(57)【要約】【課題】レーダの性能を向上させるため、上流の電源装置に跳ね返りリップル電流の少ないパルス電源装置を提供すること。【解決手段】定電流回路１１とＤＣ／ＤＣコンバータ１２とその間に直列接続されたチョークコイル１３とコンデンサ１４から構成される。出力負荷がパルス電流を流す時には、入力部の定電流回路１１から供給される電流に加え、この定電流回路１１で制限される電流を超える電流についてはコンデンサ１４から供給する。出力負荷がＯＦＦになった時には、定電流回路１１からコンデンサ１４を充電する。定電流回路１１により容量の小さいコンデンサ１４で入力電圧への跳ね返りリップル電流を制限することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電流源と、DC／DCコンバータと、チョークコイルと、コンデンサとを備え、
前記定電流源と前記DC／DCコンバータとの間に前記チョークコイルが直列に接続され、かつ前記DC／DCコンバータの入力に前記コンデンサが並列に接続され、前記DC/DCコンバータに接続される負荷の消費電力の大きさに対応する電流が、前記定電流源から前記DC/DCコンバータに流されることを特徴とするパルス電源装置。
【請求項２】
電圧の変動分を有する直流電源に接続された定電流回路と、
この定電流回路に接続され、負荷にパルス電流を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
このＤＣ／ＤＣコンバータと前記定電流回路の間に直列に接続されたチョークコイルと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力に並列に接続されたコンデンサとを有し、
前記定電流回路の出力電流は、前記負荷に供給される消費電力の大きさに対応する平均電流が前記ＤＣ／ＤＣコンバータに供給されるように設定されることを特徴とするパルス電源装置。
【請求項３】
前記DC／DCコンバータは、ブリッジ型コンバータであることを特徴とする請求項１又は２記載のパルス電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス電源一般に関し、特にレーダの送受信用モジュールにパルス電圧を与えるパルス電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルス電源にレーダ装置を負荷として接続すると、そのレーダが使用している繰り返し周波数で負荷電流が流れるので、接続したパルス電源装置の電圧にそのリップルが生じ、さらに上流の一次電源装置までリップルが戻り、一次電源の高周波損や送受信の波形歪みを生ずることがある。この一次電源装置までリップルが戻ることを跳ね返りリップル電流と呼ぶ。この跳ね返りリップル電流は、周波数が高いものでは数kHzにもなる。
【０００３】
従来、このような跳ね返りリップル電流の問題を解決するために、電源に、高価なトランスと大型で低インピーダンスの大容量コンデンサから構成されたフィルタを配置して、リップルの影響を低減してきた。しかし、このような電源を用いるとパルス電源装置が大型化してしまうといった欠点があった。
【０００４】
レーダ装置の送受信時にリップル電流が生じるのを防止する技術として、特許文献１に開示されているように、レーダ装置の送受信時に、スイッチで切替えて大容量のコンデンサから電力供給を行うものがある。しかし、上述したように低インピーダンスで容量の大きなコンデンサを用意する必要があり、低価格化や小型化に適していない。また容量の大きなコンデンサを配置することは本質的な解決策ではなかった。
【特許文献１】特許第２７２６３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のような従来のパルス電源装置の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上流の電源装置への跳ね返りリップル電流が少ないパルス電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明の請求項１によれば、定電流源と、DC／DCコンバータと、チョークコイルと、コンデンサとを備え、前記定電流源と前記DC／DCコンバータとの間に前記チョークコイルが直列に接続され、かつ前記DC／DCコンバータの入力に前記コンデンサが並列に接続され、前記DC/DCコンバータに接続される負荷の消費電力の大きさに対応する電流が前記定電流源から前記DC/DCコンバータに流されることを特徴とするパルス電源装置を提供する。
【０００７】
本発明の請求項２によれば、電圧の変動分を有する直流電源に接続された定電流回路と、この定電流回路に接続され、負荷にパルス電流を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、このＤＣ／ＤＣコンバータと前記定電流回路の間に直列に接続されたチョークコイルと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力に並列に接続されたコンデンサとを有し、前記定電流回路の出力電流は、前記負荷に供給される消費電力の大きさに対応する平均電流が前記ＤＣ／ＤＣコンバータに供給されるように設定されることを特徴とするパルス電源装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、出力パルス電流が入力側に戻ることが大幅に軽減されるので、小型かつ安価で、入力電圧源に高周波リップル電流を流さない高性能なパルス電源装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態のパルス電源装置の回路構成を示している。この実施形態のパルス電源回路は、定電流回路１１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、その間に直列接続されたチョークコイル１３と、並列接続されたコンデンサ１４から構成される。
【００１０】
定電流回路１１の入力側には、電圧の変動分を有する直流電源２１が接続される。この直流電源２１に接続された定電流回路１１は、定電流制限付チョッパ回路を形成しており、入力部に前記直流電源２１に並列に接続されたコンデンサ２２と前記直流電源２１の＋側に接続され、反対側をスイッチ２３と整流ダイオード２４のアノードに接続されたチョークコイル２５とこの整流ダイオード２４のカソード側に片端を接続されたコンデンサ２６を備え、コンデンサ２２及びスイッチ回路２３の反対側の端子はいずれも入力側の直流電源２１の−側に共通に接続されている。
【００１１】
定電流回路１１の出力側コンデンサ２６の＋側にはチョークコイル１３とこのチョークコイル２５の反対側端子にはコンデンサ１４が直流電源２１に並列に接続され、フィルタ回路を形成している。
【００１２】
さらにコンデンサ１４の後段には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が接続される。このＤＣ／ＤＣコンバータ１２はブリッジ形ＤＣ／ＤＣコンバータで構成されており、４つのスイッチ２７，２８，２９，３０により構成されたスイッチ部とスイッチ２７，２８とスイッチ２９，３０の中点に接続されたトランス３１の１次側と２次側にはダイオード３２，３３，３４，３５で構成された全波整流回路が接続されている。全波整流回路の＋端子にはチョークコイル３６と反対側の端子にはコンデンサ３７が並列に接続されている。そしてこのコンデンサ３７の両端にパルス電流を流す負荷３８を接続する構成となっている。
【００１３】
図２は、図１で示した本発明一実施形態におけるパルス電源装置の各部の波形を示している。この図２を用いて上記一実施形態の動作を説明する。ここで、直流電源２１から出力される電流をＩｄｃ、定電流回路１１から出力される電流をＩｃ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電圧をＶｃ、入力電流をＩｏ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧をＥｏ、その負荷電流をＩｐとする。
【００１４】
図２(ａ)は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から負荷に供給される電流Ｉｐの様子を示している。パルス周期Ｔでパルス幅Ｔｐの負荷が繰り返されているとする。当然パルス電源装置はレーダ装置に必要なパルス応答が必要である。このとき、ブリッジ形ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は出力電圧が一定になるように動作し、図２(ｂ)に示すように、そのコンバータの入力電圧ＶｃはＶ１からＶ２で変動している。
【００１５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電圧制御電圧は、図２（ｂ）に示す電圧値Ｖ１から電圧値Ｖ２の範囲より広いことが要求される。従来のように定電流回路１１がなければ、この電圧のリップルが上流の電源へ戻る可能性が生じる。レーダ等のＲＦ素子には大きなパルス状の電流を供給する必要があり、このリップルを低減するために、従来は直流電源２１の出力に直接大きな容量のコンデンサを並列に接続することにより、パルス電流はこのコンデンサより供給され、容量が大きいという単純な原理により電流のリップルを低減していた。
【００１６】
本発明のパルス電源装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の上流に定電流回路１１を付加することにより、出力負荷がパルス電流を流す時には、入力部の定電流回路１１から供給される電流に加え、この定電流回路１１で制限される電流を超える電流については、コンデンサ１４から供給することになる。
【００１７】
定電流回路１１で制限される電流を超える電流分についてはコンデンサ１４の電圧Ｖｃが低下し変動する。出力負荷がＯＦＦになった時には、定電流回路１１からコンデンサ１４を充電する。この負荷電流に応じてＶ１とＶ２の間で変動することがわかる(図２(ｂ))。
【００１８】
次に、この定電流回路１１の電流設定について説明を行う。負荷電流のピークをＩｐ、パルス幅Ｔｐであれば、１パルスの電荷量Ｑ＝Ｉｐ・Ｔｐである。したがって平均電流とは、Ｉａｖｅ＝Ｉｐ・Ｔｐ／Ｔとなる。
【００１９】
今、図１に示す回路構成において、定電流回路１１からＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ入力されるエネルギーを１周期Ｔについて考える。Ｉｃが負荷パルス幅Ｔｐの時間に流れ、ＯＦＦ時にコンデンサ１４をＶ１からＶ２へと充電したとすると、以下のようになる。
【数１】
2007189800.tif 000003
【００２０】
また、ブリッジ形ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力エネルギーは
Ｉａｖｅ・Ｔ＋Ｗｄ                        （２）  
ここでＣはコンデンサ１４の容量でＷｄはＤＣ／ＤＣコンバータの損失である。
【００２１】
この両辺はエネルギー保存則から等しいので、（１）式と（２）式を等しいとおくことにより、定電流回路１１の出力電流Ｉｃが決定できる。このようにして求めたＩｃが定電流回路１１に設定されているとすると、コンバータ電流Ｉｏは図２(ｃ)に示すようになり、Ｉｃは図２(ｄ)に示すようにリップルの低い電流となり得ることから、定電流回路１１の出力電流Ｉｄｃは一定となり、跳ね返りリップル電流を低減することができる。
【００２２】
（１）式から理解されるように、Ｃを小さくしたとき、第２項は小さくなるが、第１項は大きくできるので、従来のように大容量コンデンサは必要なく、容量の小さいコンデンサ１４で入力電圧への跳ね返りリップル電流を制限することができる。
【００２３】
以上述べた本発明にかかる一実施形態によれば、出力パルス電流が入力側に戻ることが大幅に軽減されるので、小型で安価で入力電圧源に高周波リップル電流を流さない高性能なパルス電源装置を実現できる。
【００２４】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、実施段階でその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して具体化できる。例えば、上述の実施形態では非絶縁型の昇圧チョッパ型定電流源を用いたが、絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータを用いることも可能である。また上記実施形態においては、後段に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータは絶縁型ブリッジコンバータを例として挙げたが、非絶縁型のブリッジコンバータを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例におけるパルス電源装置の回路構成図である。
【図２】本発明の一実施例におけるパルス電源装置の動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１…定電流回路、
１２…ＤＣ／ＤＣコンバータ、
１３…チョークコイル、
１４…コンデンサ、
２１…直流電源、
２２、２６、３７…コンデンサ、
２３…スイッチ、
２４，３２、３３、３４、３５…ダイオード、
２５、３６…チョークコイル、
２７、２８、２９、３０…スイッチ、
３１…トランス、
３３…整流回路用チョークコイル、
３８…負荷。
【図１】
2007189800.tif 000004
【図２】
2007189800.tif 000005