JP2000156973A - 高圧電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧電源をＣＰＵによりデジタル制御した場
合でも、負荷の短絡時等に発生する過剰電流の発生を抑
制することができる高圧電源装置を提供する。 【解決手段】 昇圧トランス１６の１次巻線側に供給さ
れる直流電圧Ｖ_inは、スイッチ素子２０によりスイッチ
ングされる。これにより昇圧トランス１６の２次巻線側
に誘起された交番電流はダイオード５０及びコンデンサ
５２で構成された整流平滑回路５４で整流平滑されて抵
抗７２を介して負荷へ供給される。抵抗７２は、負荷４
０が短絡した場合の短絡電流が１００μＡ以下となるよ
うな高インピーダンスの抵抗となっている。このため、
負荷が短絡した場合等の異常時において抵抗７２に全電
力がかかった場合でも、短絡電流が１００μＡ以下とな
るため、負荷や高圧電源部１２の各素子を損傷してしま
うことがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧電源装置に係
り、より詳しくは、電子写真方式のプリンタ、複写機等
の電源として用いることができるデジタル制御方式の高
圧電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真方式のプリンタ、複
写機等の高圧電源装置として、ＣＰＵにより制御するデ
ジタル制御方式の高圧電源装置が知られている。このよ
うな高圧電源装置のうち、出力を直流とする高圧電源装
置の例を図６に示す。

【０００３】図６に示す高圧電源装置３００は、電圧検
出回路３０２によって検出された電圧モニタ値Ｖ_mon 、
又は電流検出回路３０４によって検出された電流モニタ
値Ｉ _mon をＡ／Ｄ変換器３０６を介してＣＰＵ３０８に
フィードバックし、その値が目標値に一致するようにパ
ルス発振器３１０により生成されるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ
Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）
信号のデューティを制御する。このＰＷＭ信号により昇
圧トランス３１２への直流電源３１４により印加された
電力の印加／非印加を制御するためのスイッチング回路
３１６のオン／オフを制御する。これにより、昇圧トラ
ンス３１２の２次側に交番電流が誘起され、該誘起され
た電流が整流平滑回路３１８によって整流平滑されて負
荷３２０へ供給される。

【０００４】ところが、このような高圧電源装置３００
では、ＣＰＵ３０８により電圧をモニタするサンプリン
グ時間が例えば数ｍｓｅｃ程度かかる場合があり、負荷
３２０が短絡した場合等の異常状態になった場合には、
次のサンプリングのタイミングまで最大数ｍｓｅｃもの
間過剰な電流が流れてしまう。このため、負荷や高圧電
源装置自体を損傷してしまう恐れがある。

【０００５】これを防止するためには、電圧検出回路３
０２とスイッチング回路３１６との間に新たに制御回路
を設け、電圧検出回路３０２の出力値が異常だった場合
には制御回路によりスイッチング回路３１６を制御して
出力を停止させたり、ＰＷＭ信号のデューティを変更し
て出力を抑制させたりする等の制御を行うことが考えら
れるが、異常時の制御のために新たに制御回路を設ける
のはコスト的、機能的にも好ましくない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事実を
考慮し、高圧電源をＣＰＵによりデジタル制御した場合
でも、負荷の短絡時等に発生する過剰電流の発生を抑制
することができる高圧電源装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明の高圧電源装置は、昇圧トラン
スと、デューティが可変であるパルス幅変調信号を生成
する信号生成手段と、前記昇圧トランスの１次側に印加
される直流電圧を前記パルス幅変調信号に応じてスイッ
チングするスイッチング手段と、前記昇圧トランスの２
次側に誘起される電力を負荷に供給する出力手段と、前
記出力手段と前記負荷との間に直列に接続され、前記負
荷が短絡した場合に、所定値以下の電流が流れるように
抵抗値が定められた抵抗と、前記出力手段と前記抵抗と
の間の電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出
手段により検出された電圧値を取り込み、該取り込んだ
電圧値が予め設定された目標値と一致するように前記パ
ルス幅変調信号のデューティを変更するように前記信号
生成手段をフィードバック制御する制御手段と、を有す
ることを特徴としている。

【０００８】請求項１に記載の発明によれば、出力手段
と負荷との間に、負荷が短絡した場合に、所定値以下の
電流が流れるような抵抗値が定められた抵抗が直列に接
続されている。ここで、所定値とは、負荷に流すことの
できる電流の許容値である。そして、昇圧トランスの２
次側に接続されて負荷に電力を供給する出力手段と抵抗
との間の電圧値が電圧検出手段によって検出される。こ
の検出された電圧値を取り込んで、予め設定された目標
値と一致するようにパルス幅変調信号のデューティが変
更されるように信号生成手段が制御手段によってフィー
ドバック制御される。

【０００９】この際、昇圧トランスの１次側には直流電
圧が供給されており、上記の制御手段によって、生成さ
れたパルス幅変調信号に応じて１次側に供給されている
電力がスイッチ手段によってスイッチングされる。

【００１０】ここで、負荷が短絡した場合等の異常状態
では、上記抵抗に全電力がかかることになるが、抵抗の
抵抗値が、負荷が短絡した場合に所定値以下の電流とな
るように設定されているため、負荷が損傷するのを防止
することができる。なお、負荷が短絡した場合に限ら
ず、リークにより漏れ電流が発生した場合も同様であ
る。

【００１１】請求項２に記載の発明の高圧電源装置は、
昇圧トランスと、デューティが可変であるパルス幅変調
信号を生成する信号生成手段と、前記昇圧トランスの１
次側に印加される直流電圧を前記パルス幅変調信号に応
じてスイッチングするスイッチング手段と、前記昇圧ト
ランスの２次側に誘起される電力を負荷に供給する出力
手段と、前記出力手段と前記負荷との間に直列に接続さ
れ、前記負荷が短絡した場合に、所定値以下の電流が流
れるように抵抗値が定められた抵抗と、前記抵抗と前記
負荷との間の電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電
圧検出手段により検出された電圧値を取り込み、該取り
込んだ電圧値が予め設定された目標値と一致するように
前記パルス幅変調信号のデューティを変更するように前
記信号生成手段をフィードバック制御し、前記電圧値が
前記目標値に対して所定範囲外になった場合には、前記
フィードバック制御を解除して制御する制御手段と、を
有することを特徴としている。

【００１２】請求項２に記載の発明によれば、出力手段
と負荷との間に、負荷が短絡した場合に、所定値以下の
電流が流れるように抵抗値が定められた抵抗が直列に接
続されている。ここで、所定値とは、負荷に流すことの
できる電流の許容値である。そして、昇圧トランスの２
次側に接続されて負荷に電力を供給する出力手段に接続
された抵抗と負荷との間の電圧値が電圧検出手段によっ
て検出される。この検出された電圧値を取り込んで、予
め設定された目標値と一致するようにパルス幅変調信号
のデューティが変更されるように信号生成手段が制御手
段によってフィードバック制御される。

【００１３】この際、昇圧トランスの１次側には直流電
圧が供給されており、上記の制御手段によって、生成さ
れたパルス幅変調信号に応じて１次側に供給されている
電力がスイッチ手段によってスイッチングされる。

【００１４】ここで、負荷が短絡した場合等の異常状態
では、上記抵抗にほぼ全電力がかかることになるが、抵
抗の抵抗値が、負荷が短絡した場合に所定値以下の電流
となるように設定されているため、負荷が損傷するのを
防止することができる。

【００１５】さらに、抵抗と負荷との間の電圧値を電圧
検出手段により検出するので、負荷が短絡した等の異常
を検出することができる。この場合、電圧値が目標値に
対して所定範囲外になった場合には、前記フィードバッ
ク制御を解除する。これにより、出力電圧が上昇するの
を防ぐことができ、負荷が損傷するのを防止することが
できる。なお、フィードバック制御を解除するだけでな
く、出力電圧が低くなるようにパルス幅変調信号のデュ
ーティを変更してもよいし、パルス幅変調信号の出力を
停止するように制御してもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、
高圧電源装置のうち、出力を直流とする高圧電源装置に
ついて説明する。

【００１７】［第１の実施の形態］図２に示すように、
本第１の実施の形態に係る高圧電源装置１０は、負荷４
０に供給するための高圧電力を供給する高圧電源部１
２、所定の直流電圧を生成する直流電源２６、及び装置
全体の動作を司る主制御部２８を備えている。

【００１８】高圧電源部１２は、昇圧トランス１６、２
次側回路１８、スイッチング回路２０、及び電圧検出回
路２２を備えている。昇圧トランス１６の１次巻線の一
方の端子は直流電源２６に接続され、該直流電源２６に
よって生成された直流電圧Ｖ _in（例えば２４Ｖ）が印加
される。また、昇圧トランス１６の１次巻線の他方の端
子はスイッチング回路２０の出力端が接続されている。

【００１９】スイッチング回路２０は、図１に示すよう
に、トランジスタ５６によって構成されており、トラン
ジスタ５６のベース端子は抵抗５８を介して後述するパ
ルス発振器３４の出力端に接続されており、パルス発振
器３４によって生成されたＰＷＭ信号が入力される。ま
た、トランジスタ５６のベース端子は、他方の端子が接
地された抵抗６０も接続されている。さらに、トランジ
スタ５６のコレクタ端子は、昇圧トランス１６の１次巻
線の他方の端子に接続されており、トランジスタ５６の
エミッタ端子は接地されている。

【００２０】このように構成されたスイッチング回路２
０では、パルス発振器３４が生成するＰＷＭ信号がハイ
レベルであるときにトランジスタ５６がオンされ、ＰＷ
Ｍ信号がローレベルであるときにトランジスタ５６がオ
フされる。従って、トランジスタ５６はＰＷＭ信号のデ
ューティに応じた期間でオン／オフの状態を繰り返すの
で、ＰＷＭ信号のデューティに応じて昇圧トランス１６
の１次巻線への電力の印加／非印加を交互に行うことが
できる。なお、トランジスタに限らず、ＭＯＳ−ＦＥＴ
等のスイッチング素子を用いてもよい。

【００２１】昇圧トランス１６の２次巻線の端子は２次
側回路１８の入力端に接続されている。２次側回路１８
の一方の出力端は電圧検出回路２２に接続されており、
２次側回路１８の他方の出力端は負荷４０に接続されて
いる。

【００２２】２次側回路１８は、図１に示すように、整
流平滑回路５４及び整流平滑回路５４と負荷４０との間
に直列に接続された抵抗７２で構成されている。整流平
滑回路５４はダイオード５０及びコンデンサ５２で構成
されており、昇圧トランス１６の２次巻線の一方の端子
にダイオード５０のアノード端子が接続されており、他
方の端子は接地されている。ダイオード５０のカソード
端子はコンデンサ５２の一方の端子に接続されており、
コンデンサ５２の他方の端子は接地されている。このよ
うなダイオード５０及びコンデンサ５２で構成された整
流平滑回路５４では、昇圧トランス１６の２次巻線に誘
起された交番電流を整流し、かつ平滑する。

【００２３】一方、電圧検出回路２２は、図１に示すよ
うにオペアンプ６２を備えており、オペアンプ６２の反
転入力端はオペアンプ６２の出力端に接続されている。
オペアンプ６２の出力端は抵抗６４を介して後述するア
ナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）
３６の入力端に接続されている。また、オペアンプ６２
の非反転入力端は抵抗６６を介して他端が接地された抵
抗６８の一端が接続され、かつ抵抗７０の一端が接続さ
れている。抵抗７０の他端は、抵抗７２の一端に接続さ
れており、抵抗７２の他端は負荷４０へ接続されてい
る。なお、負荷４０は、一例として抵抗値が数ＭΩから
数ＧΩであり、短絡電流の許容値が約１００μＡであ
る。すなわち、負荷４０は、負荷４０が短絡した場合の
短絡電流が１００μＡであれば損傷しないものである。
そして、抵抗７２は、負荷４０が短絡した場合の短絡電
流が１００μＡ以下となるような高インピーダンスの抵
抗である。例えば、図中Ａ点において必要な電圧が３ｋ
Ｖであったとすると、抵抗７２の抵抗値は、Ｖ＝ＲＩ
（オームの法則）の関係から３０ＭΩとなる。

【００２４】このように構成された電圧検出回路２２で
は、整流平滑回路５４からの出力電圧を一例として０〜
５Ｖの電圧モニタ信号としてＡ／Ｄ変換器３６に常時出
力することができる。なお、電圧モニタ信号はＡ点での
電圧が高くなるに従って高くなり、Ａ点での電圧が低く
なるに従って低くなる。

【００２５】以上、高圧電源部１２の構成について説明
したが、同様の効果を奏するものであれば、上記構成に
限らず、他の構成でもよい。

【００２６】一方、主制御部２８は、ＣＰＵ３０、パル
ス発振器３４、及びＡ／Ｄ変換器３６を備えている。

【００２７】ＣＰＵ３０の出力端はパルス発振器３４の
入力端に接続されており、ＣＰＵ３０の入力端はＡ／Ｄ
変換器３６が接続されている。パルス発振器３４の出力
端はスイッチング回路２０の入力端に接続されている。
従って、スイッチング回路２０にはパルス発振器３４に
よって生成したＰＷＭ信号を入力することができる。こ
こで、ＣＰＵ３０がｎビット構成であった場合には、パ
ルス発振器３４に対して０〜２ⁿ−１のデジタル値（デ
ューティ値）を出力することができる。ＣＰＵ３０及び
パルス発振器３４は表１のようなデューティ値とＰＷＭ
信号のデューティとの関係を示すテーブルが記憶されて
おり、パルス発振器３４では、表１に従って、ＣＰＵ３
０から出力されたデューティ値に応じて２ⁿ 段階にＰＷ
Ｍ信号のデューティを変化させることができる。

【００２８】

【表１】

【００２９】このように、ＣＰＵ３０から出力されるデ
ューティ値が大きくなるに従ってＰＷＭ信号のデューテ
ィも大きくなる。

【００３０】Ａ／Ｄ変換器３６の入力端には、電圧検出
回路２２の出力端が接続されている。従って、ＣＰＵ３
０には電圧検出回路２２によって生成された電圧モニタ
信号が示す電圧モニタ値Ｖ_mon をデジタル値として入力
することができる。例えば、Ａ／Ｄ変換器３６が一例と
してｍビット構成であったとすると、電圧モニタ値Ｖ
_mon は電圧モニタ信号に応じて０〜２^m−１のデジタル
値で表すことができる。また、ＣＰＵ３０は、電圧モニ
タ値Ｖ_mon と図１におけるＡ点の電圧値との関係を示す
表２のようなテーブルを内部の図示しないＲＯＭに記憶
しているため、入力された電圧モニタ値Ｖ_mon からＡ点
の電圧値を一義的に求めることができる。

【００３１】

【表２】

【００３２】すなわち、Ａ点で希望電圧値を得るために
は、表２に示したＶ_mon が電圧値に対応した値となるよ
うにＣＰＵ３０から出力するデューティ値を計算するこ
とになる。例えば、Ａ点での電圧を約３ｋＶにしたい場
合には、Ｖ_mon がＶ_A になるようにデューティ値を決定
すればよい。

【００３３】次に、本第１の実施の形態における作用と
して、主制御部２８のＣＰＵ３０で実行される制御につ
いて図３に示すフローチャートを参照して説明する。

【００３４】なお、本第１の実施の形態では、抵抗７２
の抵抗値は一例として３０ＭΩとし、図１におけるＡ点
に出力される電圧が約３ｋＶとなるように制御されるも
のとして説明する。

【００３５】図３に示すステップ１００では、高圧電源
部１２が動作可能状態になっているか否かを判定し、動
作可能状態になっていない場合にはステップ１００で否
定され、動作可能状態になるまで待機する。高圧電源部
１２が動作可能状態になるとステップ１００で肯定さ
れ、ステップ１０２でＰＷＭ信号が出力されるようにパ
ルス発振器３４を制御する。すなわち、電圧モニタ値Ｖ
_mon が予め目標値として設定された値Ｖ_A となるように
ＰＷＭ信号のデューティ値（Ａ点に出力される電圧が約
３ｋＶとなるような値）をパルス発振器３４へ出力す
る。これにより、パルス発振器３４は表１に従ってＣＰ
Ｕ３０から出力されたデューティ値に応じたデューティ
のＰＷＭ信号の出力を開始する。このため、トランジス
タ５６がＰＷＭ信号のデューティに応じて交互にオン／
オフされ、昇圧トランス１６の２次側に交番電流が誘起
される。誘起された交番電流は整流平滑回路５４によっ
て整流平滑され、抵抗７２を介して負荷４０へ供給され
る。

【００３６】ステップ１０４では、電圧検出回路２２か
ら出力された電圧モニタ信号が示す電圧モニタ値Ｖ_mon
をＡ／Ｄ変換器３６を介して取り込む。次のステップ１
０６では、ステップ１０４で取り込んだ電圧モニタ値Ｖ
_mon が目標値（Ａ点に出力される電圧が約３ｋＶ）と一
致するようなＰＷＭ信号のデューティ値を計算する。例
えば、取り込んだ電圧モニタ値Ｖ_mon に対応する電圧値
が３ｋＶに満たない場合には、出力電圧値を大きくしな
ければならないのでＰＷＭ信号のデューティを大きくす
る。また、取り込んだ電圧モニタ値Ｖ_mon に対応する電
圧値が３ｋＶを越えている場合には、出力電圧値を小さ
くしなければならないのでＰＷＭ信号のデューティを小
さくする。すなわち、出力電圧値を大きくする場合には
ＣＰＵ３０からパルス発振器３４へ出力するデューティ
値を大きくし、出力電圧値を小さくする場合にはＣＰＵ
３０からパルス発振器３４へ出力するデューティ値を小
さくすればよい。

【００３７】次のステップ１０８では、ステップ１０６
で計算した値をパルス発振器３４へ出力するデューティ
値として設定し、次のステップ１１０で設定したデュー
ティ値をパルス発振器３４へ出力する。これにより、パ
ルス発振器３４は設定されたデューティ値に応じたデュ
ーティのＰＷＭ信号を出力する。

【００３８】次のステップ１１２では、高圧電源部１２
を停止させる状態になっているか否かを判定し、停止さ
せる状態になっていない場合はステップ１１２で否定さ
れてステップ１０４へ戻り、ステップ１０４乃至ステッ
プ１１２の処理を繰り返して実行する。停止させる状態
になった場合にはステップ１１２で肯定され、ステップ
１１４へ移行してＰＷＭ信号の出力が停止されるように
パルス発振機３４を制御して本制御を終了する。

【００３９】このように、取り込んだ電圧モニタ値Ｖ
_mon が目標値と一致するようにＰＷＭ信号をフィードバ
ック制御することにより、通常の状態では、図１におけ
るＡ点に出力される電圧は約３ｋＶが維持される。

【００４０】ここで、異常状態、例えば負荷４０が短絡
した場合やリーク電流が発生した場合等は、抵抗７２に
全電力がかかる。仮に、従来のように抵抗７２の抵抗値
が例えば１０ｋΩと低インピーダンスだった場合には、
３（ｋＶ）／１０（ｋΩ）＝３００（ｍＡ）の電流が流
れてしまい、負荷４０や高圧電源装置１２が損傷してし
まう可能性がある。

【００４１】ところが、本第１の実施の形態では、抵抗
値が３０ＭΩと高インピーダンスの抵抗７２を用いてい
るため、３（ｋＶ）／３０（ＭΩ）＝１００（μＡ）の
電流が流れるだけであり、負荷４０や高圧電源装置１２
を損傷してしまうことがない。また、終端に高インピー
ダンスの抵抗を挿入することにより、スイッチングによ
るリップルやノイズ等をも除去することができ、精度の
よい制御が可能となる。

【００４２】［第２の実施の形態］次に、本発明の第２
の実施の形態について説明する。なお、本第２の実施の
形態では、上記第１の実施の形態における高圧電源部を
別の回路構成とした場合の形態について説明する。従っ
て、高圧電源部以外の構成については第１の実施の形態
と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【００４３】まず、図４を参照して本第２の実施の形態
における高圧電源部１２’の回路構成について説明す
る。なお、図１と同一部分には同一の符号を付し、その
詳細な説明を省略する。

【００４４】本第２の実施の形態における高圧電源部１
２’が第１の実施の形態の高圧電源部１２と異なる点
は、抵抗７２がダイオード５０のカソード端子と図中Ａ
点との間に接続され、抵抗８０が図中Ａ点と負荷４０の
間に接続されている点だけであり、その他の部分につい
ては高圧電源部１２と同様である。なお、抵抗７２は、
負荷４０が短絡した場合の短絡電流が一例として１００
μＡ以下となるような高インピーダンスの抵抗とし、抵
抗８０は、負荷変動に対して悪影響を及ぼさない程度の
低インピーダンス（数１０ｋΩ）の抵抗とする。

【００４５】次に、本第２の実施の形態の作用として、
主制御部２８のＣＰＵ３０で実施される制御について説
明する。

【００４６】なお、本第２の実施の形態では、抵抗７２
の抵抗値は一例として３０ＭΩ、抵抗８０の抵抗値は１
０ｋΩとし、図４におけるＡ点に出力される電圧が約３
ｋＶとなるように制御されるものとして説明する。

【００４７】図５に示すステップ２００では、高圧電源
部１２’が動作可能状態になっているか否かを判定し、
動作可能状態になっていない場合にはステップ２００で
否定され、動作可能状態になるまで待機する。高圧電源
部１２’が動作可能状態になるとステップ２００で肯定
され、ステップ２０２でＰＷＭ信号が出力されるように
パルス発振器３４を制御する。すなわち、Ｖ_mon が予め
目標値として設定された値Ｖ_A となるようにＰＷＭ信号
のデューティ値（Ａ点に出力される電圧が約３ｋＶとな
るような値）をパルス発振器３４へ出力する。これによ
り、パルス発振器３４はＣＰＵ３０から出力されたデュ
ーティ値に応じたデューティのＰＷＭ信号の出力を開始
する。このため、トランジスタ５６がＰＷＭ信号のデュ
ーティに応じて交互にオン／オフされ、昇圧トランス１
６の２次側に交番電流が誘起される。誘起された交番電
流は整流平滑回路５４によって整流平滑され、抵抗７２
及び抵抗８０を介して負荷４０へ供給される。

【００４８】ステップ２０４では、電圧検出回路２２か
ら出力された電圧モニタ信号が示す電圧モニタ値Ｖ_mon
をＡ／Ｄ変換器３６を介して取り込む。次のステップ２
０６では、ステップ２０４で取り込んだ電圧モニタ値Ｖ
_mon が異常値であるか否かを判定する。異常値であるか
否かの判定は、例えば、電圧モニタ値Ｖ_mon が予め定め
た閾値（例えば、電圧検出回路２２の出力電圧が半分、
すなわち２．５Ｖだった場合のＡ／Ｄ変換器３６が出力
する値）以下か否かを判断することにより行う。すなわ
ち、例えば負荷４０が短絡してＡ点での電圧が急激に低
下した場合は、電圧検出回路２２の出力も低下し、電圧
モニタ値Ｖ_mon が小さくなるので、この電圧モニタ値Ｖ
_mon が予め定めた閾値以下の場合が異常であり、電圧モ
ニタ値Ｖ _mon が予め定めた閾値よりも大きい場合に正常
であると判断することができる。

【００４９】電圧モニタ値Ｖ_mon が異常でなかった場
合、すなわち、電圧モニタ値Ｖ_mon が予め定めた閾値よ
りも大きい場合にステップ２０６で否定されてステップ
２０８へ移行し、取り込んだ電圧モニタ値Ｖ_mon が目標
値（Ａ点に出力される電圧が約３ｋＶ）と一致するよう
なＰＷＭ信号のデューティ値を計算する。例えば、取り
込んだ電圧モニタ値Ｖ_mon に対応する電圧値が３ｋＶに
満たない場合には、出力電圧値を大きくしなければなら
ないのでＰＷＭ信号のデューティを大きくする。また、
取り込んだ電圧モニタ値Ｖ_mon に対応する電圧値が３ｋ
Ｖを越えている場合には、出力電圧値を小さくしなけれ
ばならないのでＰＷＭ信号のデューティを小さくする。
すなわち、出力電圧値を大きくする場合にはＣＰＵ３０
からパルス発振器３４へ出力するデューティ値を大きく
し、出力電圧値を小さくする場合にはＣＰＵ３０からパ
ルス発振器３４へ出力するデューティ値を小さくすれば
よい。そして、次のステップ２１０で、ステップ２０８
での計算した値をパルス発振器３４へ出力するデューテ
ィ値として設定する。

【００５０】電圧モニタ値Ｖ_mon が異常だった場合、例
えば、電圧モニタ値Ｖ_mon が予め定めた閾値以下の場合
にはステップ２０６で肯定されてステップ２１２へ移行
し、出力電圧が上昇しないようにＰＷＭ信号のデューテ
ィ値を設定する。例えば、、パルス発振器３４から出力
されるＰＷＭ信号のデューティが小さくなるように、Ｃ
ＰＵ３０からパルス発振器３４へ出力するデューティ値
を小さくすればよい。これにより出力電圧が抑制され
る。なお、デューティ値を小さくする場合に限らず、デ
ューティ値を異常を検出した時点の値に固定してもよい
し、デューティ値を０、すなわち、ＰＷＭ信号の出力を
停止させるようにしてもよい。

【００５１】ステップ２１４では、ステップ２０８また
はステップ２１２で設定したデューティ値をパルス発振
器３４へ出力する。これにより、パルス発振器３４は設
定されたデューティ値に応じたデューティのＰＷＭ信号
を出力する。

【００５２】次のステップ２１６では、高圧電源部１
２’を停止させる状態になっているか否かを判定し、停
止させる状態になっていない場合はステップ２１６で否
定されてステップ２０４へ戻り、ステップ２０４乃至ス
テップ２１６の処理を繰り返して実行する。停止させる
状態になった場合にはステップ２１６で肯定され、ステ
ップ２１８へ移行してＰＷＭ信号の出力が停止されるよ
うにパルス発振機３４を制御して本制御を終了する。

【００５３】このように、取り込んだ電圧モニタ値Ｖ
_mon が目標値と一致するようにＰＷＭ信号をフィードバ
ック制御することにより、通常の状態では、図４におけ
るＡ点に出力される電圧は約３ｋＶが維持される。

【００５４】また、ステップ２０４乃至ステップ２１６
の処理は、ＣＰＵ３０の能力にもよるが、通常数ｍｅｃ
の処理時間を要する。すなわち、異常を検知するサンプ
リング時間が数ｍｓｅｃとなるため、負荷４０が短絡し
た場合等の異常の場合には、従来においては最大数ｍｓ
ｅｃの過剰な電流が流れ、負荷や装置を損傷する可能性
があったが、本形態では、高インピーダンスの抵抗７２
をダイオード５０のアノード端子と図４におけるＡ点と
の間に設けているので、短絡電流を１００μＡ以下に抑
えることができる。また、高インピーダンスの抵抗７２
に対して十分低インピーダンスの抵抗８０を図４におけ
るＡ点と負荷４０との間に設けているので、負荷４０に
対する影響が少なく、負荷変動に対しても安定して動作
させることができる。

【００５５】さらに、異常状態の場合にはＡ点の電圧が
低下するので、電圧検出回路２２で異常を検出すること
ができ、ＰＷＭ信号のデューティを減少させることで出
力電圧を下げることができる。このため、負荷４０や高
圧電源装置１２’を損傷してしまうことがない。

【００５６】また、終端に高インピーダンスの抵抗を挿
入することにより、スイッチングによるリップルやノイ
ズ等をも除去することができ、精度のよい制御が可能と
なる。

【００５７】なお、負荷変動の許容が大きい場合は、抵
抗７２、８０の抵抗値は合成抵抗値として、負荷短絡時
に所定値以下の電流となるような値であれば、その比率
は問わない。

【００５８】また、上記実施形態では、一例として、負
荷４０の短絡電流の許容値が約１００μＡであり、Ａ点
で必要な電圧が３ｋＶであるとして、抵抗７２の抵抗値
を３０ＭΩとして設定したが、これに限らず、負荷４０
の短絡電流の許容値及びＡ点で必要な電圧に応じて抵抗
７２の抵抗値を自由に設定できることはいうまでもな
い。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、出力手段と負荷との間に、負荷が短絡した
場合に、所定値以下の電流が流れるように抵抗値が定め
られた抵抗を直列に接続するようにしたので、負荷が短
絡した場合等の異常時において、上記抵抗に全電力がか
かった場合でも、電流を所定値以下に抑えることがで
き、負荷が損傷するのを防止することができる、という
効果を有する。

【００６０】請求項２記載の発明によれば、出力手段と
負荷との間に、負荷が短絡した場合に、所定値以下の電
流が流れるように抵抗値が定められた抵抗を直列に接続
し、電圧検出手段により抵抗と負荷との間の電圧値を検
出して該検出した電圧値が目標値よりも所定値以上小さ
くなった場合には、制御手段によるフィードバック制御
を解除するので出力電圧が上昇するのを防ぐことがで
き、負荷が損傷するのを防止することができる、という
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態に係る高圧電源装置の高圧
電源部の回路構成の一例を示す回路図である。

【図２】 第１の実施の形態及び第２の実施の形態に係
る高圧電源装置の概略構成を示すブロック図である。

【図３】 第１の実施の形態に係る高圧電源装置の作用
を示すフローチャートである。

【図４】 第２の実施の形態に係る高圧電源装置の高圧
電源部の回路構成の一例を示す回路図である。

【図５】 第２の実施の形態に係る高圧電源装置の作用
を示すフローチャートである。

【図６】 従来の高圧電源装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１０ 高圧電源装置 １２ 高圧電源部 １６ 昇圧トランス １８ ２次側回路 ２０ スイッチング回路 ２２ 電圧検出回路 ２６ 直流電源 ２８ 主制御部 ３０ ＣＰＵ ３４ パルス発振器 ３６ Ａ／Ｄ変換器 ４０ 負荷 ７２ 抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 昇圧トランスと、 デューティが可変であるパルス幅変調信号を生成する信
   号生成手段と、 前記昇圧トランスの１次側に印加される直流電圧を前記
   パルス幅変調信号に応じてスイッチングするスイッチン
   グ手段と、 前記昇圧トランスの２次側に誘起される電力を負荷に供
   給する出力手段と、 前記出力手段と前記負荷との間に直列に接続され、前記
   負荷が短絡した場合に、所定値以下の電流が流れるよう
   に抵抗値が定められた抵抗と、 前記出力手段と前記抵抗との間の電圧値を検出する電圧
   検出手段と、 前記電圧検出手段により検出された電圧値を取り込み、
   該取り込んだ電圧値が予め設定された目標値と一致する
   ように前記パルス幅変調信号のデューティを変更するよ
   うに前記信号生成手段をフィードバック制御する制御手
   段と、 を有する高圧電源装置。
2. 【請求項２】 昇圧トランスと、 デューティが可変であるパルス幅変調信号を生成する信
   号生成手段と、 前記昇圧トランスの１次側に印加される直流電圧を前記
   パルス幅変調信号に応じてスイッチングするスイッチン
   グ手段と、 前記昇圧トランスの２次側に誘起される電力を負荷に供
   給する出力手段と、 前記出力手段と前記負荷との間に直列に接続され、前記
   負荷が短絡した場合に、所定値以下の電流が流れるよう
   に抵抗値が定められた抵抗と、 前記抵抗と前記負荷との間の電圧値を検出する電圧検出
   手段と、 前記電圧検出手段により検出された電圧値を取り込み、
   該取り込んだ電圧値が予め設定された目標値と一致する
   ように前記パルス幅変調信号のデューティを変更するよ
   うに前記信号生成手段をフィードバック制御し、前記電
   圧値が前記目標値に対して所定範囲外になった場合に
   は、前記フィードバック制御を解除して制御する制御手
   段と、 を有する高圧電源装置。