(57)【要約】【課題】２つの電源回路の間に設置されたコンデンサバンクの放電をするためのシャント回路を削除でき、コンデンサバンクのエネルギーを一次側に回生するようにして、システム全体を小型・高効率化することができるレーダ用直流電源装置を得る。【解決手段】ＲＦ送信装置１２に高精度に安定化された出力電圧を供給するための、直列に接続された２つの電源回路９及び１０と、ＲＦ送信装置内の半導体素子を制御すると共にゲートバイアスの電源異常時にＲＦ送信装置への出力を停止させるよう構成されたゲートバイアス用電源回路１３と、ゲートバイアス用電源回路の出力低下時に、２つの電源回路のうち前段の電源回路９の動作を停止させると共に、前段の電源回路の出力段に設けられたコンデンサ７の電荷を放電させて入力側にエネルギーを回生させる制御回路としてのＦＥＴ駆動信号発生回路１５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ送信装置に高精度に安定化された出力電圧を供給するための、直列に接続された２つの電源回路と、前記ＲＦ送信装置内の半導体素子を制御すると共にゲートバイアスの電源異常時に前記ＲＦ送信装置への出力を停止させるよう構成されたゲートバイアス用電源回路とを備えたレーダ用直流電源装置において、
前記ゲートバイアス用電源回路の出力低下時に、前記２つの電源回路のうち前段の電源回路の動作を停止させると共に、前記前段の電源回路の出力段に設けられたコンデンサの電荷を放電させて入力側にエネルギーを回生させる制御回路を備えた
ことを特徴とするレーダ用直流電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ用直流電源装置において、
前記前段の電源回路の出力段に設けられたコンデンサと共に平滑手段をなすコイルを補助巻線付きのコイルとし、当該補助巻線付きのコイルの補助巻線を介して前記ゲートバイアス用電源回路の出力にエネルギーを伝送するよう構成した
ことを特徴とするレーダ用直流電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、２つの電源回路を直列に接続してレーダ装置等のＲＦ送信装置に、送信時の電力や位相を可能な限り安定させるために極めて安定度の高い電圧を供給できるよう構成されたレーダ用直流電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、広く使用されている送信波と受信波の周波数の変化を測定するドップラー方式のレーダシステムにおいては、半導体によるＲＦ送信装置が利用され、送信時における電源電圧の変動が送信電力や送信波形の位相に大きな影響を与えてしまうため、電源電圧の応答速度と安定度が極めて重要であるとともに、ＲＦ送信装置に投入する電源の順番や立ち下げる時の順番がＲＦ送信装置の保護のために極めて重要であることは周知の事実である。
【０００３】
そのため、直流電源装置の出力やＲＦ送信装置の入力に膨大なコンデンサを設置したり、電源回路を２台直列に接続して、前段の電源回路に効率のよいスイッチングコンバータを用いると共に、後段の電源回路に応答速度の速いシリーズレギュレータを用い、そのシリーズレギュレータをＲＦ送信装置の直前に置くことで、電圧変動やリップル電圧を小さくすると共に、ゲートバイアスの電源に異常が発生した場合、シリーズレギュレータの出力を停止させ、ＲＦ送信装置内の素子を保護するよう電源装置を構成することが一般的になりつつある。
【０００４】
すなわち、従来のレーダ用直流電源装置として、ＲＦ送信装置に高精度に安定化された出力電圧を供給するための、直列に接続された２つの電源回路であるスイッチングコンバータ及びシリーズレギュレータと、ＲＦ送信装置内の半導体素子を制御すると共にゲートバイアスの電源異常時にＲＦ送信装置への出力を停止させるよう構成されたゲートバイアス用電源回路と、ゲートバイアス用電源回路の出力が所定値より低下した時に、２つの電源回路のうち前段の電源回路であるスイッチングコンバータの動作を停止させると共に、スイッチングコンバータの出力段に設けられたコンデンサの電荷を放電させて入力側にエネルギーを回生させる制御回路としてのＦＥＴ駆動信号発生回路と、ゲートバイアス用電源回路の出力に異常が発生し、緊急にシリーズレギュレータとスイッチングコンバータが停止させられた際、安全のために前記コンデンサの電荷を抜くための放電回路であるシャント回路とを備えるものがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来のレーダ用直流電源装置において、スイッチングコンバータの出力段に設けられたコンデンサの容量は非常に大きいため、主電源が立ち下がるまでゲートバイアス電源を立ち上げたままにしておく必要がある場合、立ち下げ時間が必要以上に長くなってしまう。また、ゲートバイアス電源に異常が発生した場合、ゲートバイアス電源が動作可能限界以下となる前に主電源を落としておく必要があるため、シリーズレギュレータに出力を停止させるための停止信号を送信すると同時に、シリーズレギュレータが故障して主電源の供給を止められない場合を想定し、コンデンサの電荷をシャント回路によって強制的に放電させるシャント信号を送信してＲＦ送信装置を保護していた。シャント回路は、コンデンサの容量と放電時間によりその大きさが決まってしまうため、レーダシステムが大型化するに従いシャント回路も大型化してしまい、ＲＦ送信装置を複数台並列にして使用する場合にはシャント回路も複数台必要となることから、レーダ用直流電源装置全体の体積が大型化してしまうといった課題があった。
【０００６】
この発明は上述した点に鑑みてなされたもので、ＲＦ送信装置に供給しているゲートバイアス電源に異常が発生した場合においても、主電源の出力を安全かつ容易に低下させることができるとともに、主電源の出力段に蓄えられたコンデンサバンクのエネルギーを入力側あるいは他の電源系のバックアップに使用することで、システム全体を小型・高効率化することができるレーダ用直流電源装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るレーダ用直流電源装置は、ＲＦ送信装置に高精度に安定化された出力電圧を供給するための、直列に接続された２つの電源回路と、前記ＲＦ送信装置内の半導体素子を制御すると共にゲートバイアスの電源異常時に前記ＲＦ送信装置への出力を停止させるよう構成されたゲートバイアス用電源回路とを備えたレーダ用直流電源装置において、前記ゲートバイアス用電源回路の出力低下時に、前記２つの電源回路のうち前段の電源回路の動作を停止させると共に、前記前段の電源回路の出力段に設けられたコンデンサの電荷を放電させて入力側にエネルギーを回生させる制御回路を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、コンデンサに蓄えられた電荷は、シャント回路を使わずに放電することができるのでシャント回路が不要となる上に、エネルギーを一次側に回生することができるため、無駄に発熱することがなくなり、レーダ用直流電源装置全体を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるレーダ用直流電源装置の構成を示す回路図である。図１に示すレーダ用直流電源装置は、ＲＦ送信装置１２に高精度に安定化された出力電圧を供給するための、直列に接続された２つの電源回路であるスイッチングコンバータ９及びシリーズレギュレータ１０と、ＲＦ送信装置１２内の半導体素子を制御すると共にゲートバイアスの電源異常時にＲＦ送信装置１２への出力を停止させるよう構成されたゲートバイアス用電源回路１３と、ゲートバイアス用電源回路１３の出力が所定値より低下した時に、２つの電源回路のうち前段の電源回路であるスイッチングコンバータ９の動作を停止させると共に、スイッチングコンバータ９の出力段に設けられたコンデンサ７の電荷を放電させて入力側にエネルギーを回生させる制御回路としてのＦＥＴ駆動信号発生回路１５とを備えている。
【００１０】
ここで、スイッチングコンバータ９は、一次電源からのノイズを低減し平滑した電流を出力する入力フィルター１と、入力フィルター１を介して平滑された電流を入力してＦＥＴＱ１−Ｑ４をＯＮまたはＯＦＦすることで矩形波状の電流として出力するスイッチング素子２と、スイッチング素子２からの出力を巻線比に応じた電圧と電流に変換して出力するトランス３と、ＦＥＴＱ５及びＱ６を有し、トランス３から出力される矩形波を整流する同期整流回路４と、同期整流回路４の出力を平滑することで直流電圧出力を得るコイル５、６及びコンデンサ７と、スイッチングコンバータ９の出力電圧を安定化させるための電圧制御回路８と、電圧制御回路８から同期整流回路４へ送られる駆動信号とＦＥＴ駆動信号発生回路１５から同期整流回路４へ送られる駆動信号の和を取って同期整流回路４を動作させるＯＲ回路１６とを有する。
【００１１】
図１に示す構成において、入力フィルター１は、一次電源からのノイズを低減するとともにスイッチング素子２によってパルス状に流れる電流を平滑するためのものであり、スイッチング素子２がＯＮまたはＯＦＦすることでトランス３に矩形波状の電流を流し、トランス３の出力側にその巻線比に応じた電圧と電流を供給している。トランス３から出力される矩形波は、同期整流回路４によって整流され、コイル５及び６とコンデンサ７によって平滑することで直流電圧出力を得ている。
【００１２】
電圧制御回路８は、スイッチングコンバータ９の出力電圧を安定化させるもので、コンデンサ７の両端電圧を所定の電圧値と比較し、その差電圧がゼロとなるようにスイッチング素子２のＯＮとＯＦＦの比を可変させてＰＷＭ制御するとともに同期整流回路４をスイッチング素子２のＯＮ／ＯＦＦに同期させて駆動し、コンデンサ７の両端電圧を決められた所定の電圧になるように制御している。
【００１３】
スイッチングコンバータ９は、常に一定の電圧を出力しているが、ＲＦ送信装置１２が送信する際、急峻に電流を引くと応答速度の遅れから、出力電圧は大きく変動することになる。そのため、コンデンサ７の容量は非常に大きなものが必要となり、さらに、シリーズレギュレータ１０とコンデンサ１１により、ＲＦ送信装置１２の入力電圧が極めて高精度に安定化されるよう構成されている。
【００１４】
また、ゲートバイアス用電源回路１３は、ＲＦ送信装置１２の中に搭載された半導体送受信機を制御するための電源であり、主電源が投入される前には必ず投入されていないとＲＦ送信装置１２の半導体送受信機が破損してしまうことから厳密な立ち上げと立ち下げのシーケンスが規定されている。
【００１５】
さらに、ＦＥＴ駆動信号発生回路１５は、ゲートバイアス用電源回路１３の出力が所定の電圧値より低下したのを受けてスイッチングコンバータ９の動作を停止させるとともに、スイッチングコンバータ９の同期整流回路４のＦＥＴＱ５とＱ６を交互にＯＮ／ＯＦＦさせ、コンデンサ７の電荷をコイル５と６ならびにトランス３を介して放電させて、スイッチングコンバータ９の一次側にエネルギーを回生させるように動作させるものであり、ＯＲ回路１６は、電圧制御回路８からの駆動信号とＦＥＴ駆動信号発生回路１５からの駆動信号との論理和に基づいて同期整流回路４を動作させる。
【００１６】
以下、図２に示す同期整流回路４の動作と電流の流れを参照して説明する。今仮に、図１に示すゲートバイアス用電源回路１３の出力が低下し、スイッチングコンバータ９およびシリーズレギュレータ１０が停止し、コンデンサ７の電荷が残った状態だとすると、ＦＥＴ駆動信号発生回路１５は、同期整流回路４に対してＦＥＴＱ５，Ｑ６を交互にＯＮ／ＯＦＦさせる信号を送信する。ＦＥＴＱ５がＯＮ状態、ＦＥＴＱ６がＯＦＦ状態の電流の流れを図２の実線にて示す。ＦＥＴＱ５がＯＮ状態の時に、コンデンサ７の電荷は、コイル５を介してコンデンサ７に戻る電流と、コイル６とトランス３の二次巻線を介してコンデンサ７に戻る電流が流れることになる。コイル５を介して流れる電流は、コイル５にエネルギーを蓄えることとなり、コイル６とトランス３を介して流れる電流は、トランス３を介してトランス３の一次側にエネルギーを伝送する。トランス３の一次側では、ＦＥＴＱ３とＦＥＴＱ２のボディーダイオードを介して電流が流れ、入力側にエネルギーを回生することとなる。
【００１７】
また、ＦＥＴＱ６がＯＮ状態、ＦＥＴＱ５がＯＦＦ状態の電流の流れを図２の破線にて示す。ＦＥＴＱ６がＯＮ状態となると、コンデンサ７の電荷は、コイル６を介してコンデンサ７に戻る電流と、コイル５とトランス３の二次巻線を介してコンデンサ７に戻る電流が流れることになる。コイル５とトランス３の二次巻線を介して流れる電流は、コイル５に蓄えられたエネルギーを吐き出しつつトランス３を介してトランス３の一次側にエネルギーを伝送する。トランス３の一次側では、ＦＥＴＱ４とＦＥＴＱ１のボディーダイオードを介して電流が流れ、入力側にエネルギーを回生することとなる。また、コイル６を流れる電流は、コイル６にエネルギーを蓄え、次に、ＦＥＴＱ５がＯＮ状態、ＦＥＴＱ６がＯＦＦ状態となった時にそのエネルギーをトランス３の一次側に回生することとなる。
【００１８】
その結果、コンデンサ７に蓄えられた電荷は、シャント回路を使わずに放電することができるためシャント回路が不要となる上に、エネルギーを一次側に回生することができるため、無駄に発熱することがなくなり、レーダ用直流電源装置全体を小型化することが可能となる。
【００１９】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２によるレーダ用直流電源装置の構成を示す回路図である。図３におけるスイッチングコンバータ９、シリーズレギュレータ１０、ＲＦ送信回路１２、ゲートバイアス用電源回路１３、ＦＥＴ駆動信号発生回路１５及びＯＲ回路１６は、実施の形態１で説明した回路と同一または相当するものである。図３に示す実施の形態２において、新たな構成として、コイル１７とコイル１８は、コンデンサ７と共に平滑手段をなす補助巻線付きの平滑コイルであり、ダイオード１９とダイオード２０は、スイッチングコンバータ９が動作していてコイル１７と１８に電流が流れた際、補助巻線にエネルギーが逃げるを防ぐブロッキングダイオードであり、ゲートバイアス用電源回路１３から送られる電力が逆流するのを防止する役割も果たすものである。
【００２０】
以下、図３に示すレーダ用直流電源装置の動作について説明する。スイッチングコンバータ９、シリーズレギュレータ１０、ＲＦ送信回路１２、ゲートバイアス用電源回路１３、ＦＥＴ駆動信号発生回路１５及びＯＲ回路１６は、実施の形態１で説明したのと全く同じ動作をする。ここで、コイル１７を介して電流がコンデンサ７に流れる場合、コイル１７にはエネルギーが蓄えられずその補助巻線を介してゲートバイアス用電源回路１３の出力にエネルギーが伝送されることになり、コイル１８とトランス３を介して流れる電流は、コイル１８の補助巻線を介してゲートバイアス用電源回路１３の出力にエネルギーが伝送されるとともにトランス３を介してトランス３の一次側にもエネルギーを回生することとなる。
【００２１】
その結果、コンデンサ７の放電速度はさらに速くなるとともにゲートバイアス用電源回路１３の出力にエネルギーを伝送できることから立ち下げシーケンスをより安全に守れるようになる。さらに、コンデンサ７に蓄えられた電荷はシャント回路を使わずに放電することが可能となり、エネルギーを一次側に回生することで無駄に発熱することがなくなり、レーダ用直流電源装置全体を小型化することが可能となる。
【００２２】
上述したように、この発明によれば、ＲＦ送信装置に供給しているゲートバイアス電源に異常が発生した場合においても、主電源の出力をすでに備えられたスイッチング素子を使い安全かつ容易に低下させることができるとともに、主電源の出力段に蓄えられたコンデンサバンクのエネルギーを入力側あるいは他の電源系のバックアップに使用することで、システム全体を小型・高効率化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ用直流電源装置の構成を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるレーダ用直流電源装置の動作を説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態２によるレーダ用直流電源装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  入力フィルター、２  スイッチング素子、３  トランス、４  同期整流回路、５  コイル、６  コイル、７  コンデンサ、８  電圧制御回路、９  スイッチングコンバータ、１０  シリーズレギュレータ、１１  コンデンサ、１２  ＲＦ送信装置、１３  ゲートバイアス用電源回路、１５  ＦＥＴ駆動信号発生回路、１６  ＯＲ回路、１７  補助巻線付きコイル、１８  補助巻線付きコイル、１９  ダイオード、２０  ダイオード。
【図１】
2009225579.tif 000003
【図２】
2009225579.tif 000004
【図３】
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