CN109791869A

CN109791869A - 高电压电源装置

Info

Publication number: CN109791869A
Application number: CN201680089873.1A
Authority: CN
Inventors: 青木宁
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2016-10-04
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2019-05-21
Anticipated expiration: 2036-10-04
Also published as: EP3525231A4; EP3525231A1; WO2018066064A1; JPWO2018066064A1; CN109791869B; US20190311893A1; JP6658904B2; US10984997B2

Abstract

在接通开关电路(4)并断开开关电路(3、17、18)来从负电压产生部(2)对飞行管(5)施加负的直流电压并实施测量的期间中，接通开关电路(15)来通过辅助正电压产生部(11)对电容器(13)进行充电。在将施加电压的极性从负切换为正时，断开开关电路(4)而接通开关电路(17)，从电容器(13)向飞行管(5)供给大电流来将其静电电容迅速地充电为正电位。之后，通过断开开关电路(17)并接通开关电路(3)来从正电压产生部(1)对飞行管(5)施加稳定的正的直流电压。通过像这样在正负极性的切换时迅速地对飞行管(5)的静电电容进行充放电，即使电压产生部(1、2)的最大输出电流存在制约，也能够缩短直至施加稳定的电压为止的上升时间。

Description

高电压电源装置

技术领域

本发明涉及一种高电压电源装置，更详细地说涉及一种适于对飞行时间质谱分析装置的飞行管等静电电容比较大的容性负载施加直流高电压的高电压电源装置。

背景技术

在飞行时间质谱分析装置(以下根据习惯称作“TOFMS”)中，从离子射出部射出源自试样的各种离子，测量该离子在形成于飞行管内的飞行空间中飞行所需的飞行时间。飞行的离子具有与其质荷比m/z相应的速度，因此上述飞行时间与该离子的质荷比相应，能够根据各离子的飞行时间求出质荷比。

例如专利文献1所公开的那样，在TOFMS中，根据作为分析对象的离子的极性，来从能够切换地输出正负两极性的直流高电压的高电压电源装置对飞行管施加极性不同的几kV～十几kV左右的直流高电压。具有以下担忧：在分析执行过程中，如果飞行管的电位发生变动，则离子的飞行距离会发生变动，从而使质量精度或质量分辨率下降。另外，在反射型TOFMS中，也存在飞行管的电位变为用于形成使离子反射的反射电场的反射器的基准电位的情况，在这样的情况下，分析执行过程中的飞行管的电位变动对质量精度造成的影响更大。

因此，要求上述高电压电源装置能够确保电压变动约为几ppm以下的高稳定性并且能够输出几kV～十kV左右的直流高电压。另外，在能够交替地反复实施正离子的测量和负离子的测量的TOFMS中，需要以短周期进行高电压电源装置的输出电压的极性的切换，因此还要求在输出电压的极性切换时尽可能地缩短直至电压变稳定的时间。

图6是以往通常的飞行管用高电压电源装置的概要结构及其动作的说明图。

如图6的(a)所示，该高电压电源装置具备：正电压产生部1，其输出电压值为H[V]的正极性的直流高电压；负电压产生部2，其输出电压值为-H[V]的负极性的直流高电压；正侧开关电路3，其设置于将正电压产生部1与作为负载的飞行管5电连接的线路；以及负侧开关电路4，其设置于将负电压产生部2与飞行管5电连接的线路。一般来讲，开关电路3、4各自包括一个或多个MOSFET作为半导体开关元件。另外，大多利用将考-瓦二氏电路(Cockcroft-Walton circuit)等倍压整流电路多级连接而成的升压电路来作为正电压产生部1和负电压产生部2。直流高电压的电压值±H一般约为±5[kV]～±10[kV]。飞行管5是长度约为1[m]～2[m]的金属制的大致圆筒管，是具有Ca[F]的静电电容的容性负载。

当在TOFMS中为了交替地进行正离子的测量和负离子的测量而交替地切换施加于飞行管5的高电压的正负时，使正侧开关电路3和负侧开关电路4交替地接通和断开。但是，为了避免两个开关电路3、4同时处于接通状态，一般以如下方式控制这些开关电路3、4：在将一个开关电路(例如正侧开关电路3)从接通状态切换为断开状态之后，将另一个开关电路(例如负侧开关电路4)从断开状态切换为接通状态。

现在，当从两个开关电路3、4均为断开的状态起接通正侧开关电路3时，电流i1通过该正侧开关电路3从正电压产生部1流向飞行管5，飞行管5的静电电容被充电(参照图6的(a))。当静电电容被完全充满电时，飞行管5的电压施加侧端部5a的电位稳定在+H[V]，在该状态下实施测量(参照图6的(b))。在测量结束后，为了切换为向飞行管5施加负的高电压，首先断开正侧开关电路3，接着接通负侧开关电路4。于是，由之前累积在飞行管5的静电电容中的电荷形成的电流i2通过负侧开关电路4从飞行管5流向负电压产生部2。然后，该静电电容被充电为相反极性(参照图6的(c))。当静电电容被完全充满电为相反极性时，飞行管5的电压施加侧端部5a的电位稳定在-H[V]，在该状态下实施测量(参照图6的(d))。

飞行管5的静电电容取决于其大小等，但通常为几百pF～几nF左右。稳定化时间ts取决于电压产生部1、2的电流供给能力和针对负载变动的响应性，该稳定化时间ts是从开关电路3、4分别切换为接通状态的时间点起飞行管5的电压施加侧端部5a的电位逐渐向正方向或负方向上升直至其电位变得稳定所需的时间。如果提高电流供给能力(也就是如果增大电流i1、i2)则稳定化时间ts缩短，但越提高电流供给能力则电压产生部1、2所需的成本越高。另外，当在电压产生部1、2中提高针对负载变动的响应性时稳定化时间ts缩短，但具有直流电压的稳定性下降的担忧。由于这样的制约，使得提高电压产生部1、2的电流供给能力、针对负载变动的响应性存在极限。因此，在飞行管5的静电电容为几nF左右的情况下，以往的高电压电源装置中的稳定化时间ts为几百ms左右，该时间的长度成为在缩短向飞行管5施加的施加电压的极性切换的时间、也就是缩短交替地实施正离子测量和负离子测量时的测量周期的方面的主要的制约。

另外，关于这样的问题，不仅在输出电压的正负极性的切换时，而且在从停止电压施加的状态起开始电压施加时、也就是使施加电压从零上升至+H[V]或-H[V]时也同样。

另外，不仅在对飞行管5施加高电压的高电压电源装置中，而且在对静电电容比较大的负载(容性负载)施加稳定的直流高电压的高电压电源装置中也存在同样的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-80031号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明是为了解决上述问题而完成的，其主要目的在于，在对容性负载施加稳定的高电压的高电压电源装置中，一边抑制装置成本增加，一边在从电压施加停止状态起开始电压施加时、或切换施加电压的极性时使该电压的上升高速化。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题而完成的本发明是一种对负载施加直流高电压的高电压电源装置，具备：a)主电压产生部，其产生规定的直流高电压；b)开关部，其对将所述主电压产生部的电压输出端与所述负载连接的线路进行接通和断开；以及c)辅助电源部，其在通过将所述开关部从断开状态起接通来开始对所述负载施加由所述主电压产生部产生的直流高电压时，在接通该开关部之前或刚刚接通该开关部后，对所述负载供给比能够由所述主电压产生部供给的电流大的电流，来对该负载的静电电容进行充电。

在本发明所涉及的高电压电源装置中，当接通处于断开状态的开关部时，经由该开关部使主电压产生部与负载连接，对负载施加由主电压产生部产生的直流高电压。此时，辅助电源部在即将接通开关部时或刚刚接通该开关部后，在短时间内对负载供给比能够由主电压产生部供给的电流大的电流。设为在施加于负载的直流高电压为正的情况下辅助电源部向负载供给正的电流(也就是向负载流入电流)，在施加于负载的直流高电压为负的情况下辅助电源部向负载供给负的电流(也就是从负载引出电流)即可。利用由该辅助电源部供给的电流对负载的静电电容急速地充电，因此不需要或者能够减少由从主电压产生部对负载的电流供给实现的静电电容的充电，在开关部接通之后，负载的电位在短时间内静态地确定为期望的值。

在想要对负载施加变动小的稳定的直流高电压的情况下，如上所述，主电压产生部的电流供给能力由于成本原因等而受到制约。与此相对地，辅助电源部的主要目的在于在施加电压上升时对负载的静电电容进行充电，因此采用能够在短时间内供给大的电流的结构即可。

因此，能够采用以下结构：在本发明所涉及的高电压电源装置中，所述辅助电源部包括：电容器；充电用电源部，其对该电容器进行充电；以及第一辅助开关部，其对将所述电容器与所述负载连接的线路进行接通和断开。

在该结构中，在将开关部从断开状态切换为接通状态来开始对负载施加由主电压产生部产生的直流高电压之前，预先利用充电用电源部对电容器进行充电。而且，例如在即将将开关部从断开状态切换为接通状态时，通过短时间地接通第一辅助开关部，来使由累积在电容器中的电荷形成的电流通过第一辅助开关部供给至负载，从而对该负载的静电电容进行充电。在再次断开第一辅助开关部来将电容器与负载切断之后接通开关部，对负载施加由主电压产生部产生的直流高电压。通过接通第一辅助开关部，累积在电容器中的电荷被放电，能够向负载暂时地供给大的电流。由此，能够短时间地使负载的电位上升，并在主电压产生部与负载连接之后迅速地使负载的电位稳定在由该主电压产生部产生的直流高电压。

在上述结构的高电压电源装置的一个方式中，能够采用以下结构：所述辅助电源部还包括第二辅助开关部，所述第二辅助开关部对将所述充电用电源部与所述电容器连接的线路进行接通和断开，并且所述第二辅助开关部在所述第一辅助开关部断开的期间中接通，在该第一辅助开关部接通时断开。

在该结构中，在第一辅助开关部接通时断开第二辅助开关部来将充电用电源部与电容器切断，能够对负载供给由此前累积在电容器中的电荷形成的大的电流。

另外，在上述结构的高电压电源装置的另一方式中，也可以采用以下结构：所述辅助电源部还包括电阻部，所述电阻部设置于将所述充电用电源部与所述电容器连接的线路，所述电阻部对在所述第一辅助开关部接通时从所述充电用电源部通过该第一辅助开关部的电流进行限制。

即，在该方式中，将上述方式中的第二辅助开关部置换为电阻部。在该结构中，在接通第一辅助开关部时，处于电容器与充电用电源部通过电阻部进行了连接的状态。但是，如果事先以某种程度增大电阻部的电阻值，则电流不易从充电用电源部通过电阻部流向负载，因此在接通第一辅助开关部时，能够对负载供给由累积在电容器中的电荷形成的大的电流。

另外，本发明所涉及的高电压电源装置可以是向负载施加正和负中的任一方的极性的直流高电压的单极性型电源装置，但也能够应用于能够向负载选择性地施加正极性的直流高电压和负极性的直流高电压的正负两极性切换型电源装置。

即，能够采用以下结构：在本发明所涉及的高电压电源装置中，所述主电压产生部包括：正侧主电压产生部，其产生正极性的直流高电压；以及负侧主电压产生部，其产生负极性的直流高电压，所述开关部包括：正侧开关部，其对将所述正侧主电压产生部的电压输出端与所述负载连接的线路进行接通和断开；以及负侧开关部，其对将所述负侧主电压产生部的电压输出端与所述负载连接的线路进行接通和断开，所述辅助电源部包括：正侧辅助电源部，其在通过将所述正侧开关部从断开状态起接通来开始对所述负载施加由所述正侧主电压产生部产生的直流高电压时，在接通该正侧开关部之前或刚刚接通该正侧开关部后，对所述负载供给比能够由所述正侧主电压产生部供给的电流大的电流，来将该负载的静电电容充电为正极性；以及负侧辅助电源部，其在通过将所述负侧开关部从断开状态起接通来开始对所述负载施加由所述负侧主电压产生部产生的直流高电压时，在接通该负侧开关部之前或刚刚接通该负侧开关部后，对所述负载供给比能够由所述负侧主电压产生部供给的电流大的电流，来将该负载的静电电容充电为负极性。

根据该结构，不仅在从没有对负载施加电压的状态起开始施加正的或负的电压时，而且在将施加于负载的直流高电压的极性从正切换为负或者反过来进行切换时，也能够将负载的静电电容迅速地充电为与此前相反的极性，由此能够使切换后的电压迅速地稳定。

例如在TOFMS中，需要在根据作为分析对象的离子的极性来切换极性的飞行管的电位充分地稳定后实施测量，但通过使用上述本发明所涉及的高电压电源装置来作为电源装置，能够迅速地进行飞行管的电位的切换，因此能够缩短交替地执行正离子测量和负离子测量的测量周期。

发明的效果

根据本发明所涉及的高电压电源装置，在从停止对负载施加电压的电压施加停止状态起开始电压施加时、或切换施加电压的极性时，利用与输出电压的稳定性高的主电压产生部相独立的专用的辅助电源部对负载的静电电容迅速地进行充电，因此即使主电压产生部的输出电流存在制约，也能够使负载的电位迅速地静态地确定为期望的稳定的值。由此，能够抑制电压稳定性高的主电压产生部的输出电流，因此能够抑制成本增加。另外，不需要使针对负载变动的响应性超出必要地提高，因此能够对负载施加稳定的直流高电压。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的高电压电源装置的概要结构图。

图2是第一实施例的高电压电源装置中的输出电压的极性切换时的动作说明图。

图3是本发明的第二实施例的高电压电源装置的概要结构图。

图4是第二实施例的高电压电源装置中的输出电压的极性切换时的控制信号的时序图。

图5是第二实施例的高电压电源装置中的输出电压的极性切换时的动作说明图。

图6是以往的高电压电源装置的概要结构及其动作的说明图。

具体实施方式

[第一实施例]

以下参照附图来说明本发明所涉及的高电压电源装置的第一实施例。图1是第一实施例的高电压电源装置的概要结构图，图2是第一实施例的高电压电源装置中的输出电压的极性切换时的动作说明图。在图1中，对与图6所示的以往的高电压电源装置相同或相当的构成要素标注相同的附图标记。

在本实施例的高电压电源装置中，正电压产生部1、负电压产生部2、正侧开关电路3、负侧开关电路4、以及作为负载的飞行管5与图6所示的以往的高电压电源装置完全相同，还在其中追加了辅助电源部10。

辅助电源部10包括：辅助正电压产生部11，其输出电压值为+(H+α)[V]的正极性的直流高电压；辅助负电压产生部12，其输出电压值为-(H+α)[V]的负极性的直流高电压；第一电容器13，其一端接地；第二电容器14，其同样地一端接地；正侧第二辅助开关电路15，其设置于将辅助正电压产生部11与第一电容器13的另一端电连接的线路；正侧第一辅助开关电路17，其设置于将该第一电容器13的另一端与飞行管5电连接的线路；负侧第二辅助开关电路16，其设置于将辅助负电压产生部12与第二电容器14的另一端电连接的线路；以及负侧第一辅助开关电路18，其设置于将该第二电容器14的另一端与飞行管5电连接的线路。

辅助电源部10中的开关电路15～18均能够与开关电路2、4同样地分别由一个或多个MOSFET等半导体开关元件构成。另外，还能够使用半导体开关元件以外的例如电磁继电器等。另外，控制部20控制开关电路3、4、15～18各自的接通(ON)和断开(OFF)的动作，通常以包括微型处理器、ROM、RAM等的微型计算机为中心来构成。

辅助正电压产生部11的输出即直流高电压的电压值(H+α)[V]比正电压产生部1的输出即直流高电压的电压值H[V]高出α[V]。同样地，辅助负电压产生部12的输出即直流高电压的电压值-(H+α)[V]的绝对值比负电压产生部2的输出即直流高电压的电压值-H[V]的绝对值高出α[V]。如后述的那样，能够根据第一电容器13的电容、第二电容器14的电容、飞行管5的静电电容的电容值Ca等来适当地决定α[V]。

参照图2来说明该高电压电源装置中的对飞行管5施加的施加电压的极性切换时的动作。

现在，设为在负侧开关电路4为接通状态、正侧开关电路3为断开状态、第一辅助开关电路17、18也均为断开状态下，飞行管5的电压施加侧端部5a的电稳定在-H[V]。此时，正侧第二辅助开关电路15为接通状态，利用辅助正电压产生部11的输出电压+(H+α)[V]对第一电容器13充电(参照图2的(a))。当完全充满电时，第一电容器13的两端电压为+(H+α)[V]。

在将对飞行管5施加的施加电压从负极性向正极性切换时，首先将负侧开关电路4、正侧第二辅助开关电路15设为断开状态，并接通正侧第一辅助开关电路17。于是，经由该正侧第一辅助开关电路17使第一电容器13与飞行管5连接，由累积在第一电容器13中的电荷形成的电流流向飞行管5(参照图2的(b))。在此之前，飞行管5的静电电容被充电成电压施加侧端部5a为负极性，但通过上述电流的流入而急速地被充电为正极性。

此时，电压施加侧端部5a的电压H’[V]与第一电容器13的电容Cb[F]、飞行管5的静电电容的电容值Ca[F]、以及α[V]为如下的关系。

α＝(2Ca/Cb)H’[V]

因而，如果Ca、Cb已知，则能够求出用于将H’[V]设为H[V]的α[V]。例如，如果Ca＝1[nF]、Cb＝7[nF]、H[V]＝±7[kV]，则α＝(2/7)×7＝2[kV]。即，辅助正电压产生部11的输出电压为9[kV]即可。

在利用从第一电容器13供给的电流来对飞行管5的静电电容进行充电之后，断开正侧第一辅助开关电路17，接通正侧开关电路3、正侧第二辅助开关电路15。由此，正电压产生部1与飞行管5连接，因此电压值为H[V]的稳定的直流电压被施加于飞行管5(参照图2的(c))。另一方面，由于上述第一电容器13的放电而其充电电压下降，但通过正侧第二辅助开关电路15接通，来将第一电容器13与辅助正电压产生部11再次连接，第一电容器13被充电至其两端电压达到+(H+α)[V]为止。在从正电压产生部1对飞行管5施加稳定的直流电压的状态下实施测量(参照图2的(d))。在执行测量时，负侧第二辅助开关电路16为接通状态，因此利用辅助负电压产生部12的输出电压-(H+α)[V]对第二电容器14充电，第二电容器14的两端电压为-(H+α)[V]。

当测量结束时，控制部20将正侧开关电路3和负侧第二辅助开关电路16设为断开状态，并接通负侧第一辅助开关电路18，以将对飞行管5施加的施加电压从正极性切换为负极性。于是，经由负侧第一辅助开关电路18使第二电容器14与飞行管5连接，由于累积在第二电容器14中的电荷而从飞行管5向第二电容器14流动电流(参照图2的(e))。在此之前飞行管5的静电电容被充电成电压施加侧端部5a为正极性，但通过上述电流的流出而被急速地充电为负极性。

在通过由第二电容器14引出电流而使飞行管5的静电电容被充电为负极性之后，控制部20断开负侧第一辅助开关电路18，接通正侧开关电路3和负侧第二辅助开关电路16。由此，负电压产生部2与飞行管5连接，因此稳定的负的直流电压施加于飞行管5(参照图2的(f))。另一方面，由于上述第二电容器14的放电而其充电电压下降，但通过负侧第二辅助开关电路16接通，第二电容器14与辅助负电压产生部12再次连接，第二电容器14被充电至其两端电压为-(H+α)[V]为止。在从负电压产生部2向飞行管5施加稳定的直流电压的状态下实施测量(参照图2的(a))。

如以上那样，在第一实施例的高电压电源装置中，在将施加于飞行管5的电压从正极性向负极性切换或者反过来进行切换时，通过辅助电源部10向飞行管5供给基于预先累积在第一电容器13、第二电容器14中的电荷的电流，对飞行管5的静电电容充电至想要切换的极性的直流高电压附近的值。从第一电容器13、第二电容器14供给的电流不存在如从电压产生部1、2供给的电流那样的制约，基本上流动由第一辅助开关电路17、18的内部电阻的电阻值(或者，在与其串联地连接有保护电阻等的情况下，为与该电阻串联的串联电阻值)决定的大小的电流。因此，迅速地进行飞行管5的静电电容的充电，因而，与不存在辅助电源部10的情况相比，在极性切换时直至变为稳定的直流电压为止的时间(稳定化时间)也更快。

[第二实施例]

参照图3～图5来说明本发明所涉及的高电压电源装置的第二实施例。图3是第二实施例的高电压电源装置的概要结构图，图4是第二实施例的高电压电源装置中的输出电压的极性切换时的控制信号的时序图，图5是第二实施例的高电压电源装置中的输出电压的极性切换时的动作说明图。在图3中，对与图1所示的第一实施例的高电压电源装置相同或相当的构成要素标注相同的附图标记。另外，图5的(a)～(f)分别与图2的(a)～(f)对应。

在第二实施例的高电压电源装置中，将第一实施例的高电压电源装置中的两个第二辅助开关电路15、16分别置换为电阻器105、106。该电阻器105、106具有几百kΩ～几MΩ左右的大小的电阻值。即，在第二实施例的高电压电源装置中，辅助正电压产生部11与第一电容器13通过电阻器105而始终连接，辅助负电压产生部12与第二电容器14通过电阻器106而始终连接。

如图5的(a)所示，在负侧开关电路4为接通状态、正侧开关电路3为断开状态、第一辅助开关电路17、18也均为断开状态、飞行管5的电压施加侧端部5a的电位稳定在-H[V]时，经由电阻器105而连接了辅助正电压产生部11的第一电容器13的两端电压被充电为+(H+α)[V]。之后，在将对飞行管5施加的施加电压从负极性向正极性切换时，将负侧开关电路4设为断开状态，控制部20对正侧第一辅助开关电路17提供如图4的(a)所示的控制信号，仅在短时间(在本例中为1ms)内接通正侧第一辅助开关电路17。于是，经由该正侧第一辅助开关电路17使第一电容器13与飞行管5连接，由累积在第一电容器13中的电荷形成的电流流向飞行管5(参照图5的(b))。在此之前飞行管5的静电电容被充电成电压施加侧端部5a为负极性，但通过上述电流的流入而被急速地充电为正极性。当接通正侧第一辅助开关电路17时，还经由电阻器105使辅助正电压产生部11与飞行管5连接，但电阻器105的电阻值大，因此通过使接通正侧第一辅助开关电路17的时间与后述的正侧开关电路3的接通时间相比足够短，能够几乎忽略从辅助正电压产生部11流向飞行管5的电流。

在通过从第一电容器13供给的电流来对飞行管5的静电电容进行充电之后，控制部20断开正侧第一辅助开关电路17，并通过向正侧开关电路3提供图4的(b)所示的控制信号而接通正侧开关电路3。该接通时间在本例中为24ms，如上所述，该接通时间与正侧第一辅助开关电路17的接通时间相比足够长。由此，正电压产生部1与飞行管5连接，因此电压值为H[V]的稳定的直流电压施加于飞行管5(参照图5的(c))。另一方面，由于上述第一电容器13的放电而其充电电压下降，但第一电容器13与辅助正电压产生部11经由电阻器105而连接，因此在放电后第一电容器13开始被充电，并被充电至其两端电压为+(H+α)[V]为止。在从正电压产生部1向飞行管5施加稳定的直流电压的状态下实施测量(参照图5的(d))。另一方面，在负侧第一辅助开关电路18断开的状态下，第二电容器14的两端电压被辅助负电压产生部12充电至-(H+α)[V]。

当测量结束时，为了将对飞行管5施加的施加电压从正极性切换为负极性，控制部20将正侧开关电路3设为断开状态，并仅在短时间(在该例中为1ms)内接通负侧第一辅助开关电路18。于是，经由负侧第一辅助开关电路18使第二电容器14与飞行管5连接，通过累积在第二电容器14中的电荷来从飞行管5向第二电容器14流动电流(参照图5的(e))。在此之前飞行管5的静电电容被充电成电压施加侧端部5a为正极性，但通过上述电流的流出而被急速地充电为负极性。

在通过由第二电容器14引出电流来使飞行管5的静电电容被充电为负极性之后，控制部20断开负侧第一辅助开关电路18，接通正侧开关电路3。由此，负电压产生部2与飞行管5连接，因此稳定的负的直流电压施加于飞行管5(参照图5的(f))。另一方面，由于上述第二电容器14的放电而其充电电压下降，但当负侧第一辅助开关电路18断开时，第二电容器14被再次充电至其两端电压达到-(H+α)[V]为止。在从负电压产生部2向飞行管5施加稳定的直流电压的状态下实施测量(参照图5的(a))。

如以上那样，在第二实施例的高电压电源装置中，使第一辅助开关电路17、18的接通时间与开关电路3、4的接通时间相比足够短，由此实现与第一实施例大致相同的动作。在由本发明人进行的电路仿真中，能够确认的是，稳定化时间被从约40ms缩短至约10ms。

此外，在上述说明中，在施加于飞行管5的电压的极性的切换时利用了辅助电源部10，但不言而喻的是，在从没有施加电压的状态起开始施加正的或负的高电压时，也能够通过利用辅助电源部10来使电压的上升高速化。

另外，上述记载的高电压电源装置的结构只是本发明的一例，即使在本发明的主旨的范围内适当地进行变形、追加、修改，当然也包括在本申请权利要求书的范围中。

另外，应该明白的是，本发明所涉及的高电压电源装置不仅能够用于对TOFMS的飞行管施加高电压的用途，也能够用于需要高速地切换约为±几[kV]的高电压的各种用途或装置中。

附图标记说明

1：正电压产生部；2：负电压产生部；3：正侧开关电路；4：负侧开关电路；5：飞行管；5a：电压施加侧端部；10：辅助电源部；11：辅助正电压产生部；12：辅助负电压产生部；13：第一电容器；14：第二电容器；15：正侧第二辅助开关电路；16：负侧第二辅助开关电路；17：正侧第一辅助开关电路；18：负侧第一辅助开关电路；105、106：电阻器；20：控制部。

Claims

1.一种高电压电源装置，对负载施加直流高电压，所述高电压电源装置的特征在于，具备：

a)主电压产生部，其产生规定的直流高电压；

b)开关部，其对将所述主电压产生部的电压输出端与所述负载连接的线路进行接通和断开；以及

c)辅助电源部，其在通过将所述开关部从断开状态起接通来开始对所述负载施加由所述主电压产生部产生的直流高电压时，在接通该开关部之前或刚刚接通该开关部后，对所述负载供给比能够由所述主电压产生部供给的电流大的电流，来对该负载的静电电容进行充电。

2.根据权利要求1所述的高电压电源装置，其特征在于，

所述辅助电源部包括：

电容器；

充电用电源部，其对该电容器进行充电；以及

第一辅助开关部，其对将所述电容器与所述负载连接的线路进行接通和断开。

3.根据权利要求2所述的高电压电源装置，其特征在于，

所述辅助电源部还包括第二辅助开关部，所述第二辅助开关部对将所述充电用电源部与所述电容器连接的线路进行接通和断开，并且所述第二辅助开关部在所述第一辅助开关部断开的期间中接通，在该第一辅助开关部接通时断开。

4.根据权利要求2所述的高电压电源装置，其特征在于，

所述辅助电源部还包括电阻部，所述电阻部设置于将所述充电用电源部与所述电容器连接的线路，所述电阻部对在所述第一辅助开关部接通时从所述充电用电源部通过该第一辅助开关部的电流进行限制。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的高电压电源装置，其特征在于，

所述主电压产生部包括：

正侧主电压产生部，其产生正极性的直流高电压；以及

负侧主电压产生部，其产生负极性的直流高电压，

所述开关部包括：

正侧开关部，其对将所述正侧主电压产生部的电压输出端与所述负载连接的线路进行接通和断开；以及

负侧开关部，其对将所述负侧主电压产生部的电压输出端与所述负载连接的线路进行接通和断开，

所述辅助电源部包括：

正侧辅助电源部，其在通过将所述正侧开关部从断开状态起接通来开始对所述负载施加由所述正侧主电压产生部产生的直流高电压时，在接通该正侧开关部之前或刚刚接通该正侧开关部后，对所述负载供给比能够由所述正侧主电压产生部供给的电流大的电流，来将该负载的静电电容充电为正极性；以及

负侧辅助电源部，其在通过将所述负侧开关部从断开状态起接通来开始对所述负载施加由所述负侧主电压产生部产生的直流高电压时，在接通该负侧开关部之前或刚刚接通该负侧开关部后，对所述负载供给比能够由所述负侧主电压产生部供给的电流大的电流，来将该负载的静电电容充电为负极性。