JPS6331308A - 電源装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、特許請求の範囲第１項記載の電源装置例えば
、高出力送信機の出力段に対する変調されたアノード電
圧の発生用電源装置に関する。

従来の技術 例えば約５００ＫＷの出力を有しかつアノード変調され
る高周波出力段管を有する例えば選択された高周波高出
力送信機に対して、この高周波高出力段に低周波（ＮＦ
）信号によって振幅変調された、約３ＱＫＶのアノード
電圧を供給することが必要である。この種の高出力送信
機は、出来るだけ良好な効率を有しているべきである。

ダイオードカスケードに沿って複数の切換可能な直流電
圧信号を加算して、所望の出力高電圧が生じるようにす
るスイッチング増幅器が公知である。これら個別の直流
電圧信号が低周波信号に依存して切換られると、出力の
高電圧信号は増幅された低周波信号とみることができる
。

スイッチング増幅器は、少なくとも１つの１次巻線およ
び複数の２次巻線を含んでいる電源変圧器を有している
。１次巻線および２次巻線は相互に電気的に接続されて
いない。

これにより、実質的に同じ出力電圧を発生しかつ既述の
加算が行なわれることになる２次側のいわいる浮動直流
電圧源を形成することができる。

この種の加算法は第１図に略示されている。

この図において直流電圧Ｕは時間ｔに依存して図示され
ている。ＵＡによって示す曲線は、発生すべき振幅変調
されたアノード電圧を表わすものとする。この電圧は、
実質的に同じ個別直流電圧Ｕ１ないしＵ５の例として示
されている加算によって近似される。

図から、この形式の合計法によりネ都合にも、個別直流
電圧源の非常に不均一な負荷時間を来たすことになるこ
とが明らかである。例えば個別直流電圧Ｕ１に属する直
流電圧源は時点ｔｌにおいて投入接続されかつ時点ｔ１
０　においてしゃ断され、一方個別直流電圧Ｕ５に属す
る直流電圧源は最初著しく遅れた時点ｔ５において投入
接続されかつ著しく早い時点ｔ６においてしゃ断される
。この例拠おいて、個別直流電圧Ｕ１に属する直流電圧
源は、個別直流電圧Ｕ５に属する直流電圧源よりお＼よ
そ２倍の長さにわたって負荷される。

その場合、個別直流電圧源を、それらが種々異なった負
荷に整合するように構成することも考えられる。しかし
この形式の整合は、工業的な大量生産において不都合に
も非常に不経済である。

この欠点を取り除くためにさらに、すべての直流電圧源
を出来るだけ大きな負荷に対して構成することが考えら
れる。この種の構成も、コストをかけてしか製造するこ
とができない。

さらに、個別直流電圧を出来るだけ小さく選択して、第
１図に図示の段階構造を回避することが望まれる。これ
に代り、僅かな歪率を有する変調されたアノード電圧の
発生が可能である。

ヨーロッパ特許出願第０１２４７６５号明細書から、監
視ユニットが直列接続された個別電源装置の作動パラメ
ータを監視しかつ帰還ループを用いて計算機または制御
ユニットに供給され、これらがそれからどの電源装置が
どのくらいの長さ投入接続されるかの決定を行なうこと
が公知である。この装置の目的は、すべての電源装置の
負荷を出来るだけ同じに保持して、こ限 のモジュールの負荷を最少メにすることである。

発明が解決しようとする問題点 個別電源装置の選択の計算が、最適な負荷のみを考慮し
、使用の変圧器の電気的な幾何学特性を考慮しないとい
うことは欠点として認められる。さらに、いづれの電源
装置においても作動パラメータを測定しかつそれからど
の部分電源装置が切換られるべきであるかを決定するに
は相当のコストがか＼る。

したがって本発明の課題は、冒頭に述べた形式の電源装
置を次のように改善することである。

すなわち殊に高周波高出力送信機に対して僅かな歪率を
有する振幅変調されたアノード電圧の発生が可能であシ
、かつその際電源変圧器並びに部分電源装置の電気特性
を、殊に実質的に一定の内部抵抗が存在するように考慮
し、かっこの種の電源装置を殊に工業的な大量生産にお
いてコストの点で有利に製造可能であるようにすること
である。

問題点を解決するだめの手段 この課題は本発明によれば特許請求の範囲第１項の特徴
部分に記載の構成によって解決される。有利な実施例は
、特許請求の範囲の実施態様項に記載されている。

発明の効果 第１の利点は、前以って決めることができる時間間隔の
問いりでもすべての部分電源装置が固定的に前以って決
めることができる切換プランにしたがって切換られ、そ
の結果必要な電源変圧器が実質的に均一に負荷されると
いうことである。し、たがって計算機ないし帰還ループ
を有する監視ユニットは不要である。これによりすべて
の部分電源装置が実質的に同じ電気内部抵抗を有するこ
とになる。さらに、おのおのの部分電源装置において実
質的に独立した出力直流電圧が生じるようになる。それ
故に複数のこの種の出力直流電圧の加算により殊に、僅
かな歪率を有する既述の変調された高電圧信号を生せし
めることができる。

実施例 次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説
明する。

本発明は、次の驚くべき認識に基いている。

すなわちチャンバーに巻き付けられた、複数の２次巻線
を有する電源変圧器においていつでも２次巻線の群を、
電源変圧器の電気特性が一定に維持されるように切換え
ることができる。これにより、２次巻線により製造され
た部分電源装置の内部抵抗も実質的に一定に維持される
。

まず電源変圧器のこの特性を次に第２Ａ図および第２Ｂ
図に基いて説明する。第２Ａ図は、１次巻線Ｐ並びに１
７個の、隣接したチャンバに巻付けられた２次巻線Ｓ１
ないし８１７を有する電源変圧器の一例を示す。２次巻
線は一方の端から始まって連続的に番号を付されている
。

１次巻線は交流電圧源Ｑに接続されている。この形式の
構成において、少なくとも１つの短絡された２次巻線の
２次側の定格電流おいて無効成分を測定すると、例えば
第２Ｂ図に図示の測定曲線が生じる。

第２Ｂ図において、縦座標には、１次側の測定された実
効交流電圧との関連において、無効成分ＵＸがパーセン
トにおいて図示されている。

実数−成分ＵＲは大きな変圧器において無視することが
できる程度のものである。測定曲線Ｍ１においてはその
都度、横座標において図示された数字ｎによって規定さ
れる番号の、２次巻線Ｓ１ないしＳ１７のうちの１つの
みが短絡されている。それ故に２次巻線Ｓ１の短絡の際
無効成分ＵＸは例えば、２次巻線Ｓ８の短絡の場合より
約３多大きい。

測定曲線Ｍ２およびＭ３は、複数の２次巻線が同時に短
絡される場合の無効成分ＵＸをパーセントにおいて示す
。その際横座標に示された数字ｎは、短絡される２次巻
線の数を示す。曲線Ｍ２ではまず２次巻線５１（ｎ＝１
）から出発して順次すべての２次巻線が短絡されかつそ
の都度無効成分ＵＸのパーセンテージが測定される。例
えばｎ　＝　７の場合２次巻線Ｓ１ないしＳ７が短絡さ
れかつｎ＝１７の場合２次巻線Ｓ１ないし８１７が短絡
される。この測定曲線Ｍ２では無効成分ＵＸは約６Ｌ％
から約１７チに著しく変化する。

測定曲線Ｍ３において数字ｎは同様に短絡された２次巻
線の数を示す。しかしこれら２次巻線は特別な図式にし
たがって短絡される。例えばｎ　＝１の場合には２次巻
線Ｓ１だけが短絡されている。ｎ　＝　４において例え
ば２次巻線Ｓ１゜Ｓ６．Ｓ８およびＳ９が短絡されてい
る。測定曲線Ｍ６から、この構成によって無効成分ＵＸ
のパーセンテージの変動が著しく低減されることが明ら
かである。

第３図は、約４ＯＡにおいて約６００■の段階において
約３［］ＫＶまで段階的に切換可能な直流電圧が可能に
なる電源装置の実施例を示す。

略示されている電源装置は、例えば６８０ｖおよび５　
Ｑ　Ｈｚの電源用交流電圧源に対して構成されている１
次巻線Ｐを有する電源変圧器から成る。この電源変圧器
は例えばｎ個の２次巻線Ｓ１ないしＳｎを有し、例えば
ｎ＝５０であり、それらはそれぞれ所属の部分電源装置
Ｔ１ないしＴｎの構成部分である。

おのおのの部分電源装置Ｔ１ないしＴｎは、２次巻線Ｓ
１ないしＳｎにおいてそれぞれ発生される交流電圧に対
して例えば整流部ＮＧｉないしＮＧｎを含んでいる。そ
れぞれ約６００Ｖであシかつ実質的に同じである発生さ
れた直流電圧Ｕ１ないしＵｎは、有利には半導体スイッ
チとして形成されているスイッチ５Ｃｈ１ないし５ｃｈ
ｎによって切換られる。これらスイッチは例えばＡＤ変
換器ＡＤと、固定的にプログラミング可能な制御ユニッ
トＰＳと、出カニニット人とから成る切換ユニットＳｔ
によって制御される。出カニニットの出力側Ａ１ないし
ＡｎはスイッチＳｃｈ　ｉないし５ｃｈｎに接続されて
おシかつこれらを制御する。切換ユニットの電気的な入
力側Ｅには、直流電圧結合された変調信号、例えば約７
．５　ＫＨ２の帯域幅を有する低周波信号が供給される
。この切換ユニットＳｔは、変調信号の振幅の瞬時値に
相応する数の部分電源装置がいつでも、測定曲線Ｍ３（
第２Ｂ図）に相応する測定曲線の測定された切換プラン
を考慮して、相応のスイッチを介して切換られるように
構成されている。この切換プランはプログラミング可能
な制御ユニツトＰＳにおいて、例えばＰＲＯＭとも称さ
れるプログラミング可能な読み出し専用メモリに固定的
にプログラミングされている。これに応じて、変調信号
の振幅の僅かな瞬時値において例えばまず部分電源装置
Ｔ１が投入接続される。それから瞬時値が徐々に増加し
てくると例えば順次部分電源装置Ｔ　６゜Ｔ２７並びに
Ｔ４８が投入接続される。瞬時値がその最大値に達する
と例えば全部で４８の部分電源装置が投入接続され、そ
の際順序は記憶された切換プランによって定められてい
る。それから瞬時値が低下すると、まず最初に投入接続
された部分電源装置がしゃ断される。すなわちまずＴ１
、それから順にＴ６．Ｔ２７．’ｒ４３というようにし
ゃ断される。

この事実関係は次のように表わすこともできる。すなわ
ち瞬時値に相応する数の部分電源装置は、リング状に配
設されたこれら部分電源装置全体（切換リング）内で、
変調信号の周波数より著しく低い回転ノ周波数によって
回転するセクタにまとめられる。この切換制御によって
有利には電源変圧器の非常に均一な電気負荷が実現され
る。これによりすべての部分電源装置の実質的に同じ電
気的な内部抵抗が実現され、その結果その切換制御によ
って、部分電源装置の出力電圧を例示したように順次合
計した場合に付加的な歪率が発生しない。

例えば高周波送信機において、変調信号、例えば低周波
信号が存在しない作動形式がある。

しかしこの種の場合、電源装置の出力側に、設定調整、
すなわち変調されない搬送周波数の送信に相応する所定
の電圧が存在することになる。

この作動形式に対しては、例えば既述のプログラミング
可能な制御ユニツトＰＳを、いつも所定数の部分電源装
置だけが投入接続されているようにプログラミングする
ことが必要である。

これら部分電源装置は、切換リング内を例えば２０　Ｃ
Ｉ　Ｈｚの固定的にプログラミングされた周波数によっ
て循環（回転）するセクタにまとめられておシ、その結
果この場合も部分電源装置および電源変圧器の均一な負
荷が実現される。

変調信号が直流電圧信号として形成されているとき、類
似の強制回転が発生される。少なくとも１つの部分電源
装置の故障の場合、プログラミング可能な制御ユニット
を用いて切換リングは相応に縮少され、その結果この場
合も設備な負荷状態が生じる。

本発明は、既述の実施例に限定されず、別の実施例にも
使用可能である。例えば、既述の唯一の電源変圧器に代
わって、個々の部分電源装置が既述の方法において切換
られる複数の電源変圧器を使用することができる。さら
に例えば切換ユニツト　Ｓｔに代わって、既述の切換が
実現されるように結合されている別の電子的な論理素子
を使用することができる。

例えば高度に安定な変調されない搬送波信号が送出され
るべきであれば、制御ユニットＰＳによって、必要な直
流電圧の発生のだめに必要である部分電源装置のみを投
入接続すると効果的である。その際部分電源装置は既述
の方法において制御ユニットによって変圧器の最適な負
荷が実現されるように選択される。通常の作動条件にお
いて、すなわち障害が発生しない限や、切換過程によっ
て生じる搬送波の出来るだけ僅かな振幅変動を回避する
ために、部分電源装置の切換は行なわれない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、公知の出力電圧加算法を説明する電圧曲線図
であシ、第２Ａ図は１つの１次巻線および複数の２次巻
線を有する電源変圧器の略図であり、第２Ｂ図は公知お
よび第２Ａ図の実施例を使用した場合の種々の測定曲線
図であシ、第３図は本発明の電源装置の実施例の回路略
図である。 Ｑ・・・交流電源、Ｐ・・・１次巻線、８１〜Ｓｎ・・
・２次巻線、Ｔ１〜Ｔｎ・・・部分電源装置、ＰＳ・・
・制御ユニット、Ａ・・・出カニニット、Ｓｔ・・・切
換ユニット

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれ少なくとも１つの１次巻線、複数の２次巻
   線を有する少なくとも１つの電源変圧器から成る、電源
   装置であつて、前記２次巻線は、互いに無関係に切換並
   びに加算可能な直流電圧を発生するための部分電源装置 （Ｔ１ないしＴｎ）の構成部分であり、前記直流電圧は
   切換ユニツト（Ｓｔ）によつて制御され、前記切換ユニ
   ツトの電気的な入力側（Ｅ）には、増幅すべき変調電圧
   が加わりかつ電気的な出力側（Ａ１ないしＡｎ）は、前
   記部分電源装置（Ｔ１ないしＴｎ）のスイッチ（Ｓｃｈ
   １ないしＳｃｈｎ）に接続されており、前記出力側は前
   記スイッチ（Ｓｃｈ１ないしＳｃｈｎ）を用いて、変調
   電圧の振幅の瞬時値に依存して、前記部分電源装置（Ｔ
   １ないしＴｎ）を制御作用する形式のものにおいて、前
   記切換ユニツト（Ｓｔ）は固定的にプログラミング可能
   な制御ユニット（ＰＳ）を含んでおり、該制御ユニット
   によつて部分電源装置（Ｔ１ないしＴｎ）が１つの切換
   リングに結合され、隣接する部分電源装置において単に
   その電気特性に依存して、前記切換リングにおいて同じ
   大きさのセクタ部分の切換の際実質的に同じ大きさの電
   圧の跳躍的変化が実質的に同じ大きさの内部抵抗におい
   て生じるように選択されており、かつ前記制御ユニツト
   （ＰＳ）は、変調電圧の瞬時値の上昇の際セクタ部分の
   始めにおいて自動的に部分電源装置の連続的な接続形成
   が行なわれ、一方瞬時値の低減の際セクタ部分の終りに
   おいて自動的に部分電源装置の連続的なしや断が行なわ
   れるように、設定調整されていることを特徴とする電源
   装置。 ２、制御ユニット（ＰＳ）は、部分電源装置（Ｔ１ない
   しＴｎ）が切換リング内で循環的に切換られるように設
   定調整されている特許請求の範囲第１項記載の電源装置
   。 ３、制御ユニット（ＰＳ）は、切換リング内に変調電圧
   が生じていない場合、高周波搬送波信号の送出が保証さ
   れる数の部分電源装置が存在する固定のセクタ部分を選
   択し、かつ制御ユニット（ＰＳ）は切換リング内で前記
   固定のセクタ部分の周期的な循環を、変圧器並びに部分
   電源装置（Ｔ１ないしＴｎ）の実質的に均一な負荷が生
   じるように作用する特許請求の範囲第１項または第２項
   に記載の電源装置。 ４、制御ユニット（ＰＳ）は、固定のセクタ部分の循環
   のために、部分電源装置に使用のフィルタ連鎖回路共振
   周波数より大きい切換周波数を発生する特許請求の範囲
   第３項記載の電源装置。 ５、切換リングにおいて、少なくとも最大電圧の発生の
   ために必要であるセクタ部分におけるより大きな数の部
   分電源装置が存在し、完全な出力制御の際切換リング内
   のセクタの循環が可能である特許請求の範囲の第１項か
   ら第４項までのいづれか１項記載の電源装置。 ６、スイッチ（Ｓｃｈ１ないしＳｃｈｎ）が半導体スイ
   ッチとして形成されている特許請求の範囲第１項から第
   ５項までのいづれか１項記載の電源装置。 ７、プログラミング可能な制御ユニット（ＰＳ）におい
   て、電源変圧器の測定された電気特性に相応して切換る
   べき部分電源装置の順序がプログラム入力されているプ
   ログラミング可能な読み出し専用メモリが含まれている
   特許請求の範囲第１項から第６項までのいづれか１項記
   載の電源装置。 ８、制御ユニツト（ＰＳ）は、少なくとも１つの部分電
   源装置の故障の際、残りの作動可能な部分電源装置は、
   最適な負荷状態を可能にする短縮された切換リングが統
   合されかつこれにより作動中断なしに引続く作動が可能
   である特許請求の範囲第１項から第７項までのいづれか
   １項記載の電源装置。 ９、制御ユニット（ＰＳ）は、切換リングにおいて直流
   電圧として形成された変調電圧がある場合所属の循環す
   るセクタ部分が形成されるように、構成されている特許
   請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項記載の
   電源装置。 １０、制御ユニット（ＰＳ）は、変調されない搬送波信
   号の送出のために、必要な直流電圧の発生のために必要
   である部分電源装置だけが投入接続されるように構成さ
   れており、かつ通常の作動条件において部分電源装置の
   切換が回避されかつ部分電源装置の位置は、変圧器の最
   適な負荷が生じるように選択されている特許請求の範囲
   第１項から第９項までのいづれか１項記載の電源装置。