JPH07336872A - パルス発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電流検出精度が高く、電力効率の高いパルス発
生装置を提供する。 【構成】電源１から定電流ダイオード等３を介した定電
流により充電される充電手段４１から駆動パルスに応答
してパルスを出力し、第１のスイッチ７により電源から
充電手段への電流供給を遮断し、第２のスイッチ８によ
り駆動パルスの供給を遮断するように構成され、電源１
から充電手段４１に供給される電流が流れる１次側と、
１次側と電気的に絶縁され、１次側に流れる電流に比例
する電流が流れる２次側を有するフォトカプラのような
電流検出手段２を設け、この電流検出手段２の２次側に
流れる電流のデューティが予め定めた値以上のとき、第
１のスイッチと第２のスイッチの少なくとも一方を遮断
動作させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパルス発生装置に関し、
特に過大電流に対する保護機能を有するパルス発生装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧パルスを発生するパルス発生装置に
おいては、過大負荷や誤操作による過熱から装置や負荷
を保護するために過大電流を検出して回路の遮断動作を
行なう必要がある。

【０００３】従来のこの種のパルス発生装置の回路例が
図５に、また、その動作を説明するための波形図が図６
に示されている。電源からの電流は、電源遮断スイッチ
７と抵抗１０を介してパルス発生回路４に供給される。
パルス発生回路４は、供給された電流により充電される
コンデンサ４１を有し、端子Ｔ及びスイッチ８を介して
供給されるパルスで駆動されるスイッチ４２を介して高
圧パルスが負荷５に供給される。

【０００４】電源遮断スイッチ７からの電圧は、抵抗１
１と１２から成るアッテネータに入力され、抵抗１１と
１２の抵抗値比で定まる分圧比で減衰されて、差動アン
プ１５の非反転入力端子に入力される。抵抗１０の出力
側は同様に、抵抗１３と１４から成るアッテネータに入
力され、抵抗１３と１４の抵抗値比（抵抗１１と１２の
抵抗値比と等しい）で定まる分圧比で減衰されて、差動
アンプ１５の反転入力端子に入力される。したがって、
差動アンプ１５の出力には、抵抗１０の電圧降下に比例
した電圧、つまり、パルス発生回路４への電源電流に比
例した電圧が得られる。この電圧は、抵抗１６１とコン
デンサ１６２から成る平均化回路１６で平均化され、コ
ンパレータ１８の非反転入力端子に入力される。コンパ
レータ１８の反転入力端子には、基準電圧となる比較電
源１７が接続されている。

【０００５】このように、コンパレータ１８の非反転入
力端子には、パルス発生回路４に供給される電源電流に
比例した平均電圧が供給されているので、比較電源の電
圧を過大電流に対応して定めれば、その出力端子に過大
電流検知出力が得られることになる。

【０００６】コンパレータ１８の出力端子からの出力信
号は、電源遮断スイッチ７とパルス遮断スイッチ８に供
給され、電源１のパルス発生回路４への電流供給を遮断
したり、パルスの負荷５への供給を遮断している。

【０００７】比較電源１７及び平均化回路１６の時定数
を適切に選択することにより、パルス発生回路４と負荷
が破壊に至る前に動作を停止してパルス発生回路４と負
荷を保護できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来のパルス発生装置は、次のような問題を有す
る。すなわち、電源１の電圧が高いため、抵抗１１と１
２及び抵抗１３と１４からそれぞれ成るアッテネータの
抵抗比を大きくして差動アンプ１５への入力信号レベル
を減衰調製する必要がある。したがって、抵抗分割比
（抵抗比）が大きくなると、電流検出精度が著しく低下
してしまう。

【０００９】また、抵抗１１〜１４としては、電源１の
電圧を同等以上の耐圧を有する抵抗を使用しなければな
らない。

【００１０】更に、抵抗１１〜１４に流れる電流は、電
流検出のためだけに用いられ、パルス発生装置本来の目
的とは関係ない、無駄な電流であり、電源１は余分な電
力を供給しなければならず、電力効率面の問題がある。

【００１１】そこで、本発明の目的は、電流検出精度が
高く、電力効率の高いパルス発生装置を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め本発明のパルス発生装置は、電源から供給された電流
により充電される充電手段を有し、供給された駆動パル
スに応答して前記充電手段を放電してパルスを出力する
とともに、前記電源の前記充電手段への電流供給を遮断
する第１のスイッチと、前記駆動パルスの供給を遮断す
る第２のスイッチの少なくとも一方を有するパルス発生
装置において、前記電源から前記充電手段に供給される
電流が流れる１次側と、該１次側に流れる電流に比例す
る電流が流れる２次側とを有し、前記１次側と２次側が
電気的に絶縁されている電流検出手段と、前記電源から
前記充電手段に供給される電流を略一定値に制限する定
電流手段と、前記電流検出手段の前記２次側に流れる電
流のデューティを検出し、検出されたデューティが予め
定めた値以上のとき、前記第１のスイッチと前記第２の
スイッチの少なくとも一方を遮断動作させるデューティ
検出手段と、を備えて構成される。上記電流検出手段は
フォトカプラとし、また定電流手段は定電流ダイオード
とすることができる。

【００１３】

【作用】本発明は、電源から定電流ダイオード等を介し
た定電流により充電される充電手段から駆動パルスに応
答してパルスを出力し、第１のスイッチにより電源から
充電手段への電流供給を遮断し、第２のスイッチにより
駆動パルスの供給を遮断するように構成され、電源から
充電手段に供給される電流が流れる１次側と、１次側と
電気的に絶縁され、１次側に流れる電流に比例する電流
が流れる２次側を有するフォトカプラのような電流検出
手段を設け、この電流検出手段の２次側に流れる電流の
デューティが予め定めた値以上のとき、第１のスイッチ
と第２のスイッチの少なくとも一方を遮断動作させてい
る。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明によるパルス発生装置の
一実施例を示す回路図である。図１において、図６と同
一符号が付された回路構成部は、同様な機能を有する。

【００１５】本実施例では、電源１が電源遮断スイッチ
７を介して、アノードとカソード間に抵抗２１が接続さ
れたフォトカプラ２２を有する電流制限検出回路２の入
力側に接続されている。電流制限検出回路２の出力側
は、電流制限用の定電流ダイオード３を介して、パルス
発生回路４に接続されている。抵抗２１の値を変えるこ
とにより、電流制限検出感度を調整することができる。

【００１６】フォトカプラ２２では、一次側（発光側）
に流れる電流の大きさに比例した電流が２次側（受光
側）に出力電流として流れる。デューティ検出回路６
は、フォトカプラ２２の出力電流のデューティを検出し
て、検出されたデューティが予め定めた値以上になった
とき、制御信号を電源遮断スイッチ７とパルス遮断スイ
ッチ８に供給して、電源１のパルス発生回路４への供給
や端子Ｔに入力される駆動パルスのパルス発生回路４へ
の供給を停止する。

【００１７】さて、図１に示す本実施例の動作を以下説
明する。先ず、電源遮断スイッチ７とパルス遮断スイッ
チ８がオンの状態で、端子Ｔに入力パルスがなく、電源
１の電圧とパルス発生回路４のコンデンサ４１の電圧の
間に電位差がある場合を考える。この場合、定電流ダイ
オード３で定まる一定の電流でコンデンサ４１が充電さ
れて、コンデンサ４１の電圧は徐々に上昇する。この
間、フォトカプラ２２の一次側には電流が流れ、２次側
に対応する出力電流が流れる。

【００１８】その後、一定時間が経過し、コンデンサ４
１の電圧が電源１の電圧と等しくなるまで上昇し、コン
デンサ４１の充電が略終了した場合には、定電流ダイオ
ード３が遮断状態となり、フォトカプラ２２の１次側の
電流も略０となり、２次側の電流も流れなくなる。

【００１９】次に端子Ｔにパルスが入力され、スイッチ
４２がオンした場合には、コンデンサ４１が負荷５と接
続されて高電圧パルスが出力されるので、コンデンサ４
１の電圧は急激に低下する。この場合でも、電源１から
流れる電流は、定電流ダイオード３で定まる一定電流に
制限され、更にフォトカプラ２２の１次側に電流が流
れ、２次側に出力電流が流れる。

【００２０】その後、端子Ｔの入力パルスがなくなり、
スイッチ４２が遮断された場合、コンデンサ４１の電圧
は、負荷５へのパルス出力により減少するので、定電流
ダイオード３は導通したままコンデンサ４１への充電が
行なわれる。この間、フォトカプラ２２の２次側には出
力電流が流れ続けている。

【００２１】以上のような動作が周期的に繰り返される
と、フォトカプラ２２の２次側出力には、デューティ一
定のパルスが流れることになる。したがって、パルス発
生回路４への平均電源電流は、 （定電流ダイオード３の電流制限値）×（フォトカプラ
２２の出力デューティ比） で表わすことができる。

【００２２】すなわち、パルス発生回路４への電源電流
がフォトカプラ２２の出力デューティ比に比例する。デ
ューティ検出回路６の検出感度を適度に設定することに
より、パルス発生回路４及び負荷５への過大電流を検出
し、電源遮断スイッチ７や、パルス遮断スイッチ８をオ
フさせ、回路動作を停止させて装置を過大電流による破
壊から保護している。

【００２３】図２〜図４には、上述本実施例における端
子Ｔへの入力パルス、負荷５の電圧、コンデンサ４１の
電圧、定電流ダイオード３の電流及びフォトカプラ２２
の出力の波形図が示されている。各図において、実線は
正常動作時の波形を、点線は異常動作時の波形を示して
いる。

【００２４】図２は、負荷５に規定以外のものが接続さ
れ、負荷電流が異常に大きい場合を示し、パルス出力中
のコンデンサ４１の電圧低下が大きくなり、コンデンサ
４１への再充電に要する時間が長くなる。その結果、フ
ォトカプラ２２の出力パルスのデューティ比が大きくな
る。

【００２５】図３は、パルス入力端子Ｔに入力されるパ
ルスの幅が長くなった場合を示し、負荷５への出力パル
ス幅が長くなるために、コンデンサ４１の電圧低下が大
きくなり、コンデンサ４１への再充電に要する時間が長
くなる。その結果、フォトカプラ２２の出力パルスのデ
ューティ比が大きくなる。

【００２６】図４は、パルス入力端子Ｔに入力されるパ
ルス周期が短くなった場合を示す。パルス出力によるコ
ンデンサ４１の電圧低下及びコンデンサ４１への再充電
に要する時間は同じであるが、周期が短くなるためにフ
ォトカプラ２２の出力パルスのデューティ比は大きくな
る。

【００２７】デューティ検出回路６は、フォトカプラ２
２の出力するパルスデューティ比が予め設定された値以
上になったことを検出し、電源遮断スイッチ７およびパ
ルス遮断スイッチ８を遮断し、過大電源電流による発熱
等から装置および負荷が破壊に至る前に装置の動作を停
止させる。なお、電源遮断スイッチ７またはパルス遮断
スイッチ８の片方のみでも動作停止の目的を達成するこ
とができる。

【００２８】本実施例では、電源１から供給される電流
は、全てコンデンサ４１に流れ、他の回路を経由するこ
とはないので無駄な電流はない。

【００２９】なお、上述実施例の他、本発明は、種々の
変形が可能である。例えば、電流制限回路としては定電
流ダイオード３以外に定電流特性を示す素子、回路を用
いることができる。また、電源遮断スイッチ７、電流制
限検出回路２および電流制限回路３は、図１に示す順番
で電源１とパルス発生回路４の間に直列に接続されてい
るが、順序は入れ替わってもよい。更に、回路動作停止
のために電源遮断スイッチ７およびパルス遮断スイッチ
８を使用したが、どちらか片方のみでもよい。更に、ま
たフォトカプラ２２の電流検出感度調整用にシャント抵
抗２１を使用したが、なくてもよい。また、パルス発生
回路４は、コンデンサに蓄えた電力をスイッチで負荷に
接続するタイプのパルス発生回路であればよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるパル
ス発生装置によれば、過大電流に起因する装置への悪影
響を、高精度且つ確実に除去できる、電源の利用効率の
改善、発熱量の低減を可能とし、装置の小型化を図るこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるパルス発生装置の回路
図である。

【図２】図１に示す実施例において、負荷５に規定以外
のものが接続され、負荷電流が異常に大きい場合の各部
の波形図である。

【図３】図１に示す実施例において、パルス入力端子Ｔ
に入力されるパルスの幅が長くなった場合の各部の波形
図である。

【図４】図１に示す実施例において、パルス入力端子Ｔ
に入力されるパルス周期が短くなった場合の各部の波形
図である。

【図５】従来のパルス発生装置の回路図である。

【図６】図５に示す従来のパルス発生装置の動作を説明
するための各部の波形図である。

【符号の説明】

１ 電源 ２ 電流制限検出回路 ３ 定電流ダイオード ４ パルス発生回路 ５ 負荷 ６ デューティ検出回路 ７ 電源遮断スイッチ ８ パルス遮断スイッチ ２１ 抵抗 ２２ フォトカプラ ４１ コンデンサ ４２ スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源から供給された電流により充電される
   充電手段を有し、供給された駆動パルスに応答して前記
   充電手段を放電してパルスを出力するとともに、前記電
   源の前記充電手段への電流供給を遮断する第１のスイッ
   チと、前記駆動パルスの供給を遮断する第２のスイッチ
   の少なくとも一方を有するパルス発生装置において、 前記電源から前記充電手段に供給される電流が流れる１
   次側と、該１次側に流れる電流に比例する電流が流れる
   ２次側とを有し、前記１次側と２次側が電気的に絶縁さ
   れている電流検出手段と、 前記電源から前記充電手段に供給される電流を略一定値
   に制限する定電流手段と、 前記電流検出手段の前記２次側に流れる電流のデューテ
   ィを検出し、検出されたデューティが予め定めた値以上
   のとき、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチの少
   なくとも一方を遮断動作させるデューティ検出手段と、
   を備えて成ることを特徴とするパルス発生装置。
2. 【請求項２】前記電流検出手段は、フォトカプラである
   請求項１に記載のパルス発生装置。
3. 【請求項３】前記定電流手段は、定電流ダイオードであ
   る請求項１に記載のパルス発生装置。