JP4636357B2 - High voltage pulse power supply circuit - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネトロン又はクライストロンの負荷に高電圧パルスを短時間印加する高電圧パルス電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の高電圧パルス電源回路である。この図において、負荷６は、高周波電磁波を発生させるためのマグネトロン又はクライストロンである。マグネトロンは電磁波による滅菌等のため、クライストロンは加速器等に用いられる。また、１は高圧直流電源、２はパルス形成素子（ＰＦＮ：Ｐｕｌｓｅ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、３はスイッチング素子（サイラトロン）、５はトランスであり、高圧直流電源１（例えば、１０ｋＶ、３００Ａ）でＰＦＮ２を構成する複数のコンデンサに電荷を蓄積し、次いでトリガ信号４によりサイラトロン３をＯＮして、コンデンサの電荷を瞬時に放電させ、その際に発生するパルス電圧をトランス５で昇圧して、負荷６に高圧パルス電圧を印加するようになっている。
【０００３】
上述した従来の高電圧パルス電源回路は、スイッチング素子（サイラトロン）４が異常の場合でも、負荷６に対する影響は少なく安定して作動できるが、パルス形成素子（ＰＦＮ）は、外形形状が大きく、コンパクト化が困難であった。
【０００４】
この問題を解決するために、図６に模式的に示すように、ＰＦＮを半導体素子からなる主回路スイッチングモジュール７で置き換えた回路が提案されている。主回路スイッチングモジュール７は、複数のサイリスタ７ａとこれを保護するダイオード７ｂで構成されており、ＤＣ電源１ａでコンデンサ１ｂに蓄積した電荷を、トリガ信号４で光／電変換器８を介して主回路スイッチングモジュール７をＯＮし、コンデンサ１ｂの電荷をトランス４を通して放電させ、このパルス電圧をトランス５で昇圧して、負荷６に高圧パルス電圧を印加するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したマグネトロン又はクライストロンの負荷６は、高電圧パルスを短時間（例えば４〜６μｓｅｃ）印加するようになっているが、高電圧パルスがそれ以上長くなる（例えば１２μｓｅｃ以上）になると損傷を受ける問題点があった。
また、上述した主回路スイッチングモジュール７を構成するサイリスタ７ａは、使用中の過電流で導通状態になる故障が起きやすく、その場合、トリガ信号４がＯＮからＯＦＦになっても、導通状態のサイリスタ７ａを通してコンデンサ１ｂの電荷が放電を続け、トランス５を介して負荷６に許容時間以上の高電圧パルスが印加され、高価な負荷６（マグネトロン又はクライストロン）を損傷させるおそれがあった。
更に、負荷６の損傷を防止するために、過電流リレー（継電器）を回路の途中に挿入することも考えられるが、過電流リレーは応答速度が遅く、その作動に例えば２０ｍｓｅｃ程度を要するため、上記約１２μｓｅｃ前後の遅れは到底検出できなかった。
【０００６】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、マグネトロン又はクライストロンの負荷に高電圧パルスを短時間印加することができ、かつその印加時間が許容範囲を超える前に、瞬時に印加を停止して負荷を保護することができる高電圧パルス電源回路を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ＤＣ電源（１ａ）とコンデンサ（１ｂ）からなる高圧直流電源（１）と、前記コンデンサの電荷を短時間放電させるようにスイッチングすることで前記コンデンサから放電電流を流す主回路スイッチングモジュール（７）と、該主回路スイッチングモジュールにトリガ信号（４）を入力することで前記電荷を短時間放電させるように前記主回路スイッチングモジュールにスイッチングさせるトリガ回路とを備えた高電圧パルス電源回路において、前記放電電流は、前記主回路スイッチングモジュールと負荷をこの順で流れるようになっており、前記負荷に流れる前記放電電流を検出する電流検出器（１２）と、保護信号が入力されることで前記負荷（６）をバイパスして前記放電電流を流す保護スイッチングモジュール（１０）と、前記保護信号を出力する保護スイッチングモジュールドライブ基板（１４）とを備え、前記主回路スイッチングモジュールに前記トリガ信号が入力されなくなった後に、前記電流検出器により前記放電電流が検出されることで、前記保護スイッチングモジュールドライブ基板（１４）により前記保護信号が前記保護スイッチングモジュールに出力され、これにより、負荷に一定時間以上の電流を流さないように、高圧直流電源のコンデンサに蓄電した電荷を保護スイッチングモジュール（１０）を通して瞬時に放電させる、ことを特徴とする高電圧パルス電源回路が提供される。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記主回路スイッチングモジュール（７）及び保護スイッチングモジュールドライブ基板（１４）は、半導体素子からなる。
【０００９】
上記本発明の構成によれば、ＤＣ電源（１ａ）でコンデンサ（１ｂ）に蓄積した電荷を、トリガ信号（４）で主回路スイッチングモジュール（７）をＯＮし、コンデンサの電荷を例えばトランスを通して放電させ、マグネトロン又はクライストロンの負荷に高圧パルス電圧をトリガ信号がＯＮする短時間だけ印加することができる。
また、高電圧回路のスイッチングモジュール（７）が過電流等で導通状態になった場合、トリガ信号がＯＦＦになった後に継続する放電電流を電流検出器（１２）で検出し、保護スイッチングモジュールドライブ基板（１４）で保護信号を出力して、保護スイッチングモジュール（１０）を通して放電電流を負荷（６）をバイパスして放電させることができる。
従って、この作動時間を短縮するために、半導体素子からなる主回路スイッチングモジュール（７）及び保護スイッチングモジュールドライブ基板（１４）を用いれば、その印加時間が許容範囲を超える前に、瞬時に印加を停止して負荷を保護することができる。
【００１０】
前記保護スイッチングモジュールドライブ基板（１４）は、電流検出器（１２）で検出した電流信号と、前記トリガ信号（４）とを比較し、電流信号がトリガ信号より長く継続するときに保護信号を出力するコンパレータを有する。
この構成により、スイッチングモジュール（７）が導通状態になったことを、コンパレータで瞬時に検出し、４〜５μｓｅｃ程度のわずかな遅れで保護信号を出力することができる。
【００１１】
前記放電電流は、前記主回路スイッチングモジュールと前記負荷をこの順で流れた後、アースへ流れるようになっており、前記保護スイッチングモジュール（１０）は、直列に接続されたサイラトロン（１０ａ）と抵抗（１０ｂ）からなり、前記主回路スイッチングモジュール（７）の上流側又は下流側と前記アースとの間に設置される。サイラトロンの代わりにサイリスタ等の半導体素子でもよい。この構成により、保護スイッチングモジュールドライブ基板（１４）からの保護信号により、主回路スイッチングモジュール（７）を流れる放電電流をその上流側又は下流側からアースへ流し、放電電流を負荷（６）をバイパスして放電させることができる。
【００１２】
前記トリガ回路は、トリガ信号（４）を主回路スイッチングモジュールに入力する光／電変換器（８）からなる。
この構成により、トリガ信号（４）のＯＮ／ＯＦＦ信号をほとんど遅れなく、かつ雑音に影響されることなく主回路スイッチングモジュールに入力することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明による高電圧パルス電源回路の第１実施形態図である。この図に示すように、本発明の高電圧パルス電源回路は、ＤＣ電源１ａとコンデンサ１ｂからなる高圧直流電源１と、コンデンサ１ｂの電荷を短時間放電させるようにスイッチングする主回路スイッチングモジュール７と、主回路スイッチングモジュール７にトリガ信号４を入力するトリガ回路とを備える。
【００１５】
高圧直流電源１は、ＤＣ電源１ａでコンデンサ１ｂに、例えば１０ｋＶ、３００Ａに相当する高電圧の電荷を蓄積する。また、主回路スイッチングモジュール７は、複数のサイリスタ７ａとこれを保護するダイオード７ｂで構成されており、トリガ信号４でスイッチングしてコンデンサ１ｂの電荷を短時間放電させるようになっている。更に、トリガ回路は、トリガ信号４を主回路スイッチングモジュール７に入力する光／電変換器８からなり、主回路スイッチングモジュール７をスイッチングして負荷６で必要とする短時間（例えば４〜６μｓｅｃ）だけ導通状態にするようになっている。
なお、この例では、モジュール７の導通により、コンデンサ１ｂの電荷が高電圧パルスとしてトランス５を通して放電され、トランス５で更に昇圧してマグネトロン又はクライストロンの負荷６に高電圧パルスを印加する。
【００１６】
本発明の高電圧パルス電源回路は、更に、保護スイッチングモジュール１０、電流検出器１２及び保護スイッチングモジュールドライブ基板１４を備える。
保護スイッチングモジュール１０は、直列に接続された例えばサイラトロン等のスイッチング素子１０ａと抵抗１０ｂからなり、主回路スイッチングモジュール７の上流側とアースとの間に設置され、保護信号により負荷６をバイパスして放電電流をアースに流すようになっている。
電流検出器１２は、例えばカレントトランスフォーマであり、この例では高圧直流電源１から主回路スイッチングモジュール７とトランス５を通ってアース９に流れる高電圧パルス電流を検出する。
【００１７】
主回路スイッチングモジュール７としては、ＯＮ／ＯＦＦが可能なその他の半導体素子でもよい。その場合、負荷側の反射波等の影響で半導体素子に異常が生じ、導通状態になる場合がある。負荷６としてマグネトロンやクライストロン等を使用した場合、定格の電流がある一定時間以上負荷に流れると負荷を壊してしまう可能性がある。そこで、保護スイッチングモジュール１０をＯＮすることにより抵抗１０ｂに電流を流し、コンデンサ１ｂに蓄電された電荷を放電させる機能を有する。これにより負荷６に対して流れる電流は減衰し、一定時間放電後電流電源の方で充電を停止することができる。
【００１８】
図２は、本発明を構成するドライブ基板のブロック図である。この図に示すように、保護スイッチングモジュールドライブ基板１４は、コンパレータ１４ａと複数のバッファ回路１４ｂとからなり、電流検出器１２で検出した電流信号と、トリガ信号４とを比較し、電流信号がトリガ信号より長く継続するときに保護信号を出力するようになっいている。
【００１９】
図３は、図２のドライブ基板の動作タイムチャートである。この図は、主回路スイッチングモジュール７に異常が生じ、トリガ信号の出力時間（ＯＮの時間）がｔ１の場合に、電流検出器１２で検出した電流信号の検出時間がｔ１より長いｔ２の場合を示している。ドライブ基板１４は、まずトリガー信号と電流信号を比較し、電流信号の方がある一定時間以上長ければ、保護スイッチングモジュール１０にＯＮ信号（保護信号）を出力する。
【００２０】
保護スイッチングモジュールドライブ基板１４は、半導体素子からなり、その電子回路内の遅延は１〜２μｓｅｃ程度であり、保護スイッチングモジュール１０の作動遅れも最大１μｓｅｃ程度である。従って、本発明の構成により保護スイッチングモジュール１０が作動するまでの遅延時間は、２〜３μｓｅｃ程度であり、通常の保護継電器が追従できない高速で、異常を検出し保護することができる。なお、放電する電流値はコンデンサの容量、抵抗値、スイッチの許容電流から決定し、減衰する時間はコンデンサと抵抗の時定数（ＣＲ）から算出できる。
【００２１】
図４は、本発明による高電圧パルス電源回路の第２実施形態図である。この例では、高電圧パルスが、トランスを介することなく直接負荷６に印加される。また、保護スイッチングモジュール１０は、主回路スイッチングモジュール７の下流側とアース９との間に設置されている。その他の構成は、図１と同様である。
この構成の回路の場合も、図１と同様のドライブ基板１４で負荷６を保護することができる。
【００２２】
上述した本発明の構成によれば、ＤＣ電源１ａでコンデンサ１ｂに蓄積した電荷を、トリガ信号４で主回路スイッチングモジュール７をＯＮし、コンデンサの電荷を例えばトランスを通して放電させ、マグネトロン又はクライストロンの負荷に高圧パルス電圧をトリガ信号がＯＮする短時間だけ印加することができる。
また、高電圧回路のスイッチングモジュール７が過電流等で導通状態になった場合、トリガ信号がＯＦＦになった後に継続する放電電流を電流検出器１２で検出し、保護スイッチングモジュールドライブ基板１４で保護信号を出力して、保護スイッチングモジュール１０を通して放電電流を負荷６をバイパスして放電させることができる。
従って、この作動時間を短縮するために、半導体素子からなる主回路スイッチングモジュール７及び保護スイッチングモジュールドライブ基板１４を用いれば、その印加時間が許容範囲を超える前に、瞬時に印加を停止して負荷を保護することができる。
【００２３】
なお本発明は以上に述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。
【００２４】
【発明の効果】
上述したように、保護装置を装備していない場合には、主回路スイッチが短絡状態になった場合に負荷を壊すおそれがあり、負荷がマグネトロンやクライストロン等の真空管の場合は大変高価なものとなるが、本発明の保護装置を装備することによってこれらの負荷を高速（数μｓ）で保護することができる。
【００２５】
すなわち、本発明の高電圧パルス電源回路は、マグネトロン又はクライストロンの負荷に高電圧パルスを短時間印加することができ、かつその印加時間が許容範囲を超える前に、瞬時に印加を停止して負荷を保護することができる等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高電圧パルス電源回路の第１実施形態図である。
【図２】本発明を構成するドライブ基板のブロック図である。
【図３】図２のドライブ基板の動作タイムチャートである。
【図４】本発明による高電圧パルス電源回路の第２実施形態図である。
【図５】従来の高電圧パルス電源回路の一例を示す図である。
【図６】従来の高電圧パルス電源回路の別の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 高圧直流電源、１ａ ＤＣ電源、１ｂ コンデンサ、
２ パルス形成素子（ＰＦＮ）、３ スイッチング素子（サイラトロン）、
４ トリガ信号、５ トランス、６ 負荷（マグネトロン又はクライストロン）、
７ 主回路スイッチングモジュール、７ａ サイリスタ、７ｂ ダイオード、
８ 光／電変換器、９ アース、
１０ 保護スイッチングモジュール、
１０ａ サイラトロン、１０ｂ 抵抗、
１２ 電流検出器、１４ 保護スイッチングモジュールドライブ基板、
１４ａ コンパレータ、１４ｂ バッファ回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high voltage pulse power supply circuit that applies a high voltage pulse to a magnetron or klystron load for a short time.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 shows a conventional high voltage pulse power supply circuit. In this figure, a load 6 is a magnetron or a klystron for generating high-frequency electromagnetic waves. Magnetrons are used for accelerators and the like because they are sterilized by electromagnetic waves. 1 is a high-voltage DC power supply, 2 is a pulse forming element (PFN), 3 is a switching element (thyratron), 5 is a transformer, and the high-voltage DC power supply 1 (for example, 10 kV, 300 A) constitutes PFN2. Then, the charge is accumulated in a plurality of capacitors, and then the thyratron 3 is turned on by the trigger signal 4 to instantaneously discharge the charges of the capacitor. A pulse voltage is applied.
[0003]
The conventional high voltage pulse power supply circuit described above can operate stably with little influence on the load 6 even when the switching element (thyratron) 4 is abnormal, but the pulse forming element (PFN) has a large outer shape and is compact. It was difficult to convert.
[0004]
In order to solve this problem, as schematically shown in FIG. 6, a circuit in which PFN is replaced with a main circuit switching module 7 made of a semiconductor element has been proposed. The main circuit switching module 7 includes a plurality of thyristors 7a and a diode 7b that protects the thyristors 7a. The charge accumulated in the capacitor 1b by the DC power source 1a is converted into a main signal via the photoelectric converter 8 by the trigger signal 4. The circuit switching module 7 is turned on, the electric charge of the capacitor 1 b is discharged through the transformer 4, the pulse voltage is boosted by the transformer 5, and the high voltage pulse voltage is applied to the load 6.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described magnetron or klystron load 6 applies a high voltage pulse for a short time (for example, 4 to 6 μsec), but is damaged when the high voltage pulse becomes longer (for example, 12 μsec or more). There was a point.
Further, the thyristor 7a constituting the main circuit switching module 7 described above is likely to fail due to an overcurrent during use, and in that case, even if the trigger signal 4 changes from ON to OFF, the thyristor in the conductive state is generated. The electric charge of the capacitor 1b continues to be discharged through 7a, and a high voltage pulse longer than the allowable time is applied to the load 6 through the transformer 5, which may damage the expensive load 6 (magnetron or klystron).
Furthermore, in order to prevent damage to the load 6, it is conceivable to insert an overcurrent relay (relay) in the middle of the circuit, but the overcurrent relay has a slow response speed and requires, for example, about 20 msec for its operation. The delay of about 12 μsec was not detected.
[0006]
The present invention has been made to solve such problems. That is, an object of the present invention is to apply a high voltage pulse to a magnetron or klystron load for a short time and to instantaneously stop the application before the application time exceeds the allowable range to protect the load. An object of the present invention is to provide a high voltage pulse power supply circuit capable of
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a high voltage direct current power source (1) comprising a DC power source (1a) and a capacitor (1b), and a main circuit for causing a discharge current to flow from the capacitor by switching so as to discharge the charge of the capacitor for a short time. A high voltage pulse power supply comprising a switching module (7) and a trigger circuit for switching the main circuit switching module so as to discharge the charge for a short time by inputting a trigger signal (4) to the main circuit switching module In the circuit, the discharge current flows through the main circuit switching module and the load in this order, and a current detector (12) for detecting the discharge current flowing through the load and a protection signal are input. protection switching module flowing the discharge current to bypass the load (6) by (1 And), the a protection switching module drive board for outputting a protection signal (14), after the trigger signal to the main circuit switching modules is not input, the possible discharge current is detected by the current detector Thus, the protection signal is output to the protection switching module by the protection switching module drive board (14), so that the electric charge stored in the capacitor of the high-voltage DC power supply is prevented from flowing a current over a certain time to the load. There is provided a high voltage pulse power supply circuit characterized in that it is discharged instantaneously through the protective switching module (10).
[0008]
According to a preferred embodiment of the present invention, the main circuit switching module (7) and the protection switching module drive substrate (14) are made of semiconductor elements.
[0009]
According to the configuration of the present invention, the charge accumulated in the capacitor (1b) by the DC power source (1a) is turned on, the trigger signal (4) turns on the main circuit switching module (7), and the capacitor charge is discharged through the transformer, for example. The high voltage pulse voltage can be applied to the load of the magnetron or klystron only for a short time when the trigger signal is turned on.
Further, when the switching module (7) of the high voltage circuit becomes conductive due to overcurrent or the like, the discharge current that continues after the trigger signal is turned off is detected by the current detector (12), and the protection switching module drive A protection signal is output from the substrate (14), and the discharge current can be discharged by bypassing the load (6) through the protection switching module (10).
Therefore, in order to shorten this operation time, if the main circuit switching module (7) and the protection switching module drive board (14) made of semiconductor elements are used, the application time is instantaneously applied before the application time exceeds the allowable range. The load can be protected by stopping.
[0010]
The protection switching module drive board (14) compares the current signal detected by the current detector (12) with the trigger signal (4), and outputs a protection signal when the current signal continues longer than the trigger signal. Has a comparator.
With this configuration, it is possible to instantaneously detect that the switching module (7) is in a conductive state and output a protection signal with a slight delay of about 4 to 5 μsec.
[0011]
The discharge current flows through the main circuit switching module and the load in this order, and then flows to the ground. The protective switching module (10) includes a thyratron (10a) and a resistor connected in series. consists (10b), is disposed between the upstream side or downstream side and the ground of the main circuit switching module (7). A semiconductor element such as a thyristor may be used instead of the thyratron. With this configuration, a protection signal from the protection switching module drive board (14) causes the discharge current flowing through the main circuit switching module (7) to flow from the upstream side or the downstream side to the ground, and the discharge current bypasses the load (6). And can be discharged.
[0012]
The trigger circuit includes an optical / electrical converter (8) that inputs a trigger signal (4) to the main circuit switching module.
With this configuration, the ON / OFF signal of the trigger signal (4) can be input to the main circuit switching module with little delay and without being affected by noise.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0014]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a high voltage pulse power supply circuit according to the present invention. As shown in this figure, the high voltage pulse power supply circuit of the present invention includes a high voltage DC power supply 1 comprising a DC power supply 1a and a capacitor 1b, and a main circuit switching module 7 for switching so as to discharge the charge of the capacitor 1b for a short time. And a trigger circuit for inputting the trigger signal 4 to the main circuit switching module 7.
[0015]
The high-voltage DC power supply 1 stores a high-voltage charge corresponding to, for example, 10 kV and 300 A in the capacitor 1b by the DC power supply 1a. The main circuit switching module 7 includes a plurality of thyristors 7a and a diode 7b that protects the thyristors 7a. The main circuit switching module 7 is switched by the trigger signal 4 to discharge the capacitor 1b for a short time. Further, the trigger circuit includes an optical / electrical converter 8 that inputs the trigger signal 4 to the main circuit switching module 7. The trigger circuit 4 switches the main circuit switching module 7 to require a short time (for example, 4 to 6 μsec). Only to be in a conductive state.
In this example, due to the conduction of the module 7, the electric charge of the capacitor 1 b is discharged as a high voltage pulse through the transformer 5, and further boosted by the transformer 5 and applied to the magnetron or klystron load 6.
[0016]
The high voltage pulse power supply circuit of the present invention further includes a protection switching module 10, a current detector 12, and a protection switching module drive board 14.
The protection switching module 10 includes a switching element 10a such as a thyratron and a resistor 10b connected in series, and is installed between the upstream side of the main circuit switching module 7 and the ground, and bypasses the load 6 by a protection signal. The discharge current is made to flow to the ground.
The current detector 12 is, for example, a current transformer. In this example, the current detector 12 detects a high voltage pulse current flowing from the high-voltage DC power source 1 through the main circuit switching module 7 and the transformer 5 to the ground 9.
[0017]
The main circuit switching module 7 may be other semiconductor elements that can be turned ON / OFF. In that case, an abnormality may occur in the semiconductor element due to an influence of a reflected wave or the like on the load side, and there may be a conductive state. When a magnetron, a klystron, or the like is used as the load 6, there is a possibility that the load will be broken if the rated current flows through the load for a certain period of time. Therefore, the protection switching module 10 is turned on to allow a current to flow through the resistor 10b and to discharge the charge stored in the capacitor 1b. As a result, the current flowing to the load 6 is attenuated, and charging can be stopped at the current power source after discharging for a certain time.
[0018]
FIG. 2 is a block diagram of a drive board constituting the present invention. As shown in this figure, the protection switching module drive board 14 includes a comparator 14a and a plurality of buffer circuits 14b. The current signal detected by the current detector 12 is compared with the trigger signal 4, and the current signal is triggered. A protection signal is output when the signal continues longer than the signal.
[0019]
FIG. 3 is an operation time chart of the drive substrate of FIG. This figure shows a case where an abnormality occurs in the main circuit switching module 7 and the detection time of the current signal detected by the current detector 12 is t2 longer than t1 when the trigger signal output time (ON time) is t1. Show. The drive board 14 first compares the trigger signal and the current signal, and outputs an ON signal (protection signal) to the protection switching module 10 if the current signal is longer than a certain time.
[0020]
The protection switching module drive substrate 14 is made of a semiconductor element, the delay in the electronic circuit is about 1 to 2 μsec, and the operation delay of the protection switching module 10 is about 1 μsec at the maximum. Therefore, the delay time until the protection switching module 10 operates according to the configuration of the present invention is about 2 to 3 μsec, and an abnormality can be detected and protected at a high speed that a normal protection relay cannot follow. The discharging current value is determined from the capacitance of the capacitor, the resistance value, and the allowable current of the switch, and the decay time can be calculated from the time constant (CR) of the capacitor and resistance.
[0021]
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of a high voltage pulse power supply circuit according to the present invention. In this example, a high voltage pulse is applied directly to the load 6 without going through a transformer. The protection switching module 10 is installed between the downstream side of the main circuit switching module 7 and the ground 9. Other configurations are the same as those in FIG.
In the case of the circuit having this configuration, the load 6 can be protected by the drive board 14 similar to that shown in FIG.
[0022]
According to the configuration of the present invention described above, the charge accumulated in the capacitor 1b by the DC power supply 1a is turned on by the trigger signal 4 to turn on the main circuit switching module 7, and the capacitor charge is discharged through, for example, a transformer. High voltage pulse voltage can be applied to the trigger signal only for a short time when the trigger signal is turned on.
Also, when the switching module 7 of the high voltage circuit becomes conductive due to overcurrent or the like, the discharge current that continues after the trigger signal is turned off is detected by the current detector 12 and protected by the protection switching module drive board 14. By outputting a signal, the discharge current can be discharged through the protection switching module 10 by bypassing the load 6.
Therefore, if the main circuit switching module 7 and the protection switching module drive substrate 14 made of semiconductor elements are used to shorten the operation time, the application is instantaneously stopped before the application time exceeds the allowable range. Can be protected.
[0023]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0024]
【The invention's effect】
As mentioned above, when the protective device is not equipped, there is a risk of breaking the load when the main circuit switch is short-circuited. In the case of a vacuum tube such as a magnetron or klystron, the load is very expensive. However, these loads can be protected at high speed (several μs) by installing the protection device of the present invention.
[0025]
That is, the high voltage pulse power supply circuit of the present invention can apply a high voltage pulse to a magnetron or klystron load for a short time, and immediately stops application before the application time exceeds the allowable range. It has excellent effects such as being able to protect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a high voltage pulse power supply circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a drive board constituting the present invention.
FIG. 3 is an operation time chart of the drive substrate of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of a high voltage pulse power supply circuit according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional high voltage pulse power supply circuit.
FIG. 6 is a diagram showing another example of a conventional high-voltage pulse power supply circuit.
[Explanation of symbols]
1 High-voltage DC power supply, 1a DC power supply, 1b capacitor,
2 pulse forming element (PFN), 3 switching element (thyratron),
4 trigger signal, 5 transformer, 6 load (magnetron or klystron),
7 main circuit switching module, 7a thyristor, 7b diode,
8 optical / electrical converter, 9 earth,
10 Protection switching module,
10a thyratron, 10b resistance,
12 current detector, 14 protection switching module drive board,
14a comparator, 14b buffer circuit

Claims (5)

ＤＣ電源（１ａ）とコンデンサ（１ｂ）からなる高圧直流電源（１）と、前記コンデンサの電荷を短時間放電させるようにスイッチングすることで前記コンデンサから放電電流を流す主回路スイッチングモジュール（７）と、該主回路スイッチングモジュールにトリガ信号（４）を入力することで前記電荷を短時間放電させるように前記主回路スイッチングモジュールにスイッチングさせるトリガ回路とを備えた高電圧パルス電源回路において、
前記放電電流は、前記主回路スイッチングモジュールと負荷をこの順で流れるようになっており、
前記負荷に流れる前記放電電流を検出する電流検出器（１２）と、保護信号が入力されることで前記負荷（６）をバイパスして前記放電電流を流す保護スイッチングモジュール（１０）と、前記保護信号を出力する保護スイッチングモジュールドライブ基板（１４）とを備え、
前記主回路スイッチングモジュールに前記トリガ信号が入力されなくなった後に、前記電流検出器により前記放電電流が検出されることで、前記保護スイッチングモジュールドライブ基板（１４）により前記保護信号が前記保護スイッチングモジュールに出力され、これにより、負荷に一定時間以上の電流を流さないように、高圧直流電源のコンデンサに蓄電した電荷を保護スイッチングモジュール（１０）を通して瞬時に放電させる、ことを特徴とする高電圧パルス電源回路。A high voltage direct current power source (1) comprising a DC power source (1a) and a capacitor (1b), and a main circuit switching module (7) for causing a discharge current to flow from the capacitor by switching so as to discharge the charge of the capacitor for a short time; A high-voltage pulse power supply circuit comprising: a trigger circuit that causes the main circuit switching module to switch so that the electric charge is discharged for a short time by inputting a trigger signal (4) to the main circuit switching module ;
The discharge current flows through the main circuit switching module and the load in this order,
Said current detector for detecting the discharge current flowing through the load (12), and protection switching module the load (6) bypassing the by protection signal is inputted flowing the discharge current (10), said protective A protective switching module drive board (14) for outputting a signal,
After the trigger signal is not input to the main circuit switching module, the discharge current is detected by the current detector, so that the protection switching module drive board (14) causes the protection signal to be sent to the protection switching module. A high voltage pulse power supply characterized in that the electric charge stored in the capacitor of the high-voltage DC power supply is instantaneously discharged through the protective switching module (10) so as not to flow a current for a certain time or more to the load. circuit. 前記主回路スイッチングモジュール（７）及び保護スイッチングモジュールドライブ基板（１４）は、半導体素子からなる、ことを特徴とする請求項１に記載の高電圧パルス電源回路。  The high-voltage pulse power supply circuit according to claim 1, wherein the main circuit switching module (7) and the protection switching module drive substrate (14) are made of semiconductor elements. 前記保護スイッチングモジュールドライブ基板（１４）は、電流検出器（１２）で検出した電流信号と、前記トリガ信号（４）とを比較し、電流信号がトリガ信号より長く継続するときに保護信号を出力するコンパレータを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の高電圧パルス電源回路。  The protection switching module drive board (14) compares the current signal detected by the current detector (12) with the trigger signal (4), and outputs a protection signal when the current signal continues longer than the trigger signal. The high-voltage pulse power supply circuit according to claim 1, further comprising a comparator that performs the operation. 前記放電電流は、前記主回路スイッチングモジュールと前記負荷をこの順で流れた後、アースへ流れるようになっており、
前記保護スイッチングモジュール（１０）は、直列に接続されたサイラトロン（１０ａ）と抵抗（１０ｂ）からなり、前記主回路スイッチングモジュール（７）の上流側又は下流側と前記アースとの間に設置される、ことを特徴とする請求項１に記載の高電圧パルス電源回路。 The discharge current flows to the ground after flowing through the main circuit switching module and the load in this order,
The protection switching module (10) consists of series-connected thyratrons (10a) and a resistor (10b), and is disposed between the upstream side or downstream side and the ground of the main circuit switching module (7) The high-voltage pulse power supply circuit according to claim 1. 前記トリガ回路は、トリガ信号（４）を主回路スイッチングモジュールに入力する光／電変換器（８）からなる、ことを特徴とする請求項１に記載の高電圧パルス電源回路。  The high-voltage pulse power supply circuit according to claim 1, wherein the trigger circuit comprises an optical / electrical converter (8) for inputting a trigger signal (4) to a main circuit switching module.
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