(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
始動時の放電用直流高電圧発生手段と定常時の交流電流発生手段とを備え、前記放電用直流高電圧発生手段の出力電圧が一定になるように制御する定電圧制御モードと、前記交流電流発生手段の出力電流が可変幅を有する設定値になるよう制御する定電流制御モードの両モードを備える放電用電源において、始動時に上記交流定電流制御モードの設定値を一時的に上記可変幅の上限に拡幅することを特徴とする放電用電源。
【請求項２】
始動時の放電用直流高電圧発生手段と定常時の交流電流発生手段とを備えるとともに、前記放電用直流高電圧発生手段の定電圧制御手段と、前記交流電流発生手段の定電流制御手段であって、電流検出回路と、この電流検出回路に接続される可変幅を有する分圧器と、始動信号により起動する基準電圧源と、前記分圧器の信号がその−入力端子に接続され、前記基準電圧源がその＋入力端子に接続され、その出力端子が前記定電流制御手段に接続される帰還増幅器とを有する放電用電源において、前記基準電圧源の電圧値より低い電圧と前記分圧器の信号とを比較して作動するスイッチング素子により前記分圧器の下限分圧比率側にスイッチすることを特徴とする放電用電源。
【請求項３】
始動時の放電用直流高電圧発生手段と定常時の交流電流発生手段とを備えるとともに、前記放電用直流高電圧発生手段の定電圧制御手段と、前記交流電流発生手段の定電流制御手段であって、電流検出回路と、始動信号により起動する基準電圧源と、この基準電圧源に接続される可変幅を有する分圧器と、この分圧器の信号がその＋入力端子に接続され、前記電流検出回路の信号がその−入力端子に接続され、その出力端子が前記定電流制御手段に接続される帰還増幅器とを有する放電用電源において、前記基準電圧源の電圧値より低い電圧と前記分圧器の信号とを比較して作動するスイッチング素子により前記分圧器の上限分圧比率側にスイッチすることを特徴とする放電用電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、放電用電源、特に始動時の放電用高電圧と、定常時の定電流制御の両モードを備える放電用電源に関する。
【０００２】
【従来技術】
大容量の情報を高速度で通信伝送するために光ファイバが使用されており、この光ファイバの端末の処理などのために融着接続が行われている。本件出願人らは、以前よりこの融着接続のための放電用電源を関わり、特許出願をしてきている。例えば、特開昭56-117212 号公報に開示された電力供給方式、特開昭56-117583 号公報に開示された光フアイバ融着接続装置、特開昭57- 17036 号公報に開示された光フアイバ融着接続用電力供給装置、特開昭58-127576号公報に開示された電流制御型交流電源装置などがある。この放電用電源は、放電電極に始動時に直流の放電用高電圧を印加し、アーク放電が開始して電極間電圧が低下した後は、交流定電流制御モードにするものである。したがって、始動時の放電用高電圧の発生における定電圧モードと、定常時の定電流制御モードと両方の制御のオア論理で行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この放電用電源は小形化、高精度とするため、１００キロヘルツ又はそれ以上の高周波インバータで動作させており、この高周波高電圧の電位から定電圧制御のための電流検出回路に浮遊静電容量や漏れ電流による誤差が完全には避けられない。この放電用電源は、定電圧制御モードと定電流制御モードの両方のモードを具備しているため、定電流モードの電流検出に不具合があると、始動時の放電用高電圧が所定の値にまで上昇せず、運転不能状態となる。融着接続のための放電用電源において、対象となる光ファイバの材質寸法などに対応してその設定値を低くする場合があり、この運転不能状態は問題である。本発明は、始動時の放電用高電圧と、定常時の定電流制御の両モードを備える放電用電源において、小電流設定での始動時の誤動作を防止することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、  始動時の放電用直流高電圧発生手段と定常時の交流電流発生手段とを備え、前記放電用直流高電圧発生手段の出力電圧が一定になるように制御する定電圧制御モードと、前記交流電流発生手段の出力電流が可変幅を有する設定値になるよう制御する定電流制御モードの両モードを備える放電用電源において、始動時に上記交流定電流制御モードの設定値を一時的に上記可変幅の上限に拡幅することを特徴とする放電用電源を提案するものである。
【０００５】
第２に以下の手段を提案するものである。すなわち、始動時の放電用直流高電圧発生手段と定常時の交流電流発生手段とを備えるとともに、前記放電用直流高電圧発生手段の定電圧制御手段と、前記交流電流発生手段の定電流制御手段であって、電流検出回路と、この電流検出回路に接続される可変幅を有する分圧器と、始動信号により起動する基準電圧源と、前記分圧器の信号がその−入力端子に接続され、前記基準電圧源がその＋入力端子に接続され、その出力端子が前記定電流制御手段に接続される帰還増幅器とを有する放電用電源において、前記基準電圧源の電圧値より低い電圧と前記分圧器の信号とを比較して作動するスイッチング素子により前記分圧器の下限分圧比率側にスイッチすることを特徴とする放電用電源を提案するものである。
【０００６】
第３に以下の手段を提案するものである。すなわち、始動時の放電用直流高電圧発生手段と定常時の交流電流発生手段とを備えるとともに、前記放電用直流高電圧発生手段の定電圧制御手段と、前記交流電流発生手段の定電流制御手段であって、電流検出回路と、始動信号により起動する基準電圧源と、この基準電圧源に接続される可変幅を有する分圧器と、この分圧器の信号がその＋入力端子に接続され、前記電流検出回路の信号がその−入力端子に接続され、その出力端子が前記定電流制御手段に接続される帰還増幅器とを有する放電用電源において、前記基準電圧源の電圧値より低い電圧と前記分圧器の信号とを比較して作動するスイッチング素子により前記分圧器の上限分圧比率側にスイッチすることを特徴とする放電用電源を提案するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１により、本発明にかかる放電用電源の実施の形態を説明する。この放電用電源１は、その主回路については、入力端子３５、３６から直流電圧を受けて、チョッパ回路２で所定の電圧に制御し、インバータ３で高周波に変換し、変圧器４で必要な高周波高電圧に昇圧して高電圧部５を経て放電電極１０に出力するものである。チョッパ回路２は、発振回路１２と、パルス幅変調するＰＷＭ回路１４とにより制御運転される。また、インバータ３は発振回路１２と駆動回路１３とにより所定の繰り返し周波数とパルス幅で運転される。入力端子３５からは制御用電源１１が接続されており、この放電用電源１の各部の制御用電圧や基準電圧などを供給する。そして制御用電源１１は、スイッチ３４の開閉によりオンオフされて、放電用電源１の動作を始動又は休止をさせる。つまり、制御用電源１１は、この放電用電源１のすべての回路に先駆けて立ち上がり、ついで各部の基準電源や制御動作が始まり、主回路であるチョッパ回路２、インバータ３、高電圧部５が動作して放電電極１０に出力を供給する。この間の立ち上がりは数ミリセコンドである。
【０００８】
高電圧部５は、コッククロフト回路又はシェンケル回路と呼ばれる多倍圧整流回路６により始動時に直流高電圧を発生させて抵抗器８、９を介して放電電極１０に出力してトリガ電圧を始動する。また同時に、変圧器４の２次巻線からコンデンサ７と抵抗器９とを介して高周波高電圧を放電電極１０に出力してトリガ後の継続的な交流電流を供給する。このトリガ時の直流高電圧の値を定電圧制御することと、継続的な交流電流に定電流制御する２つの制御モードを必要とする。
【０００９】
定電圧制御については、チョッパ回路２の出力電圧を検出して演算増幅器１５の−入力端子に送り、その＋端子には制御用電源１１から基準電圧を供給しておき、これら両端子の電圧を比較して誤差増幅した出力をダイオード３２を介してＰＷＭ回路１４でパルス幅変調する。この閉じた帰還ループで出力電圧が所定の一定値になるよう制御される。このＰＷＭ回路１４の出力によってチョッパ回路２で所定の電圧を保ち、それに続くインバータ３、変圧器４、高電圧部５を経て放電端子１０にはほぼ設定のピーク値のトリガ電圧を供給するものである。
【００１０】
定電流制御については、可変抵抗器１９、ダイオード２０、ツェナーダイオード２１、コンデンサ２２、抵抗器２３、２４からなる交流電流検出回路により、放電電極１０に流れる高周波電流の絶対値のほぼ平均化された値を検出して演算増幅器１５の−入力端子に送り、その＋端子には制御用電源１１から基準電圧を供給しておき、これら両端子の電圧を比較して誤差増幅した出力をダイオード３３を介してＰＷＭ回路１４でパルス幅変調する。このＰＷＭ回路１４の出力によってチョッパ回路２が制御されて、それに続くインバータ３、変圧器４、高電圧部５を経て放電端子１０には設定の平均値の高周波電流を供給するように制御される。この閉じた帰還ループで出力電流が所定の一定値になるよう制御される。なお、ダイオード３３は同３２とともに、演算増幅器信号１５、１６の双方の信号のオア信号出力を作り出すためのものである。
【００１１】
定電流制御のモードにおいては、可変抵抗器１９の設定によって、電流設定を自由に可変することができる。すなわち、端子ａにかかるスライダの位置が端子ｂに近い位置のときは、その位置の電流検出値が基準電圧値にほぼ等しくなるように制御されるので運転電流は可変範囲の低い側になる。また、端子ａにかかるスライダの位置が端子ｃに近い位置のときは、その位置の電流検出値が基準電圧値にほぼ等しくなるように制御されるので運転電流は可変範囲の高い側になる。
【００１２】
ここで始動時拡幅回路５０について説明すると、コンパレータ１７は始動時にオン信号を発生させ、この始動時オン信号をを受けてＦＥＴ１８が一時的に高い出力電流設定にするものである。コンパレータ１７は、制御用電源１１からその動作電源の供給を受けるほか、その出力端子も抵抗器２８を介して電源供給される。コンパレータ１７の−入力端子は、電流検出値に対応する演算増幅器１６の−入力端子に接続される。コンパレータ１７の＋入力端子は制御用電源１１からの基準電圧を抵抗器２９、３０、コンデンサ３１による分圧器を介して接続される。このコンパレータ１７の＋入力端子の電圧は、定電流制御モードにおける定常運転時における−入力端子の電圧よりわずかに低い値に設定しておく。
【００１３】
この始動時拡幅回路５０の動作を説明すると、スイッチ３４をオンさせた始動時にはチョッパ回路２とそれ以降の主回路は立ち上がり時間を要し、電流検出値にかかるコンパレータ１７の−入力端子の電圧も立ち上がり時間を要するので、このコンパレータ１７の＋入力端子の方が先に電圧上昇する。したがって、コンパレータ１７の出力端子はＨレベルになり、抵抗器２６とコンデンサ２７の波形成形回路を経てＦＥＴ１８のゲートもＨレベルとなり、そのドレイン・ソース間をオンさせる。これにより、可変抵抗器１９のスライダにつながる端子ａは小抵抗値の抵抗器２５を介して端子ｃにほぼ短絡状態とする。つまり、定電流制御モードにおける、可変範囲の高い側に一時的に設定される。この始動時拡幅回路５０により一時的に高い電流設定値から始動をして、電流検出値に対応するコンパレータ１７の−入力端子の電圧が上昇すると、＋入力端子の設定電圧を超えて、出力端子はＬレベルになる。したがって、ＦＥＴ１８はオフになり、可変抵抗器の端子ａｃ間の並列回路は開放されてスライダの設定値どおりの運転電流となる。
【００１４】
この始動時拡幅回路５０の動作により、図１に示す浮遊静電容量７０が無視できないほどの値であって、高電圧部５からの充電電流や漏れ電流があって、電流検出値にかかる演算増幅器１６の−入力端子の電圧が始動時に上昇するなどしても、低い電流設定においても確実に始動した後に所定の定常状態で運転することができる。
【００１５】
図２は、本発明にかかる放電用電源の動作特性を示す。縦軸は電流値を表し、横軸は時間を表す。ただし、縦軸の電流値表示において、交流電流の細かい高周波についての線は省き、正負両側のピーク値のみを表示した。
【００１６】
図２(a) は、放電用電源１を出力電流の設定を高い側の設定で運転させた場合の始動時から電流経過を示す。始動時は、トリガ用の＋方向の高電圧により瞬時的に印加するので、高い電流を記録した後に、設定の高周波電流が流れる。
【００１７】
図２(b) は、従来の放電用電源を出力電流の設定を低い側の設定で運転させた場合の始動時から電流経過を示す。破線で示す曲線を意図しているが、始動失敗した様子を示している。実際には、実線が表すように、始動時は、トリガ用の＋方向の高電圧のピーク値が低い値で停止してしまう。
【００１８】
図２(c) は、本発明に係る放電用電源１において、出力電流の設定を低い側の設定で運転させた場合の始動時から電流経過を示す。始動時は、始動時拡幅回路５０が作動して一旦高い電流設定値を経過した後に、設定の低い出力電流で定常運転状態になる。
【００１９】
図３は、本発明にかかる放電用電源の他の実施の形態の部分回路であり、始動拡幅回路５０の構成が図１に示すものと一部分が異なる。図３において、図１と同じ符号のものは、それぞれ同じ構成要素に対応する。図３固有の符号のものを主に説明すると、図外の制御用電源１１から得た基準電圧を抵抗器５３、５４及び可変抵抗器５２からなる分圧器で得られた電圧を、定電流制御用の演算増幅器１６の＋入力端子に接続してあり、可変抵抗器５２のスライダに対応する位置の分圧電圧により定電流設定がなされる。すなわち、端子ａにかかるスライダの位置が端子ｆに近い位置のときは、基準電圧が高いので、出力電流設定が高くなり、スライダが端子ｅに近いときは出力電流設定は低くなる。可変抵抗器の端子ａと端子ｆの間には、ＦＥＴ１８のドレイン・ソース間が低い抵抗値の抵抗器２５を介して接続されており、この放電用電源１の始動時には、ＦＥＴ１８はオンしており、可変抵抗器５２の端子ａの電圧は一時的に高い分圧電圧を発生し、この一時的に高い分圧電圧を受けて高い定電流制御モードで運転される。以下図１のものと同様に動作するものである。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、始動時の放電用高電圧と、定常時の定電流制御の両モードを備える放電用電源において、小電流設定での始動時の誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる放電用電源の実施の形態を示す。
【図２】本発明にかかる放電用電源の動作特性を示す。
【図３】本発明にかかる放電用電源の他の実施の形態の部分回路である。
【符号の説明】
１…放電用電源      ２…チョッパ回路    ３…インバータ
４…変圧器      ５…高電圧部  ６…多倍圧整流回路    １０…放電電極
１１…制御用電源    １２…発振回路    １３…駆動回路  １４…ＰＷＭ回路
１５、１６…演算増幅器    １７…コンパレータ  １８…ＦＥＴ
１９…可変抵抗器    ３４…始動スイッチ    ３５、３６…入力端子
５０…始動時拡幅回路      ７０…浮遊静電容量
【図１】
0003791896.tif 000002
【図２】
0003791896.tif 000003
【図３】
0003791896.tif 000004