JP2018068003A - レーザ用電源、スイッチングコンバータ - Google Patents
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Abstract
Description
バンクコンデンサの電圧の検出値と目標電圧の差がΔVであるとき、バンクコンデンサに供給すべき電荷量Qは、Q=C×ΔVで計算できる。したがって、この電荷量Qがバンクコンデンサに供給されるように、スイッチングトランジスタのオン時間を計算してもよい。
第2スイッチングコンバータのリアクトルのインダクタンスを、第1スイッチングコンバータのリアクトルのインダクタンスより小さくすることにより、第2スイッチングコンバータによる1回のスイッチング当たりの充電電荷量を小さくでき、高精度な充電が可能となる。
L=μN2r2/(2R) …(1)
なおコア200の内部にはエアギャップが存在し、エアギャップの透磁率μ0もインダクタンスLに影響を与えるが、エアギャップの厚みはコアの厚みに比べて十分に小さいため、式(1)では省略している。
μ=f(T) …(2)
式(2)を式(1)に代入すると、式(3)を得る。
L=f(T)・N2r2/(2R) …(3)
N2r2/(2R)は定数Aであるから、
L=A・f(T) …(4)
となる。図7は、インダクタンスの温度依存性の一例を示す図である。
Q=C×ΔV=C×(VREF−VDET)
である。Cはバンクコンデンサ104の容量である。
IPEAK=VIN/L×TON
スイッチングトランジスタM1のオン期間におけるリアクトル電流ILは、バンクコンデンサ104には供給されない。
IL=IPEAK−∫(VDC+VF−VIN)/Ldt
VF≪VDC,VF≪VINとすると、リアクトル電流ILは
IL=IPEAK−∫(VDC−VIN)/Ldt
となる。ハッチングを付したリアクトル電流ILが、バンクコンデンサ104への充電電流ICHGとなる。バンクコンデンサ104に供給される電荷量Qは、ハッチングを付した面積に相当する。
Q=∫{IPEAK−∫(VDC−VIN)/Ldt}dt
=∫{VIN/L×TON−∫(VDC−VIN)/Ldt}dt
C×(VREF−VDET)=∫{VIN/L×TON−∫(VDC−VIN)/Ldt}dt
を満たすように、オン時間TONを計算すればよいことが分かる。
図10は、図9の充電電源102Aの動作波形図である。高周波電源106の休止期間に入ると、はじめに第1スイッチングコンバータ120によるバンクコンデンサ104の急速充電動作が行われる。続いて、第2スイッチングコンバータ140のトランジスタM2,M3のスイッチングが開始し、バンクコンデンサ104の電圧VDCがさらに目標電圧VREFに近づけられる。
Claims (5)
- バンクコンデンサと、
入力が前記バンクコンデンサと接続され、レーザ光源に交番電圧を間欠的に供給する高周波電源と、
前記高周波電源の休止期間に前記バンクコンデンサを充電する第1スイッチングコンバータを含む充電回路と、
を備え、
前記第1スイッチングコンバータは、
リアクトルと、
スイッチングトランジスタと、
前記リアクトルの温度を測定する温度センサと、
前記温度センサが検出した前記リアクトルの温度にもとづいて、前記リアクトルのインダクタンスを取得し、当該インダクタンスを利用して前記スイッチングトランジスタのオン時間を計算するコントローラと、
を含むことを特徴とするレーザ用電源。 - 前記コントローラは、前記バンクコンデンサの電圧の検出値と目標電圧の差にもとづいて、前記スイッチングトランジスタのオン時間を計算することを特徴とする請求項1に記載のレーザ用電源。
- 前記温度センサは、前記リアクトルのコアの温度を測定するよう構成されることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ用電源。
- 前記充電回路は、前記第1スイッチングコンバータによる前記バンクコンデンサの粗い充電動作の後に、前記バンクコンデンサを高精度に充電する第2スイッチングコンバータをさらに含み、
前記第2スイッチングコンバータは、
リアクトルと、
スイッチングトランジスタと、
前記リアクトルの温度を測定する温度センサと、
前記温度センサが検出した前記リアクトルの温度にもとづいて、前記リアクトルのインダクタンスを取得し、当該インダクタンスを利用して前記スイッチングトランジスタのオン時間を計算するコントローラと、
を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のレーザ用電源。 - リアクトルと
スイッチングトランジスタと、
前記リアクトルの温度を測定する温度センサと、
前記温度センサが検出した前記リアクトルの温度にもとづいて、前記リアクトルのインダクタンスを取得し、当該インダクタンスを利用して前記スイッチングトランジスタのオン時間を計算するコントローラと、
を備えることを特徴とするスイッチングコンバータ。
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