JP2001016853A - 直流高圧電源 - Google Patents
直流高圧電源Info
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- JP2001016853A JP2001016853A JP11177648A JP17764899A JP2001016853A JP 2001016853 A JP2001016853 A JP 2001016853A JP 11177648 A JP11177648 A JP 11177648A JP 17764899 A JP17764899 A JP 17764899A JP 2001016853 A JP2001016853 A JP 2001016853A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電源内部で消費する無駄な電力を削減する。
【解決手段】直列に接続された平滑用コンデンサＣＦの
各接続点とコッククロフトウォルトン型の昇圧回路用コ
ンデンサＣとを高抵抗ＲＢで連結し、昇圧回路の各段に
存在する直流電圧を平滑用コンデンサの接続点に与えて
平滑用コンデンサの電位を決定する。こうすることによ
って、平滑用コンデンサと並列に接続して分割された電
圧を平滑用の各コンデンサ与えるために従来必要であっ
たブリーダー抵抗を不要にする。無駄なブリーダー電流
が流れないので電源内部で消費する電力が削減される。
各接続点とコッククロフトウォルトン型の昇圧回路用コ
ンデンサＣとを高抵抗ＲＢで連結し、昇圧回路の各段に
存在する直流電圧を平滑用コンデンサの接続点に与えて
平滑用コンデンサの電位を決定する。こうすることによ
って、平滑用コンデンサと並列に接続して分割された電
圧を平滑用の各コンデンサ与えるために従来必要であっ
たブリーダー抵抗を不要にする。無駄なブリーダー電流
が流れないので電源内部で消費する電力が削減される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は直流高圧電源に関す
る。特に、走査型電子顕微鏡や電子線マイクロアナライ
ザ、Ｘ線回折装置、蛍光Ｘ線分析装置、光電子分光装
置、イオン散乱分析装置など、各種の分析装置内部で使
用される検出器のための直流高圧電源や、分析装置内部
の電極などに各種の電位を与えるための直流高圧電源に
関する。
る。特に、走査型電子顕微鏡や電子線マイクロアナライ
ザ、Ｘ線回折装置、蛍光Ｘ線分析装置、光電子分光装
置、イオン散乱分析装置など、各種の分析装置内部で使
用される検出器のための直流高圧電源や、分析装置内部
の電極などに各種の電位を与えるための直流高圧電源に
関する。
【０００２】
【従来の技術】各種の分析装置で使用される光電子増倍
管や比例計数管などの検出器には数百ボルトから数千ボ
ルトの直流電圧を印加する必要があり、また、例えば走
査型電子顕微鏡の電子線加速電圧としては数百ボルトか
ら数十キロボルトの直流電圧が必要であり、そのための
直流高圧電源が各種分析装置に備えられている。
管や比例計数管などの検出器には数百ボルトから数千ボ
ルトの直流電圧を印加する必要があり、また、例えば走
査型電子顕微鏡の電子線加速電圧としては数百ボルトか
ら数十キロボルトの直流電圧が必要であり、そのための
直流高圧電源が各種分析装置に備えられている。
【０００３】直流の高電圧電源は、通常、商用周波数ま
たは高周波数の交流電圧をトランスによって昇圧し、ト
ランスの２次側出力をダイオードなどにより整流し、抵
抗とコンデンサなどからなる平滑回路を通すことによっ
て直流電圧を得るようになっている。平滑回路として使
われるコンデンサは出力電圧に応じて高耐電圧のものが
必要とされるが、高耐電圧のコンデンサは技術的にも難
しく高価である。したがって、耐圧の低いコンデンサを
複数個直列に接続して耐圧をあげる方法がよく用いられ
るが、この場合には、それぞれのコンデンサの絶縁抵抗
が異なるため各コンデンサに分圧される直流電圧が均一
にならない。このため、一般的に、各コンデンサに直列
に電圧分割を目的とするブリーダー抵抗を接続する。
たは高周波数の交流電圧をトランスによって昇圧し、ト
ランスの２次側出力をダイオードなどにより整流し、抵
抗とコンデンサなどからなる平滑回路を通すことによっ
て直流電圧を得るようになっている。平滑回路として使
われるコンデンサは出力電圧に応じて高耐電圧のものが
必要とされるが、高耐電圧のコンデンサは技術的にも難
しく高価である。したがって、耐圧の低いコンデンサを
複数個直列に接続して耐圧をあげる方法がよく用いられ
るが、この場合には、それぞれのコンデンサの絶縁抵抗
が異なるため各コンデンサに分圧される直流電圧が均一
にならない。このため、一般的に、各コンデンサに直列
に電圧分割を目的とするブリーダー抵抗を接続する。
【０００４】従来の直流高圧電源の一例を図２を用いて
説明する。交流の入力電圧はトランスＴ１によって適当
な電圧に昇圧されダイオードＤ１によって整流される。
ダイオードＤ１のカソード側に発生する脈流は抵抗Ｒ０
とコンデンサＣ１〜Ｃ３からなる平滑回路によって平滑
され出力端には直流の高電圧が得られる。図２に示す例
のように、平滑コンデンサを複数（図２では３個）のコ
ンデンサを直列して構成する場合を考える。抵抗Ｒ１〜
Ｒ３が存在しないと仮定すると各コンデンサの接続点Ｕ
１とＵ２の電位はＣ１〜Ｃ３の各々の絶縁抵抗によって
決まるが、絶縁抵抗は個々にばらつきが大きいので接続
点Ｕ１とＵ２の電位は設計的には決まらず、各コンデン
サの耐電圧を超えてしまうおそれがある。
説明する。交流の入力電圧はトランスＴ１によって適当
な電圧に昇圧されダイオードＤ１によって整流される。
ダイオードＤ１のカソード側に発生する脈流は抵抗Ｒ０
とコンデンサＣ１〜Ｃ３からなる平滑回路によって平滑
され出力端には直流の高電圧が得られる。図２に示す例
のように、平滑コンデンサを複数（図２では３個）のコ
ンデンサを直列して構成する場合を考える。抵抗Ｒ１〜
Ｒ３が存在しないと仮定すると各コンデンサの接続点Ｕ
１とＵ２の電位はＣ１〜Ｃ３の各々の絶縁抵抗によって
決まるが、絶縁抵抗は個々にばらつきが大きいので接続
点Ｕ１とＵ２の電位は設計的には決まらず、各コンデン
サの耐電圧を超えてしまうおそれがある。
【０００５】したがってこれを避けるために、ブリーダ
ー抵抗Ｒ１〜Ｒ３をコンデンサＣ１〜Ｃ３に並列に接続
し、Ｒ１とＲ２の接続点をＵ１に連結し、Ｒ２とＲ３の
接続点をＵ２に連結する。こうすることによって接続点
Ｕ１とＵ２の電位は設計的に決めることができ、Ｒ１〜
Ｒ３の抵抗値を同一にしておけば、コンデンサＣ１〜Ｃ
３のそれぞれの両端にかかる電圧は出力電圧を均等に分
割したものとなるので、各コンデンサには耐電圧値を超
える電圧がかかることがない。
ー抵抗Ｒ１〜Ｒ３をコンデンサＣ１〜Ｃ３に並列に接続
し、Ｒ１とＲ２の接続点をＵ１に連結し、Ｒ２とＲ３の
接続点をＵ２に連結する。こうすることによって接続点
Ｕ１とＵ２の電位は設計的に決めることができ、Ｒ１〜
Ｒ３の抵抗値を同一にしておけば、コンデンサＣ１〜Ｃ
３のそれぞれの両端にかかる電圧は出力電圧を均等に分
割したものとなるので、各コンデンサには耐電圧値を超
える電圧がかかることがない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図２に示された従来技
術の回路では、電圧を分割するためのブリーダー抵抗に
はある程度の電流を流さなければならないので、この電
流によって電源装置の内部では無駄に電力を消費するこ
とになる。また、ブリーダー抵抗も平滑コンデンサと同
様に出力電圧に応じて耐電圧値の高いものが必要であ
り、形状が大きく電源装置の小型化に適さない。
術の回路では、電圧を分割するためのブリーダー抵抗に
はある程度の電流を流さなければならないので、この電
流によって電源装置の内部では無駄に電力を消費するこ
とになる。また、ブリーダー抵抗も平滑コンデンサと同
様に出力電圧に応じて耐電圧値の高いものが必要であ
り、形状が大きく電源装置の小型化に適さない。
【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、電源装置を小型に構成でき、電源装置内
部で無駄に消費する電力を小さくできる直流高圧電源を
提供することを目的とする。
たものであり、電源装置を小型に構成でき、電源装置内
部で無駄に消費する電力を小さくできる直流高圧電源を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、コッククロフトウォルトン型の昇圧回路
と平滑コンデンサを有する直流高圧電源において、前記
平滑コンデンサを複数のコンデンサを直列接続して構成
し、前記昇圧回路を構成する複数の昇圧コンデンサの一
端と平滑コンデンサ同士の接続点とを電位の順番に従っ
て順次接続する抵抗を備えたことを特徴とする。
決するために、コッククロフトウォルトン型の昇圧回路
と平滑コンデンサを有する直流高圧電源において、前記
平滑コンデンサを複数のコンデンサを直列接続して構成
し、前記昇圧回路を構成する複数の昇圧コンデンサの一
端と平滑コンデンサ同士の接続点とを電位の順番に従っ
て順次接続する抵抗を備えたことを特徴とする。
【０００９】本発明の直流高圧電源では、耐電圧の比較
的低いコンデンサを直列に接続して高耐電圧の作用を持
たせるにもかかわらず、各コンデンサの接続点の電位を
決めるためのブリーダー抵抗を必要としない。コックク
ロフトウォルトン型の昇圧回路はダイオードと昇圧コン
デンサを直列的に複数段積み重ねて構成されているが、
この昇圧コンデンサの一端と平滑コンデンサ同士の接続
点を抵抗を用いて接続することによって、平滑コンデン
サにコッククロフトウォルトン型の昇圧回路の途中の電
圧を与え各平滑コンデンサの両端にかかる電圧を決定す
る。
的低いコンデンサを直列に接続して高耐電圧の作用を持
たせるにもかかわらず、各コンデンサの接続点の電位を
決めるためのブリーダー抵抗を必要としない。コックク
ロフトウォルトン型の昇圧回路はダイオードと昇圧コン
デンサを直列的に複数段積み重ねて構成されているが、
この昇圧コンデンサの一端と平滑コンデンサ同士の接続
点を抵抗を用いて接続することによって、平滑コンデン
サにコッククロフトウォルトン型の昇圧回路の途中の電
圧を与え各平滑コンデンサの両端にかかる電圧を決定す
る。
【００１０】コッククロフトウォルトン型の昇圧回路に
は各昇圧段に階段的に大きなリップルを含む直流電圧が
存在する。これを高抵抗を通して、平滑用のコンデンサ
の各接続点に連結すれば、リップルは高抵抗で減衰し、
平滑コンデンサにはその平均直流電圧が与えられる。し
かも、直流電流（ブリーダー電流）は全く流れない。し
たがって、本発明の直流高圧電源はブリーダー抵抗を必
要とせず小型化でき、ブリーダー電流も流れないので電
源内部で消費する電力が小さくなる。
は各昇圧段に階段的に大きなリップルを含む直流電圧が
存在する。これを高抵抗を通して、平滑用のコンデンサ
の各接続点に連結すれば、リップルは高抵抗で減衰し、
平滑コンデンサにはその平均直流電圧が与えられる。し
かも、直流電流（ブリーダー電流）は全く流れない。し
たがって、本発明の直流高圧電源はブリーダー抵抗を必
要とせず小型化でき、ブリーダー電流も流れないので電
源内部で消費する電力が小さくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図面を参
照しながら説明する。図１は本発明の直流高圧電源の回
路を示す図である。トランスＴの１次側には入力電圧で
ある商用周波数または高周波数の交流電源が接続され、
トランスＴの２次側には電圧Ｅの交流電圧が発生する。
２次側の交流電圧は図１に示されるように接続されたダ
イオードＤとコンデンサＣによって整流され、電圧Ｅの
何倍かに昇圧される。一つのダイオードのカソードと次
のダイオードのカソードがつながるようにダイオードを
いくつも直列に接続し、さらに２つ分のダイオードのア
ノードとカソード間をコンデンサでつなぐようにした回
路、すなわち図１に示されようにダイオードＤとコンデ
ンサＣが組み合わされた回路は、コッククロフトウォル
トン型の昇圧回路とよばれるものである。
照しながら説明する。図１は本発明の直流高圧電源の回
路を示す図である。トランスＴの１次側には入力電圧で
ある商用周波数または高周波数の交流電源が接続され、
トランスＴの２次側には電圧Ｅの交流電圧が発生する。
２次側の交流電圧は図１に示されるように接続されたダ
イオードＤとコンデンサＣによって整流され、電圧Ｅの
何倍かに昇圧される。一つのダイオードのカソードと次
のダイオードのカソードがつながるようにダイオードを
いくつも直列に接続し、さらに２つ分のダイオードのア
ノードとカソード間をコンデンサでつなぐようにした回
路、すなわち図１に示されようにダイオードＤとコンデ
ンサＣが組み合わされた回路は、コッククロフトウォル
トン型の昇圧回路とよばれるものである。
【００１２】コッククロフトウォルトン型の昇圧回路の
段数（コンデンサＣの数）は設計的に適当な数に決める
ことができるが、図１の例では２Ｎ段としている。最終
段の出力点ＰＮには電圧Ｅの２Ｎ倍の電圧が発生してい
る。この出力は平滑回路用抵抗ＲＦと直列接続されたＮ
個の平滑回路用コンデンサＣＦからなる平滑回路により
リップル分が取り除かれて平滑され、出力端子から直流
高電圧として出力される。なお、バリスタＺは抵抗ＲＦ
を保護するためのものであり、抵抗ＲＰは出力端子がア
ースに対してショートしたときに流れる電流を制限して
電源を保護するための保護抵抗である。
段数（コンデンサＣの数）は設計的に適当な数に決める
ことができるが、図１の例では２Ｎ段としている。最終
段の出力点ＰＮには電圧Ｅの２Ｎ倍の電圧が発生してい
る。この出力は平滑回路用抵抗ＲＦと直列接続されたＮ
個の平滑回路用コンデンサＣＦからなる平滑回路により
リップル分が取り除かれて平滑され、出力端子から直流
高電圧として出力される。なお、バリスタＺは抵抗ＲＦ
を保護するためのものであり、抵抗ＲＰは出力端子がア
ースに対してショートしたときに流れる電流を制限して
電源を保護するための保護抵抗である。
【００１３】一例として、電圧Ｅが２kVであるとする。
このとき点Ｐ１には２×Ｅ＝４kVの直流電圧が発生して
いる。同様に点Ｐ２には８kV、点Ｐ３には１２kVの直流
電圧が発生している。各コンデンサＣの両端（点Ｐ１と
点Ｐ２の間、点Ｐ２と点Ｐ３の間など）の電圧はそれぞ
れ４kVである。
このとき点Ｐ１には２×Ｅ＝４kVの直流電圧が発生して
いる。同様に点Ｐ２には８kV、点Ｐ３には１２kVの直流
電圧が発生している。各コンデンサＣの両端（点Ｐ１と
点Ｐ２の間、点Ｐ２と点Ｐ３の間など）の電圧はそれぞ
れ４kVである。
【００１４】平滑回路用コンデンサＣＦとしては、その
耐電圧が最終的な出力電圧よりは低いものを使用し、こ
れをＮ個直列にして用いることによって全体としての耐
電圧は最終的な出力電圧よりも高くなるようにしてい
る。各コンデンサ同士の接続点Ｓ１〜Ｓ（Ｎ−１）は抵
抗ＲＢを介して昇圧回路の点Ｐ１〜Ｐ（Ｎ−１）にそれ
ぞれ接続されている。この抵抗ＲＢを通じて各コンデン
サＣＦは各コンデンサＣと同一の直流電圧に充電され
る。すなわち上記の例で言えば、コンデンサＣＦの両端
電圧はそれぞれ４kVである。
耐電圧が最終的な出力電圧よりは低いものを使用し、こ
れをＮ個直列にして用いることによって全体としての耐
電圧は最終的な出力電圧よりも高くなるようにしてい
る。各コンデンサ同士の接続点Ｓ１〜Ｓ（Ｎ−１）は抵
抗ＲＢを介して昇圧回路の点Ｐ１〜Ｐ（Ｎ−１）にそれ
ぞれ接続されている。この抵抗ＲＢを通じて各コンデン
サＣＦは各コンデンサＣと同一の直流電圧に充電され
る。すなわち上記の例で言えば、コンデンサＣＦの両端
電圧はそれぞれ４kVである。
【００１５】バイアス電圧を平滑回路用コンデンサＣＦ
に与えるための高抵抗ＲＢの値は、コンデンサＣＦの絶
縁抵抗（内部抵抗）に比較して十分小さく、また、平滑
回路用抵抗ＲＦに対して十分大きい値を選べばよい。た
とえば、ＲＦが１ＭΩとすればＲＢは１００ＭΩ程度と
すればよい。また、上述の電圧例ではコンデンサＣＦの
値は４７００pF程度とし、耐電圧は６kV程度とすればよ
い。
に与えるための高抵抗ＲＢの値は、コンデンサＣＦの絶
縁抵抗（内部抵抗）に比較して十分小さく、また、平滑
回路用抵抗ＲＦに対して十分大きい値を選べばよい。た
とえば、ＲＦが１ＭΩとすればＲＢは１００ＭΩ程度と
すればよい。また、上述の電圧例ではコンデンサＣＦの
値は４７００pF程度とし、耐電圧は６kV程度とすればよ
い。
【００１６】抵抗ＲＢにはこの電源の動作時に点Ｐ１〜
Ｐ（Ｎ−１）に存在するリップル電圧が加わるが、直流
電圧は全くかからないので、電流は流れず発熱もほとん
どないため低耐電圧で低消費電力の小型で安価な抵抗を
使用できる。
Ｐ（Ｎ−１）に存在するリップル電圧が加わるが、直流
電圧は全くかからないので、電流は流れず発熱もほとん
どないため低耐電圧で低消費電力の小型で安価な抵抗を
使用できる。
【００１７】上述の実施例では、平滑用のコンデンサの
数は昇圧回路の段数２Ｎの半分であるＮ個用いるように
しているが、平滑用コンデンサの耐電圧仕様によって
は、その２倍である２Ｎ個や、その半分であるＮ／２個
を用いるようにしてもよい。これらの場合には、平滑コ
ンデンサの数に応じて、昇圧回路の対応する電圧の点と
平滑コンデンサ同士の接続点とを抵抗で連結する。
数は昇圧回路の段数２Ｎの半分であるＮ個用いるように
しているが、平滑用コンデンサの耐電圧仕様によって
は、その２倍である２Ｎ個や、その半分であるＮ／２個
を用いるようにしてもよい。これらの場合には、平滑コ
ンデンサの数に応じて、昇圧回路の対応する電圧の点と
平滑コンデンサ同士の接続点とを抵抗で連結する。
【００１８】
【発明の効果】本発明の直流高圧電源は、耐電圧の低い
コンデンサを使いながら高耐電圧のブリーダー抵抗を必
要としないので、小型に作ることができる。また、電源
内部で無駄に消費する電力が小さいので、効率が高く、
経済的である。
コンデンサを使いながら高耐電圧のブリーダー抵抗を必
要としないので、小型に作ることができる。また、電源
内部で無駄に消費する電力が小さいので、効率が高く、
経済的である。
【図１】本発明の直流高圧電源の一実施例の回路を示す
図である。
図である。
【図２】従来の直流高圧電源の一例を示す図である。
Ｃ…昇圧回路用コンデンサ ＣＦ…平滑回路用コンデンサ Ｄ…昇圧回路の整流用ダイオード Ｅ…トランス２次側電圧 ＲＢ…バイアス電圧をコンデンサに与える高抵抗 ＲＦ…平滑回路用抵抗 ＲＰ…保護抵抗 Ｚ…バリスタ
Claims (1)
- 【請求項１】 コッククロフトウォルトン型の昇圧回路
と平滑コンデンサを有する直流高圧電源において、前記
平滑コンデンサを複数のコンデンサを直列接続して構成
し、前記昇圧回路を構成する複数の昇圧コンデンサの一
端と平滑コンデンサ同士の接続点とを電位の順番に従っ
て順次接続する抵抗を備えたことを特徴とする直流高圧
電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11177648A JP2001016853A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | 直流高圧電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11177648A JP2001016853A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | 直流高圧電源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001016853A true JP2001016853A (ja) | 2001-01-19 |
Family
ID=16034677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11177648A Pending JP2001016853A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | 直流高圧電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001016853A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003207824A (ja) * | 2002-01-15 | 2003-07-25 | Fuji Photo Film Co Ltd | フラッシュ装置 |
-
1999
- 1999-06-24 JP JP11177648A patent/JP2001016853A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003207824A (ja) * | 2002-01-15 | 2003-07-25 | Fuji Photo Film Co Ltd | フラッシュ装置 |
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