JP6652906B2

JP6652906B2 - Pulse power supply device and pulse generation method

Info

Publication number: JP6652906B2
Application number: JP2016207804A
Authority: JP
Inventors: 森　均; 均森; 浩二土田
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 2016-10-24
Filing date: 2016-10-24
Publication date: 2020-02-26
Anticipated expiration: 2036-10-24
Also published as: JP2018074622A

Description

本発明は、パルス電源装置およびパルス発生方法に関する。 The present invention relates to a pulse power supply device and a pulse generation method.

パルス電源装置としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載のパルス電源装置は、複数の半導体マルクス回路と、複数の半導体マルクス回路の各スイッチを同時にオン／オフさせる制御回路とを備える。このパルス電源装置では、制御回路が半導体マルクス回路の各スイッチを同時にオンさせることで、半導体マルクス回路の各コンデンサを直列接続した状態にして放電させることができ、各コンデンサの放電電圧の和に相当する出力パルスを発生させることができる。 As a pulse power supply device, for example, a device described in Patent Document 1 is known. The pulse power supply device described in Patent Literature 1 includes a plurality of semiconductor Marx circuits and a control circuit that simultaneously turns on / off each switch of the plurality of semiconductor Marx circuits. In this pulse power supply device, the control circuit turns on the switches of the semiconductor Marx circuit at the same time, so that the capacitors of the semiconductor Marx circuit can be connected in series and discharged, which is equivalent to the sum of the discharge voltages of the capacitors. Output pulse can be generated.

特開２００５−２３７１４７号公報JP 2005-237147 A

しかしながら、上記のパルス電源装置では、各コンデンサの放電が進むにつれて各コンデンサの両端電圧が低下し、放電波形（出力パルス波形）にサグが発生して、平坦度の高い出力パルスを得ることができないという問題がある。 However, in the above-described pulse power supply device, as the discharge of each capacitor progresses, the voltage across each capacitor decreases, and a sag occurs in the discharge waveform (output pulse waveform), so that an output pulse with high flatness cannot be obtained. There is a problem.

放電波形のサグを補償して平坦度の高い出力パルスを得るためには、ＰＷＭスイッチング等を用いる方法があるが、その方法では、スイッチング素子の数が多くなるので、動作が複雑になり信頼性が低下する。また、別の方法として、直列に挿入するコンデンサユニットの数を途中から増やす方法もあるが、この方法では、スイッチングの際にノイズが増大し、出力パルスの電圧変動が大きくなる。 In order to obtain a high flatness output pulse by compensating for the sag of the discharge waveform, there is a method using PWM switching or the like. However, in this method, the number of switching elements increases, so that the operation becomes complicated and the reliability increases. Decrease. As another method, there is a method of increasing the number of capacitor units inserted in series halfway, but this method increases noise at the time of switching and increases voltage fluctuation of an output pulse.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、放電波形のサグを補償して平坦度の高い出力パルスを得ることができ、しかも、高信頼性・低ノイズ化を実現することが可能なパルス電源装置およびパルス発生方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to compensate for sag of a discharge waveform to obtain an output pulse with high flatness, and to achieve high reliability and low noise. It is an object of the present invention to provide a pulse power supply device and a pulse generation method capable of realizing the structure.

上記課題を解決するために、本発明に係るパルス電源装置は、
少なくとも１つの半導体マルクス回路を備え、前記半導体マルクス回路の主スイッチがオン状態のときに、前記主スイッチに直列接続された前記半導体マルクス回路の主コンデンサを放電させてパルス出力を行うパルス電源装置であって、
前記半導体マルクス回路に直列接続された少なくとも１つの充放電スイッチ付バウンサ回路を備え、
前記充放電スイッチ付バウンサ回路は、
前記主スイッチおよび前記主コンデンサに直列接続された出力スイッチと、
前記出力スイッチに直列接続されたバウンサ回路と、を備え、
前記バウンサ回路は、
前記出力スイッチに直列接続されたバウンサコンデンサと、
前記バウンサコンデンサに並列接続された、バウンサリアクトルおよびバウンサスイッチからなる第１直列回路と、を備える
ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a pulse power supply device according to the present invention includes:
A pulse power supply device comprising at least one semiconductor Marx circuit and discharging a main capacitor of the semiconductor Marx circuit connected in series to the main switch to output a pulse when a main switch of the semiconductor Marx circuit is on. So,
Comprising a bouncer circuit with at least one charge / discharge switch connected in series to the semiconductor Marx circuit,
The bouncer circuit with a charge / discharge switch,
An output switch connected in series to the main switch and the main capacitor;
A bouncer circuit connected in series to the output switch,
The bouncer circuit includes:
A bouncer capacitor connected in series to the output switch;
And a first series circuit comprising a bouncer reactor and a bouncer switch, which is connected in parallel to the bouncer capacitor.

この構成によれば、バウンサ回路を備える充放電スイッチ付バウンサ回路により、放電波形のサグを補償して平坦度の高い出力パルスを得ることができる。また、この構成では、半導体マルクス回路にスイッチを追加する必要がなく、充放電スイッチ付バウンサ回路においてはバウンサコンデンサの電圧振動の周期（バウンサコンデンサの放電周期）当たり１回のスイッチングで済むので、高信頼性・低ノイズ化を実現することができる。 According to this configuration, the bouncer circuit with the charge / discharge switch including the bouncer circuit can compensate for the sag of the discharge waveform and obtain an output pulse with high flatness. Further, in this configuration, it is not necessary to add a switch to the semiconductor Marx circuit, and in the bouncer circuit with the charge / discharge switch, only one switching is required per cycle of the voltage oscillation of the bouncer capacitor (discharge cycle of the bouncer capacitor). In addition, high reliability and low noise can be realized.

上記パルス電源装置では、
前記バウンサスイッチは、サイリスタと、前記サイリスタに逆並列接続されたダイオードと、を備える
ように構成することができる。 In the above pulse power supply,
The bouncer switch may be configured to include a thyristor and a diode connected in anti-parallel to the thyristor.

上記パルス電源装置では、
前記充放電スイッチ付バウンサ回路は、
高電位側の第１入力端子および第１出力端子と、
低電位側の第２入力端子および第２出力端子と、
前記第１入力端子−前記第１出力端子間に介装された第１充電スイッチと、
前記第２入力端子−前記第２出力端子間に介装された前記出力スイッチおよび前記バウンサ回路からなる第２直列回路と、
一端が前記第１充電スイッチと前記第１出力端子との接続点に接続され、他端が前記出力スイッチと前記バウンサ回路との接続点に接続された整流器と、
前記第２直列回路に並列接続された第２充電スイッチと、を備える
ように構成することができる。 In the above pulse power supply,
The bouncer circuit with a charge / discharge switch,
A first input terminal and a first output terminal on the high potential side;
A second input terminal and a second output terminal on the low potential side;
A first charging switch interposed between the first input terminal and the first output terminal;
A second series circuit including the output switch and the bouncer circuit interposed between the second input terminal and the second output terminal;
A rectifier having one end connected to a connection point between the first charging switch and the first output terminal, and the other end connected to a connection point between the output switch and the bouncer circuit;
A second charging switch connected in parallel to the second series circuit.

上記パルス電源装置では、
前記充放電スイッチ付バウンサ回路は、
前記第１入力端子−前記第２入力端子間に接続された電源回路を備え、
前記電源回路は、前記出力スイッチ、前記バウンサスイッチ、前記第１充電スイッチおよび前記２充電スイッチの各駆動回路に電源電圧を供給する
ことが好ましい。 In the above pulse power supply,
The bouncer circuit with a charge / discharge switch,
A power supply circuit connected between the first input terminal and the second input terminal;
It is preferable that the power supply circuit supplies a power supply voltage to each drive circuit of the output switch, the bouncer switch, the first charge switch, and the second charge switch.

また、上記課題を解決するために、本発明に係るパルス発生方法は、
直列接続された半導体マルクス回路および充放電スイッチ付バウンサ回路を備えるパルス電源装置において、前記半導体マルクス回路の主コンデンサを放電させてパルス出力を行わせるパルス発生方法であって、
前記充放電スイッチ付バウンサ回路のバウンサコンデンサおよび前記半導体マルクス回路の前記主コンデンサを第１の電圧で充電し、前記バウンサコンデンサの電圧を第１極性にするとともに前記主コンデンサの電圧を第２極性にする充電ステップと、
前記充電ステップ後、前記バウンサコンデンサを放電させ、前記バウンサコンデンサの共振による電圧振動を開始させるバウンサ動作開始ステップと、
前記バウンサ動作開始ステップ後、前記バウンサコンデンサの電圧が前記第１極性から前記第２極性に反転する前後の期間に、前記主コンデンサを放電させて前記パルス出力を行わせるパルス出力ステップと、
前記パルス出力ステップ後、前記バウンサコンデンサを回生充電して前記バウンサコンデンサの電圧を前記第２極性から前記第１極性に戻す回生充電ステップと、を含む
ことを特徴とする。 Further, in order to solve the above problems, a pulse generation method according to the present invention,
In a pulse power supply device including a series connected semiconductor Marx circuit and a bouncer circuit with a charge / discharge switch, a pulse generation method for discharging a main capacitor of the semiconductor Marx circuit to perform pulse output,
The bouncer capacitor of the bouncer circuit with the charge / discharge switch and the main capacitor of the semiconductor Marx circuit are charged with a first voltage, the voltage of the bouncer capacitor is set to a first polarity, and the voltage of the main capacitor is set to a second voltage. A charging step to polarize,
After the charging step, discharging the bouncer capacitor, a bouncer operation start step of starting voltage oscillation due to resonance of the bouncer capacitor,
After the bouncer operation start step, during a period before and after the voltage of the bouncer capacitor is inverted from the first polarity to the second polarity, a pulse output step of discharging the main capacitor to perform the pulse output,
After the pulse output step, a regenerative charging step of regenerating the bouncer capacitor to return the voltage of the bouncer capacitor from the second polarity to the first polarity is included.

この構成によれば、バウンサ動作開始ステップから回生充電ステップにかけてバウンサコンデンサの共振による電圧振動を行わせるので、パルス出力ステップ時に放電波形のサグを補償して平坦度の高い出力パルスを得ることができる。また、この構成では、半導体マルクス回路にスイッチを追加する必要がなく、充放電スイッチ付バウンサ回路においてはバウンサコンデンサの電圧振動の周期（バウンサコンデンサの放電周期）当たり１回のスイッチングで済むので、高信頼性・低ノイズ化を実現することができる。 According to this configuration, since the voltage oscillation is performed by the resonance of the bouncer capacitor from the bouncer operation start step to the regenerative charge step, it is possible to compensate for the sag of the discharge waveform at the pulse output step and obtain an output pulse with high flatness. it can. Further, in this configuration, it is not necessary to add a switch to the semiconductor Marx circuit, and in the bouncer circuit with the charge / discharge switch, only one switching is required per cycle of the voltage oscillation of the bouncer capacitor (discharge cycle of the bouncer capacitor). In addition, high reliability and low noise can be realized.

本発明によれば、放電波形のサグを補償して平坦度の高い出力パルスを得ることができ、しかも、高信頼性・低ノイズ化を実現することが可能なパルス電源装置およびパルス発生方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a pulse power supply device and a pulse generation method capable of obtaining an output pulse with high flatness by compensating for sag of a discharge waveform and realizing high reliability and low noise. Can be provided.

本発明に係るパルス電源装置の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a pulse power supply device according to the present invention. （Ａ）は、本発明の予備充電ステップを説明するための図である。（Ｂ）は、本発明の充電ステップを説明するための図である。(A) is a figure for demonstrating the pre-charging step of this invention. (B) is a diagram for explaining the charging step of the present invention. （Ａ）は、本発明のバウンサ動作開始ステップを説明するための図である。（Ｂ）は、本発明のパルス出力ステップを説明するための図である。(A) is a figure for demonstrating the bouncer operation | movement starting step of this invention. (B) is a diagram for explaining the pulse output step of the present invention. 本発明の回生充電ステップを説明するための図である。It is a figure for explaining a regenerative charging step of the present invention. （Ａ）は、本発明に係るパルス電源装置の各部の電圧波形を示す図である。（Ｂ）は、本発明に係るパルス電源装置の各部の電流波形を示す図である。(A) is a diagram showing a voltage waveform of each part of the pulse power supply device according to the present invention. (B) is a diagram showing a current waveform of each part of the pulse power supply device according to the present invention.

以下、添付図面を参照して、本発明に係るパルス電源装置およびパルス発生方法の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of a pulse power supply device and a pulse generation method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

［パルス電源装置］
図１に、本発明の一実施形態に係るパルス電源装置１００を示す。パルス電源装置１００は、直列接続された１つの充放電スイッチ付バウンサ回路１および２つの半導体マルクス回路２（２−１、２−２）と、制御回路３とで構成されている。半導体マルクス回路２−１の構成と半導体マルクス回路２−２の構成は共通している。 [Pulse power supply]
FIG. 1 shows a pulse power supply device 100 according to one embodiment of the present invention. The pulse power supply device 100 includes one bouncer circuit 1 with a charge / discharge switch and two semiconductor Marx circuits 2 (2-1, 2-2) connected in series, and a control circuit 3. The configuration of the semiconductor Marx circuit 2-1 and the configuration of the semiconductor Marx circuit 2-2 are common.

充放電スイッチ付バウンサ回路１は、高電位側入力端子Ｔ１、低電位側入力端子Ｔ２、高電位側出力端子Ｔ１’および低電位側出力端子Ｔ２’を備えた４端子回路であり、出力スイッチＱと、出力スイッチＱに直列接続されたバウンサ回路と、第１充電スイッチＱｃｐと、第２充電スイッチＱｃｎと、整流器Ｄｂと、整流器Ｄｃｎと、電源回路１０（本発明の「第１電源回路」に相当）と、駆動回路１１〜１４とを備える。 The bouncer circuit 1 with a charge / discharge switch is a four-terminal circuit including a high-potential-side input terminal T1, a low-potential-side input terminal T2, a high-potential-side output terminal T1 ', and a low-potential-side output terminal T2'. , A bouncer circuit connected in series to the output switch Q, a first charging switch Qcp, a second charging switch Qcn, a rectifier Db, a rectifier Dcn, and a power supply circuit 10 (the “first power supply circuit” of the present invention). And drive circuits 11 to 14.

出力スイッチＱおよびバウンサ回路は、低電位側入力端子Ｔ２−低電位側出力端子Ｔ２’間に介装されている。出力スイッチＱは、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタからなり、電流路の一端がバウンサ回路を介して低電位側入力端子Ｔ２に接続され、電流路の他端が低電位側出力端子Ｔ２’に接続されている。出力スイッチＱの制御端子（例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタのゲート）には、出力スイッチＱのオン／オフ動作を制御するための駆動回路１１が接続されている。 The output switch Q and the bouncer circuit are interposed between the low potential side input terminal T2 and the low potential side output terminal T2 '. The output switch Q includes, for example, an insulated gate bipolar transistor. One end of a current path is connected to the low potential side input terminal T2 via a bouncer circuit, and the other end of the current path is connected to the low potential side output terminal T2 ′. I have. A drive circuit 11 for controlling the on / off operation of the output switch Q is connected to a control terminal of the output switch Q (for example, the gate of an insulated gate bipolar transistor).

バウンサ回路は、出力スイッチＱに直列接続されたバウンサコンデンサＣｂと、バウンサコンデンサＣｂに並列接続された、バウンサリアクトルＬｂおよびバウンサスイッチＱｂからなる直列回路（本発明の「第１直列回路」に相当）とを備える。 The bouncer circuit includes a bouncer capacitor Cb connected in series to the output switch Q, and a bouncer reactor Lb and a bouncer switch Qb connected in parallel to the bouncer capacitor Cb. ").

バウンサスイッチＱｂは、サイリスタＴｈｙと、サイリスタＴｈｙに逆並列接続されたダイオードＤとを備える。サイリスタＴｈｙのカソードおよびダイオードＤのアノードは、バウンサリアクトルＬｂを介してバウンサコンデンサＣｂの一端に接続され、サイリスタＴｈｙのアノードおよびダイオードＤのカソードは、バウンサコンデンサＣｂの他端側に接続されている。サイリスタＴｈｙのゲートには、サイリスタＴｈｙのオン動作を制御するための駆動回路１２が接続されている。 The bouncer switch Qb includes a thyristor Thy and a diode D connected in anti-parallel to the thyristor Thy. The cathode of the thyristor Thy and the anode of the diode D are connected to one end of a bouncer capacitor Cb via a bouncer reactor Lb, and the anode of the thyristor Thy and the cathode of the diode D are connected to the other end of the bouncer capacitor Cb. ing. A drive circuit 12 for controlling the ON operation of the thyristor Thy is connected to the gate of the thyristor Thy.

第１充電スイッチＱｃｐは、例えばＦＥＴからなり、高電位側入力端子Ｔ１−高電位側出力端子Ｔ１’間に介装されている。第１充電スイッチＱｃｐの電流路の一端は、高電位側入力端子Ｔ１に接続されている。第１充電スイッチＱｃｐの電流路の他端は、高電位側出力端子Ｔ１’に接続されるとともに、整流器Ｄｂおよび出力スイッチＱを介して低電位側出力端子Ｔ２’に接続されている。第１充電スイッチＱｃｐの制御端子（例えば、ＦＥＴのゲート）には、第１充電スイッチＱｃｐのオン／オフ動作を制御するための駆動回路１３が接続されている。 The first charging switch Qcp is made of, for example, an FET, and is interposed between the high potential side input terminal T1 and the high potential side output terminal T1 '. One end of the current path of the first charging switch Qcp is connected to the high potential side input terminal T1. The other end of the current path of the first charging switch Qcp is connected to the high-potential output terminal T1 'and to the low-potential output terminal T2' via the rectifier Db and the output switch Q. A drive circuit 13 for controlling the on / off operation of the first charge switch Qcp is connected to a control terminal (for example, the gate of an FET) of the first charge switch Qcp.

第２充電スイッチＱｃｎは、例えばＦＥＴからなり、整流器Ｄｃｎとともに低電位側入力端子Ｔ２−低電位側出力端子Ｔ２’間に介装され、バウンサ回路および出力スイッチＱからなる直列回路（本発明の「第２直列回路」に相当）に並列接続されている。整流器Ｄｃｎは、例えばダイオードからなり、アノードが第２充電スイッチＱｃｎの電流路の一端に接続され、カソードが低電位側入力端子Ｔ２に接続されている。第２充電スイッチＱｃｎの電流路の他端は、低電位側出力端子Ｔ２’に接続されている。第２充電スイッチＱｃｎの制御端子（例えば、ＦＥＴのゲート）には、第２充電スイッチＱｃｎのオン／オフ動作を制御するための駆動回路１４が接続されている。 The second charging switch Qcn is formed of, for example, an FET, is interposed between the low potential side input terminal T2 and the low potential side output terminal T2 ′ together with the rectifier Dcn, and is a series circuit including a bouncer circuit and an output switch Q. (Corresponding to a "second series circuit"). The rectifier Dcn is made of, for example, a diode, and has an anode connected to one end of the current path of the second charge switch Qcn, and a cathode connected to the low potential side input terminal T2. The other end of the current path of the second charging switch Qcn is connected to the low potential side output terminal T2 '. The drive circuit 14 for controlling the on / off operation of the second charge switch Qcn is connected to the control terminal (for example, the gate of the FET) of the second charge switch Qcn.

電源回路１０は、高電位側入力端子Ｔ１−低電位側入力端子Ｔ２間に接続されている。電源回路１０は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータからなり、高電位側入力端子Ｔ１−低電位側入力端子Ｔ２間に印加された可変直流電源Ｅの直流電圧を電力供給源として、駆動回路１１〜１４の電源電圧を生成する。 The power supply circuit 10 is connected between the high potential side input terminal T1 and the low potential side input terminal T2. The power supply circuit 10 includes, for example, a DC / DC converter, and uses the DC voltage of the variable DC power supply E applied between the high-potential-side input terminal T1 and the low-potential-side input terminal T2 as a power supply source to drive the drive circuits 11 to 14. Generate power supply voltage.

半導体マルクス回路２は、高電位側入力端子Ｔ３、低電位側入力端子Ｔ４、高電位側出力端子Ｔ３’および低電位側出力端子Ｔ４’を備えた４端子回路であり、主スイッチＱｍと、主コンデンサＣｍと、整流器Ｄｃと、充電スイッチＱｃと、電源回路２０（本発明の「第２電源回路」に相当）と、駆動回路２１、２２とを備える。 The semiconductor Marx circuit 2 is a four-terminal circuit including a high-potential-side input terminal T3, a low-potential-side input terminal T4, a high-potential-side output terminal T3 ', and a low-potential-side output terminal T4'. It includes a capacitor Cm, a rectifier Dc, a charging switch Qc, a power supply circuit 20 (corresponding to a “second power supply circuit” of the present invention), and drive circuits 21 and 22.

充電スイッチＱｃは、例えばＦＥＴからなり、高電位側入力端子Ｔ３−高電位側出力端子Ｔ３’間に介装されている。充電スイッチＱｃの電流路の一端は、高電位側入力端子Ｔ３に接続されている。充電スイッチＱｃの電流路の他端は、高電位側出力端子Ｔ３’に接続されるとともに、主コンデンサＣｍを介して低電位側出力端子Ｔ４’にも接続されている。充電スイッチＱｃの制御端子（例えば、ＦＥＴのゲート）には、充電スイッチＱｃのオン／オフ動作を制御するための駆動回路２２が接続されている。 The charging switch Qc is made of, for example, an FET, and is interposed between the high potential side input terminal T3 and the high potential side output terminal T3 '. One end of the current path of the charging switch Qc is connected to the high potential side input terminal T3. The other end of the current path of the charging switch Qc is connected to the high-potential output terminal T3 'and also to the low-potential output terminal T4' via the main capacitor Cm. A drive circuit 22 for controlling the on / off operation of the charge switch Qc is connected to a control terminal (for example, the gate of an FET) of the charge switch Qc.

主スイッチＱｍおよび主コンデンサＣｍは、互いに直列接続され、低電位側入力端子Ｔ４−低電位側出力端子Ｔ４’間に介装されている。主スイッチＱｍは、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタからなり、電流路の一端が低電位側入力端子Ｔ４に接続され、電流路の他端が高電位側出力端子Ｔ３’に接続されるとともに、主コンデンサＣｍを介して低電位側出力端子Ｔ４’にも接続されている。主スイッチＱｍの制御端子（例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタのゲート）には、主スイッチＱｍのオン／オフ動作を制御するための駆動回路２１が接続されている。 The main switch Qm and the main capacitor Cm are connected in series with each other, and are interposed between the low potential side input terminal T4 and the low potential side output terminal T4 '. The main switch Qm includes, for example, an insulated gate bipolar transistor. One end of a current path is connected to the low potential side input terminal T4, the other end of the current path is connected to the high potential side output terminal T3 ′, and the main capacitor Qm is connected. Is also connected to the low potential side output terminal T4 '. A drive circuit 21 for controlling the on / off operation of the main switch Qm is connected to a control terminal of the main switch Qm (for example, the gate of an insulated gate bipolar transistor).

整流器Ｄｃは、主スイッチＱｍおよび主コンデンサＣｍからなる直列回路に並列接続されている。整流器Ｄｃは、例えばダイオードからなり、アノードが低電位側出力端子Ｔ４’に接続され、カソードが低電位側入力端子Ｔ４に接続されている。整流器Ｄｃは、充電スイッチＱｃおよび主コンデンサＣｍに直列接続され、主コンデンサＣｍの充電経路を形成する。 The rectifier Dc is connected in parallel to a series circuit including a main switch Qm and a main capacitor Cm. The rectifier Dc is made of, for example, a diode, and has an anode connected to the low potential side output terminal T4 'and a cathode connected to the low potential side input terminal T4. Rectifier Dc is connected in series with charging switch Qc and main capacitor Cm, and forms a charging path for main capacitor Cm.

電源回路２０は、高電位側入力端子Ｔ３−低電位側入力端子Ｔ４間に接続されている。電源回路２０は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータからなり、高電位側入力端子Ｔ３−低電位側入力端子Ｔ４間に印加された直流電圧を電力供給源として、駆動回路２１、２２の電源電圧を生成する。 The power supply circuit 20 is connected between the high potential side input terminal T3 and the low potential side input terminal T4. The power supply circuit 20 is composed of, for example, a DC / DC converter, and generates a power supply voltage for the drive circuits 21 and 22 using a DC voltage applied between the high potential side input terminal T3 and the low potential side input terminal T4 as a power supply source. .

制御回路３は、充放電スイッチ付バウンサ回路１および半導体マルクス回路２−１、２−２の各駆動回路１１〜１４、２１、２２に、制御信号（電流信号または電圧信号）を出力する。駆動回路１１、１３、１４、２１、２２は、例えば、制御信号が入力されている間は制御対象のスイッチをオン状態にする。また、駆動回路１２は、制御信号が入力されるとサイリスタＴｈｙをオン状態にする。なお、本実施形態では、制御回路３をパルス電源装置１００の構成に含めているが、制御回路３をパルス電源装置１００の構成に含めなくてもよい。 The control circuit 3 outputs a control signal (current signal or voltage signal) to the bouncer circuit 1 with the charge / discharge switch and the drive circuits 11 to 14, 21, and 22 of the semiconductor Marx circuits 2-1 and 2-2. The drive circuits 11, 13, 14, 21, and 22 turn on a switch to be controlled while the control signal is being input, for example. The drive circuit 12 turns on the thyristor Thy when the control signal is input. In the present embodiment, the control circuit 3 is included in the configuration of the pulse power supply device 100, but the control circuit 3 may not be included in the configuration of the pulse power supply device 100.

［パルス発生方法］
次に、パルス電源装置１００の動作、すなわち本実施形態に係るパルス発生方法について説明する。 [Pulse generation method]
Next, an operation of the pulse power supply device 100, that is, a pulse generation method according to the present embodiment will be described.

本実施形態に係るパルス発生方法は、パルス電源装置１００で出力パルスを発生させる方法であり、予備充電ステップ、充電ステップ、バウンサ動作開始ステップ、パルス出力ステップおよび回生充電ステップを含む。 The pulse generation method according to the present embodiment is a method for generating an output pulse in the pulse power supply device 100, and includes a pre-charge step, a charge step, a bouncer operation start step, a pulse output step, and a regenerative charge step.

図２〜図４に、各ステップにおけるパルス電源装置１００内の充電経路または放電経路を示す。図５（Ａ）に、バウンサコンデンサＣｂの電圧Ｖｃｂと、主コンデンサＣｍの電圧Ｖｃｍと、出力電圧Ｖｏｕｔの波形を示す。また、図５（Ｂ）に、バウンサスイッチＱｂに流れる電流Ｉｃｂと、出力電流（主コンデンサＣｍの放電電流）Ｉｃｍの波形を示す。なお、図５（Ａ）の電圧Ｖｃｍおよび出力電圧Ｖｏｕｔの各波形は、半導体マルクス回路２−１、２−２の合成波形である。 2 to 4 show a charging path or a discharging path in the pulse power supply device 100 in each step. FIG. 5A shows waveforms of the voltage Vcb of the bouncer capacitor Cb, the voltage Vcm of the main capacitor Cm, and the output voltage Vout. FIG. 5B shows waveforms of a current Icb flowing through the bouncer switch Qb and an output current (discharge current of the main capacitor Cm) Icm. Each waveform of the voltage Vcm and the output voltage Vout in FIG. 5A is a composite waveform of the semiconductor Marx circuits 2-1 and 2-2.

予備充電ステップは、充放電スイッチ付バウンサ回路１の電源回路１０、半導体マルクス回路２−１の電源回路２０、半導体マルクス回路２−２の電源回路２０を順次充電し、電源回路１０、２０に電源電圧を出力させるステップである。 In the preliminary charging step, the power supply circuit 10 of the bouncer circuit 1 with the charge / discharge switch, the power supply circuit 20 of the semiconductor Marx circuit 2-1 and the power supply circuit 20 of the semiconductor Marx circuit 2-2 are sequentially charged, and the power supply circuits 10 and 20 are supplied with power. This is a step of outputting a voltage.

予備充電ステップでは、まず、可変直流電源Ｅの直流電圧を比較的低い第２の電圧（例えば、数百〜千［Ｖ］の直流電圧）に設定して、当該第２の電圧で電源回路１０を充電する。充電された電源回路１０は、直流の電源電圧を生成し、当該電源電圧を駆動回路１１〜１４に出力して駆動回路１１〜１４を制御可能な状態にする。次いで、制御回路３が、駆動回路１３、１４を制御して、第１充電スイッチＱｃｐと第２充電スイッチＱｃｎとをオン状態にする。このとき、出力スイッチＱとバウンサスイッチＱｂのサイリスタＴｈｙとはオフ状態になっている。 In the pre-charging step, first, the DC voltage of the variable DC power supply E is set to a relatively low second voltage (for example, a DC voltage of several hundred to 1,000 [V]), and the power supply circuit 10 is set to the second voltage. Charge. The charged power supply circuit 10 generates a DC power supply voltage, outputs the power supply voltage to the drive circuits 11 to 14, and makes the drive circuits 11 to 14 controllable. Next, the control circuit 3 controls the drive circuits 13 and 14 to turn on the first charge switch Qcp and the second charge switch Qcn. At this time, the output switch Q and the thyristor Thy of the bouncer switch Qb are off.

第１充電スイッチＱｃｐと第２充電スイッチＱｃｎとがオン状態になると、半導体マルクス回路２−１の電源回路２０に第２の電圧が供給され、電源回路２０が充電される。充電された電源回路２０は、電源電圧を生成して半導体マルクス回路２−１の駆動回路２１、２２に出力し、駆動回路２１、２２を制御可能な状態にする。次いで、制御回路３が、半導体マルクス回路２−１の駆動回路２２を制御して、充電スイッチＱｃをオン状態にする。このとき、主スイッチＱｍはオフ状態になっている。 When the first charge switch Qcp and the second charge switch Qcn are turned on, the second voltage is supplied to the power supply circuit 20 of the semiconductor Marx circuit 2-1 and the power supply circuit 20 is charged. The charged power supply circuit 20 generates a power supply voltage and outputs the power supply voltage to the drive circuits 21 and 22 of the semiconductor Marx circuit 2-1 so that the drive circuits 21 and 22 can be controlled. Next, the control circuit 3 controls the drive circuit 22 of the semiconductor Marx circuit 2-1 to turn on the charge switch Qc. At this time, the main switch Qm is off.

半導体マルクス回路２−１の充電スイッチＱｃがオン状態になると、半導体マルクス回路２−２の電源回路２０に第２の電圧が供給され、電源回路２０が充電される（図２（Ａ）参照）。半導体マルクス回路２−２では、充電された電源回路２０が電源電圧を生成して駆動回路２１、２２に出力し、次いで、制御回路３が駆動回路２２を制御して充電スイッチＱｃをオン状態にする。半導体マルクス回路２−２の充電スイッチＱｃがオン状態になった時点で、予備充電ステップから充電ステップに移行する。 When the charge switch Qc of the semiconductor Marx circuit 2-1 is turned on, the second voltage is supplied to the power supply circuit 20 of the semiconductor Marx circuit 2-2, and the power supply circuit 20 is charged (see FIG. 2A). . In the semiconductor Marx circuit 2-2, the charged power supply circuit 20 generates a power supply voltage and outputs the power supply voltage to the drive circuits 21 and 22, and then the control circuit 3 controls the drive circuit 22 to turn on the charge switch Qc. I do. When the charge switch Qc of the semiconductor Marx circuit 2-2 is turned on, the process shifts from the preliminary charging step to the charging step.

なお、図２（Ａ）では省略しているが、予備充電ステップにおいて、充放電スイッチ付バウンサ回路１のバウンサコンデンサＣｂおよび半導体マルクス回路２−１の主コンデンサＣｍは、第２の電圧で充電される。その結果、バウンサコンデンサＣｂの電圧Ｖｃｂは正極性（第１極性）になる一方、主コンデンサＣｍの電圧Ｖｃｍは負極性（第２極性）になる。 Although not shown in FIG. 2A, in the preliminary charging step, the bouncer capacitor Cb of the bouncer circuit 1 with the charge / discharge switch and the main capacitor Cm of the semiconductor Marx circuit 2-1 are charged with the second voltage. Is done. As a result, the voltage Vcb of the bouncer capacitor Cb becomes positive (first polarity), while the voltage Vcm of the main capacitor Cm becomes negative (second polarity).

充電ステップは、充放電スイッチ付バウンサ回路１のバウンサコンデンサＣｂおよび半導体マルクス回路２−１、２−２の主コンデンサＣｍを充電するステップである。充電ステップでは、可変直流電源Ｅの直流電圧を第２の電圧よりも大きい第１の電圧（例えば、数［ｋＶ］の直流電圧）に設定して、第１の電圧でバウンサコンデンサＣｂおよび主コンデンサＣｍを出力パルスＶｏｕｔに必要な充電電圧まで充電する。充電ステップでは、各スイッチは、予備充電ステップと同じ状態に保たれている。 The charging step is a step of charging the bouncer capacitor Cb of the bouncer circuit 1 with a charge / discharge switch and the main capacitor Cm of the semiconductor Marx circuits 2-1 and 2-2. In the charging step, the DC voltage of the variable DC power supply E is set to a first voltage (for example, a DC voltage of several [kV]) larger than the second voltage, and the first voltage is used to set the bouncer capacitor Cb and the main voltage. The capacitor Cm is charged to a charging voltage required for the output pulse Vout. In the charging step, each switch is kept in the same state as in the preliminary charging step.

図２（Ｂ）に示すように、充電ステップでは、バウンサコンデンサＣｂは第１充電スイッチＱｃｐおよび整流器Ｄｂを介して充電され、主コンデンサＣｍは充電スイッチＱｃおよび整流器Ｄｃを介して充電される。その結果、バウンサコンデンサＣｂの電圧Ｖｃｂは正極性になる一方、主コンデンサＣｍの電圧Ｖｃｍは負極性になる。本実施形態では、上記のとおり、抵抗器を介することなくバウンサコンデンサＣｂおよび主コンデンサＣｍを充電することができるので、エネルギー損失が小さくなる。バウンサコンデンサＣｂおよび主コンデンサＣｍが出力パルスＶｏｕｔに必要な充電電圧まで充電されると、バウンサ動作開始ステップに移行する。 As shown in FIG. 2B, in the charging step, the bouncer capacitor Cb is charged via the first charging switch Qcp and the rectifier Db, and the main capacitor Cm is charged via the charging switch Qc and the rectifier Dc. As a result, the voltage Vcb of the bouncer capacitor Cb becomes positive while the voltage Vcm of the main capacitor Cm becomes negative. In the present embodiment, as described above, since the bouncer capacitor Cb and the main capacitor Cm can be charged without the intervention of the resistor, the energy loss is reduced. When the bouncer capacitor Cb and the main capacitor Cm are charged to the charging voltage required for the output pulse Vout, the process proceeds to a bouncer operation start step.

バウンサ動作開始ステップは、バウンサ回路によるバウンサ動作すなわちバウンサコンデンサＣｂの共振による電圧振動を開始させるステップである。バウンサ動作開始ステップでは、制御回路３が、駆動回路１３、１４、２２を制御して第１充電スイッチＱｃｐ、第２充電スイッチＱｃｎおよび充電スイッチＱｃをオフ状態にするとともに、駆動回路１２を制御してサイリスタＴｈｙをオン状態にする。その結果、図３（Ａ）に示すように、バウンサコンデンサＣｂがサイリスタＴｈｙおよびバウンサリアクトルＬｂを介して放電する。これにより、バウンサコンデンサＣｂの電圧振動が開始し、バウンサコンデンサＣｂの電圧Ｖｃｂが減少し始める。 The bouncer operation start step is a step of starting the bouncer operation by the bouncer circuit, that is, the voltage oscillation due to the resonance of the bouncer capacitor Cb. In the bouncer operation start step, the control circuit 3 controls the drive circuits 13, 14, and 22 to turn off the first charge switch Qcp, the second charge switch Qcn, and the charge switch Qc, and controls the drive circuit 12. To turn on the thyristor Thy. As a result, as shown in FIG. 3A, the bouncer capacitor Cb discharges through the thyristor Thy and the bouncer reactor Lb. As a result, the voltage oscillation of the bouncer capacitor Cb starts, and the voltage Vcb of the bouncer capacitor Cb starts to decrease.

図５（Ａ）に示すように、時間ｔ_１においてバウンサ動作開始ステップが開始されると、バウンサコンデンサＣｂの電圧Ｖｃｂは、バウンサ動作開始ステップおよびこれ以降のステップにわたって、バウンサリアクトルＬｂとの積で決まる周期の余弦波形で振動する。本実施形態では、この周期が出力パルスＶｏｕｔのパルス幅の３〜６倍になる。また、図５（Ｂ）に示すように、時間ｔ_１においてバウンサ動作開始ステップが開始されると、バウンサスイッチＱｂのサイリスタＴｈｙに正弦波電流Ｉｃｂが流れ始める。 As shown in FIG. 5 (A), when bouncer operation start step is started at time t _1, the voltage Vcb of bouncer capacitor Cb is over bouncer operation start step and subsequent steps, the bouncer reactor Lb Oscillates with a cosine waveform with a period determined by the product. In the present embodiment, this cycle is 3 to 6 times the pulse width of the output pulse Vout. Further, as shown in FIG. 5 (B), the bouncer operation start step is started at time t _1, a sinusoidal current Icb starts to flow through the thyristor Thy the bouncer switch Qb.

パルス出力ステップは、半導体マルクス回路２−１、２−２の主コンデンサＣｍを放電させることにより、低電位側出力端子Ｔ４’に接続された負荷Ｒに対して、負極性のパルス出力を行わせるステップである。パルス出力ステップでは、制御回路３が、駆動回路１１、２１を制御して出力スイッチＱおよび主スイッチＱｍをオン状態にすることで、主コンデンサＣｍを放電させる。図３（Ｂ）に示すように、主コンデンサＣｍの放電電流Ｉｃｍは、主スイッチＱｍ、出力スイッチＱおよびバウンサコンデンサＣｂを介してＧＮＤに流れるとともに、バウンサコンデンサＣｂからサイリスタＴｈｙに流れる正弦波電流Ｉｃｂにほぼ全部が重畳する。 In the pulse output step, the main capacitor Cm of the semiconductor Marx circuits 2-1 and 2-2 is discharged to cause the load R connected to the low potential side output terminal T4 'to output a negative pulse. Step. In the pulse output step, the control circuit 3 controls the drive circuits 11 and 21 to turn on the output switch Q and the main switch Qm, thereby discharging the main capacitor Cm. As shown in FIG. 3B, the discharge current Icm of the main capacitor Cm flows to GND via the main switch Qm, the output switch Q and the bouncer capacitor Cb, and a sine wave flowing from the bouncer capacitor Cb to the thyristor Thy. Almost all superimpose on the current Icb.

パルス出力ステップは、バウンサコンデンサＣｂの電圧Ｖｃｂが正極性（第１極性）から負極性（第２極性）に反転する前後の直線的に変化する期間、例えば図５（Ａ）に示す時間ｔ_２〜ｔ_３に行われる。図５（Ｂ）に示すように、時間ｔ_２においてパルス出力ステップが開始されると、上記のとおり主コンデンサＣｍの放電電流Ｉｃｍのほぼ全部が正弦波電流Ｉｃｂに重畳するので、その分、正弦波電流Ｉｃｂが減少する。また、パルス出力ステップでは、主コンデンサＣｍの電圧低下（サグ）がバウンサコンデンサＣｂの電圧振動により打ち消されるので、図５（Ａ）に示すように平坦度の高い出力パルスＶｏｕｔを得ることができる。本実施形態では、出力パルスＶｏｕｔの平坦度を±１％〜±０．１％の範囲内に収めることができる。 The pulse output step is a period during which the voltage Vcb of the bouncer capacitor Cb linearly changes before and after the polarity (first polarity) is inverted from the negative polarity (second polarity), for example, the time t shown in FIG. It carried out in the ₂ ~t _3. As shown in FIG. 5 (B), the pulse output step is started at time t _2, since almost all of the discharge current Icm of the main capacitor Cm as described above is superimposed on sine wave current Icb, correspondingly, sinusoidal The wave current Icb decreases. In the pulse output step, the voltage drop (sag) of the main capacitor Cm is canceled by the voltage oscillation of the bouncer capacitor Cb, so that an output pulse Vout having a high flatness can be obtained as shown in FIG. . In the present embodiment, the flatness of the output pulse Vout can be kept within a range of ± 1% to ± 0.1%.

回生充電ステップは、バウンサコンデンサＣｂの回生充電を行うステップである。回生充電ステップでは、制御回路３が、駆動回路１１、２１を制御して出力スイッチＱおよび主スイッチＱｍをオフ状態にすることで、バウンサスイッチＱｂのダイオードＤをオン状態にして、バウンサコンデンサＣｂの回生充電を行う。図４に示すようにダイオードＤがオン状態になると、バウンサコンデンサＣｂは、バウンサリアクトルＬｂとの共振動作により、バウンサリアクトルＬｂおよびダイオードＤを介して回生充電される。 The regenerative charging step is a step of performing regenerative charging of the bouncer capacitor Cb. In the regenerative charging step, the control circuit 3 controls the drive circuits 11 and 21 to turn off the output switch Q and the main switch Qm, thereby turning on the diode D of the bouncer switch Qb and turning on the bouncer capacitor. The regenerative charging of Cb is performed. As shown in FIG. 4, when the diode D is turned on, the bouncer capacitor Cb is regeneratively charged via the bouncer reactor Lb and the diode D due to the resonance operation with the bouncer reactor Lb.

図５（Ｂ）に示すように、時間ｔ_３において回生充電ステップが開始されると、バウンサリアクトルＬｂに流れる正弦波電流Ｉｃｂに重畳していた放電電流Ｉｃｍがゼロになるので、その分、正弦波電流Ｉｃｂが増加する。その後、正弦波電流Ｉｃｂが減少し、正弦波電流Ｉｃｂがゼロになるタイミング（図５の時間ｔ_３’）で、サイリスタＴｈｙがオフ状態になり、ダイオードＤがオン状態になる。ダイオードＤがオン状態になると、バウンサコンデンサＣｂは回生充電され、図５（Ａ）に示すように、バウンサコンデンサＣｂの極性が負極性から正極性に戻る。回生充電ステップは、ダイオードＤを流れる正弦波電流Ｉｃｂがゼロになるタイミング（図５の時間ｔ_４）で終了する。 As shown in FIG. 5 (B), the regenerative charging step is started at time t _3, since the discharge current Icm superimposed on the sinusoidal current Icb flowing through the bouncer reactor Lb is zero, correspondingly, The sine wave current Icb increases. Thereafter, at the timing when the sine wave current Icb decreases and the sine wave current Icb becomes zero (time t ₃ ′ in FIG. 5), the thyristor Thy is turned off and the diode D is turned on. When the diode D is turned on, the bouncer capacitor Cb is regeneratively charged, and the polarity of the bouncer capacitor Cb returns from the negative polarity to the positive polarity as shown in FIG. The regenerative charging step ends when the sine wave current Icb flowing through the diode D becomes zero (time t _{4 in} FIG. 5).

結局、本実施形態に係るパルス電源装置１００およびパルス発生方法によれば、バウンサ回路（バウンサコンデンサＣｂ、バウンサリアクトルＬｂおよびバウンサスイッチＱｂ）により、主コンデンサＣｍの放電波形のサグを補償して平坦度の高い出力パルスＶｏｕｔを得ることができる。また、本実施形態に係るパルス電源装置１００およびパルス発生方法では、半導体マルクス回路２にスイッチを追加する必要がなく、充放電スイッチ付バウンサ回路１においてはバウンサコンデンサＣｂの電圧振動の周期（バウンサコンデンサＣｂの放電周期）当たり１回のスイッチングで済むので、高信頼性・低ノイズ化を実現することができる。 After all, according to the pulse power supply device 100 and the pulse generation method according to the present embodiment, the sag of the discharge waveform of the main capacitor Cm is compensated by the bouncer circuit (bouncer capacitor Cb, bouncer reactor Lb, and bouncer switch Qb). Thus, an output pulse Vout having a high degree of flatness can be obtained. Further, in the pulse power supply device 100 and the pulse generation method according to the present embodiment, it is not necessary to add a switch to the semiconductor Marx circuit 2, and in the bouncer circuit 1 with the charge / discharge switch, the period of the voltage oscillation of the bouncer capacitor Cb (bounce) Since only one switching is required per discharge cycle of the capacitor Cb), high reliability and low noise can be realized.

また、本実施形態に係るパルス電源装置１００は、μｓオーダーの短パルスクライストロン電源や方形波パルス電磁石電源、レーダー用電源等に使用することができる。 Further, the pulse power supply device 100 according to the present embodiment can be used as a short pulse klystron power supply, a square wave pulse electromagnet power supply, a radar power supply, or the like on the order of μs.

以上、本発明に係るパルス電源装置およびパルス発生方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 Although the embodiments of the pulse power supply device and the pulse generation method according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments.

上記実施形態では充放電スイッチ付バウンサ回路１を１段とし、半導体マルクス回路２を２段としたが、本発明のパルス電源装置を構成する充放電スイッチ付バウンサ回路１および半導体マルクス回路２の数は、適宜変更することができる。 In the above embodiment, the bouncer circuit 1 with a charge / discharge switch is one stage, and the semiconductor Marx circuit 2 is two stages. However, the number of the bouncer circuit 1 with a charge / discharge switch and the semiconductor Marx circuit 2 constituting the pulse power supply device of the present invention are Can be changed as appropriate.

本発明の構成は、数十［ｋＶ］以上の高電圧パルスを発生させるパルス電源装置およびパルス発生方法への適用に適しているので、例えば、１段当たりの出力パルスの電圧を数［ｋＶ］として、半導体マルクス回路２の段数を十段程度から数十段、充放電スイッチ付バウンサ回路１の段数を半導体マルクス回路２の段数の数分の一から十分の一程度とするのが好適である。 Since the configuration of the present invention is suitable for application to a pulse power supply device and a pulse generation method for generating a high-voltage pulse of several tens [kV] or more, for example, the voltage of an output pulse per stage is several [kV]. It is preferable that the number of stages of the semiconductor Marx circuit 2 is about ten to several tens, and the number of stages of the bouncer circuit 1 with the charge / discharge switch is about one tenth to one tenth of the number of stages of the semiconductor Marx circuit 2. .

本発明の充放電スイッチ付バウンサ回路は、少なくとも、出力スイッチと、出力スイッチに直列接続されたバウンサ回路とを備え、バウンサ回路が、出力スイッチに直列接続されたバウンサコンデンサと、バウンサコンデンサに並列接続されたバウンサリアクトルおよびバウンサスイッチからなる直列回路（本発明の「第１直列回路」に相当）を備えるのであれば、適宜構成を変更することができる。 A bouncer circuit with a charge / discharge switch of the present invention includes at least an output switch and a bouncer circuit connected in series to the output switch, and the bouncer circuit includes a bouncer capacitor connected in series to the output switch, and a bouncer capacitor. The configuration can be appropriately changed as long as a series circuit including a bouncer reactor and a bouncer switch connected in parallel (corresponding to the "first series circuit" of the present invention) is provided.

本発明のバウンサスイッチは、バウンサコンデンサに共振による電圧振動を生じさせることができるのであれば、適宜構成を変更することができる。 The configuration of the bouncer switch of the present invention can be appropriately changed as long as the bouncer capacitor can generate voltage oscillation due to resonance.

本発明のパルス発生方法では、予備充電ステップを省略することができる。なお、予備充電ステップを省略する場合、例えば、電源回路１０、２０に別の方法で充電するか、電源回路１０、２０とは別の電源を用意する必要がある。 In the pulse generation method of the present invention, the pre-charging step can be omitted. When the preliminary charging step is omitted, for example, it is necessary to charge the power supply circuits 10 and 20 by another method or to prepare a power supply different from the power supply circuits 10 and 20.

１充放電スイッチ付バウンサ回路
２、２−１、２−２半導体マルクス回路
３制御回路
１００パルス電源装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bouncer circuit with charge / discharge switch 2, 2-1, 2-2 Semiconductor Marx circuit 3 Control circuit 100 Pulse power supply device

Claims

A pulse power supply device comprising at least one semiconductor Marx circuit and discharging a main capacitor of the semiconductor Marx circuit connected in series to the main switch to output a pulse when a main switch of the semiconductor Marx circuit is on. So,
Comprising a bouncer circuit with at least one charge / discharge switch connected in series to the semiconductor Marx circuit,
The bouncer circuit with a charge / discharge switch,
An output switch connected in series to the main switch and the main capacitor;
A bouncer circuit connected in series to the output switch,
The bouncer circuit includes:
A bouncer capacitor connected in series to the output switch;
A pulse series power supply, comprising: a first series circuit including a bouncer reactor and a bouncer switch, connected in parallel to the bouncer capacitor.

The pulse power supply device according to claim 1, wherein the bouncer switch includes a thyristor and a diode connected in antiparallel to the thyristor.

The bouncer circuit with a charge / discharge switch,
A first input terminal and a first output terminal on the high potential side;
A second input terminal and a second output terminal on the low potential side;
A first charging switch interposed between the first input terminal and the first output terminal;
A second series circuit including the output switch and the bouncer circuit interposed between the second input terminal and the second output terminal;
A rectifier having one end connected to a connection point between the first charging switch and the first output terminal, and the other end connected to a connection point between the output switch and the bouncer circuit;
The pulse power supply device according to claim 1, further comprising: a second charging switch connected in parallel to the second series circuit.

The bouncer circuit with a charge / discharge switch,
A power supply circuit connected between the first input terminal and the second input terminal;
The pulse power supply device according to claim 3, wherein the power supply circuit supplies a power supply voltage to each drive circuit of the output switch, the bouncer switch, the first charge switch, and the second charge switch.

In a pulse power supply device including a series connected semiconductor Marx circuit and a bouncer circuit with a charge / discharge switch, a pulse generation method for discharging a main capacitor of the semiconductor Marx circuit to perform pulse output,
The bouncer capacitor of the bouncer circuit with the charge / discharge switch and the main capacitor of the semiconductor Marx circuit are charged with a first voltage, the voltage of the bouncer capacitor is set to a first polarity, and the voltage of the main capacitor is set to a second voltage. A charging step to polarize,
After the charging step, discharging the bouncer capacitor, a bouncer operation start step of starting voltage oscillation due to resonance of the bouncer capacitor,
After the bouncer operation start step, during a period before and after the voltage of the bouncer capacitor is inverted from the first polarity to the second polarity, a pulse output step of discharging the main capacitor to perform the pulse output,
Regenerative charging the bouncer capacitor after the pulse output step to return the voltage of the bouncer capacitor from the second polarity to the first polarity.

Before the charging step,
A first power supply circuit connected between input terminals of the bouncer circuit with charge / discharge switches and supplying a power supply voltage to each drive circuit of each switch of the bouncer circuit with charge / discharge switches, and an input terminal of the semiconductor Marx circuit A second power supply circuit connected to supply a power supply voltage to each drive circuit of each switch of the semiconductor Marx circuit with a second voltage smaller than the first voltage. The pulse generation method according to claim 5, wherein