JP2004080908A - パルス電源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】パルストランスを備えたパルス電源装置において、パルストランスと半導体スイッチング素子を用いたパルス電源装置では、パルストランスの漏れインダクタンスの影響で、パルスの立上りが鈍化するという問題があった。
【解決手段】パルス電源装置において、充電用電源と、充電用電源により充電されるコンデンサと、磁心に巻装した同軸電線の芯線もしくは外側線を1次巻線、他方を2次巻線とする、前記コンデンサの充電電荷を出力側に伝達するパルストランスと、該パルストランスの1次巻線に直列に接続され、前記コンデンサの充電電荷を前記パルストランスを通して放電するスイッチング素子を備えることで、巻線間の結合を良好に保ち、漏れインダクタンスの影響を少なくし、パルス電圧の急峻な立上りを実現する。また、パルストランスを複数備え、1次巻線を並列接続、2次巻線を直列接続することにより、高電圧パルスを発生させる。
【選択図】 図1
【解決手段】パルス電源装置において、充電用電源と、充電用電源により充電されるコンデンサと、磁心に巻装した同軸電線の芯線もしくは外側線を1次巻線、他方を2次巻線とする、前記コンデンサの充電電荷を出力側に伝達するパルストランスと、該パルストランスの1次巻線に直列に接続され、前記コンデンサの充電電荷を前記パルストランスを通して放電するスイッチング素子を備えることで、巻線間の結合を良好に保ち、漏れインダクタンスの影響を少なくし、パルス電圧の急峻な立上りを実現する。また、パルストランスを複数備え、1次巻線を並列接続、2次巻線を直列接続することにより、高電圧パルスを発生させる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルストランスと、スイッチング素子を用いて高電圧パルスを発生させるパルス電源装置に関するものであり、特に、出力パルス電圧の急峻な立ち上がりを実現するパルス電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
コンデンサに充電された電荷を、パルストランスとスイッチング素子を介して放電させ、パルストランス2次巻線に高電圧パルス電圧を発生させるパルス電源装置については公知である。
以下に、従来のパルス電源装置について、図4のパルストランスを用いたパルス電源装置の回路を参照して詳述する。
図4において、1は充電用電源、2は放電用コンデンサ、21はパルストランス、4は半導体スイッチ、5は正極出力端子、6は負極出力端子である。
【0003】
充電用電源1により充電される放電用コンデンサ2には、パルストランス21の1次巻線と半導体スイッチ4が直列に接続される。
放電用コンデンサ2が充分に充電された後、半導体スイッチ4にスイッチング信号を入力すると、放電用コンデンサ2からパルストランス21の1次巻線、半導体スイッチ4へと放電電流が流れ、パルストランス21の2次巻線に接続された正極出力端子5と負極出力端子6の間に、ピーク電圧が電源電圧とパルストランス巻数比の積になる高圧パルス電圧が発生する。
このとき、半導体スイッチ4に入力されるスイッチング信号は、パルストランス21に使用される磁心を飽和させないような電圧時間積の範囲で、パルス幅が調節される。
【0004】
図5は、一般的な構造のパルストランスの断面図であり、前記図4に記載の、パルストランス21の一般的な構造を示す図である。
図5において、11は磁心、31は1次巻線、32は層間絶縁、33は2次巻線である。
磁心11の上に1次巻線31を施し、その上に層間絶縁32、さらにその上に2次巻線33を施してある。層間絶縁32は1次・2次巻線間の絶縁破壊を防止するためのものである。
図5では、EI型磁心にてパルストランスを構成した例であるが、その他にトロイダル型、EE型の磁心を用いた場合も、同様の構造となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のパルストランスの構造では、1次・2次巻線間の結合が悪く、漏れインダクタンスの影響でパルスの立上りが鈍化したり、漏れインダクタンスと浮遊容量により出力電圧に共振が発生するという問題があった。
また、パルストランスの製作上の問題として、磁心に巻線を施す際、1次巻線、層間絶縁、2次巻線を層状に巻くために、3回の巻線工程を行わなくてはならず、作業の煩雑な点も問題であった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、主としてその目的とするところは、1次・2次巻線間の結合度が良好で、漏れインダクタンスの少ないパルストランスにより、立上りの急峻なパルス電圧を実現し、パルストランスの巻線施工も簡単なパルス電源装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明では、パルス電源装置のパルストランスの巻線に、同軸電線を使用し、同軸電線の芯線もしくは外側線を1次巻線に、他方を2次巻線に用いることで、1次・2次巻線間の結合度を良好に保ち、漏れインダクタンスの影響を最小にするものである。
【0007】
本発明は上記原理に基づき、前述の課題を解決するものであり、その目的を達成するための手段は、
1)、請求項1において
パルストランスと半導体スイッチング素子により、パルストランス2次巻線にパルス電圧を発生させるパルス電源装置において、パルストランスの巻線に同軸電線を巻装したことを特徴とするものである。
【0008】
2)、請求項2において
請求項1記載のパルス電源装置において、巻線に同軸電線を用いたパルストランスを複数個使用し、全トランスの1次巻線を並列接続にし、全トランスの2次巻線を直列接続することで、高電圧パルスを出力することができることを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の、同軸巻線型パルストランスと、半導体スイッチング素子を用いた請求項1のパルス電源装置の回路図である。
図1において、3は同軸巻線型パルストランスであり、図4と同一番号は同一構成図品を示す。
以下、図1について説明する。
【0010】
同軸巻線型パルストランス3は、同軸巻線の芯線もしくは外側線を1次巻線とし、他方を2次巻線とする。
図4と同様、充電用電源1により充電される放電用コンデンサ2に、同軸巻線型パルストランス3の1次巻線と、半導体スイッチング素子4が直列接続される。同軸巻線型トランス3の2次巻線は、正極出力端子5、負極出力端子6に接続される。
放電用コンデンサ2が充分に充電されたあと、半導体スイッチング素子4にスイッチング信号を入力すると、放電用コンデンサ2から、同軸巻線型パルストランス3の1次巻線、半導体スイッチング素子を通る放電電流が流れ、同軸巻線型パルストランス3の2次巻線に、ピーク電圧が充電用電源1と同一のパルス電圧が発生する。
【0011】
このように構成されるパルス電源装置では、パルストランスの1次・2次巻線間の結合度が良好であるため、漏れインダクタンスの影響が少なく、急峻な立上りのパルス電圧を出力することが可能である。
【0012】
図2は、本発明の、複数の同軸巻線型パルストランスと、半導体スイッチング素子を用いた、請求項2のパルス電源装置の回路図である。
図2において、図1と同一番号は同一構成部品を示す。
同軸巻線型パルストランス3は複数個用意し、それぞれの1次巻線は極性を揃えて並列接続し、スイッチング素子4と直列接続したものを、放電用コンデンサ2へ接続する。一方、それぞれの2次巻線は直列接続とし、最上段トランスの正極を正極出力端子5へ、最下段トランスの負極を負極出力端子6へ接続する。
図1の回路と同様、放電用コンデンサ2が充分に充電されたあと、半導体スイッチング素子4にスイッチング信号を入力すると、正極出力端子5と負極出力端子6の間にパルス電圧が発生するが、このときのピーク電圧は、充電用電源1の電圧と、用意した同軸巻線型パルストランス3の個数の積となる。
【0013】
このように構成されたパルス電源装置では、パルストランスの1次・2次巻線間の結合度を良好に保ったまま、パルストランスの個数分だけ1次側電圧を昇圧して出力することが可能である。
【0014】
図3は、本発明の、同軸巻線型パルストランスの実施例を示す、断面構造図である。
図2において、11は磁心、12は同軸巻線である。
磁心11の上に、同軸電線を巻いて同軸巻線12としたものであり、同軸電線の芯線13もしくは外側線14を1次巻線に、他方を2次巻線とする。ここで磁心11が無く、空心構造とした同軸巻線型パルストランスにも適用可能である。このような構造でパルストランスを製作すると、1次・2次巻線の結合度が良好になるばかりでなく、図5のような層間絶縁を施す工程が不要になり、また、巻線の製作工程が簡略化されるなどで安価となる。
【0015】
【発明の効果】
以上、同軸電線を巻線にしたパルストランスにて構成されるパルス電源装置について説明した。
この方法によれば、パルストランスの漏れインダクタンスの影響が少なく、パルスの立上りが急峻で、製作の簡単なパルス電源装置が実現できるので、実用上多いに有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の、同軸巻線型パルストランスを用いた、パルス電源装置の回路図である。
【図2】本発明の、同軸巻線型パルストランスを複数用いた、パルス電源装置の回路図である。
【図3】本発明の、同軸巻線型パルストランスの断面構造を示した図である。
【図4】パルストランスと半導体スイッチング素子を用いたパルス電源装置の回路図である。
【図5】一般的なパルストランスの断面構造を示した図である。
【符号の説明】
1 充電用電源
2 放電用コンデンサ
3 同軸巻線型パルストランス
4 半導体スイッチング素子
5 正極出力端子
6 負極出力端子
11 磁心
12 同軸巻線
13 芯線
14 外側線
21 パルストランス
31 1次巻線
32 層間絶縁
33 2次巻線
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルストランスと、スイッチング素子を用いて高電圧パルスを発生させるパルス電源装置に関するものであり、特に、出力パルス電圧の急峻な立ち上がりを実現するパルス電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
コンデンサに充電された電荷を、パルストランスとスイッチング素子を介して放電させ、パルストランス2次巻線に高電圧パルス電圧を発生させるパルス電源装置については公知である。
以下に、従来のパルス電源装置について、図4のパルストランスを用いたパルス電源装置の回路を参照して詳述する。
図4において、1は充電用電源、2は放電用コンデンサ、21はパルストランス、4は半導体スイッチ、5は正極出力端子、6は負極出力端子である。
【0003】
充電用電源1により充電される放電用コンデンサ2には、パルストランス21の1次巻線と半導体スイッチ4が直列に接続される。
放電用コンデンサ2が充分に充電された後、半導体スイッチ4にスイッチング信号を入力すると、放電用コンデンサ2からパルストランス21の1次巻線、半導体スイッチ4へと放電電流が流れ、パルストランス21の2次巻線に接続された正極出力端子5と負極出力端子6の間に、ピーク電圧が電源電圧とパルストランス巻数比の積になる高圧パルス電圧が発生する。
このとき、半導体スイッチ4に入力されるスイッチング信号は、パルストランス21に使用される磁心を飽和させないような電圧時間積の範囲で、パルス幅が調節される。
【0004】
図5は、一般的な構造のパルストランスの断面図であり、前記図4に記載の、パルストランス21の一般的な構造を示す図である。
図5において、11は磁心、31は1次巻線、32は層間絶縁、33は2次巻線である。
磁心11の上に1次巻線31を施し、その上に層間絶縁32、さらにその上に2次巻線33を施してある。層間絶縁32は1次・2次巻線間の絶縁破壊を防止するためのものである。
図5では、EI型磁心にてパルストランスを構成した例であるが、その他にトロイダル型、EE型の磁心を用いた場合も、同様の構造となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のパルストランスの構造では、1次・2次巻線間の結合が悪く、漏れインダクタンスの影響でパルスの立上りが鈍化したり、漏れインダクタンスと浮遊容量により出力電圧に共振が発生するという問題があった。
また、パルストランスの製作上の問題として、磁心に巻線を施す際、1次巻線、層間絶縁、2次巻線を層状に巻くために、3回の巻線工程を行わなくてはならず、作業の煩雑な点も問題であった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、主としてその目的とするところは、1次・2次巻線間の結合度が良好で、漏れインダクタンスの少ないパルストランスにより、立上りの急峻なパルス電圧を実現し、パルストランスの巻線施工も簡単なパルス電源装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明では、パルス電源装置のパルストランスの巻線に、同軸電線を使用し、同軸電線の芯線もしくは外側線を1次巻線に、他方を2次巻線に用いることで、1次・2次巻線間の結合度を良好に保ち、漏れインダクタンスの影響を最小にするものである。
【0007】
本発明は上記原理に基づき、前述の課題を解決するものであり、その目的を達成するための手段は、
1)、請求項1において
パルストランスと半導体スイッチング素子により、パルストランス2次巻線にパルス電圧を発生させるパルス電源装置において、パルストランスの巻線に同軸電線を巻装したことを特徴とするものである。
【0008】
2)、請求項2において
請求項1記載のパルス電源装置において、巻線に同軸電線を用いたパルストランスを複数個使用し、全トランスの1次巻線を並列接続にし、全トランスの2次巻線を直列接続することで、高電圧パルスを出力することができることを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の、同軸巻線型パルストランスと、半導体スイッチング素子を用いた請求項1のパルス電源装置の回路図である。
図1において、3は同軸巻線型パルストランスであり、図4と同一番号は同一構成図品を示す。
以下、図1について説明する。
【0010】
同軸巻線型パルストランス3は、同軸巻線の芯線もしくは外側線を1次巻線とし、他方を2次巻線とする。
図4と同様、充電用電源1により充電される放電用コンデンサ2に、同軸巻線型パルストランス3の1次巻線と、半導体スイッチング素子4が直列接続される。同軸巻線型トランス3の2次巻線は、正極出力端子5、負極出力端子6に接続される。
放電用コンデンサ2が充分に充電されたあと、半導体スイッチング素子4にスイッチング信号を入力すると、放電用コンデンサ2から、同軸巻線型パルストランス3の1次巻線、半導体スイッチング素子を通る放電電流が流れ、同軸巻線型パルストランス3の2次巻線に、ピーク電圧が充電用電源1と同一のパルス電圧が発生する。
【0011】
このように構成されるパルス電源装置では、パルストランスの1次・2次巻線間の結合度が良好であるため、漏れインダクタンスの影響が少なく、急峻な立上りのパルス電圧を出力することが可能である。
【0012】
図2は、本発明の、複数の同軸巻線型パルストランスと、半導体スイッチング素子を用いた、請求項2のパルス電源装置の回路図である。
図2において、図1と同一番号は同一構成部品を示す。
同軸巻線型パルストランス3は複数個用意し、それぞれの1次巻線は極性を揃えて並列接続し、スイッチング素子4と直列接続したものを、放電用コンデンサ2へ接続する。一方、それぞれの2次巻線は直列接続とし、最上段トランスの正極を正極出力端子5へ、最下段トランスの負極を負極出力端子6へ接続する。
図1の回路と同様、放電用コンデンサ2が充分に充電されたあと、半導体スイッチング素子4にスイッチング信号を入力すると、正極出力端子5と負極出力端子6の間にパルス電圧が発生するが、このときのピーク電圧は、充電用電源1の電圧と、用意した同軸巻線型パルストランス3の個数の積となる。
【0013】
このように構成されたパルス電源装置では、パルストランスの1次・2次巻線間の結合度を良好に保ったまま、パルストランスの個数分だけ1次側電圧を昇圧して出力することが可能である。
【0014】
図3は、本発明の、同軸巻線型パルストランスの実施例を示す、断面構造図である。
図2において、11は磁心、12は同軸巻線である。
磁心11の上に、同軸電線を巻いて同軸巻線12としたものであり、同軸電線の芯線13もしくは外側線14を1次巻線に、他方を2次巻線とする。ここで磁心11が無く、空心構造とした同軸巻線型パルストランスにも適用可能である。このような構造でパルストランスを製作すると、1次・2次巻線の結合度が良好になるばかりでなく、図5のような層間絶縁を施す工程が不要になり、また、巻線の製作工程が簡略化されるなどで安価となる。
【0015】
【発明の効果】
以上、同軸電線を巻線にしたパルストランスにて構成されるパルス電源装置について説明した。
この方法によれば、パルストランスの漏れインダクタンスの影響が少なく、パルスの立上りが急峻で、製作の簡単なパルス電源装置が実現できるので、実用上多いに有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の、同軸巻線型パルストランスを用いた、パルス電源装置の回路図である。
【図2】本発明の、同軸巻線型パルストランスを複数用いた、パルス電源装置の回路図である。
【図3】本発明の、同軸巻線型パルストランスの断面構造を示した図である。
【図4】パルストランスと半導体スイッチング素子を用いたパルス電源装置の回路図である。
【図5】一般的なパルストランスの断面構造を示した図である。
【符号の説明】
1 充電用電源
2 放電用コンデンサ
3 同軸巻線型パルストランス
4 半導体スイッチング素子
5 正極出力端子
6 負極出力端子
11 磁心
12 同軸巻線
13 芯線
14 外側線
21 パルストランス
31 1次巻線
32 層間絶縁
33 2次巻線
Claims (2)
- パルストランスを備えたパルス電源装置において、充電用電源と、該充電用電源により充電されるコンデンサと、磁心に巻装した同軸電線の芯線もしくは外側線を1次巻線、他方を2次巻線とする、前記コンデンサの充電電荷を出力側に伝達するパルストランスと、該パルストランスの1次巻線に直列に接続され、前記コンデンサの充電電荷を前記パルストランスを通して放電するスイッチング素子を備えたことを特徴とするパルス電源装置。
- 前記請求項1記載のパルス電源装置で、前記パルストランスを複数備え、1次巻線を並列接続し、2次巻線を直列接続することにより、高電圧パルスを発生させることを特徴とするパルス電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002238141A JP2004080908A (ja) | 2002-08-19 | 2002-08-19 | パルス電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002238141A JP2004080908A (ja) | 2002-08-19 | 2002-08-19 | パルス電源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004080908A true JP2004080908A (ja) | 2004-03-11 |
Family
ID=32021643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002238141A Pending JP2004080908A (ja) | 2002-08-19 | 2002-08-19 | パルス電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004080908A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010034276A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Denso Corp | トランス |
JP2010199223A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Kyosan Electric Mfg Co Ltd | パルストランスおよびパルス電源装置 |
JP2010267521A (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Mitsubishi Electric Corp | 高電圧パルス発生装置 |
CN110401371A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-01 | 武汉智瑞捷电气技术有限公司 | 一种大功率脉冲电源输出波形稳定性的解决方案 |
EP4123671A1 (en) * | 2021-07-23 | 2023-01-25 | Gunil Shin | Electromagnetic wave shielding filter |
-
2002
- 2002-08-19 JP JP2002238141A patent/JP2004080908A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010034276A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Denso Corp | トランス |
JP2010199223A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Kyosan Electric Mfg Co Ltd | パルストランスおよびパルス電源装置 |
JP2010267521A (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Mitsubishi Electric Corp | 高電圧パルス発生装置 |
CN110401371A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-01 | 武汉智瑞捷电气技术有限公司 | 一种大功率脉冲电源输出波形稳定性的解决方案 |
EP4123671A1 (en) * | 2021-07-23 | 2023-01-25 | Gunil Shin | Electromagnetic wave shielding filter |
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