脉冲信号输出电路制造技术

本发明专利技术涉及脉冲信号输出电路。该脉冲信号输出电路包括：脉冲变压器，包括初级线圈和次级线圈；开关部，切换初级侧电流的作用方向；初级侧电容器，布置在初级侧电流的路径上；整流部，对在次级线圈上感应的次级侧电压进行整流并输出整流电压；次级侧电容器，通过整流电压充电并释放电荷；晶体管，根据次级侧电容器的电压接通和断开；及切换时序控制器，控制开关部切换初级侧电流的作用方向的时序，其中，切换时序控制器进行控制，以当初级侧电压振荡且改变为与初级侧电压在开关部的一个切换周期的开始时刻的极性相反的极性时，切换初级侧电流的作用方向。本发明专利技术能够提高从脉冲变压器的初级侧到次级侧的电力传输效率。

Pulse signal output circuit

The invention relates to a pulse signal output circuit. The pulse signal output circuit includes: pulse transformer, including primary coil and secondary coil; switch part, switching the action direction of primary side current; primary side capacitor, arranged on the path of primary side current; rectifier part, rectifying the secondary side voltage induced on the secondary coil and outputting rectifying voltage; secondary side capacitor, charging and releasing through rectifying voltage Charge; transistor, turn on and off according to the voltage of the capacitor on the secondary side; and switch timing controller, control the timing of switching the direction of action of the primary side current of the switch section, wherein, the switch timing controller controls to switch when the primary side voltage oscillates and changes to the polarity opposite to the polarity of the primary side voltage at the beginning of a switching cycle of the switch section Direction of action of the primary side current. The invention can improve the power transmission efficiency from the primary side to the secondary side of the pulse transformer.

【技术实现步骤摘要】
脉冲信号输出电路
本专利技术涉及一种脉冲信号输出电路。
技术介绍
用于产生脉冲信号并输出该脉冲信号的脉冲信号输出电路已经用于各种应用场合中。例如，在日本专利申请特开2013-222978号公报(下文称为专利文献1)中，公开了一种脉冲信号输出电路的技术：能够用于通过脉冲信号发出由安装在加工位置的现场指示器所测得的处理数量。专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路包括开关部、初级侧电容、脉冲变压器、整流部、次级侧电容、电阻器和场效应晶体管(FET)。另外，专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路通过接通或断开连接到DC电源的开关部包括的各开关来产生脉冲信号，并输出该脉冲信号。具体地，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，为了将待输出的脉冲信号切换到低电平，接通或断开开关部包括的各开关，使得从DC电源输出的电流经初级侧电容作用于脉冲变压器的初级侧。在此情况下，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，作用于初级侧的电流激励脉冲变压器，由此由于初级线圈的两端之间的电压，在次级线圈的两端之间感应出电压。之后，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，通过脉冲变压器在次级侧感应的电压经整流部进行全波整流，并且作用于FET的栅极和源极之间以及次级侧电容和电阻器中每一者的两端之间。因此，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，通过经历全波整流的电压，次级侧电容变化，且FET导通，脉冲信号转变为低电平。在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，如果设于脉冲变压器的初级侧的开关部包括的开关从OFF状态切换到ON状态，则会在脉冲变压器的次级侧电路中短暂地流过大量电流。此后，在次级侧电路中流过的电流减小并且变为0A。因此，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，作用于FET的栅极和源极之间以及次级侧电容和电阻器中每一者的两端之间的电压也降低。然而，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，如果在脉冲变压器的次级侧电路中流过的电流变为0A，则存储在次级侧电容中的电荷释放，于是FET保持在ON状态，并且脉冲信号也保持在低电平。并且，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，开关部配置成切换为开或关，使得从DC电源输出到脉冲变压器的初级侧的电流的作用方向反转。更具体地，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，开关部具有用于施加正向电流的开关(下文称为“正向开关”)，和用于施加负向电流的开关(下文称为“负向开关”)。而且，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，排他地(互补地)控制正向开关和负向开关中的每一者在ON状态和OFF状态之间的切换。换言之，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，当正向开关切换为开时，负向开关切换为关，由此将正向电流施加到脉冲变压器的初级侧，而当负向开关切换为开时，正向开关切换为关，由此将负向电流施加到脉冲变压器的初级侧。因此，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，当开关部将负向电流施加到脉冲变压器的初级侧时，在脉冲变压器中，在次级线圈的两端之间感应出反向电压。因此，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，在脉冲变压器的次级侧流动的电流的方向也反转。然而，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，由于在次级侧感应的电压经整流部全波整流，所以即使在脉冲变压器的次级侧感生反向电压，在次级侧电容器和电阻中每一者的两端之间仍施加有与开关部将正向电流施加到脉冲变压器的初级侧时的状态相同状态的电压。换言之，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，即使脉冲变压器使得在脉冲变压器的次级侧感生了反向电压，FET的栅极和源极之间的电压也上升。因此，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，即使开关部将负向电流施加到脉冲变压器的初级侧，FET也保持在ON状态，并且脉冲信号也保持在低电平。同时，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，为了将脉冲信号切换至高电平，开关部所包括的开关的状态保持在原来的状态。那么，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，由脉冲变压器在次级侧感生的电压保持恒定而不改变。换言之，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，在脉冲变压器的次级侧感生的电压的方向固定为正向和负向中的任一个方向，并且电流的方向也固定为一个方向。因此，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，如果脉冲变压器的次级侧电路中流动的电流变为0A，并且存储在次级侧电容器中的所有电荷被释放，则FET切换为关，并且脉冲信号转变为高电平。如上所述，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，连接到DC电源的开关部所包括的开关中的每个开关切换为开或关，由此FET切换为开或关。因此，产生脉冲信号。另外，如同在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路，初级侧和次级侧通过脉冲变压器在直流的方式彼此绝缘。脉冲变压器的初级侧和次级侧以交流的方式结合。因此，在AC耦合度低的情况下，从脉冲变压器的初级侧传输到次级侧的电力的量小。因此，需要提高从初级侧到次级侧的电力传输效率。然而，在专利文献1中所公开的脉冲信号输出电路中，由于脉冲变压器的初级线圈和次级线圈中每一者的端子之间的电压因脉冲变压器的初级侧的电感分量和初级侧电容器的串联谐振而振荡(这种振荡称为“震荡(ringing)”)，所以取决于开关部所包括的开关被切换为开或关的时刻，当切换开关时，电压的电压值可能取决于振荡降低一定值。在此情况下，从初级侧传输到次级侧的电力的量降低，并且从脉冲变压器的初级侧到次级侧的电力的传输效率降低(后文将参照图12具体说明)。现在，将说明如下情况的示例：在专利文献1中公开的脉冲信号输出电路中，从脉冲变压器的初级侧到次级侧的电力的传输效率降低。图12是示出相关技术的脉冲信号输出电路的电力传输效率降低的情况的示例的时序图。图12示出了示例：在专利文献1中公开的脉冲信号输出电路中控制正向开关和负向开关的ON/OFF状态以将待输出的脉冲信号转换为低电平，并且脉冲变压器的初级侧的电压和电流量(初级侧电压和初级侧电流)根据开关的状态改变。并且，可以说，尽管初级侧电压和次级侧电压的电压值不同，但是图12所示的初级侧电压的波形与脉冲变压器的次级侧的电压(次级侧电压)的波形相同。在图12所示的时序图中，在时刻t0、时刻t1和时刻t2，正向开关和负向开关中的每一者切换为开或关。如图12所示，如果正向开关和负向开关中的每一者切换为开或关，则脉冲变压器的初级侧电压因脉冲变压器的初级侧的电感分量和初级侧电容器的串联谐振而振荡。并且，脉冲变压器的初级侧电流根据初级侧电压的振荡而振荡。并且，初级侧电压的振荡频率根据脉冲变压器的初级侧的电感分量的电感值和初级侧电容器的电容值来确定，并且振荡的阻尼度根据处于ON状态的正向开关和负向开关中每一者的电阻值以及脉冲变压器的初级线圈的电阻值来确定。在图12所示的时序图中，在正向开关和负向开关切换时，初级侧电压在时刻t1附近的波形值得关注。在时刻t1，正向开关和负向开关切换，由此负向电流施加在脉冲变压器的初级侧。因此，初级侧电压变为负电压。另外，在时刻t0，正向开关和负向开关切换，由此正向电流施加在脉冲变压器的初级侧，于是初级侧电压变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉冲信号输出电路，其用于基于连接到所述脉冲信号输出电路的DC电源提供的电流输出脉冲信号，所述脉冲信号输出电路包括：/n脉冲变压器，其包括初级线圈和次级线圈；/n开关部，其用于切换作为初级侧电流的所述电流对所述脉冲变压器的所述初级线圈的作用方向；/n初级侧电容器，其布置在所述初级侧电流的路径上；/n整流部，其用于对在所述次级线圈上基于根据所述初级侧电流施加于所述初级线圈的初级侧电压所感应的次级侧电压进行整流，并输出所述整流电压；/n次级侧电容器，其通过所述整流电压充电，并释放电荷；/n晶体管，其根据所述次级侧电容器的电压接通和断开；以及/n切换时序控制器，其控制所述开关部切换所述初级侧电流的所述作用方向的时序，/n其中，所述切换时序控制器配置成用于进行控制，以当所述初级侧电压由于所述初级线圈和所述初级侧电容器的串联谐振而振荡，并且改变为相对于所述初级侧电压在所述开关部的一个切换周期的开始时刻的极性相反的极性时，切换所述初级侧电流的所述作用方向。/n

【技术特征摘要】
20180530 JP 2018-1040941.一种脉冲信号输出电路，其用于基于连接到所述脉冲信号输出电路的DC电源提供的电流输出脉冲信号，所述脉冲信号输出电路包括：
脉冲变压器，其包括初级线圈和次级线圈；
开关部，其用于切换作为初级侧电流的所述电流对所述脉冲变压器的所述初级线圈的作用方向；
初级侧电容器，其布置在所述初级侧电流的路径上；
整流部，其用于对在所述次级线圈上基于根据所述初级侧电流施加于所述初级线圈的初级侧电压所感应的次级侧电压进行整流，并输出所述整流电压；
次级侧电容器，其通过所述整流电压充电，并释放电荷；
晶体管，其根据所述次级侧电容器的电压接通和断开；以及
切换时序控制器，其控制所述开关部切换所述初级侧电流的所述作用方向的时序，
其中，所述切换时序控制器配置成用于进行控制，以当所述初级侧电压由于所述初级线圈和所述初级侧电容器的串联谐振而振荡，并且改变为相对于所述初级侧电压在所述开关部的一个切换周期的开始时刻的极性相反的极性时，切换所述初级侧电流的所述作用方向。


2.根据权利要求1所述的脉冲信号输出电路，其中，
所述切换时序控制器配置成用于进行控制，以在所述初级侧电压的振荡具有所述相反极性的峰值的时刻切换所述初级侧电流的所述作用方向。


3.根据权利要求2所述的脉冲信号输出电路，其中，
所述切换时序控制器配置成用于进行控制，以在所述初级侧电压的所述振荡在所述开始时刻之后具有所述相反极性的第一峰值的时刻切换所述初级侧电流的所述作用方向。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的脉冲信号输出电路，其中，
表示切换所述初...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩野阳一，
申请(专利权)人：横河电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP