(57)【要約】【課題】小型化、低コスト化を図ることができ、車両等にも搭載可能で、しかも、スイッチング損失が低く、一定期間におけるパルスの発生回数を増加させることができるパルス発生回路を提供する。【解決手段】駆動回路２４は、半導体スイッチ２２のオン動作を開始して、該半導体スイッチ２２を導通させてトランス１２の一次側に振動電流ｉ（ｔ）を流し、振動電流ｉ（ｔ）の半周期が経過した時点から振動電流ｉ（ｔ）の１周期が経過する時点までの期間に、半導体スイッチ２２のオフ動作を開始することで、半導体スイッチ２２のオン動作のたびに、半導体スイッチ２２に、１周期分の振動電流ｉ（ｔ）を流して、１周期分の期間にかけてトランス１２の二次側に高電圧パルスを出力するように制御する。【選択図】図１
2014036502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスと、
前記トランスの一次側に接続された直流電源部と、
前記トランスの二次側に接続された放電負荷と、
前記トランスの一次巻線の一端と前記直流電源部との間に接続され、逆並列で接続されたダイオードを有する半導体スイッチと、
前記半導体スイッチをオン／オフ制御して、前記半導体スイッチのオン動作とオフ動作とを繰り返す駆動回路とを有し、
前記トランスの二次側にパルスを出力するパルス発生回路であって、
前記駆動回路は、前記半導体スイッチのオン動作を開始して、該半導体スイッチを導通させて前記トランスの一次側に振動電流を流し、前記振動電流の半周期が経過した時点から前記振動電流の１周期が経過する時点までの期間に、前記半導体スイッチのオフ動作を開始することで、前記半導体スイッチのオン動作のたびに、前記半導体スイッチに、１周期分の振動電流を流して、前記１周期分の期間にかけて前記トランスの二次側に前記パルスを出力するように制御することを特徴とするパルス発生回路。
【請求項２】
請求項１記載のパルス発生回路において、
前記駆動回路は、ゼロ電流スイッチ方式で前記半導体スイッチをターンオン及びターンオフすることを特徴とするパルス発生回路。
【請求項３】
請求項１又は２記載のパルス発生回路において、
前記パルスのパルス波高値が、前記直流電源部の電源電圧に基づいて設定されていることを特徴とするパルス発生回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のパルス発生回路において、
前記駆動回路は、二次側の出力電圧が、前回のパルス出力の開始時点における電圧とほぼ同じになった段階で次のオン動作を開始することを特徴とするパルス発生回路。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のパルス発生回路において、
前記トランスの一次巻線の一端と前記直流電源部との間に前記ダイオードと同じ方向に接続された第２のダイオードを有することを特徴とするパルス発生回路。
【請求項６】
請求項５記載のパルス発生回路において、
前記第２のダイオードは、ＳｉＣダイオードであることを特徴とするパルス発生回路。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のパルス発生回路において、
前記半導体スイッチは、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴであることを特徴とするパルス発生回路。
【請求項８】
請求項５又は６記載のパルス発生回路において、
前記一次巻線の一端と前記半導体スイッチとの間に、前記第２のダイオードと逆方向に第３のダイオードが接続されていることを特徴とするパルス発生回路。
【請求項９】
請求項８記載のパルス発生回路において、
前記第３のダイオードは、ＳｉＣダイオードであることを特徴とするパルス発生回路。
【請求項１０】
請求項８又は９記載のパルス発生回路において、
前記半導体スイッチは、Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴであることを特徴とするパルス発生回路。
【請求項１１】
請求項７又は１０記載のパルス発生回路において、
前記駆動回路は、前記半導体スイッチのドレイン・ソース間のチャネルに電流が流れていない状態でターンオン及びターンオフすることを特徴とするパルス発生回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス発生回路に関し、例えば車両等にも搭載可能なプラズマ用パルス電源に用いて好適なパルス発生回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、高電圧パルスの放電によるプラズマにより、脱臭、有害ガスの分解等を行う技術が適用されるようになってきたが、このプラズマを発生させるために高電圧の極めて幅の狭いパルスを供給できるパルス電源が必要となる。
【０００３】
パルス電源としては、例えば特許文献１に記載の高周波電源（ＲＦ電源）や特許文献２及び３に示すようなパルス発生回路が知られている。
【０００４】
高周波電源は、発振回路と、該発振回路から出力された高周波信号を増幅する電力増幅部と、高周波電源側のインピーダンスと負荷側のインピーダンスを整合させる整合器とを有し、電力増幅部からの出力を整合器を介して負荷に供給するようにしている。
【０００５】
特許文献２及び３に示すパルス発生回路は、オープニングスイッチ方式のパルス発生回路であって、直流電源部の両端にトランス、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチを直列に接続し、第１半導体スイッチのアノード端子に一端が接続された前記トランスの一次巻線の他端にカソード、第１半導体スイッチのゲート端子にアノードとなるようにダイオードを接続した極めて簡単な回路である。
【０００６】
そして、第２半導体スイッチをオンすることにより、第１半導体スイッチも導通し、トランスの一次巻線に直流電源部の電圧が印加され、該トランスに誘導エネルギーが蓄積される。その後、第２半導体スイッチをオフさせると、第１半導体スイッチも急速にターンオフするため、トランスの二次巻線に非常に急峻に立ち上がる極めて幅の狭い高電圧パルスが発生し、出力端子より高電圧パルスを取り出すことができる。
【０００７】
このパルス発生回路によれば、高電圧が印加される半導体スイッチを複数個使用することなく、簡単な回路構成で、急峻な立ち上がり時間と極めて狭いパルス幅を有する高電圧パルスを供給することができる。
【０００８】
また、上述した従来のパルス発生回路においては、第１半導体スイッチと並列で、且つ、第１半導体スイッチのカソード側をアノードとするようにダイオードを接続することで、リアクタにおいて放電に使用されなかった余分なエネルギーを直流電源部に回生することができるという効果を奏する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２３３２９４号公報
【特許文献２】特許第３８１１６８１号公報
【特許文献３】特許第４４１８２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述したパルス電源の出力端子間に放電負荷を接続し、該放電負荷にて放電を発生させて、滅菌処理、成膜処理、着火処理等を行うことが開発されている。このような放電処理を行うためのパルス電源は、今後、小型化、低コスト化が要求され、しかも、一定期間におけるパルスの発生回数を増加させる傾向にある。
【００１１】
しかしながら、上述した従来のパルス電源のうち、高周波電源は、発振回路と整合器等で構成されるため、小型化が困難であり、しかも高価であるという問題がある。また、上述した従来のパルス発生回路は、第１半導体スイッチとしてＳＩサイリスタやＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等を使用することから、スイッチング損失が大きく、一定期間におけるパルスの発生回数の増加には限界がある。また。小型化も困難であるという問題がある。
【００１２】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、小型化、低コスト化を図ることができ、車両等にも搭載可能で、しかも、スイッチング損失が低く、一定期間におけるパルスの発生回数を増加させることができるパルス発生回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
［１］  本発明に係るパルス発生回路は、トランスと、前記トランスの一次側に接続された直流電源部と、前記トランスの二次側に接続された放電負荷と、前記トランスの一次巻線の一端と前記直流電源部との間に接続され、逆並列で接続されたダイオードを有する半導体スイッチと、前記半導体スイッチをオン／オフ制御して、前記半導体スイッチのオン動作とオフ動作とを繰り返す駆動回路とを有し、前記トランスの二次側にパルスを出力するパルス発生回路であって、前記駆動回路は、前記半導体スイッチのオン動作を開始して、該半導体スイッチを導通させて前記トランスの一次側に振動電流を流し、前記振動電流の半周期が経過した時点から前記振動電流の１周期が経過する時点までの期間に、前記半導体スイッチのオフ動作を開始することで、前記半導体スイッチのオン動作のたびに、前記半導体スイッチに、１周期分の振動電流を流して、前記１周期分の期間にかけて前記トランスの二次側に前記パルスを出力するように制御することを特徴とする。
【００１４】
［２］  本発明において、前記駆動回路は、ゼロ電流スイッチ方式で前記半導体スイッチをターンオン及びターンオフすることが好ましい。
【００１５】
［３］  本発明において、前記パルスのパルス波高値が、前記直流電源部の電源電圧に基づいて設定されていることが好ましい。
【００１６】
［４］  本発明において、前記駆動回路は、二次側の出力電圧が、前回のパルス出力の開始時点における電圧とほぼ同じになった段階で次のオン動作を開始するようにしてもよい。
【００１７】
［５］  本発明において、前記トランスの一次巻線の一端と前記直流電源部との間に前記ダイオードと同じ方向に接続された第２のダイオードを有するようにしてもよい。
【００１８】
［６］  ［５］において、前記第２のダイオードは、ＳｉＣダイオードであることが好ましい。
【００１９】
［７］  本発明において、前記半導体スイッチは、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴであることが好ましい。
【００２０】
［８］  ［５］において、前記一次巻線の一端と前記第１半導体スイッチとの間に、前記第２のダイオードと逆方向に第３のダイオードが接続されていてもよい。
【００２１】
［９］  ［８］において、前記第３のダイオードは、ＳｉＣダイオードであることが好ましい。
【００２２】
［１０］  ［８］において、前記半導体スイッチは、Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴであってもよい。
【００２３】
［１１］  ［７］又は［１０］において、前記駆動回路は、前記半導体スイッチのドレイン・ソース間のチャネルに電流が流れていない状態でターンオン及びターンオフすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るパルス発生回路によれば、小型化、低コスト化を図ることができ、車両等にも搭載可能で、しかも、スイッチング損失が低く、一定期間におけるパルスの発生回数を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施の形態に係るパルス発生回路（第１パルス発生回路）の構成を示す回路図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは放電負荷の回路例を示す説明図である。
【図３】第１パルス発生回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】図４Ａは第１パルス発生回路の基本等価回路を示す図であり、図４Ｂは二次回路を一次側に換算し、半導体スイッチが導通時の等価回路を示す図であり、図４Ｃは相互インダクタンスを解析対象から外した等価回路を示す図である。
【図５】一次側がオープンの期間における二次回路の等価回路を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係るパルス発生回路（第２パルス発生回路）の構成を示す回路図である。
【図７】第３の実施の形態に係るパルス発生回路（第３パルス発生回路）の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係るパルス発生回路の実施の形態例を図１〜図７を参照しながら説明する。
【００２７】
先ず、第１の本実施の形態に係るパルス発生回路（以下、第１パルス発生回路１０Ａと記す）は、図１に示すように、トランス１２と、該トランス１２の一次側に接続された直流電源部１４と、トランス１２の二次側に接続された放電負荷１６と、トランス１２の一次巻線１８の一端１８ａと直流電源部１４との間に接続され、逆並列で接続されたダイオード２０を有する半導体スイッチ２２と、半導体スイッチ２２をオン／オフ制御して、半導体スイッチ２２のオン動作とオフ動作とを繰り返す駆動回路２４とを有する。
【００２８】
直流電源部１４は、直流電源２６とコンデンサ２８（容量Ｃ１）とが並列に接続されて構成されている。従って、直流電源部１４の正極端子３０ａ（直流電源２６の＋端子とコンデンサ２８の一方の電極との接点）と一次巻線１８の他端１８ｂとが接続され、直流電源部１４の負極端子３０ｂ（直流電源２６の−端子とコンデンサ２８の他方の電極との接点）と一次巻線１８の一端１８ａとの間に半導体スイッチ２２が接続されている。なお、図１の例では、半導体スイッチ２２が直流電源部１４の負極端子３０ｂ側に設けられているが、正極端子３０ａ側に設けても同じ効果をもたらすことはいうまでもない。
【００２９】
半導体スイッチ２２は、自己消弧形あるいは転流消弧形のデバイスを用いることができるが、この実施の形態では、ＳｉＣ（炭化珪素）を用いて構成され、且つ、ダイオード２０が逆並列で内蔵されたＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ（以下、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ３２と記す）を使用している。
【００３０】
駆動回路２４は、半導体スイッチ２２をオン／オフ制御するための制御信号Ｓｃを生成する制御信号生成回路３４と、バッファ３６とを有する。半導体スイッチ２２のゲートには、制御信号生成回路３４からの制御信号Ｓｃがバッファ３６を介してゲート電圧Ｖｇとして印加されるようになっており、駆動回路２４によって半導体スイッチ２２のオン及びオフが制御される。
【００３１】
放電負荷１６は、例えば図２Ａ及び図２Ｂに示すように、トランス１２の二次側に接続された一対の電極３８ａ及び３８ｂと、該一対の電極３８ａ及び３８ｂ間に介在する処理空間とで構成され、等価的に容量負荷４０（等価容量Ｃ２）としてみなすことができる。また、一対の電極３８ａ及び３８ｂ間にアーク放電を行う場合は、アーク放電によって一対の電極３８ａ及び３８ｂ間が短絡状態となることから、図２Ｂに示すように、容量負荷４０に対して直列に値が判明している容量（予備容量Ｃａ）を接続することが好ましい。アーク放電が発生した場合は、予備容量Ｃａの値が等価容量Ｃ２となる。もちろん、図２Ｂに示す回路例は、一対の電極３８ａ及び３８ｂ間にストリーマ放電を行う場合にも適用することができる。この場合は、容量負荷４０のみで計算した等価容量に予備容量Ｃａを合成した容量を等価容量Ｃ２とすることができる。
【００３２】
次に、第１パルス発生回路１０Ａの回路動作を図３〜図５を参照しながら説明する。
【００３３】
先ず、この第１パルス発生回路１０Ａは、図３に示すように、最初の期間Ｔａにおいて、半導体スイッチ２２を導通させて、一次側電流Ｉ１として、振動電流ｉ（ｔ）を流して二次側に高電圧パルスを発生させ、振動電流ｉ（ｔ）の１周期が経過した時点から次のサイクルまでの期間Ｔｂにかけて一次側をオープンにする、という動作を繰り返す。なお、期間Ｔｂでは、二次側電流Ｉ２として、振動電流ｉ２（ｔ）が流れる（図１参照）。
【００３４】
すなわち、図３に示すように、期間Ｔａの開始時点ｔ０において、制御信号Ｓｃを高レベルにする。これにより、半導体スイッチ２２のゲート・ソース間に印加されているゲート電圧Ｖｇが高レベルになり、半導体スイッチ２２は、ドレイン・ソース間のチャネルに電流が流れていない状態でターンオンし、オン状態となる。
【００３５】
ここで、第１パルス発生回路１０Ａの期間Ｔａでの回路動作を図４Ａ〜図４Ｃの等価回路を参照しながら説明する。
【００３６】
第１パルス発生回路１０Ａの基本等価回路を図４Ａに示す。図４Ａにおいて、一次回路は、直流電源部１４の正極端子３０ａと負極端子３０ｂ間に、一次側漏れインダクタンスｌ１、一次側巻線抵抗ｒ１、一次側励磁インダクタンスＬ１及び半導体スイッチ２２が直列に接続された構成を有する。二次回路は、放電負荷１６（等価容量Ｃ２）の陰極と陽極間に、二次側漏れインダクタンスｌ２、二次側巻線抵抗ｒ２及び二次側励磁インダクタンスＬ２が直列に接続された構成を有する。なお、トランス１２の一次巻線１８と二次巻線４４の巻き数比（一次巻線１８の巻き数／二次巻線４４の巻き数）を１／ｎとする。このとき、Ｌ２＝ｎ２Ｌ１となる。
【００３７】
従って、二次回路を一次側に換算し、半導体スイッチ２２が導通時の等価回路は、図４Ｂに示すように、直流電源部１４の正極端子３０ａと負極端子３０ｂ間に漏れインダクタンスｌ、一次換算巻線抵抗ｒ及び相互インダクタンスＭが直列に接続され、さらに、相互インダクタンスＭに一次換算容量Ｃが並列に接続された構成を有する。ここで、
ｌ＝ｌ１＋（ｌ２／ｎ２）
ｒ＝ｒ１＋（ｒ２／ｎ２）
Ｃ＝ｎ２Ｃ２
であり、一次換算容量Ｃの初期電圧は−Ｅ０とする。
【００３８】
この等価回路では、相互インダクタンスＭは、大きくする必要があり、共振動作に対して影響が少ないため、解析対象から外すことができる。従って、図４Ｂの等価回路を図４Ｃの等価回路に書き換えることができる。すなわち、直流電源部１４の正極端子３０ａと負極端子３０ｂ間に一次換算漏れインダクタンスｌ、一次換算巻線抵抗ｒ及び一次換算容量Ｃが直列に接続された構成となる。
【００３９】
これにより、図４Ｃの等価回路に流れる電流は、下記の式（１）に示す振動電流ｉ（ｔ）であることがわかる。
【００４０】
【数１】
2014036502.tif 000003
【００４１】
ここで、α及びβは、下記の式（２）に示す関係を有する。
【００４２】
【数２】
2014036502.tif 000004
【００４３】
振動電流ｉ（ｔ）は、図３に示すように、時点ｔ１（＝π／β）と時点ｔ２（＝２π／β）で０となる。すなわち、図３のドレイン・ソース間電圧Ｖｓｗの波形からもわかるように、振動電流ｉ（ｔ）の前半の半周期においては、半導体スイッチ２２のドレイン・ソース間のチャネルを通じて振動電流ｉ（ｔ）が流れ、ダイオード２０には逆バイアスがかかり、振動電流ｉ（ｔ）の後半の半周期においては、ダイオード２０に順バイアスがかかることから、ダイオード２０を通じて振動電流ｉ（ｔ）が流れる。
【００４４】
また、半導体スイッチ２２が導通時に一次換算容量Ｃに印加される電圧Ｖｃ（ｔ）は、下記の式（３）となる。
【００４５】
【数３】
2014036502.tif 000005
【００４６】
従って、振動電流ｉ（ｔ）が１周期した時点ｔ２の電圧Ｖｃ（ｔ２）は、下記の式（４）で表すことができる。
【００４７】
【数４】
2014036502.tif 000006
【００４８】
また、一次換算容量Ｃに印加される電圧のピーク電圧Ｖｐは、ほぼ時点ｔ１における値であるから、下記の式（５）で表すことができる。
【００４９】
【数５】
2014036502.tif 000007
【００５０】
すなわち、放電負荷１６（等価容量Ｃ２）の一対の電極３８ａ及び３８ｂ間に、ピーク電圧ｎ２Ｖｐの高電圧パルスが印加されることによって、一対の電極３８ａ及び３８ｂ間に放電が引き起こされる。
【００５１】
すなわち、高電圧パルスの立ち上がり時の電圧の上昇率（電圧上昇率（ｄｖ／ｄｔ））が概ね３０〜５００ｋＶ／μｓである場合、陽極３８ｂから陰極３８ａへ向かうストリーマの成長が始まり、高電圧パルスの印加時間がさらに長くなると、ストリーマが本格的に成長し、陽極３８ｂと陰極３８ａとの間に枝分かれした長いストリーマが存在する状態となる。
【００５２】
さらに、本実施の形態では、振動電流ｉ（ｔ）の半周期が経過した時点ｔ１から１周期が経過する時点ｔ２までの期間Ｔｃにおいて、半導体スイッチ２２のオフ動作を開始する。すなわち、制御信号Ｓｃのレベルを低レベルにすることで、半導体スイッチ２２は、ドレイン・ソース間のチャネルに電流が流れていない状態でターンオフし、オフ状態となる。
【００５３】
また、振動電流ｉ（ｔ）の１周期が経過した時点ｔ２では、すでに半導体スイッチ２２がオフになっていることから、ダイオード２０に逆バイアスがかかることになる。このダイオード２０は、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ３２に内蔵されたダイオードであり、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ３２に寄生的に形成されたＳｉＣダイオードである。従って、１周期が経過した時点ｔ２で逆バイアスがかかっても、逆回復電荷量が極めて少ないことから、サージ電圧Ｖｓも小さくなり、半導体スイッチ２２の破壊を回避することができる。
【００５４】
次に、第１パルス発生回路１０Ａの期間Ｔｂでの回路動作を図３及び図５の等価回路を参照しながら説明する。
【００５５】
先ず、期間Ｔｂの開始時点ｔ２において一次換算容量Ｃに印加される電圧は小さいため、この電圧から二次回路で共振が発生しても、コンデンサ電圧（一次換算）が直流電源電圧Ｅを上回ることはない。このため、半導体スイッチ２２に電流が流れることはない。つまり、一次側はオープンとなる。従って、期間Ｔｂにおける二次回路は、図５に示すように、容量Ｃ２の両端間に、二次側巻線抵抗ｒ２及びインダクタンスＬが直列接続された構成を有する。ここで、
Ｌ＝（Ｌ２＋ｌ２）
であり、容量Ｃ２の初期電圧をＥ２とし、初期電流はゼロである。
【００５６】
これにより、図５の等価回路に流れる電流ｉ２（ｔ）は、下記の式（６）に示す振動電流であることがわかる。
【００５７】
【数６】
2014036502.tif 000008
【００５８】
ここで、α２及びβ２は、下記の式（７）に示す関係を有する。
【００５９】
【数７】
2014036502.tif 000009
【００６０】
また、期間Ｔｂにおいて容量Ｃ２に印加される電圧Ｖｃ２（ｔ）は、下記の式（８）となる。
【００６１】
【数８】
2014036502.tif 000010
【００６２】
また、期間Ｔｂ経過後のコンデンサ電圧Ｖｃ２（Ｔｂ）は、−ｎ２Ｅ０であるから、下記の式（９）の関係となる。
【００６３】
【数９】
2014036502.tif 000011
【００６４】
上述したように、期間Ｔａの経過時点ｔ２における電圧Ｖｃ（ｔ２）の式（４）＝Ｅ２／ｎ２と、期間Ｔｂの経過時点におけるＶｃ２（Ｔｂ）の式（９）とにおいて、未知数は電圧Ｅ０と電圧Ｅ２であり、それ以外は定数であるから、式（４）及び式（９）の連立方程式を解いて得た電圧Ｅ０と電圧Ｅ２で安定して繰り返し動作させることができる。
【００６５】
すなわち、第１パルス発生回路１０Ａにおける二次側の出力電圧のピーク電圧ｎ２Ｖｐはほぼ２Ｅ＋Ｅ０であり、パルス幅Ｗｐ（半値幅）はπ√（ｌＣ）である。ピーク電圧ｎ２Ｖｐとしては、５〜５０ｋＶが挙げられる。また、パルス幅Ｗｐとしては、５０〜１０００ｎｓｅｃが挙げられる。
【００６６】
なお、半導体スイッチ２２をオン動作させる期間Ｔｏｎとしては、４５０〜５５０ｎｓｅｃ等が挙げられる。オフ時点ｔｏｆｆは、上述したように、振動電流ｉ（ｔ）の半周期が経過した時点ｔ１から振動電流ｉ（ｔ）の１周期が経過する時点ｔ２までの期間Ｔａ内の任意の時点に設定される。例えば振動電流ｉ（ｔ）の３／４周期が経過した時点、あるいは５／８周期が経過した時点、７／８周期が経過した時点等が挙げられる。
【００６７】
このように、第１パルス発生回路１０Ａにおいては、半導体スイッチ２２のドレイン・ソース間のチャネルに電流が流れていない状態でターンオンし、また、ターンオフすることができ、ＺＣＳ（ゼロ電流スイッチ）として動作させることができるため、低損失であり、高電圧パルスの高繰り返し化が可能となる。例えば従来では、最高でも、高電圧パルスを１００×１０３パルス／ｓｅｃ程度、繰り返して出力させるだけであったが、この第１パルス発生回路１０Ａでは、高電圧パルスを５００×１０３パルス／ｓｅｃ以上、繰り返して出力させることができ、滅菌処理、成膜処理、着火処理等、様々な処理に適用させることができる。
【００６８】
また、従来必要であったＳＩサイリスタやＩＧＢＴ等を設置する必要がなく、半導体スイッチ２２として、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ３２だけでよく、小型化、低コスト化を図ることができ、配置スペースに制約がある車両等にも搭載可能で、例えば点火プラグの放電処理等にも好適となる。
【００６９】
また、放電負荷１６に印加される高電圧パルスのピーク電圧ｎ２Ｖｐ（パルス波高値）を、直流電源部１４の電源電圧Ｅにて簡単に制御することができるため、様々な放電処理にも簡単に適用させることができる。
【００７０】
次に、第２の実施の形態に係るパルス発生回路（以下、第２パルス発生回路１０Ｂと記す）について、図６を参照しながら説明する。
【００７１】
この第２パルス発生回路１０Ｂは、図６に示すように、上述した第１パルス発生回路１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、トランス１２の一次巻線１８の一端１８ａと直流電源部１４との間にダイオード（ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ３２に内蔵されたダイオード２０）と同じ方向に接続された第２のダイオード４６を有する点で異なる。すなわち、第２のダイオード４６は、ダイオード２０と同様に、カソードが一次巻線１８の一端１８ａに接続され、アノードが直流電源部１４の負極端子３０ｂに接続されている。この第２のダイオード４６は、ＳｉＣダイオードにて構成されている。
【００７２】
ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ３２に内蔵されたダイオード２０は、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ３２に寄生的に形成されたダイオードであるため、素子間において、例えば逆回復特性（逆回復時間や逆回復電流等）にばらつきがある。放電負荷１６が１つで、この放電負荷専用にパルス発生回路を設置するのであれば、素子間の特性のばらつきはそれほど問題は生じないが、複数の同一種の放電負荷１６に対してそれぞれパルス発生回路を設置する場合は、パルス発生回路間でサージ電圧の高低、逆回復時間の長短等でばらつきが生じ、各放電負荷での放電処理にばらつきが生じるおそれがある。
【００７３】
そこで、第２パルス発生回路１０Ｂでは、上述した第２のダイオード４６を接続する。この第２のダイオード４６は、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ３２に寄生的に作られるのではなく、１つの素子として製造されたものであるため、素子間での特性のばらつきは厳しく制限されている。しかも、カソードが一次巻線１８の一端１８ａと半導体スイッチ２２との間に接続されていることから、共振波形Ｈａの後半の半周期において、一次側電流Ｉ１はほとんど第２のダイオード４６を流れるようになる。従って、逆回復特性は、この第２のダイオード４６による特性が支配的となる。その結果、複数の同一種の放電負荷１６に対してそれぞれ第２パルス発生回路１０Ｂを設置する場合においても、第２パルス発生回路１０Ｂ間でサージ電圧、逆回復時間等でばらつきはほとんどなく、各放電負荷１６での放電処理においてばらつきを抑えることができる。
【００７４】
次に、第３の実施の形態に係るパルス発生回路（以下、第３パルス発生回路１０Ｃと記す）について、図７を参照しながら説明する。
【００７５】
この第３パルス発生回路１０Ｃは、図７に示すように、上述した第２パルス発生回路１０Ｂとほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。
【００７６】
すなわち、半導体スイッチ２２は、Ｓｉ（シリコン）を用いて構成され、且つ、ダイオード２０が逆並列で内蔵されたＭＯＳＦＥＴ（以下、Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴ４８と記す）を使用している。また、トランス１２の一次側と第２のダイオード４６のカソードとの接点５０と半導体スイッチ２２との間に、第２のダイオード４６及びダイオード２０とは逆方向に接続された第３のダイオード５２を有する。第３のダイオード５２は、第２のダイオード４６と同様に、ＳｉＣダイオードにて構成され、アノードが前記接点５０に接続され、カソードが半導体スイッチ２２に接続されている。
【００７７】
この第３のダイオード５２は、共振波形Ｈａの後半の半周期において、一次側電流Ｉ１が、Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴ４８に内蔵されたダイオード２０を流れることを阻止するダイオードとして機能する。従って、共振波形Ｈａの後半の半周期において、一次側電流Ｉ１は第２のダイオード４６を流れるようになり、第２パルス発生回路１０Ｂよりもさらにばらつきを抑えることができる。しかも、半導体スイッチ２２に内蔵されたダイオード２０をＳｉＣダイオードにする必要がなくなるため、半導体スイッチ２２として安価なＳｉ−ＭＯＳＦＥＴ４８を用いることができ、低コスト化も有利になる。
【００７８】
なお、本発明に係るパルス発生回路は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００７９】
１０Ａ〜１０Ｃ…第１パルス発生回路〜第３パルス発生回路
１２…トランス                            １４…直流電源部
１６…放電負荷                            １８…一次巻線
１８ａ…一端                              ２０…ダイオード
２２…半導体スイッチ                      ２４…駆動回路
２６…直流電源                            ２８…コンデンサ
３２…ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ                ３４…制御信号生成回路
３８ａ、３８ｂ…一対の電極                ４０…容量負荷
４４…二次巻線                            ４６…第２のダイオード
４８…Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴ                  ５２…第３のダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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