JPH0744827B2 - Power supply - Google Patents
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- JPH0744827B2 JPH0744827B2 JP61262708A JP26270886A JPH0744827B2 JP H0744827 B2 JPH0744827 B2 JP H0744827B2 JP 61262708 A JP61262708 A JP 61262708A JP 26270886 A JP26270886 A JP 26270886A JP H0744827 B2 JPH0744827 B2 JP H0744827B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電源装置に係り、特にガスレーザ等の放電負
荷用の電源装置に関する。The present invention relates to a power supply device, and more particularly to a power supply device for a discharge load such as a gas laser.
（従来の技術） 従来の技術としてCO2レーザに適用された電源装置につ
いて、図面を用いて説明する。(Prior Art) A conventional power supply device applied to a CO 2 laser will be described with reference to the drawings.
第６図において、可変直流電圧源1aからの直流電圧V
Dは、開閉器2aを介してインバータ回路3aで交流電圧VA
に変換される。インバータ回路3aで変換された交流電圧
VAは変圧器4aで昇圧され、さらに、整流器5aにて整流さ
れて直流高電圧VHAとなる。この直流高電圧VHAは安定抵
抗６を介して放電管７に印加される。直流高電圧VHAが
印加された放電管７では、グロー放電が発生し、レーザ
発振器（図示せず）でこのグロー放電を基にレーザ光を
発振する。In FIG. 6, the DC voltage V from the variable DC voltage source 1a
D is the AC voltage V A in the inverter circuit 3a via the switch 2a.
Is converted to. AC voltage converted by the inverter circuit 3a
V A is boosted by the transformer 4a and further rectified by the rectifier 5a to become the DC high voltage V HA . This DC high voltage V HA is applied to the discharge tube 7 via the stabilizing resistor 6. A glow discharge is generated in the discharge tube 7 to which the DC high voltage V HA is applied, and a laser oscillator (not shown) oscillates laser light based on the glow discharge.
ここで、可変直流電圧源1a、開閉器2a、インバータ回路
3a、変圧器4a、整流器5aから構成される回路を第１の直
流電圧源回路とする。また、第２の直流電圧源回路は、
第１の直流電圧源回路と同様に、可変直流電圧源1b、開
閉器2b、インバータ回路3b、変圧器4b、整流器5bから構
成される。尚、作用については第１の直流電圧源回路と
同様であるので、説明は省略する。Here, variable DC voltage source 1a, switch 2a, inverter circuit
The circuit composed of 3a, the transformer 4a, and the rectifier 5a is referred to as a first DC voltage source circuit. In addition, the second DC voltage source circuit,
Like the first DC voltage source circuit, it is composed of a variable DC voltage source 1b, a switch 2b, an inverter circuit 3b, a transformer 4b, and a rectifier 5b. Since the operation is similar to that of the first DC voltage source circuit, the description will be omitted.
以上のように、第１の直流電圧源回路の開閉器2aと第２
の直流電圧源回路の開閉器2bとを、それぞれオン・オフ
動作させることにより、波高値が二種類の任意のパルス
波形状の電圧を出力する。As described above, the switch 2a of the first DC voltage source circuit and the second switch
The switch 2b of the DC voltage source circuit and the switch 2b are each turned on / off to output an arbitrary pulse wave voltage having two kinds of peak values.
次に、CO2レーザにおける放電管の典型的な電流電圧特
性を第７図を用いて説明する。尚、第７図において、iK
は放電電流、vAKは放電管電圧、vAKSは放電開始電圧、v
AKOは放電消滅電圧である。Next, a typical current-voltage characteristic of the discharge tube in the CO 2 laser will be described with reference to FIG. Incidentally, in FIG. 7, i K
Is the discharge current, v AK is the discharge tube voltage, v AKS is the discharge start voltage, v
AKO is the discharge extinction voltage.
放電管電圧vAKが放電管７の長さで決まる放電開始電圧v
AKSに達すると、放電が発生する。そして、一旦放電す
ると、放電消滅電圧vAKOにほぼ等しい電圧となり、放電
電流iKの増加に伴い、放電管電圧vAKは次第に低下す
る。さらに、放電電流iKを増加すると、グロー放電の領
域を越えて、アーク放電へ移行する。Discharge tube voltage v AK depends on the length of discharge tube 7
When reaching AKS , a discharge occurs. Then, once discharged, the discharge extinction voltage v AKO becomes almost equal to the discharge extinction voltage v AKO , and the discharge tube voltage v AK gradually decreases as the discharge current i K increases. Further, when the discharge current i K is increased, it goes beyond the glow discharge region and shifts to arc discharge.
このような電流電圧特性を有する放電管に、直流電圧源
により電流を供給する場合、電源側から見た負荷特性を
正抵抗特性にする必要が生じる。なぜなら、電源が内部
インピーダンスの小さい直流電圧源であるために、放電
開始直後、瞬時にして大電流に達し、グロー放電からア
ーク放電へと移行してしまうためである。これを防止す
るために、安定抵抗を設ける必要がある。また、安定な
レーザ発振を得るためには、各放電管において均一で安
定なグロー放電を行なわせること、つまり均一な電流を
供給することが必要であり、そのために安定抵抗は第６
図に示すように、各放電管ごとに設けている。When a DC voltage source supplies a current to a discharge tube having such a current-voltage characteristic, it is necessary to make the load characteristic seen from the power source side a positive resistance characteristic. This is because the power source is a DC voltage source with a small internal impedance, and a large current is instantaneously reached immediately after the start of discharge, causing a transition from glow discharge to arc discharge. In order to prevent this, it is necessary to provide a stable resistance. Further, in order to obtain stable laser oscillation, it is necessary to cause a uniform and stable glow discharge in each discharge tube, that is, to supply a uniform current.
As shown in the figure, it is provided for each discharge tube.
（発明が解決しようとする課題） このように構成された従来の電源装置においては、次の
ような問題点がある。(Problems to be Solved by the Invention) The conventional power supply device configured as described above has the following problems.
（ｉ）放電電流を安定抵抗で制限しているので、安定抵
抗による電力損失が生じ、必要とされている放電入力電
力に対し電源装置の容量が大きくなる。(I) Since the discharge current is limited by the stable resistance, power loss occurs due to the stable resistance, and the capacity of the power supply device becomes large with respect to the required discharge input power.
（ii）各放電管の電流電圧特性の差異、及び各安定抵抗
値の誤差が全て放電電流のアンバランスとなって生じ
る。さらに、電流電圧特性上、電圧変化の割合に対する
電流変化の割合が大きいため、わずかな特性の差異で、
非常に大きな電流アンバランスとなる。(Ii) The difference in the current-voltage characteristics of each discharge tube and the error in each stable resistance value all result in an imbalance in the discharge current. Furthermore, in terms of current-voltage characteristics, the ratio of current change to the ratio of voltage change is large, so even a slight difference in characteristics results in
It will result in a very large current imbalance.
この電流アンバランスによって、次のような問題点が生
じる。This current imbalance causes the following problems.
（ii−イ）最も大きな電流アンバランスが生じている放
電管によって、総放電電流が制限されてしまい、電源装
置のもつ能力を最大限に発揮できない。(Ii-a) The total discharge current is limited by the discharge tube in which the largest current imbalance has occurred, so that the capacity of the power supply device cannot be maximized.
（ii−ロ）放電管によって、グロー放電の状態が異な
り、放電電流の大きな放電管ではガス温度の上昇等によ
って、レーザ発振効率が低下するので、全体のレーザ光
出力が低下してしまう。(Ii-b) The state of glow discharge differs depending on the discharge tube, and in the discharge tube with a large discharge current, the laser oscillation efficiency decreases due to the rise in gas temperature and the like, so the overall laser light output decreases.
（iii）アーク放電領域に達すると、放電管電圧は急激
に低下する特性を有しているので、共通電圧源で各放電
管に放電電流を供給する方式では、アーク放電へ移行し
た放電管は、正帰還的にその度合を増長してしまう。(Iii) When the arc discharge region is reached, the discharge tube voltage has a characteristic that it drops sharply.Therefore, in the method in which a discharge current is supplied to each discharge tube by a common voltage source, , Positive feedback will increase the degree.
そこで、本発明は上記問題点を解決するために、直流電
流源回路により、安定抵抗なしで放電負荷に対し、任意
に放電電流を均等に供給できる電源装置を提供すること
を目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a power supply device capable of uniformly supplying a discharge current to a discharge load without a stable resistance by a direct current source circuit in order to solve the above problems.
（課題を解決するための手段と作用） 上記目的を達成するために、本発明は、所定の直流電流
をそれぞれ出力する少なくとも２個の直流電流源と、一
端が前記直流電流源の出力端に接続され他端が共通接続
され各直流電流源から出力される直流電流を合流させ第
２の直流電流を出力する少なくとも２個のダイオード
と、前記第２の直流電流を交流電流に変換するインバー
タと、前記交流電流を複数の第２の交流電流に変成する
直列接続された複数の変流器と、前記複数の第２の交流
電流をそれぞれ第３の直流電流に変換する複数の整流器
と、前記直流電流源のいずれかに、該直流電流源の出力
端子間を開閉するスイッチ素子を備え、前記スイッチ素
子を開閉することにより該直流電流源から出力される直
流電流をバイパス制御して前記複数の第３の直流電流を
可変制御し、それぞれ負性抵抗特性を有する複数の放電
負荷に均等に電流を供給する。(Means and Actions for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides at least two direct current sources each of which outputs a predetermined direct current, and one end of which is an output end of the direct current source. At least two diodes that are connected and have their other ends commonly connected to combine the DC currents output from the DC current sources and output a second DC current; and an inverter that converts the second DC current into an AC current. A plurality of series-connected current transformers that transform the alternating current into a plurality of second alternating currents; a plurality of rectifiers that convert the plurality of second alternating currents into third direct currents; One of the direct current sources is provided with a switch element for opening and closing the output terminals of the direct current source, and by opening and closing the switch element, the direct current output from the direct current source is bypass-controlled to perform the plurality of switching operations. The third DC current is variably controlled, and the current is evenly supplied to a plurality of discharge loads each having a negative resistance characteristic.
（実施例） 本発明の一実施例を図面を用いて説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図に示すように、本発明の一実施例である電源装置
は、可変直流電流源10aと、この電流源10aからの直流電
流ID1をオン・オフする開閉器11aと、ダイオード12aと
から構成される第１の直流電流源回路と、可変直流電流
源10bと、この電流源10bからの直流電流ID2をオン・オ
フする開閉器11bと、ダイオード12bとから構成される第
２の直流電流源回路とを有し、さらに、第１の直流電流
源回路からの直流電流ID1と第２の直流電流源回路から
の直流電流ID2とを合算し、直流電流IDTとし、この直流
電流IDTを交流電流IATに変換するインバータ回路13と、
この回路13からの交流電流IATを所望の電流値に変成す
る変流器14と、この変流器14で変成された交流電流IATH
を整流する整流器15と、この整流器15で整流されて直流
高電圧電流となった放電電流IKを入力し、それによりグ
ロー放電を発生する放電管16とから構成される。また、
放電電流IKの流れる回路を放電回路17と呼ぶ。As shown in FIG. 1, a power supply device according to an embodiment of the present invention includes a variable direct current source 10a, a switch 11a for turning on / off a direct current I D1 from the current source 10a, and a diode 12a. And a variable DC current source 10b, a switch 11b for turning on / off the DC current I D2 from the current source 10b, and a second diode 12b. DC current source and a circuit, further, a direct current I D1 from the first DC current source circuit and a DC current I D2 from the second direct current source circuit sums, the DC current I DT, this An inverter circuit 13 for converting the direct current I DT to the alternating current I AT ,
The current transformer 14 that transforms the alternating current I AT from the circuit 13 to a desired current value, and the alternating current I ATH transformed by the current transformer 14.
And a discharge tube 16 that inputs a discharge current I K that has been rectified by the rectifier 15 and becomes a DC high-voltage current, thereby generating glow discharge. Also,
The circuit through which the discharge current I K flows is called the discharge circuit 17.
整流器15は、１次側で放電回路17の並列数分が直列接続
され、該変流器14に対して同一の交流電流IATが流れる
ことから、並列接続された放電回路17には、各々等しい
放電電流IKが流れる。In the rectifier 15, the same number of parallel discharge circuits 17 are connected in series on the primary side, and the same alternating current I AT flows to the current transformer 14, so that the discharge circuits 17 connected in parallel are connected to each other. Equal discharge current I K flows.
以上のように構成された電源装置においては、可変直流
電流源10a,10bはそれぞれ直流電流ID1，ID2を出力し、
ダイオード12a,12bを介して両直流電流を合算して、直
流電流IDTとなり、インバータ回路13にて交流電流IATに
変換され、さらに変流器14にて所望の電流値に変流、整
流器15にて整流されて直流高電圧電流源となり、放電管
15に放電電流IKが供給される。また本実施例では変流器
14と、整流器15と、放電管16とが１対１対に対応してい
るが、放電管数と変流器数と整流器数は同じ数でなくて
もよい。In the power supply device configured as described above, the variable DC current sources 10a and 10b output DC currents I D1 and I D2 , respectively.
Diodes 12a, by summing the two direct current through 12b, the DC current I DT next, is converted into alternating current I AT by the inverter circuit 13, current transformer to the desired current value further by current transformer 14, a rectifier It is rectified by 15 and becomes a DC high voltage current source, and discharge tube
The discharge current I K is supplied to 15. In this embodiment, the current transformer
The number of discharge tubes, the number of current transformers, and the number of rectifiers do not have to be the same.
以上説明した回路動作について、各部の動作波形の例を
第２図に示す。なお、同図に付した符号は第１図に対応
している。Regarding the circuit operation described above, an example of operation waveforms of respective parts is shown in FIG. The reference numerals attached to the figure correspond to those in FIG.
開閉器11a,11bを、それぞれ適当にオン・オフさせるこ
とにより、零電流および波高値が２種類（直流電流源回
路が３回路以上であれば、回路数の組合わせ数の種類）
の任意の段階状電流を出力することができる。Two types of zero current and peak value by turning on / off the switches 11a and 11b appropriately (if there are three or more direct current source circuits, the number of combinations of circuit numbers)
It is possible to output any stepwise current of.
交流電流IATの波形および放電電流IKの波形にスリット
があるのは、インバータ回路13のスイッチング動作にお
ける安全上の時間、いわゆるデッドタイムである。The presence of slits in the waveform of the alternating current I AT and the waveform of the discharge current I K is a safety time in the switching operation of the inverter circuit 13, a so-called dead time.
次に、第２の実施例を第３図により説明する。Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
第３図に示すように、本発明の他の実施例である電源装
置は三相交流電圧源20と、この三相交流電圧源20からの
交流電流IATHを直流電流IDTに変換するサイリスタコン
バータ21a,21bと、サイリスタコンバータ21a,21bからの
直流電流IDTを平滑化する直流リアクトル22a,22bと、三
相交流電圧源20とサイリスタコンバータ21bとの間に設
けられる絶縁変圧器23と、直流リアクトル22aにて形成
される直流電流を短絡するトランジスタ24と、直流リア
クトル22a,22bにて形成される直流電流はダイオード25
a,25bを介して合算され、この合算された直流電流を交
流電流IBTHに変換するインバータ回路26と、この回路26
からの交流電流IBTHを所望の電流値に変成する変流器27
と、この変流器27で変成された交流電流を整流する整流
器28と、この整流器28で整流されて直流高電圧電流とな
つた放電電流を入力し、グロー放電を発生する放電管29
から構成されている。また、インバータ回路26は、トラ
ンジスタ30,31,32,33を基に構成されている。As shown in FIG. 3, a power supply device according to another embodiment of the present invention includes a three-phase AC voltage source 20 and a thyristor for converting an AC current I ATH from the three-phase AC voltage source 20 into a DC current I DT. Converters 21a, 21b, DC reactors 22a, 22b for smoothing the DC current I DT from the thyristor converters 21a, 21b, an insulating transformer 23 provided between the three-phase AC voltage source 20 and the thyristor converter 21b, The transistor 24 that short-circuits the DC current formed by the DC reactor 22a and the DC current formed by the DC reactors 22a and 22b are the diode 25
and an inverter circuit 26 for converting the added direct current into an alternating current I BTH , and the circuit 26
A current transformer 27 that transforms the alternating current I BTH from the
And a rectifier 28 for rectifying the alternating current transformed by the current transformer 27, and a discharge tube 29 for generating a glow discharge by inputting a discharge current rectified by the rectifier 28 and converted into a direct current high voltage current.
It consists of Further, the inverter circuit 26 is configured based on the transistors 30, 31, 32, 33.
このように構成された電源装置は、次のように作用す
る。The power supply device configured as described above operates as follows.
三相交流電源20は、一方をサイリスタコンバータ21a
に、他方を絶縁変圧器23を介してサイリスタコンバータ
21bに供給され、それぞれサイリスタの点弧位相を制御
して、サイリスタコンバータ21a,21bの直流出力電圧を
制御している。One of the three-phase AC power supply 20 is a thyristor converter 21a.
And the other through the isolation transformer 23 to the thyristor converter
The thyristor converters 21a and 21b are supplied with the thyristor converters 21a and 21b, respectively, to control the firing phase of the thyristors.
直流リアクトル22a,22bは、非常に大きなインダクタン
スを有しており、サイリスタコンバータ21a,21bからの
直流電流を平滑化すると共に、負荷側から見た電源のイ
ンピーダンスを大きく、すなわち直流電圧源を直流電流
源に変換する作用を有している。The DC reactors 22a and 22b have a very large inductance, smooth the DC current from the thyristor converters 21a and 21b, and increase the impedance of the power source viewed from the load side, that is, the DC voltage source to the DC current. It has the function of converting into a source.
直流リアクトル22a,22bによって形成された直流電流
は、それぞれダイオード25a,25bを介して合算され、イ
ンバータ回路26にて一括して交流電流に変換されて、直
列接続された交流器27へ同一の電流として供給される。
交流器27は、所望の電流値にインバータ回路26からの交
流電流を変流し、整流器28は、その変流された交流電流
を整流し、各放電管29へ電流源による大きさの等しい直
流電流を供給する。電流源による放電電流であるため、
放電管の電流電圧特性が負性抵抗特性であっても、電源
側のインピーダンスが非常に大きいことから、放電電流
は暴走することなく安定に制御される。The DC currents formed by the DC reactors 22a and 22b are summed up via the diodes 25a and 25b, respectively, are collectively converted into AC current in the inverter circuit 26, and the same current is supplied to the AC reactor 27 connected in series. Supplied as.
Alternator 27 transforms the alternating current from inverter circuit 26 to a desired current value, rectifier 28 rectifies the transformed alternating current, and direct current of equal magnitude to each discharge tube 29 by a current source. To supply. Since it is the discharge current from the current source,
Even if the current-voltage characteristic of the discharge tube is a negative resistance characteristic, the impedance on the power supply side is very large, so that the discharge current is stably controlled without runaway.
トランジスタ24は直流リアクトル22aにて形成された直
流電流を適当に短絡することにより、２つのレベルの電
流値を有する任意の階段状出力電流を得るものである。The transistor 24 obtains an arbitrary stepped output current having current values of two levels by appropriately short-circuiting the DC current formed by the DC reactor 22a.
インバータ回路26に設けられるトランジスタ30,31,32,3
3は、トランジスタ30とトランジスタ31が対になって同
一タイミングでスイッチングし、また、トランジスタ32
とトランジスタ33が対になって、同一タイミングでスイ
ッチングする。Transistors 30, 31, 32, 3 provided in the inverter circuit 26
3, the transistor 30 and the transistor 31 are paired to switch at the same timing, and the transistor 32
And the transistor 33 form a pair and switch at the same timing.
まず、第１のモードでは、トランジスタ30,31がオン
し、負荷側へ電流を出力する。First, in the first mode, the transistors 30 and 31 are turned on and current is output to the load side.
次に、第２のモードでは、トランジスタ32,33がオン
し、インバータ回路16内のトランジスタ30,31,32,33が
全てオンとなり、負荷側へ電流が出力されない。Next, in the second mode, the transistors 32, 33 are turned on, all the transistors 30, 31, 32, 33 in the inverter circuit 16 are turned on, and no current is output to the load side.
第３のモードでは、トランジスタ30,31がオフし、それ
により負荷側へは第１のモードの電流の流れとは逆方向
の電流が流れる。In the third mode, the transistors 30 and 31 are turned off, so that a current flows in the opposite direction to the flow of the current in the first mode to the load side.
第４のモードでは、トランジスタ30,31が再びオンし、
第２のモードと同様に、インバータ回路26内のトランジ
スタ30,31,32,33全てがオンとなり、負荷側へ電流は出
力されない。In the fourth mode, transistors 30 and 31 turn on again,
Similar to the second mode, all the transistors 30, 31, 32, 33 in the inverter circuit 26 are turned on, and no current is output to the load side.
以上４つのモードを順次繰返すことにより、直流電流源
電流が交流電流源電流に変換される。なお、本実施例で
は変流器27と整流器28と放電管29とが１対１対に対応し
ているが、変流器数と整流器数と放電管数とは同じ数で
なくてもよい。By repeating the above four modes in sequence, the DC current source current is converted into the AC current source current. In this embodiment, the current transformer 27, the rectifier 28, and the discharge tube 29 are in one-to-one correspondence, but the number of current transformers, the number of rectifiers, and the number of discharge tubes need not be the same. .
以上のような構成・作用を有する本実施例では、以下の
効果を奏する。The present embodiment having the above-described structure and operation has the following effects.
（１）電源の内部インピーダンスが非常に大きい電流源
方式であるため、負性抵抗特性を有する放電負荷に対し
ても、電力損失を伴う安定抵抗を設けることなく安定に
電流を供給でき、電源装置の容量は放電管入力電力とし
て要求される必要最小限で良い。(1) Since the current source system has a very large internal impedance of the power source, a stable current can be supplied to a discharge load having a negative resistance characteristic without providing a stable resistor accompanied by power loss. The capacity may be the minimum necessary for the electric power input to the discharge tube.
（２）各変流器の１次側に共通の電流を流すことによ
り、負荷特性に係わらず、いずれの放電管に対しても同
一の電流を供給でき、均一なグロー放電を達成できるの
で、電源装置の能力を最も有効に生かせ、特にレーザの
発振効率を低下させることがない。(2) By supplying a common current to the primary side of each current transformer, the same current can be supplied to any discharge tube regardless of the load characteristics, and uniform glow discharge can be achieved. The power of the power supply device is used most effectively, and the oscillation efficiency of the laser is not particularly reduced.
（３）アーキング限界の低下などにより、万一アーク放
電領域近傍にさしかかり、急激に放電管電圧が低下した
としても、電流源方式であるため、放電電流にほとんど
変化をきたさず、放電管電圧の低下に伴って変流器の１
次側電圧が低下するだけで、アーキングの増長などの不
具合が生じない。(3) Even if the discharge tube voltage suddenly drops near the arc discharge region due to a decrease in the arcing limit, etc., the current source method causes almost no change in the discharge current and the discharge tube voltage One of the current transformers with the decrease
Only the secondary voltage drops, and problems such as increased arcing do not occur.
本実施例においては、以上の効果が奏するが、次に、本
実施例による個別電流源方式と、従来技術による安定抵
抗を有する共通電圧源方式とを比較し、第４図を用い
て、本実施例の効果を補足説明する。In the present embodiment, the above effects are exhibited. Next, the individual current source method according to the present embodiment is compared with the common voltage source method with a stable resistance according to the prior art, and FIG. The effect of the embodiment will be supplementarily described.
第４図は、２つの放電管の電流電圧特性を示したもの
で、各放電管の特性は異なっている。このような特性の
差異は、放電管内のガス条件すなわちガスの圧力、混合
比、流速、温度などの不均一により十分生じ得るもので
ある。また、同図において、第１の放電管の特性をA1、
第２の放電管の特性をA2とし、第１の放電管の特性A1に
安定抵抗による電圧降下VIRを加算した特性をB1、第２
の放電管の特性A2に安定抵抗による電圧降下VIRを加算
した特性をB2とする。第１および第２の放電管の放電消
滅電圧をVAKO-1，VAKO-2、共通電圧源電源の場合の出力
電圧をVOUT、共通電圧源電源の場合の第１および第２の
放電管に流れる放電電流をIK1，IK2、個別直流源電源の
場合の各放電管に流れる放電電流IK、個別電流源電源の
場合の第１および第２の放電管の電圧をVAK1，VAK2とす
る。FIG. 4 shows the current-voltage characteristics of the two discharge tubes, and the characteristics of each discharge tube are different. Such a difference in characteristics can sufficiently occur due to nonuniformity of gas conditions in the discharge tube, that is, gas pressure, mixing ratio, flow rate, temperature, and the like. In addition, in the figure, the characteristics of the first discharge tube are A 1 ,
The characteristic of the second discharge tube is A 2 , the characteristic A 1 of the first discharge tube is added with the voltage drop V IR due to the stable resistance, and the characteristic is B 1 and the second.
A characteristic obtained by adding the voltage drop V IR by stable resistance characteristics A 2 of the discharge tube with B 2. The discharge extinction voltages of the first and second discharge tubes are V AKO-1 , V AKO-2 , the output voltage in the case of a common voltage source power supply is V OUT , and the first and second discharges in the case of a common voltage source power supply The discharge currents flowing in the tubes are I K1 , I K2 , the discharge currents I K flowing in each discharge tube in the case of an individual DC source power supply, the voltages of the first and second discharge tubes in the case of an individual current source power supply are V AK1 , V AK2 .
同図より明らかなように、電圧変化の割合に対する電流
変化の割合が大きいことから、共通電圧源電源の場合に
は、電流アンバランスが非常に大きく現われる。これに
対して、個別電流源電源の場合には、電流アンバランス
は生じない。As is clear from the figure, since the ratio of the current change to the ratio of the voltage change is large, the current imbalance appears very large in the case of the common voltage source power supply. On the other hand, in the case of the individual current source power supply, current imbalance does not occur.
また、共通電圧源電源による場合には、安定抵抗による
電力損失が非常に大きく、一般には電源装置の容量の20
〜30％程度を占めるが、短時間にパルス的に定格の数倍
の電流を供給してより高いピークレーザ光を得られる放
電方式のレーザ装置では、安定抵抗の不要な個別電流源
電源が有用である。In addition, when using a common voltage source power supply, the power loss due to the stable resistance is very large, and generally 20% of the power supply capacity is used.
Although it occupies about 30%, an individual current source power supply that does not require a stable resistor is useful in a discharge type laser device that can supply a current several times higher than the rated voltage in a short time to obtain a higher peak laser light. Is.
次に、第５図を用いて、本発明の他の実施例を説明す
る。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第５図に示すように、第３の実施例としての電源装置
は、三相交流電圧源40と、この三相交流電圧源40からの
交流電流IATH2を整流する整流器41a,41bと、整流器41a,
41bからの出力電流を平滑化する平滑コンデンサ42a,42b
と、降圧チョッパ回路43a,43bと、三相交流電圧源40と
整流器41bとの間に設けられる絶縁変圧器44と、降圧チ
ョッパ回路43a,43bからの出力電流を平滑化する直流リ
アクトル45,46と、ダイオード47,48と、電流源電流短絡
用のトランジスタ49と、降圧チョッパ回路43a,43bから
の直流リアクトル45,46、ダイオード47,48を介して送ら
れる出力電流を交流電流に変換するインバータ回路50
と、この回路50からの交流電流を所望の電流値に変成す
る変流器51と、この変流器51で変成された交流電流を整
流する整流器52と、この整流器52で整流されて直流高電
圧電流となった放電電流を入力し、グロー放電を発生す
る放電管53から構成されている。As shown in FIG. 5, the power supply device as the third embodiment includes a three-phase AC voltage source 40, rectifiers 41a and 41b for rectifying the AC current I ATH2 from the three-phase AC voltage source 40, and a rectifier. 41a,
Smoothing capacitors 42a, 42b that smooth the output current from 41b
A step-down chopper circuit 43a, 43b, an insulating transformer 44 provided between the three-phase AC voltage source 40 and the rectifier 41b, and a DC reactor 45, 46 for smoothing the output current from the step-down chopper circuit 43a, 43b. An inverter that converts the output current sent via the diodes 47, 48, the current source current short-circuit transistor 49, the DC reactors 45, 46 from the step-down chopper circuits 43a, 43b, and the diodes 47, 48 into an AC current. Circuit 50
A current transformer 51 that transforms the alternating current from the circuit 50 to a desired current value, a rectifier 52 that rectifies the alternating current transformed by the current transformer 51, and a high direct current that is rectified by the rectifier 52. It is composed of a discharge tube 53 which inputs a discharge current which has become a voltage current and generates a glow discharge.
降圧チョッパ43a,43bは、トランジスタ54,55と還流ダイ
オード56,57を基に構成されている。インバータ回路49
は先の実施例と同様に構成されているので説明は省略す
る。The step-down choppers 43a and 43b are configured based on the transistors 54 and 55 and the free wheeling diodes 56 and 57. Inverter circuit 49
The configuration is the same as that of the previous embodiment, and the description thereof is omitted.
以上のように構成される電源装置は、整流器41a、平滑
コンデンサ42a、降圧チョッパ回路43aから成る回路と、
整流器41b、平滑コンデンサ42b、降圧チョッパ回路43b
から成る回路との２つの回路は、各々三相交流電圧源40
を直流電圧源に変換する。The power supply device configured as described above includes a circuit including a rectifier 41a, a smoothing capacitor 42a, and a step-down chopper circuit 43a,
Rectifier 41b, smoothing capacitor 42b, step-down chopper circuit 43b
The two circuits including the circuit consisting of
To a DC voltage source.
次に、直流リアクトル45,46、ダイオード47,48、インバ
ータ回路49、変流器50、整流器51および放電管52は、第
１の実施例と同様に作用する。Next, the DC reactors 45 and 46, the diodes 47 and 48, the inverter circuit 49, the current transformer 50, the rectifier 51, and the discharge tube 52 operate similarly to the first embodiment.
また、本実施例では、直流リアクトル45,46と、ダイオ
ード47,48と、インバータ回路49と、変流器50と、整流
器51と、放電管52は、一つのブロックとして、直流電圧
源の母線に複数回路並列に接続され、各ブロックの直流
電流は負荷状況および直流リアクトル45,46の特性誤差
の範囲内でほぼ均一に配分される。なお、本実施例では
変流器51と整流器52と放電管53とが、１対１対に対応し
ているが、変流器数と整流器数と放電管数とは同じ数で
なくてもよい。Further, in this embodiment, the DC reactors 45 and 46, the diodes 47 and 48, the inverter circuit 49, the current transformer 50, the rectifier 51, and the discharge tube 52 are, as one block, a bus of the DC voltage source. A plurality of circuits are connected in parallel with each other, and the DC current of each block is distributed almost uniformly within the range of the load condition and the characteristic error of the DC reactors 45 and 46. In this embodiment, the current transformer 51, the rectifier 52 and the discharge tube 53 are in one-to-one correspondence, but the number of current transformers, the number of rectifiers and the number of discharge tubes need not be the same. Good.
以上述べた本実施例によれば、次のように効果を奏す
る。According to this embodiment described above, the following effects are achieved.
（１）ユニット化で容易で、容量拡大においてもユニッ
トのビルドアップ方式にて容易に拡張できる。(1) It is easy to unitize, and the capacity can be easily expanded by the unit build-up method.
（２）ユニット化により、装置容量の大小に係わらずイ
ンバータ回路部のハードを同一とすることができ、信頼
性が向上する。(2) By unitizing, the hardware of the inverter circuit unit can be the same regardless of the size of the device capacity, and the reliability is improved.
（３）レーザ装置のパルス運転における繰返し周波数の
高周波化および変流器の小形化などの点からインバータ
回路部の高周波化が有効であるが、比較的容量の大きな
高周波スイッチング回路においては、そのサージエネル
ギーの処理や並列素子のバランス動作などのハード技術
が重要であり、このことからも装置容量の種類分のハー
ドを持つ方式よりもユニット化に対応した本実施例の方
が非常に有用である。(3) Increasing the frequency of the inverter circuit is effective in terms of increasing the repetition frequency in the pulse operation of the laser device and downsizing the current transformer, but in the high-frequency switching circuit with a relatively large capacity, the surge Hardware technology such as energy processing and balance operation of parallel elements is important, and from this reason, this embodiment corresponding to unitization is very useful rather than a system having hardware for the type of device capacity. .
以上、本発明の実施例として２つの実施例を述べたが、
両実施例の中で示した直流電圧源回路、直流電流源回
路、トランジスタなどの半導体素子は一例に過ぎず、必
ずしも両実施例だけに限定されるものではない。例え
ば、直流電圧源回路に自己消弧形素子を用いたコンバー
タを使用した場合や直流電流源回路に直流リアクトルの
代わりにトランジスタのベース電流制御によるシリーズ
レギュレータを使用した場合でも同様な効果が得られ
る。また、スイッチング動作を行なうトランジスタは自
己消弧形素子であればいかなる素子を使用しても同様な
効果が得られる。The two embodiments have been described above as the embodiments of the present invention.
The semiconductor elements such as the DC voltage source circuit, the DC current source circuit, and the transistors shown in both embodiments are merely examples, and the present invention is not necessarily limited to these embodiments. For example, the same effect can be obtained when a converter that uses a self-extinguishing element is used in the DC voltage source circuit, or when a series regulator that controls the base current of a transistor is used instead of the DC reactor in the DC current source circuit. . The same effect can be obtained by using any element as long as it is a self-extinguishing type transistor for switching operation.
（発明の効果） 本発明によれば、安定抵抗を用いることなく放電負荷へ
均等に電流を供給することができるので、電力損失が少
なくなり効率が良くなって、電源容量を大幅に低減する
ことが可能となり、アーク放電への移行を防止して安定
したレーザ発振を行わせることのできる電源装置を提供
することができる。(Effects of the Invention) According to the present invention, current can be evenly supplied to a discharge load without using a stabilizing resistor, so that power loss is reduced, efficiency is improved, and power supply capacity is significantly reduced. Therefore, it is possible to provide a power supply device capable of preventing a transition to arc discharge and performing stable laser oscillation.
第１図は本発明の一実施例を示す概要構成図、第２図は
第１図の実施例の制御動作のタイムチャート、第３図は
本発明の他の実施例を示す概要構成図、第４図は放電管
の電流電圧特性図、第５図は本発明の他の実施例を示す
概要構成図、第６図は従来の電源装置を示す概要構成
図、第７図はCO2レーザにおける放電管の典型的な電流
電圧特性図である。 11a,11b…開閉器 12a,12b,25a,25b,47,48…ダイオード 13,26,50…インバータ回路 14,27,51…変流器 15,28,52…整流器FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a time chart of the control operation of the embodiment of FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a current-voltage characteristic diagram of the discharge tube, FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a conventional power supply device, and FIG. 7 is a CO 2 laser. 6 is a typical current-voltage characteristic diagram of the discharge tube in FIG. 11a, 11b ... Switch 12a, 12b, 25a, 25b, 47,48 ... Diode 13,26,50 ... Inverter circuit 14,27,51 ... Current transformer 15,28,52 ... Rectifier
Claims (1)
とも２個の直流電流源と、一端が前記直流電流源の出力
端に接続され他端が共通接続され各直流電流源から出力
される直流電流を合流させ第２の直流電流を出力する少
なくとも２個のダイオードと、前記第２の直流電流を交
流電流に変換するインバータと、前記交流電流を複数の
第２の交流電流に変成する直列接続された複数の変流器
と、前記複数の第２の交流電流をそれぞれ第３の直流電
流に変換する複数の整流器と、前記直流電流源のいずれ
かに、該直流電流源の出力端子間を開閉するスイッチ素
子を備え、前記スイッチ素子を開閉することにより該直
流電流源から出力される直流電流をバイパス制御して前
記複数の第３の直流電流を可変制御し、それぞれ負性抵
抗特性を有する複数の負荷に供給することを特徴とする
電源装置。1. A direct current output from each direct current source, wherein at least two direct current sources each outputting a predetermined direct current, one end connected to an output end of the direct current source and the other end commonly connected. Connected at least two diodes for outputting a second DC current, an inverter for converting the second DC current into an AC current, and a series connection for converting the AC current into a plurality of second AC currents. A plurality of current transformers, a plurality of rectifiers that respectively convert the plurality of second alternating currents into a third direct current, and one of the direct current sources to open and close between output terminals of the direct current source. A switch element for controlling the plurality of third DC currents by variably controlling the DC current output from the DC current source by opening and closing the switch element. Power supply and supplying the load.
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP61262708A JPH0744827B2 (en) | 1986-11-06 | 1986-11-06 | Power supply |
| EP19870115102 EP0264135B1 (en) | 1986-10-17 | 1987-10-15 | Power supply system for discharge load |
| DE8787115102T DE3783551T2 (en) | 1986-10-17 | 1987-10-15 | POWER SUPPLY DEVICE FOR DISCHARGE LOAD. |
| US07/346,460 US4939381A (en) | 1986-10-17 | 1989-05-02 | Power supply system for negative impedance discharge load |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61262708A JPH0744827B2 (en) | 1986-11-06 | 1986-11-06 | Power supply |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS63117661A JPS63117661A (en) | 1988-05-21 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5772A (en) * | 1980-05-29 | 1982-01-05 | Fuji Electric Co Ltd | Switching regulator |
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- 1986-11-06 JP JP61262708A patent/JPH0744827B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63117661A (en) | 1988-05-21 |
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