(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス負荷電流を発生するパルス負荷回路に対して駆動電力を供給するパルス負荷用電源装置において、
前記パルス負荷回路が要求する直流電圧を発生する直流電圧発生手段と、
この直流電圧発生手段から出力される直流電流を蓄積し、前記パルス負荷回路に駆動電流を供給する容量素子と、
前記直流電圧発生手段と前記容量素子との間の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記直流電圧発生手段と前記容量素子との間に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電圧検出手段の検出信号及び前記電流検出手段の検出信号をそれぞれ基準信号と比較することで前記直流電圧発生手段の出力電圧が変動したか否かを検出し、変動している場合に、前記パルス負荷回路への直流電圧を一定にすべく前記直流電圧発生手段の出力電圧及び出力電流を制御する演算増幅器とを具備することを特徴とするパルス負荷用電源装置。
【請求項２】
前記直流電圧発生手段は、所定の直流電圧を入力して前記パルス負荷回路が要求する電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ回路で構成されることを特徴とする請求項１記載のパルス負荷用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばパルスを繰り返し送出するレーダ装置に使用されるパルス負荷用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばレーダ装置やコンピュータのＣＰＵ等に用いられるパルス負荷用電源装置にあっては、ＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータとコンデンサで構成される方式とＤＣ／ＤＣコンバータ単体で構成される方式の２通りがある。
【０００３】
前者の場合はパルス負荷電流をコンデンサから供給し、ＤＣ／ＤＣコンバータがその平均電流を供給する方式である。この場合、出力電圧を規定の電圧変動内に抑えるために、コンデンサが非常な大きなものになってしまう欠点がある。また、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を平均化させるため、チョークコイルを挿入する必要もあり、この構成では非常に大きなスペースが必要となってしまう。
【０００４】
後者はパルス電流の全てをＤＣ／ＤＣコンバータより供給する方式であるが、パルス電流がＤＣ／ＤＣコンバータ内を通過することにより、実効電流が増加する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの抵抗分による損失が増加し、ＤＣ／ＤＣコンバータの効率が低下する欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように従来のパルス負荷用電源装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータとコンデンサで構成される方式を採用した場合には、広いスペースが必要となってしまい、ＤＣ／ＤＣコンバータ単体で構成される方式を採用した場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータの効率が低下してしまうことになる。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、小スペース化を図りつつ、パルス負荷回路に対し安定した電源電圧を効率良く供給し得るパルス負荷用電源装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るパルス負荷用電源装置は、パルス負荷電流を発生するパルス負荷回路に対して駆動電力を供給するパルス負荷用電源装置において、パルス負荷回路が要求する直流電圧を発生する直流電圧発生手段と、この直流電圧発生手段から出力される直流電流を蓄積し、パルス負荷回路に駆動電流を供給する容量素子と、直流電圧発生手段と容量素子との間の電圧を検出する電圧検出手段と、直流電圧発生手段と容量素子との間に流れる電流を検出する電流検出手段と、電圧検出手段の検出信号及び電流検出手段の検出信号をそれぞれ基準信号と比較することで直流電圧発生手段の出力電圧が変動したか否かを検出し、変動している場合に、パルス負荷回路への直流電圧を一定にすべく直流電圧発生手段の出力電圧及び出力電流を制御する演算増幅器とを備えるようにしたものである。
【０００８】
この発明における直流電圧発生手段は、所定の直流電圧を入力してパルス負荷回路が要求する電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ回路で構成されることを特徴とする。
【０００９】
すなわちこの発明では、パルス負荷電流が発生するパルス負荷回路に対し駆動電力を与える際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路にて所定の直流電圧を入力してパルス負荷回路が要求する電圧に変換し、このＤＣ／ＤＣコンバータ回路の出力電流を容量素子に蓄積して、その容量素子に蓄積された電流を駆動電流としてパルス負荷回路に供給するようにして、パルス負荷回路への出力電圧を安定化させるようにしている。このとき、パルス負荷回路に対する出力電圧を規定の電圧変動内に抑えるために、大容量の容量素子が必要となり、またＤＣ／ＤＣコンバータ回路の出力電流を平均化させるためにチョークコイルを挿入する必要もあり、非常に大きなスペースが必要となってしまうことになる。そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路と容量素子との間の電圧及び電流を検出して基準信号と比較することでＤＣ／ＤＣコンバータ回路の出力電圧の変動があるか否かを検出し、出力電圧の変動を検出した場合に、電圧が一定になるようにＤＣ／ＤＣコンバータ回路の出力電圧及び出力電流を制御するようにしている。
【００１０】
従ってこの発明によれば、パルス負荷時にＤＣ／ＤＣコンバータ回路の出力電流を任意に決められるため、パルス負荷回路に与えるパルス負荷電流の一部をＤＣ／ＤＣコンバータ回路から供給可能となり、容量素子の容量を小容量にすることが可能となる。同時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路から全てのパルス負荷電流を供給する必要もないので、効率も低下せずに済む。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、この発明に係わるパルス負荷用電源装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１において、図中符号１１は例えばレーダ装置に用いられるパルス負荷回路であり、送信パルス発生器及びその送信パルスを電力増幅するアンプ回路によって構成される。
【００１４】
図中符号１２はＤＣ／ＤＣコンバータであり、所定の直流電源電圧をパルス負荷回路１１の要求電圧に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電流は、パルス負荷回路１１に供給されると共にコンデンサ１３に供給され、当該コンデンサ１３に蓄積される。このコンデンサ１３は、パルス負荷回路１１におけるパルス送出時に、パルス負荷回路１１に対して蓄積していた電流を供給することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２からの直流電圧を安定化するものである。
【００１５】
さらに、この実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２とコンデンサ１３との間の電圧を検出する電圧検出回路１４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２とコンデンサ１３との間に流れる電流を検出する電流検出回路１５と、例えばオペアンプで構成され、電圧検出回路１４の検出信号及び電流検出回路１５の検出信号をそれぞれ基準信号と比較し、この比較結果に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧及び出力電流を制御する比較演算増幅回路１６とを備えている。
【００１６】
上記構成において、以下にその動作を説明する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２からの出力電流は、パルス負荷回路１１に供給されるとともに、コンデンサ１３に蓄積される。
【００１７】
このとき、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２とコンデンサ１３間の電圧を電圧検出回路１４で検出し、電圧が変動した場合は基準電圧と比較し、電圧が一定になるように比較演算増幅回路１６を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１２に負帰還の制御信号を加える定電圧動作に加え、同様に電流検出回路１５によりＤＣ／ＤＣコンバータ１２とコンデンサ１３間を流れる電流を検出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２に負帰還の制御信号を加えることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は見かけ上、図２に示すように直列に抵抗（ｒo）が挿入された定電圧源となる。なお、図２において、ｒc はコンデンサ１３の等価直列抵抗である。
【００１８】
図３は、上記回路構成でパルス負荷をとった場合のパルス負荷電流とＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電流の波形との関係を示す特性図である。なお、縦軸は電流値を示し、横軸は時間（秒）を示す。
【００１９】
パルス負荷の立ち上がり時に、パルス負荷回路１１に流れるパルス負荷電流をＩPとすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電流Ｉ1 は下式で求められる。
Ｉ1 ＝ＩP ×｛ｒc ／（ｒo ＋ｒc ）｝
また、パルス幅、つまりパルス負荷回路１１におけるスイッチのオン時間をＴｏｎとすると、パルス負荷の立ち下がり時のＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電流Ｉ2 は下式で求められる。
Ｉ2 ≒Ｉ1＋（ＩP −Ｉ1 ）｛１−ｅ-[Ton/c・(ro+rc)]｝
これらの式から明らかなように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２のｒo を大きくすればＩ2 は小さくなり、ｒo を小さくすればＩ2 は大きくなる。つまり、電流検出回路１５からの帰還量によってＩ2 は任意に制御できることになる。これにより、パルス負荷時のＤＣ／ＤＣコンバータ１２のピーク電流を任意に決められる。
【００２０】
以上述べたように上記実施形態であれば、パルス負荷回路１１に対し駆動電力を与える際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２にて入力直流電圧をパルス負荷回路１１の要求電圧に変換し、このＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電流をコンデンサ１３に蓄積しておき、そのコンデンサ１３に蓄積された電流をパルス負荷回路１１に供給するようにして、パルス負荷回路１１への出力電圧を安定化させるようにしている。同時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２とコンデンサ１３との間の電圧を電圧検出回路１４にて検出するとともにＤＣ／ＤＣコンバータ１２とコンデンサ１３との間に流れる電流を電流検出回路１５にて検出し、比較演算増幅回路１６にて電圧検出回路１４及び電流検出回路１５それぞれの出力と基準信号とを比較することでＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が変動したか否かを検出し、変動している場合に、電圧が一定になるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧及び出力電流を制御するようにしている。
【００２１】
従って、パルス負荷時にＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電流を任意に決められるため、パルス負荷回路１１に与える電流の一部をＤＣ／ＤＣコンバータ１２から供給可能となり、コンデンサ１３の容量を小容量にすることが可能となる。同時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から全てのパルス負荷電流を供給する必要もないので、効率も低下せずに済む。
【００２２】
すなわち、この実施形態に示したパルス負荷用電源装置にあっては、より安定化した高周波信号を形成することができるものであり、例えばレーダ装置等における距離検出信号の分解能が向上され、この種のシステム構造の性能の向上が効果的に図れるようになる。
【００２３】
なお、上記実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を使用した例について説明したが、例えば交流電圧を直流電圧に変換する回路であっても、パルス負荷回路１１が要求する直流電圧を発生できるものであれば、もちろん実施可能である。
【００２４】
この他、パルス負荷回路の種類、コンデンサの種類、電圧検出回路及び電流検出回路の構成及び種類、比較演算増幅回路の構成及び種類等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、小スペース化を図りつつ、パルス用負荷回路に対し安定した電源電圧を効率良く供給し得るパルス負荷用電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係わるパルス負荷用電源装置の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示した装置の等価回路構成を示す図。
【図３】この実施形態において、パルス負荷をとった際のパルス負荷電流とＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流の波形との関係を説明するために示す特性図。
【符号の説明】
１１…パルス負荷回路、
１２…ＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータ、
１３…コンデンサ、
１４…電圧検出回路、
１５…電流検出回路、
１６…比較演算増幅回路。
【図１】
0003639217.tif 000002
【図２】
0003639217.tif 000003
【図３】
0003639217.tif 000004