずらした同期したクロック信号を並列動作
させ、又整流回路およびリセット回路を有する7ABを
図4に示す回路構成とすれば図6の7ABに示すリップ
ル電圧が図5の7に示すパルストランス1個の場合に比
べてリップル電圧が小さく、より入力信号波形に近いゲ
ートパルスを得ることができる。この場合はスイッチ素
子8の入力容量が小さくても、より忠実な入力信号に近
いゲートパルスとなる。なお、図2に示す各点の出力波
形は図6に示す波形となり、その動作原理は上述以外図
1の場合と同じである。また、図1,図2に示す分圧抵
抗9および分圧コンデンサ10は各スイッチ素子8の分
担電圧の均一化を図る役目をする。
【発明の効果】以上の如く、図7、図8に示した従来形
に比べて、
に比べて、
【作用】項に記述した(1)(2)(3)(4)(5)
の内特に下記の効果が大きい。 (1)リングコア形パルストランスの1次導体に高絶縁
のケーブル等を使用すれば絶縁耐力上大変有利となり小
形化となる。 (2)入力信号に同期したクロックパルスを使用する
故、ジッタはなく電気的特性の向上となる。 (3)クロックパルスをより高周波(10MHz程度)
化すればパルストランスの小形となり、装置全体の小形
化にもなり特性も上がる。 等の効果を生じ、工業的ならびに実用的価値は高い。
の内特に下記の効果が大きい。 (1)リングコア形パルストランスの1次導体に高絶縁
のケーブル等を使用すれば絶縁耐力上大変有利となり小
形化となる。 (2)入力信号に同期したクロックパルスを使用する
故、ジッタはなく電気的特性の向上となる。 (3)クロックパルスをより高周波(10MHz程度)
化すればパルストランスの小形となり、装置全体の小形
化にもなり特性も上がる。 等の効果を生じ、工業的ならびに実用的価値は高い。
【図1】
【図2】は、本発明による直流高圧固体スイッチ装置の
回路図を示す。
回路図を示す。
【図3】
【図4】は、
【図1】
【図2】の回路図中の記入番号7および7ABの回路例
を示す。
を示す。
【図5】
【図6】は、
【図1】
【図2】の回路図中の各点の出力波形を示す。
【図7】
【図8】は、従来用いられている直流高圧固体スイッチ
装置の回路図を示す。
装置の回路図を示す。
【図1】
【図2】に於いて 1………………………ゲート制御クロックパルス発生回
路 2、2A、2B………NAND回路 3、3A、3B………インバータ回路 4、4A、4B………スイッチ素子(MOS FET) 5、5A、5B………リングコア形パルストランス 6………………………直流電源 7、7AB……………整流回路、リセット回路 8………………………スイッチ素子(MOS FET) 9………………………分圧抵抗 10……………………分圧コンデンサ 11……………………負荷抵抗 12……………………直流高圧電源
路 2、2A、2B………NAND回路 3、3A、3B………インバータ回路 4、4A、4B………スイッチ素子(MOS FET) 5、5A、5B………リングコア形パルストランス 6………………………直流電源 7、7AB……………整流回路、リセット回路 8………………………スイッチ素子(MOS FET) 9………………………分圧抵抗 10……………………分圧コンデンサ 11……………………負荷抵抗 12……………………直流高圧電源
【図3】
【図4】に於いて 1………………………整流素子 2………………………抵抗 3………………………トランジスター
【図5】
【図6】に於いて 入力……………………入力信号波形 出力……………………出力波形
【図7】
【図8】に於いて 1………………………ゲート電源 2………………………パルストランス 3………………………スイッチ素子 4………………………負荷抵抗 5………………………直流高圧電源 6………………………光フアイバー 7………………………ゲート回路
Claims (1)
- 【請求項1】1個または2個以上並列に接続した固体ス
イッチ素子ユニットを、2ユニット以上直列に接続され
た高電圧固体スイッチ装置に於いて、その各ユニットの
ゲート回路にリングコア形のパルストランスを使用し、
その1次導体を高絶縁を施したケーブル状のもので各パ
ルストランスを貫通連結し、各々の2次電圧を各ユニッ
トに供給し、各ユニットを同時にスイッチング動作させ
る方式で、その入力信号をゲートとしたゲート制御クロ
ックパルス発生回路により数100kHz以上のクロッ
ク信号とし、その信号と入力信号を同期させ、上記パル
ストランスの動作時間を短いパルス幅に分解し、高周波
のクロック信号となし、リングコア形のパルストランス
の1次導体にそのクロックパルス電流を流し、各パルス
トランスを同時に動作させ各々の2次電圧を整流回路お
よびリセット回路を介し、元の入力信号の動作時間に相
当するパルス信号を各固体スイッチ素子ユニットのゲー
ト端子に伝達し、同時スイッチング動作させる上記回路
を1回路または2回路用いてなる直流高圧固体スイッチ
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4151090A JPH05304451A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 直流高圧固体スイッチ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4151090A JPH05304451A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 直流高圧固体スイッチ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05304451A true JPH05304451A (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=15511116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4151090A Pending JPH05304451A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 直流高圧固体スイッチ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05304451A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09139660A (ja) * | 1995-11-16 | 1997-05-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体スイッチ回路 |
JP2010284027A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Mitsubishi Electric Corp | 高周波交流電源装置 |
JPWO2017122276A1 (ja) * | 2016-01-12 | 2018-05-31 | 株式会社島津製作所 | 飛行時間型質量分析装置 |
US10593531B2 (en) | 2016-08-22 | 2020-03-17 | Shimadzu Corporation | Time-of-flight mass spectrometer |
US11101127B2 (en) | 2017-11-02 | 2021-08-24 | Shimadzu Corporation | Time-of-flight mass spectrometer |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6220417A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-29 | Hitachi Ltd | Mosfetのドライブ回路 |
JPS63294122A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-11-30 | Hitachi Ltd | 自己消弧形素子駆動回路 |
JPH03265310A (ja) * | 1990-03-15 | 1991-11-26 | Mitsubishi Electric Corp | 高電圧用半導体スイッチ |
-
1992
- 1992-04-24 JP JP4151090A patent/JPH05304451A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6220417A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-29 | Hitachi Ltd | Mosfetのドライブ回路 |
JPS63294122A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-11-30 | Hitachi Ltd | 自己消弧形素子駆動回路 |
JPH03265310A (ja) * | 1990-03-15 | 1991-11-26 | Mitsubishi Electric Corp | 高電圧用半導体スイッチ |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09139660A (ja) * | 1995-11-16 | 1997-05-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体スイッチ回路 |
JP2010284027A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Mitsubishi Electric Corp | 高周波交流電源装置 |
JPWO2017122276A1 (ja) * | 2016-01-12 | 2018-05-31 | 株式会社島津製作所 | 飛行時間型質量分析装置 |
US10388507B2 (en) | 2016-01-12 | 2019-08-20 | Shimadzu Corporation | Time-of-flight mass spectrometer |
US10593531B2 (en) | 2016-08-22 | 2020-03-17 | Shimadzu Corporation | Time-of-flight mass spectrometer |
US11101127B2 (en) | 2017-11-02 | 2021-08-24 | Shimadzu Corporation | Time-of-flight mass spectrometer |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |