[发明专利]脉冲电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及使例如铜蒸汽激光器、受激准分子激光器、二氧化碳激光器等脉冲激光器的激发能量发生的脉冲电源装置。

背景技术

铜蒸汽激光器、受激准分子激光器、二氧化碳激光器等脉冲激光器需要对其提供激发能量的放电管和使该放电管发光的脉冲电源装置。

激光器示出功率一旦变大，该脉冲电源装置的电功率也要很大，其消耗功率也大，因此希望提供其工作效率。

图10是例如日本专利特开平4-349677号公报所示的已有的脉冲电源装置。在图中，1是提供电力的交流电源，2是以交流电源1作为输入的、发生直流高压的直流电压源，3是并联连接于直流电压源2的输出侧的、贮存高电压的电容器，4是连接于电容器3、使电容器3贮存的能量放电释放的开关，5是串联于开关4，设置于电容器3的放电路径上的电抗器，6是设置于电抗器5的输出侧和直流电压源2的一极之间的电容器。7和8是设置于电容器6的放电路径上的过饱和电抗器及峰化(peaking)电容器。9是在峰化电容器上并联连接的放电管。11是将电容器6两端产生的反向电压整流并输入变压器10用的二极管，12是在变压器10的输出侧设置的高频旁路电容器，13是以电容器12两端的电压作为输入，输出为直流电压源2的输入、即与交流电源I并联连接的逆变器。

下面根据图11的时序图对图10的脉冲电源装置的动作加以说明。

首先，利用由交流电源1提供电力的直流电压源2向电容器3进行高电压充电。接着，在时间t1开关一旦接通，电容器3的电荷经由电抗器5放电，电容器6急速充电。在该充电过程中对峰化电容器8的充电受到可饱和电抗器7的阻止，但是不久后在时间t2可饱和电抗器7饱和，电路电感大大减少，于是电容器6放电，开始从电容器6向峰化电容器8充电。峰化电容器8的电压一旦在时间t3达到规定值，放电管即放电、变成低阻抗，峰化电容器8放电。开关4在电容器3的电压大致为0时断开。反复进行上述动作使脉冲反复发生。

在上述动作中，流向电容器6、峰化电容器8、放电管9的电流是由电容器的电容量和电路电感引起的谐振现象产生的电流提供的，越是后级的电容器做得越小，以此使其谐振频率慢慢升高(总之，随着脉冲的时间宽度变窄，使峰值电压升高)，最后，流向放电管9的电流急速变大。

这样的电路称为磁压缩电路、脉冲压缩电路等(以后称为脉冲压缩电路)。在这种脉冲压缩电路中，将能量从前级电容器向后级电容器转移时，由于这样利用振动现象，假如电路常数不合适，各电路的放电阻抗不匹配时，放电后在电容器6和峰化电容器8有电压残留，所以向来有想要使这种能量的残留尽量小的课题。因此在例如日本专利特开平4-200281号公报中公开了前后级电容器的电容量的比例为1∶0.7～1的情况。

在图10的情况中，由于振动(谐振)现象而在电容器6的两端发生的相反极性的电压使二极管11导通后加在变压器10的输入端子上。于是，电流从电容器6或峰化电容器8通过二极管11、变压器10流动，向连接于变压器10的输出侧的电容器12充电，在谐振现象中没有因电路内的电阻成份而消失的能量被存储于电容器12。电容器12中存储的能量由逆变器13变换为交流电压，作为直流电压源2的输入被重新利用。

经由如上所述的交流电路回收能量的方式中，存在着在交直流变换阶段能量损失大的问题。

因此，作为第2背景技术如日本专利特开平9-148657号公报所示，是在直流电路中的饱和变压器(相当于图10的饱和电抗器7)设置次级绕组线圈，通过连接于该次级绕组线圈的能量再生电路在直流电压源2的直流侧回收能量的装置。

已有的脉冲电源装置具有如上所述的结构，因此没有在放电管中消耗掉的多余的电力的回用通过变压器、逆变器等交流设备进行，因此装置大、成本高。而要在交流输入侧回用电力，则直流电压源的输出容量由于需要包容该剩余电力而导致大型化，由于要通过直流电压源、变压器、逆变器等多种设备进行回用，在电路中发生电力损耗，就存在着难于提高效率的问题。

又，在第2背景技术中回用能量是在直流电压源的直流输出侧再生的，因此虽然不发生上面所述的由交流电路引起的效率上、经济上的损失，但是由于是通过次级绕组线圈使流入过饱和电抗器的电流回用的装置，存在着损失大、效率不高的问题。