JPH07194146A - コンデンサ充電用回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 充電の初期におけるスイッチング素子に流れ
る電流を低く抑えることができ、小容量のスイッチング
素子を用いることができ、コストの低廉化を図ることが
でき、また、補充充電時期に発生する音を極めて小さく
することのできるコンデンサ充電用回路を提供する。 【構成】 充電用トランス１の１次側への通電状態をス
イッチング回路２により制御して、充電用トランス１の
２次側に整流後接続されているレーザ励起用ランプにエ
ネルギを供給するコンデンサＣ２に充電を施すコンデン
サ充電用回路において、前記コンデンサＣ２の充電電圧
の大きさに対応して前記スイッチング回路２の通電電流
を制御する指令を発する電流設定回路７を有することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンデンサ充電用回路
に係り、特に固体レーザ用の大容量コンデンサに充電を
施すのに好適なコンデンサ充電用回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＹＡＧレーザ等の固体レーザの
励起用に用いられているフラッシュランプには励起用の
コンデンサが接続されており、前記固体レーザを励起さ
せる時に前記コンデンサに充電されている電気量を一時
に放電させて、前記フラッシュランプに５００Ｖ以上の
に高い励起電圧を印加して発光させるようにされてい
る。

【０００３】このような大容量のコンデンサに充電を施
す従来のコンデンサ充電用回路は、充電用トランスの１
次側への通電状態をスイッチング回路により制御して、
充電用トランスの２次側に整流後接続されているコンデ
ンサに充電を施すように形成されている。

【０００４】実際の充電は次のようにして行なわれる。
すなわち、まず電位が０のコンデンサに対して充電電圧
が５００Ｖ程度の充電設定電圧Ｖｓに達するまで徐々に
充電電圧を上げるようにして充電してゆく。コンデンサ
の充電電圧が充電設定電圧Ｖｓに達した後は、所定時間
毎に補充充電を行なって、コンデンサの充電電圧を充電
設定電圧Ｖｓに維持するようにされる。前記フラッシュ
ランプの励起のために放電した後は、充電電圧が５００
Ｖ程度の充電設定電圧Ｖｓに達するまで徐々に充電電圧
を上げるようにして充電してゆき、その後補充充電を行
なうようにされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいてはコンデンサへの充電の初期から充電電圧が充電
設定電圧Ｖｓに達するまで、およびその後の補充充電時
期の何時の時点においても、前記スイッチング回路のス
イッチング素子に対して定電流を流して充電を行なうよ
うにしていたために、下記のような不都合が生じてい
た。

【０００６】すなわち、図４のｃに示す充電の初期から
充電電圧が充電設定電圧Ｖｓに達するまで、およびその
後の補充充電時期に亘り、同図ａに示すように、スイッ
チング回路のスイッチング素子に対して高い一定の電圧
ＶH からなる定電流基準電圧を付与して定電流を流して
充電を行なうようにしているために、同図ｂに示すよう
に、前記スイッチング素子に充電の初期において極めて
大きな突入電流が流れてしまう。これは回路の電流検出
の遅れや、制御回路の動作の遅れに伴って発生するもの
である。従って、この大きな突入電流に耐え得る大容量
のスイッチング素子が必要となり、コストも高いものと
なってしまう。また、補充充電時期においても同図ａお
よびｂに示すように、高い一定の電圧ＶH が付与され、
各スイッチング素子にも高いピーク電流が流れるため
に、前記充電用トランスに所定時間毎に大電流が流れ、
これが原因となって充電用トランスから大きな音が発生
してしまうという不都合があった。

【０００７】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、充電の初期におけるスイッチング素子に流れる
電流を低く抑えることができ、小容量のスイッチング素
子を用いることができ、コストの低廉化を図ることがで
き、また、補充充電時期に発生する音を極めて小さくす
ることのできるコンデンサ充電用回路を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載の本発明のコンデンサ充電用回路
は、充電用トランスの１次側への通電状態をスイッチン
グ回路により制御して、充電用トランスの２次側に整流
後接続されているレーザ励起用ランプにエネルギを供給
するコンデンサに充電を施すコンデンサ充電用回路にお
いて、前記コンデンサの充電電圧の大きさに対応して前
記スイッチング回路の通電電流を制御する指令を発する
電流設定回路を有することを特徴とする。

【０００９】また、請求項２に記載の本発明のコンデン
サ充電用回路においては、電流設定回路は、コンデンサ
への充電の初期において、コンデンサの充電電圧が所定
値に達するまでは、スイッチング回路に定電流を流すた
めの定電流基準電圧として定常充電時に付与する電圧よ
り低い電圧を付与し、その後コンデンサの充電電圧が前
記所定値から充電設定電圧に達するまでは、前記スイッ
チング回路に定電流基準電圧として前記定常充電時の電
圧を付与するように形成されていることを特徴とする。

【００１０】また、請求項３に記載の本発明のコンデン
サ充電用回路においては、電流設定回は、コンデンサへ
の充電の初期において、コンデンサの充電電圧が所定値
に達するまでは、スイッチング回路に定電流を流すため
の定電流基準電圧として定常充電時に付与する電圧より
低い電圧から当該定常充電時の電圧まで徐々に上昇させ
るように電圧を変化させて付与し、その後コンデンサの
充電電圧が前記所定値から充電設定電圧に達するまで
は、前記スイッチング回路に定電流基準電圧として前記
定常充電時の電圧を付与するように形成されていること
を特徴とする。

【００１１】また、請求項４に記載の本発明のコンデン
サ充電用回路においては、電流設定回は、コンデンサの
充電電圧が充電設定電圧に達した後は、スイッチング回
路に定電流を流すための定電流基準電圧として定常充電
時に付与する電圧より低い電圧を付与して補充充電を行
なうように形成されていることを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によれば、コンデンサの充電電圧の大き
さに対応してスイッチング回路の通電電流を制御するよ
うにしてコンデンサへの充電を行なうものであるから、
充電の初期におけるスイッチング素子に流れる電流を低
く抑えることができ、これにより小容量のスイッチング
素子を用いることができ、コストの低廉化を図ることが
でき、また、補充充電時期に発生する音を極めて小さく
することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１から図３につい
て説明する。

【００１４】図１は本発明のコンデンサ充電回路の１実
施例を示す。

【００１５】図１において、充電用トランス１の１次側
にはスイッチング回路２が接続されており、また、充電
用トランス１の２次側には充電対象となる大容量のコン
デンサＣ２がダイオードによって整流された後に接続さ
れている。このコンデンサＣ２に放電制御用のＩＧＢ
Ｔ、ＧＴＯ、トランジスタ等のスイッチを介してレーザ
媒体を励起するランプ（ずしせず）が接続されている。
本実施例におけるスイッチング回路２はスイッチング素
子となる直列された２個のトランジスタＱ１とＱ２との
組とトランジスタＱ３とＱ４との組とを並列接続して形
成されており、各組の中間部が充電用トランス１の１次
側コイルの両端に接続されており、また、各組は稼働電
圧を付与するコンデンサＣ１に並列に接続されている。
このスイッチング回路２としては、図示のものの他にＦ
ＥＴ、ＩＧＢＴ等を利用してもよい。コンデンサＣ２は
充電用トランス１の２次側のコイルの両端のそれぞれと
中間部との間に、ダイオード３または４およびコイル５
とをもって直列に接続されて閉回路を形成している。コ
ンデンサＣ２の充電電圧ＶC2は電圧検出回路６により検
出されるようになっている。この電圧検出回路６は検出
した充電電圧ＶC2を示す信号ＳVC2 を電流設定回路７と
スイッチングコントロール回路８とに出力するように形
成されている。また、コンデンサＣ２の充電設定電圧Ｖ
S を設定する電圧設定回路９から、その充電設定電圧Ｖ
S を示す信号ＳVSを電流設定回路７とスイッチングコン
トロール回路８とに出力するように形成されている。前
記電流設定回路７は、前記コンデンサＣ２の充電電圧Ｖ
C2の大きさに対応して前記スイッチング回路２の通電電
流を制御する指令ＳVBをスイッチングコントロール回路
８に向けて発するように形成されている。スイッチング
回路２に流れる電流は電流計１０により検出されて前記
スイッチングコントロール回路８に入力され、また、コ
ンデンサＣ２への充電電流は電流計１１により検出され
て同様にスイッチングコントロール回路８に入力される
ように形成されている。スイッチング回路２の各トラン
ジスタＱ１〜Ｑ４のベースには、ドライバ回路１２から
駆動信号が付与されるようにされており、ドライバ回路
１２には前記スイッチングコントロール回路８から各ト
ランジスタＱ１〜Ｑ４のオン、オフを制御する内容を有
する動作制御信号が出力されるように形成されている。

【００１６】また、本実施例における前記電流設定回路
７の指令ＳVBの例を図２および図３により説明する。

【００１７】まず図２に示すように、コンデンサＣ２へ
の充電の初期において、コンデンサＣ２の充電電圧ＶC2
が所定値Ｖ1 に達するまでは、スイッチング回路２に定
電流を流すための定電流基準電圧ＶB として定常充電時
の電圧ＶH より低い電圧ＶLを付与し、その後コンデン
サＣ２の充電電圧ＶC2が前記所定値Ｖ1 から充電設定電
圧ＶS に達するまでは前記スイッチング回路２に定電流
基準電圧ＶB として定常充電時の電圧ＶH を付与するよ
うな内容の指令ＳVBを出力する。

【００１８】また、コンデンサＣ２への充電の初期にお
ける他の例としては、図３に示すように、コンデンサＣ
２の充電電圧ＶC2が所定値Ｖ1 に達するまでは、スイッ
チング回路２に定電流を流すための定電流基準電圧ＶB
として定常充電時に付与する電圧ＶH より低い電圧ＶL
から当該定常充電時の電圧ＶH まで徐々に上昇させるよ
うに電圧を変化させて付与するような内容の指令ＳVBを
出力する。

【００１９】また、コンデンサＣ２の充電電圧ＶC2が充
電設定電圧ＶS に達した後は、スイッチング回路２に定
電流を流すための定電流基準電圧ＶB として定常充電時
に付与する電圧ＶH より低い電圧ＶL を付与して補充充
電を行なうよな内容の指令ＳVBを出力する。

【００２０】次に、本実施例の作用を図２および図３に
ついて説明する。

【００２１】まず、図２によると、コンデンサＣ２への
充電の初期において、時間t0〜t1のコンデンサＣ２の充
電電圧ＶC2が所定値Ｖ1 に達するまで（同図ｃ参照）
は、スイッチング回路２に定電流を流すための定電流基
準電圧ＶB として定常充電時の電圧ＶH より低い電圧Ｖ
L （同図ａ参照）を付与するような内容の指令ＳVBを電
流設定回路７からスイッチングコントロール回路８ヘ出
力する。これによりスイッチング回路２に低い電圧ＶL
が付与されるので、各トランジスタＱ１〜Ｑ４に流れる
ピーク電流が、同図ｂに示すように、低く抑えられる。
特に、図４のｂの従来例と比較すると、充電開始直後の
突入電流が約１／２以下となり、その後低い電圧ＶL に
対応した低い電流値に収斂してゆく。

【００２２】その後、時間t1〜t2において、コンデンサ
Ｃ２の充電電圧ＶC2が前記所定値Ｖ1 から充電設定電圧
ＶS に達するまでは、前記スイッチング回路２に定電流
基準電圧ＶB として定常充電時の電圧ＶH （同図ａ参
照）を付与するような内容の指令ＳVBを電流設定回路７
からスイッチングコントロール回路８ヘ出力する。これ
によりスイッチング回路２に高い電圧ＶH が付与される
ので、各トランジスタＱ１〜Ｑ４に流れるピーク電流
が、同図ｂに示すように、一定となるようにして充電が
継続され、同図ｃに示すように、コンデンサＣ２の充電
電圧ＶC2が所定値Ｖ1 から充電設定電圧ＶS まで徐々に
上昇してゆく。

【００２３】このようにしてコンデンサＣ２に充電設定
電圧ＶS の充電が行なわれた後の時間t2〜t3において
は、スイッチング回路２に定電流を流すための定電流基
準電圧ＶB として定常充電時に付与する電圧ＶH より低
い電圧ＶL （同図ａ参照）を付与して補充充電を行なう
ような内容の指令ＳVBを電流設定回路７からスイッチン
グコントロール回路８ヘ出力する。これによりスイッチ
ング回路２に低い電圧ＶL のパルス電圧が所定時間毎に
付与されるので、各トランジスタＱ１〜Ｑ４に流れるピ
ーク電流が、同図ｂに示すように、低く抑えられる。従
って、充電トランス１に流れる電流も低く抑えられるの
で、この補充充電時に充電トランス１から発する音も極
めて小さいものとなる。

【００２４】時間t3においてコンデンサＣ２から固体レ
ーザの励起のために放電されると、時間t3〜t4におい
て、コンデンサＣ２の充電電圧ＶC2が充電設定電圧ＶS
に達するまで、時間t1〜t2と同様の充電が行なわれ、そ
の後、前記と同様な補充充電が行なわれる。

【００２５】次に、図３に示す他の例においては、コン
デンサＣ２への充電の初期において、時間t0〜t1のコン
デンサＣ２の充電電圧ＶC2が所定値Ｖ1 に達するまで
（同図ｃ参照）は、スイッチング回路２に定電流を流す
ための定電流基準電圧ＶB として定常充電時に付与する
電圧ＶH より低い電圧ＶL から当該定常充電時の電圧Ｖ
H まで徐々に上昇させるように電圧を変化させて付与す
るような内容の指令ＳVBを電流設定回路７からスイッチ
ングコントロール回路８ヘ出力する。これによりスイッ
チング回路２に低い電圧ＶL から定常充電時の電圧ＶH
まで徐々に上昇する電圧が付与されるので、各トランジ
スタＱ１〜Ｑ４に流れるピーク電流が、同図ｂに示すよ
うに、低く抑えられる。特に、図４のｂの従来例と比較
すると、充電開始直後の突入電流が約１／２以下とな
り、その後定常充電時の電圧ＶH に対応した電流値に収
斂してゆく。

【００２６】このように本発明によれば、コンデンサＣ
２の充電電圧ＶC2の大きさに対応してスイッチング回路
２の通電電流を制御するようにしてコンデンサＣ２への
充電を行なうものであるから、充電の初期におけるスイ
ッチング素子である各トランジスタＱ１〜Ｑ４に流れる
電流を低く抑えることができ、これにより小容量のスイ
ッチング素子を用いることができ、コストの低廉化を図
ることができ、また、補充充電時期に発生する音を極め
て小さくすることができる。

【００２７】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、必要に応じて変更することができる。

【００２８】

【発明の効果】このように本発明のコンデンサ充電用回
路は構成され作用するものであるから、充電の初期にお
けるスイッチング素子に流れる電流を低く抑えることが
でき、小容量のスイッチング素子を用いることができ、
コストの低廉化を図ることができ、また、補充充電時期
に発生する音を極めて小さくすることができる等の効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンデンサ充電用回路の１実施例を示
す回路図

【図２】ａ、ｂおよびｃはそれぞれ本発明におけるスイ
ッチング回路に付与される電圧、各トランジスタのピー
ク電流およびコンデンサの充電電圧の時間的変化を示す
線図

【図３】本発明の他の例を示す図２と同様の図

【図４】従来例を示す図２と同様の図

【符号の説明】

１ 充電用トランス ２ スイッチング回路 ７ 電流設定回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充電用トランスの１次側への通電状態を
   スイッチング回路により制御して、充電用トランスの２
   次側に整流後接続されているレーザ励起用ランプにエネ
   ルギを供給するコンデンサに充電を施すコンデンサ充電
   用回路において、前記コンデンサの充電電圧の大きさに
   対応して前記スイッチング回路の通電電流を制御する指
   令を発する電流設定回路を有することを特徴とするコン
   デンサ充電用回路。
2. 【請求項２】 電流設定回路は、コンデンサへの充電の
   初期において、コンデンサの充電電圧が所定値に達する
   までは、スイッチング回路に定電流を流すための定電流
   基準電圧として定常充電時に付与する電圧より低い電圧
   を付与し、その後コンデンサの充電電圧が前記所定値か
   ら充電設定電圧に達するまでは、前記スイッチング回路
   に定電流基準電圧として前記定常充電時の電圧を付与す
   るように形成されていることを特徴とする請求項１に記
   載のコンデンサ充電用回路。
3. 【請求項３】 電流設定回路は、コンデンサへの充電の
   初期において、コンデンサの充電電圧が所定値に達する
   までは、スイッチング回路に定電流を流すための定電流
   基準電圧として定常充電時に付与する電圧より低い電圧
   から当該定常充電時の電圧まで徐々に上昇させるように
   電圧を変化させて付与し、その後コンデンサの充電電圧
   が前記所定値から充電設定電圧に達するまでは、前記ス
   イッチング回路に定電流基準電圧として前記定常充電時
   の電圧を付与するように形成されていることを特徴とす
   る請求項１に記載のコンデンサ充電用回路。
4. 【請求項４】 電流設定回路は、コンデンサの充電電圧
   が充電設定電圧に達した後は、スイッチング回路に定電
   流を流すための定電流基準電圧として定常充電時に付与
   する電圧より低い電圧を付与して補充充電を行なうよう
   に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコ
   ンデンサ充電用回路。