JPS5854465B2 - イオンポンプ用電源 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、イオンポンプ用電源に関し、特に負荷のイン
ピーダンスが真空度によって変化するのに対応しながら
、適性の放電電流・電圧曲線に従って電力を供給するこ
との出来るイオンポンプ用電源に関するものである。

イオンポンプは容器中の気体を電子によりイオン化し、
これを器壁または電極に向って加速衝突させると、そこ
に捕獲されるという吸着現象を利用したものである。

これによると、機械的可動部分のない純粋にエレクトロ
ニクス的な方法により真空を得ることができる。

このようなイオンポンプのための電源は次の機能を必要
とする。

即ち、ポンプ内圧力が１Ｏ−２Ｔｏｒｒ以上の放電は、
ガイスラ管の放電のように、電導度がよく、電圧を高く
すると電流が流れすぎポンプが破壊されるので、電流を
しぼることによって電圧を低く抑えるようにする。

１０ ’ Ｔｏｒｒ以下では放電はペニング放電となり
、電導度は小さくなって電圧が充分かかるようになり、
正常なポンプ動作にうつる。

この中間は非常に複雑な変化を示す。

第１図は電流制限装置のついた電源において、２極型イ
オンポンプにかかる電圧と電流及び内部消費電力の傾向
を示す。

第１図の動作より実際にはイオンポンプが低真空より吸
引速度をあげるために電力曲線の山の右側は第２図のよ
うにするのが望ましい。

なお、第１図及び第２図において、電力曲線のピークの
右側がポンプ内圧力１Ｏ−２Ｔｏｒｒ以上に対応し電力
曲線のピークの左側が１Ｏ−２Ｔｏｒｒ以下に対応する
。

従来のイオンポンプ用電源を第３図に示す。

この電源は、高中周波数５０又は６０Ｈｚをそのまま低
周波トランスＴ１で約８ＫＶまで昇圧を行う。

そして、このトランスＴ１の出力をダイオードＤ１及び
Ｄ２で整流し、さらにはコンデンサＣ１及びＣ２で平滑
して、直流とし、負荷であるイオンポンプ１０に供給す
る。

このとき、放電電流−電圧曲線は、トランスＴ１の内部
インピーダンスとコンデンサＣ１及びＣ２の容量で決ま
る。

しかしながら、この購或では放電電流に対応した適正の
電圧をイオンポンプに供給していくことは極めて難しい
。

しかも、トランスＴ１は５０又は６０ Ｈｚの低周波を
入力とする関係上、大型のものとなる。

本発明の目的は、放電電流に対応した適正の電圧を容易
にイオンポンプに供給していくことができ、しかもトラ
ンスとして小型軽量のものを用いることが可能なイオン
ポンプ用電源を提供することにある。

本発明によれば、スイッチング素子を有し直流電力を該
スイッチング素子の駆動時間幅に対応したパルス幅をも
つ交流電力に変換するインバータと、該インバータの出
力を受けるトランスと、該トランスの出力を整流さらに
は平滑してイオンポンプに与える整流・平滑回路と、上
記イオンポンプの放電電流に対応した上記トランスの１
次側又は２次側の電流を検出する検出回路と、該検出回
路の検出値に対応して上記スイッチング素子の駆動時間
幅を制御する制御回路とを備え、上記イオンポンプの放
電電流値に対応した電圧を上記イオンポンプに与えるこ
とができるようにしたことを特徴とするイオンポンプ用
電源が得られる。

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第４図に示した本発明の一実施例によるイオンポンプ用
電源においては、５０又は６０Ｈｚの交流は、整流回路
２０によって整流された後、コンデンサＣ３によって平
滑されて、直流とされる。

この直流はＤＣ／ＡＣインバータ３０に入力される。

このインバータ３０は、スイッチングトランジスタを有
し、直流入力を該スイッチングトランジスタの駆動時間
幅に対応したパルス幅をもつ交流出力に変換する。

このインバータ３０の出力は小型高周波トランスＴ２に
入力される。

このトランスＴ２の出力はダイオードＤ１及びＤ２によ
って整流され、さらにはコンデンサＣ１及びＣ２によっ
て平滑される。

このＤｌ及びＤ２さらにはＣ１及びＣ２からなる整流・
平滑回路の直流出力はイオンポンプ１０に供給される。

本実施例は、さらに、イオンポンプ１０の放電電流に対
応したトランスＴ２の１次側の電流のピーク値を検出す
る検出回路４０と、この検出回路４０の検出値に対応し
てインバータ３０内の上記スイッチングトランジスタの
駆動時間幅を制御する制御回路５０とを備え、イオンポ
ンプ１０の放電電流値に対応した電圧をイオンポンプ１
０に与えることができるようにしたものである。

本実施例の特徴は、第１にインバータ３０によって高周
波スイッチングすることである。

インバータ３０によって約２０ＫＨｚのスイッチングに
すると、周波数は５０又は６０Ｈｚの正弦波の約４００
倍又は約３３０倍になる。

高周波トランスＴ２の動作磁束密度レベルを第３図の低
周波トランスＴ１と同じにすると、断面積は懸又は画に
しつるので、トランスＴ２は極めて小さくしうる。

次に放電電流に対応した電圧の所定値に本電源の出力電
圧を近似させる一つの方法について述べる。

放電電流に対応した電圧の所定値は、第１図や第２図の
曲線から決まる。

放電電流値（即ち小型高周波トランスＴ２の２次側電流
）は、１次側電流Ｉｃに比例し、１次側電流Ｉｃにトラ
ンスの１次巻数ｎ０と２次巻数０２との比ｎ ２ ／
ｎ １を乗じたものだから、１次側電流Ｉｃを抵抗Ｒ１
の端子電圧として検出回路４０により検出する。

イオンポンプが動作を始めるとき放電電流が増し、検出
回路４０の検出値がある値を越えるまで、制御回路５０
はインバータ３０のスイッチングトランジスタ駆動時間
幅を狭くするように制限し、これによってインバータ３
０の出力パルス幅をせばめ、本電源の出力電圧を低下さ
せる。

さらに真空度が上がれば、制御回路５０はインバータ３
０のスイッチングトランジスタ駆動時間幅を狭くする制
限を解除し、本電源の出力電圧を増加させる。

なお、２次側の電流（即ち放電電流そのもの）を、仮想
線で示した変流器ＣＴ等でとり出して、検出回路４０に
与えるようにしてもよい。

本電源の出力電圧を下げなければならないときに、パル
ス幅のデユーティ比を低下させるべき値まで下げれば、
電圧は所定値に達する。

ここでパルス幅制限動作が行われると電圧が下り電流が
下り、またパルス幅制限動作が解除され、また電圧が上
ることが繰返され、発振状態に至るが、この頻度を少く
するために検出回路４０にヒステリシスをもたせる。

このようにして、高真空時の高電圧微小電流から低真空
時の低電圧大電流まで適正な電流−電圧特性を、電源に
もたせることができる。

しかも、高周波化とスイッチングトランジスタ駆動時間
幅の制御を組入れることによって、小型軽量高効率のイ
オンポンプ用電源とすることができる。

以上説明したように本発明によれば、放電電流に対応し
た適正の電圧を容易にイオンポンプに供給していくこと
ができ、しかもトランスとして小型軽量のものを用いる
ことが可能なイオンポンプ用電源が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図はイオンポンプにかかる電圧、電流及び内部消費
電力の傾向を示す図、第２図はイオンポンプの内部消費
電力の実動曲線を示す図、第３図は従来のイオンポンプ
用電源を示す回路図、第４図は本発明のイオンポンプ用
電源を示す回路図である。 Ｔ１・・・・・・低周波トランス、Ｄｌ及びＤ２・・・
・・・整流回路、Ｃ１及びＣ２・・・・・・平滑回路、
１０・・・・・・イオンポンプ、２０・・・・・・整流
回路、Ｃ３・・・・・・平滑回路、３０・・・・・・Ｄ
Ｃ／ＡＣインバータ、Ｔ２・・・・・・小型高周波トラ
ンス、４０・・・・・・検出回路、５０・・・・・・制
御回路、ＣＴ・・・・・・変流器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スイッチング素子を有し直流電力を該スイッチング
   素子の駆動時間幅に対応したパルス幅をもつ交流電力に
   変換するインバータと、該インバータの出力を受けるト
   ランスと、該トランスの出力を整流さらには平滑してイ
   オンポンプに与える整流・平滑回路と、上記イオンポン
   プの放電電流に対応した上記トランスの１次側又は２次
   側の電流を検出する検出回路と、該検出回路の検出値に
   対応して上記スイッチング素子の駆動時間幅を制御する
   制御回路とを備え、上記イオンポンプの放電電流値に対
   応した電圧を上記イオンポンプに与えることができるよ
   うにしたことを特徴とするイオンポンプ用電源。