发明名称 具能量回复之脉冲功率产生电路
摘要 己发表之一种高电压脉冲功率产生电路,能够提供能量回复。此能量有效脉冲产生电路源包含一高电压之电荷储存元件,它会周期性地将电荷放电至一压缩器电路。一个能量回复电路耦合至此压缩器电路,而将经由脉冲功率产生电路所散逸之能量极性反转,并转移所消耗之能量回到此功率源。在一较佳实施例中,本发明之脉冲功率产生电路应用一SCR开关,用来将电荷储存元件周期性地放电。本发明的实施例仍始终如一地提供脉冲,但连一个错误脉冲都不会产生。
申请公布号 TW384568 申请公布日期 2000.03.11
申请号 TW085102348 申请日期 1996.02.28
申请人 希莫股份有限公司;先进脉冲功率工业技术公司 发明人 丹尼尔.来.比克斯;帕拉曲.皮.达斯;伊格.凡.佛曼克;威廉.思.帕拓;拓姆.艾.瓦生
分类号 H03F7/00 主分类号 H03F7/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种脉冲功率产生电路,包含:一用以储存电荷的电容器;一个具有至少一级之磁性脉冲压缩器电路,该至少一级包括一电容器及一可饱和电感器;一用以激励该至少一级之电感器至逆向饱和之偏压电路;一耦合一端至该电容器及另一端至该磁性脉冲压缩器电路之开关,用来周期性地供给储存于该电容器之电荷,做为该压缩器电路的输入,此压缩器电路因应此输入而提供一顺向电流输出脉冲,该压缩器电路当谐振地提供一反向电荷时,该反向电荷系自一耦合至该压缩器电路之负载反射,维持一顺向电流;以及一并联耦合该电容器之倒转电路,用以储存并倒转该反向电荷,以获得一倒转电荷,该倒转电路也于一下一脉冲期间,透过该开关提供该倒转充电至该电容器。2.如申请专利范围第1项之电路,其中该磁性脉冲压缩器电路包含一第二级,该第二级包含一只第二电容器以及一只可饱和的电感器。3.如申请专利范围第1项之电路,更包含一只线性电感器,该线性电感器与该开关串联耦合。4.如申请专利范围第1项之电路,更包含一第二电容器,与该用以储存电荷之电容器耦合。5.如申请专利范围第1项之电路,其中该倒转电路包含一电感器。6.如申请专利范围第1项之电路,更包含一功率源,该功率源提供该电荷至该电容器。7.如申请专利范围第1项之电路,其中该磁性脉冲压缩器电路耦合至一负载。8.如申请专利范围第7项之电路,其中该负载为一激光器。9.如申请专利范围第8项之电路,其中该激光器可操作于一横向放电。10.如申请专利范围第9项之电路,其中该激光器为一激发物激光器。11.如申请专利范围第8项之电路,又包含一变压器,该变压器具有一初级绕组及一次级绕组,该初级绕组耦合至该磁性脉冲压缩器电路之输出,而该次级绕组耦合至该负载。12.如申请专利范围第2项之电路,其中该磁性脉冲压缩器电路包含一第三级,该第三级包含一第三电容器和一第三可饱和电感器,以及一与该第三级并联耦合之输出电容器。13.如申请专利范围第12项之电路,更包含一只变压器,该变压器具有一初级绕组及一次级绕组,该初级绕组耦合至其中一级,而该次级绕组耦合至下一级。14.一种产生脉冲功率的方法,包含之步骤为:储存电荷于一电容器中;周期地将储存为一输入的电荷供给至一个具有至少一级之磁性脉冲压缩器电路,该至少一级包括一电容器及一可饱和之电感器;提供一用以激励该至少一级之电感器至逆向饱和之偏压电路;提供一顺向电流输出脉冲以因应此输入,该压缩器电路当谐振地提供一反向电荷时,该反向电荷自一耦合至该磁性脉冲压缩器电路之负载,亦维持一顺向电流;藉倒转该反向电荷来将该反向电荷回复,以获得一倒转电荷;以及于一下一脉冲期间,提供该倒转电荷至该电容器。15.如申请专利范围第14项之方法,其中于该周期性地供给步骤中,该磁性脉冲压缩器电路包含一第二级,该第二级包括一第二电容器及一第二可饱和电感器。16.如申请专利范围第14项之方法,其中该周期性地供给步骤是经由一只开关来导通。17.如申请专利范围第16项之方法,又包含一线性电感器,该线性电感器耦合至该开关。18.如申请专利范围第14项之方法,其中于该储存步骤中,该电容器耦合至一第二电容器。19.如申请专利范围第14项之方法,其中一倒转电路用于该回复步骤,该倒转电路含有一电感器。20.如申请专利范围第14项之方法,更包括提供一用以提供该电荷至该电容器之功率源的步骤。21.如申请专利范围第14项之方法,更包括提供该输出脉冲至一个与该磁性脉冲压缩器电路耦合之负载的步骤。22.如申请专利范围第21项之方法,其中该负载是一个激光器。23.如申请专利范围第22项之方法,更包括提供该输出脉冲至一变压器的步骤,该变压器具有一初级绕组及一次级绕组,该初级绕组耦合至该磁性脉冲压缩器电路的输出,而该次级绕组耦合至该负载。24.如申请专利范围第15项之方法,其中该磁性脉冲压缩器电路包含一第三级,该第三级包括一第三电容器和一第三可饱和电感器,及一与该第三级并联之输出电容器。25.如申请专利范围第24项之方法,更包括一只变压器,该变压器具有一初级绕组及一次级绕组,该初级绕组耦合至其中一级,而该次级绕组耦合至下一级。26.一种高电压脉冲功率激光器系统,包含了:一用来供应电荷之功率源;一电容器,用来储存该电荷;一个具有至少一级之磁性脉冲压缩器电路,该至少一级包括一电容器及一可饱和电感器;一用以激励该至少一之电感器至逆向饱和之偏压电路;一耦合一端至该电容器及一第二端至该磁性脉冲压缩器电路之固态开关,用来周期性地将储存于该电容器中,做为一输入的电荷供给至该压缩器电路,此压缩器电路提供一顺向电流输出脉冲因应此输入,该压缩器电路当谐振地提供一反向电荷,该反向电荷系自一耦合至压缩器电路之负载反射,维持一顺向电流;一激光器,耦合至该磁性脉冲压缩器电路,该激光器接收该输出脉冲;以及一倒转电路,并联耦合该电容器,用以将该反向电荷储存并倒转,以获取一倒转电荷,该倒转电路也透过该开关提供该倒转电荷至该电容器。27.如申请专利范围第26项之系统,又含有一对电流偏压端子,耦合至该磁性脉冲压缩器电路,该对电流偏压端子用来提供一偏压电流至该压缩器电路。28.如申请专利范围第26项之系统,其中该磁性脉冲压缩器电路包含一第二级,该第二级包含一第二电容器及一第二可饱和电感器。29.如申请专利范围第26项之系统,更包含一线性电感器,该线性电感器与该开关串联耦合。30.如申请专利范围第26项之系统,又包含一第二电容器,耦合至该电容器以储存电荷。31.如申请专利范围第26项之系统,其中该倒转电路含有一电感器。32.如申请专利范围第26项之系统,又包括一功率源,该功率源提供该电荷至该电容器。33.如申请专利范围第26项之系统,其中该激光器可于横向放电时操作。34.如申请专利范围第26项之系统,又包含一变压器,该变压器具有一初级绕组及一次级绕组,该初级绕组耦合至该磁性脉冲压缩器电路的输出,而该次级绕组则耦合至该激光器。35.如申请专利范围第28项之系统,其中该磁性脉冲压缩器电路包括一第三级,该第三级包括一只第三电容器,一只第三可饱和电感器,及一只并联耦合至该第三级之输出电容器。36.如申请专利范围第35项之系统,又包含一变压器,该变压器有一初级绕组及一次级绕组,该初级绕组耦合至其中一级,而该次级绕组耦合至下一级。37.一种高电压脉冲功率激光器系统包含:一功率源;一脉冲压缩器电路,具有一耦合至该功率源之固态开关,该脉冲压缩器电路亦具有至少一级,该至少一级包括一电容器及一可饱和之电感器;一用以激励该至少一级之电感器至逆向饱和之偏压电路;一耦合至该脉冲压缩器电路的输出之激光器;该脉冲压缩器电路提供经过压缩之功率至该激光器,以因应来自该功率源且经过此固态开关的功率输入,该压缩器电路当谐振地回复不用于该激光器之能量,藉由倒转该不用之能量,并将回复后之能量返回至该功率源,维持一顺向电流。38.如申请专利范围第37项之系统,其中该脉冲压缩器电路包含一第二级,该第二级含有一只第二电容器以及一只第二可饱和电感器。39.如申请专利范围第37项之系统,其中该脉冲压缩器电路还包含一线性电感器与该开关串联耦合。40.如申请专利范围第37项之系统,又包含一电容器,耦合至该功率源,用来储存能量。41.如申请专利范围第37项之系统,其中该脉冲压缩器20电路更含有一倒转电路,该倒转电路含有一电感器。42.如申请专利范围第37项之系统,其中该激光器可于一横向放电时操作。43.如申请专利范围第42项之系统,其中该激光器是一激发物激光器。44.如申请专利范围第37项之系统,又含有一变压器,该变压器具有一初级绕组及一次级绕组,该初级绕组耦合至该脉冲压缩器电路的输出,而该次级绕组耦合至该激光器。45.如申请专利范围第37项之系统,其中该脉冲压缩器电路包含一第三级,该第三级包括一第三电容器,一第三可饱和电感器,以及一并联耦合至该第三级之输出电容器。46.如申请专利范围第45项之系统,更包含一只变压器,该变压器具有一初级绕组和一次级绕组,该初级绕组耦合至其中一级,而该次级绕组耦合至下一级。47.一种在一激光器系统中回复能量的方法,其步骤含有:周期性地供给电荷做为一输入,至一至少具有一级之脉冲压缩器电路,该至少一级包括一电容器及一可饱和电感器;提供一用以激励该至少一级之电感器至逆向饱和之偏压电路;提供一顺向电流输出脉冲至该激光器系统以因应此输入,该压缩器电路当谐振地提供一由该激光器反射之反向电荷,维持一顺向电流;藉着将该反向电荷倒转而获取一倒转电荷,来回复该反向电荷;以及在下一次输出脉冲期间,提供该倒转电荷至该压缩器电路作为该输入之一部分。48.如申请专利范围第47项之方法,其中该周期性供给步骤中,该脉冲压缩器电路包括一第二级,该第二级包括一第二电容器以及一第二可饱和电感器。49.如申请专利范围第47项之方法,其中该周期性供给步骤是利用一固态开关。50.如申请专利范围第49项之方法,又包含一线性电感器,该线性电感器耦合至该开关。51.如申请专利范围第47项之方法,在该周期性供给步骤之前,又包含将该电荷储存于一电容器中之步骤。52.如申请专利范围第47项之方法,其中一倒转电路是用于该回复步骤中,该倒转电路包含一只电感器。53.如申请专利范围第47项之方法,又包括提供一功率源以提供该充电的步骤。54.如申请专利范围第47项之方法,又包括提供该输出脉冲至一变压器之步骤,该变压器具有一初级绕组及一次级绕组,该初级绕组耦合至该脉冲压缩器电路的输出,而该次级绕组耦合至该负载。55.如申请专利范围第48项之方法,其中该脉冲压缩器电路包括一第三级,该第三级包括一第三电容器和一只第三可饱和电感器,及一与该第三级并联耦合之输出电容器。56.如申请专利范围第55项之方法,又包含一变压器,该变压器具有一初级绕组及一次级绕组,该初级绕组耦合至其中一级,而该次级绕组耦合至下一级。57.一种高电压脉冲功率激光器系统,包含有:一功率源;一用以储存一电荷之电容器;一具有一固态开关之脉冲压缩器电路,耦合至该功率源,该脉冲压缩器电路亦具有至少一级,该至少一级包括一电容器及一可饱和电感器;一用以激励该至少一级之电感器至逆向饱和之偏压电路;一耦合至该脉冲压缩器电路输出之脉冲放电激光器;一个并联耦合该电容器之倒转电路,用以储存并倒转一由该脉冲放电激光器反射之反向电荷;以及该脉冲压缩器电路始终一贯地提供顺向电流压缩功率至该激光器,而毫无失误,因应来自该功率源,经过固态开关的功率输入,该脉冲压缩器电路当谐振地提供一自该脉冲放电激光器反射之反向电荷,维持一顺向电流。58.如申请专利范围第57项之系统,其中该压缩器电路也将不用于该激光器之能量回复,并将此回复后之能量返回该功率源。59.如申请专利范围第57项之系统,其中该激光器为一横向放电激光器。60.如申请专利范围第57项之系统,其中该激光器为一激发物激光器。61.如申请专利范围第60项之系统,其中该激光器为一KrF激发物激光器。62.如申请专利范围第57项之系统,其中该脉冲压缩电路包括一第二级,该第二级包括一只第二电容器及一只第二可饱和电感器。63.如申请专利范围第57项之系统,其中该脉冲压缩电路包括一第三级,该第三级包括一只第三电容器和一只第三可饱和电感器,以及一只并联耦合该第三级之输出电容器。64.如申请专利范围第57项之系统,又包含一变压器,该变压器具有一初级绕组及一次级绕组,该初级绕组耦合至其中一级,而该次级绕组耦合至下一级。图式简单说明:第一图为本发明中之脉冲功率产生电路之一项较佳实施例的简图。第二图为本发明之脉冲功率产生电路之另一项实施例的简图。第三图以图形表示一典型之可饱和铁芯电感器中,磁通密度与磁场强度之间的关系。第四图A-第四图E为时序图,说明本发明之脉冲功率产生电路中的能量转换及回复周期。第五图为本发明中,使用脉冲功率产生电路之激光器系统的透视图。
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