JP2002136143A - 直流高電圧発生装置 - Google Patents
直流高電圧発生装置Info
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- JP2002136143A JP2002136143A JP2000317259A JP2000317259A JP2002136143A JP 2002136143 A JP2002136143 A JP 2002136143A JP 2000317259 A JP2000317259 A JP 2000317259A JP 2000317259 A JP2000317259 A JP 2000317259A JP 2002136143 A JP2002136143 A JP 2002136143A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 全波整流形の直流高電圧変圧器であって、整
流回路素子を変圧器内に実装できる直流高電圧発生装置
を提供する。 【解決手段】 変圧器の２次巻線をＳ１〜Ｓ５に分割し
て、各２次巻線の出力電圧をたとえば１０ＫＶとする。
この各２次巻線Ｓ１〜Ｓ５の両端に高圧整流用ダイオー
ドＤ１〜Ｄ１２を接続するとともに各２次巻線Ｓ１〜Ｓ
５の極性を各２次巻線の発生電圧が加算されるように結
線する。このことによって整流回路素子の数を減少させ
ることができるとともに、前記各２次巻線の電圧が１０
ＫＶの場合、全波整流形による５０ＫＶ高電圧出力を得
ることができる。
流回路素子を変圧器内に実装できる直流高電圧発生装置
を提供する。 【解決手段】 変圧器の２次巻線をＳ１〜Ｓ５に分割し
て、各２次巻線の出力電圧をたとえば１０ＫＶとする。
この各２次巻線Ｓ１〜Ｓ５の両端に高圧整流用ダイオー
ドＤ１〜Ｄ１２を接続するとともに各２次巻線Ｓ１〜Ｓ
５の極性を各２次巻線の発生電圧が加算されるように結
線する。このことによって整流回路素子の数を減少させ
ることができるとともに、前記各２次巻線の電圧が１０
ＫＶの場合、全波整流形による５０ＫＶ高電圧出力を得
ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＸ線を発生
させるＸ線管や粒子加速器あるいは電子顕微鏡等の電源
として用いられる直流高電圧発生装置に関する。
させるＸ線管や粒子加速器あるいは電子顕微鏡等の電源
として用いられる直流高電圧発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばＸ線を発生させるＸ線管は、管球
中に陰極となるフイラメントと対陰極ターゲットと呼ば
れる金属の陽極を対向させてある。この両極間に高電圧
をかけることによつて加熱されたフイラメントから飛び
出す熱電子を加速して対陰極物質に衝突させると、電子
に加速度が加えられて、電子がもっているエネルギを制
動輻射としてＸ線を放射させ、また、電子がもつ高エネ
ルギは対陰極物質の内殻電子を励起させてＸ線を放射さ
せる。このＸ線管に供給される高電圧電源としては、通
常、直流高電圧発生装置が用いられる。この直流高電圧
を得る方法として交流低電圧を変圧器によって交流高電
圧とした後、整流回路と平滑回路によって直流に変換さ
れる整流形直流高電圧発生装置を用いるのが一般的であ
る。
中に陰極となるフイラメントと対陰極ターゲットと呼ば
れる金属の陽極を対向させてある。この両極間に高電圧
をかけることによつて加熱されたフイラメントから飛び
出す熱電子を加速して対陰極物質に衝突させると、電子
に加速度が加えられて、電子がもっているエネルギを制
動輻射としてＸ線を放射させ、また、電子がもつ高エネ
ルギは対陰極物質の内殻電子を励起させてＸ線を放射さ
せる。このＸ線管に供給される高電圧電源としては、通
常、直流高電圧発生装置が用いられる。この直流高電圧
を得る方法として交流低電圧を変圧器によって交流高電
圧とした後、整流回路と平滑回路によって直流に変換さ
れる整流形直流高電圧発生装置を用いるのが一般的であ
る。
【０００３】この整流形直流高電圧発生装置における変
圧器は、図４の回路図に示すように変圧器の鉄芯Ｔに１
次巻線Ｐと２次巻線Ｓが配置される。１次巻線Ｐには変
圧器の入力として交流電源１が接続される。交流電源１
は変圧器や脈流を平滑にするためのコンデンサを小型化
するために最近では可聴周波以上の数十キロヘルツ以上
の高周波電源が用いられ、２次巻線Ｓには１次巻線Ｐと
２次巻線Ｓの巻線比にほぼ比例する高電圧が発生する。
この高電圧交流がダイオードＤ１〜Ｄ４で構成されたブ
リッジ形整流回路により脈流に変換される。ブリッジ形
整流回路の場合、図４で２次巻線Ｓの上端が正弦波交流
の正の半周期ではダイオードＤ１とＤ３が導通し、負の
半周期ではダイオードＤ２とＤ４が導通して、出力端子
には常に上端子に正の高電圧が得られる。なおコンデン
サＣは脈流を直流にするためのフイルタとして接続され
る。しかし、変圧器の２次電圧を高くするには２次巻線
の巻数が多くなり、変圧器の自己共振周波数が下がって
しまうため高い周波数で使うために、図５に示すように
２次巻線を例えばＳ１〜Ｓ３のように分割して配置さ
せ、各々の２次巻線Ｓ１〜Ｓ３に対してブリッジ形整流
回路を接続し、各ブリッジ形整流回路を直列に接続させ
ることによって変圧器の共振周波数の低下を防止し、直
流高電圧出力を得るものもある。
圧器は、図４の回路図に示すように変圧器の鉄芯Ｔに１
次巻線Ｐと２次巻線Ｓが配置される。１次巻線Ｐには変
圧器の入力として交流電源１が接続される。交流電源１
は変圧器や脈流を平滑にするためのコンデンサを小型化
するために最近では可聴周波以上の数十キロヘルツ以上
の高周波電源が用いられ、２次巻線Ｓには１次巻線Ｐと
２次巻線Ｓの巻線比にほぼ比例する高電圧が発生する。
この高電圧交流がダイオードＤ１〜Ｄ４で構成されたブ
リッジ形整流回路により脈流に変換される。ブリッジ形
整流回路の場合、図４で２次巻線Ｓの上端が正弦波交流
の正の半周期ではダイオードＤ１とＤ３が導通し、負の
半周期ではダイオードＤ２とＤ４が導通して、出力端子
には常に上端子に正の高電圧が得られる。なおコンデン
サＣは脈流を直流にするためのフイルタとして接続され
る。しかし、変圧器の２次電圧を高くするには２次巻線
の巻数が多くなり、変圧器の自己共振周波数が下がって
しまうため高い周波数で使うために、図５に示すように
２次巻線を例えばＳ１〜Ｓ３のように分割して配置さ
せ、各々の２次巻線Ｓ１〜Ｓ３に対してブリッジ形整流
回路を接続し、各ブリッジ形整流回路を直列に接続させ
ることによって変圧器の共振周波数の低下を防止し、直
流高電圧出力を得るものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来における直流高電
圧発生装置は以上のように構成されているが、変圧器の
漏洩インダクタンスや漂遊キャパシタンスが大きい場合
は共振周波数が低下して高い周波数では使えないことに
なる。２次巻線側は細い線が多数回巻かれることになる
高圧用変圧器の巻線の分布静電容量は大きくなりやすく
結果として変圧器としての共振周波数が下がり、使用可
能な周波数が低くなり、高い周波数では使用できない。
圧発生装置は以上のように構成されているが、変圧器の
漏洩インダクタンスや漂遊キャパシタンスが大きい場合
は共振周波数が低下して高い周波数では使えないことに
なる。２次巻線側は細い線が多数回巻かれることになる
高圧用変圧器の巻線の分布静電容量は大きくなりやすく
結果として変圧器としての共振周波数が下がり、使用可
能な周波数が低くなり、高い周波数では使用できない。
【０００５】また、図５に示す直流高電圧発生装置で
は、自己インダクタンスや分布静電容量を小さくし、共
振周波数を高くする目的で２次巻線を分割し、多段構成
（図５の例では３段）をとっているが、各巻線に、それ
ぞれブリッジ形整流回路を接続しなければならないの
で、２次巻線全体の配線が複雑になり、かつ、各ダイオ
ードを巻線中に多数実装することは不可能であり、した
がって外部にブリッジ形整流回路を配置することにな
り、そのためには２次巻線から多くのリード線を出さな
ければならず構成上また製造上複雑なものとなる。
は、自己インダクタンスや分布静電容量を小さくし、共
振周波数を高くする目的で２次巻線を分割し、多段構成
（図５の例では３段）をとっているが、各巻線に、それ
ぞれブリッジ形整流回路を接続しなければならないの
で、２次巻線全体の配線が複雑になり、かつ、各ダイオ
ードを巻線中に多数実装することは不可能であり、した
がって外部にブリッジ形整流回路を配置することにな
り、そのためには２次巻線から多くのリード線を出さな
ければならず構成上また製造上複雑なものとなる。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、自己インダクタンスや分布静電容量が
小さく、かつ、整流回路素子を変圧器内に実装できるシ
ンプルな回路構成の直流高電圧発生装置を提供すること
を目的とする。
たものであって、自己インダクタンスや分布静電容量が
小さく、かつ、整流回路素子を変圧器内に実装できるシ
ンプルな回路構成の直流高電圧発生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】本発明が提供する直流高
電圧発生装置は、上記の目的を達成するため、変圧器の
２次巻線を分割するとともに、分割された各２次巻線の
両端にダイオードを接続し、隣接する２次巻線および両
端ダイオード間を、２次巻線およびダイオードそれぞれ
の極性が、各２次巻線で発生する電圧を加算するように
結線したものである。これによって、必要な整流回路素
子を減少させることができる。
電圧発生装置は、上記の目的を達成するため、変圧器の
２次巻線を分割するとともに、分割された各２次巻線の
両端にダイオードを接続し、隣接する２次巻線および両
端ダイオード間を、２次巻線およびダイオードそれぞれ
の極性が、各２次巻線で発生する電圧を加算するように
結線したものである。これによって、必要な整流回路素
子を減少させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の直流高電圧発生装置の一
実施例を図１、図２および図３により説明する。図１は
本発明の実施例に係わる直流高電圧発生装置の回路図で
あり、図３は実装の外観図である。図１において、Ｔは
変圧器の鉄芯で、変圧器の１次巻線Ｐには入力電源とし
て交流電源１が接続されている。変圧器の２次巻線はＳ
１〜Ｓ５の５個に分割された２次巻線が配置されてい
る。各２次巻線Ｓ１〜Ｓ５の両端には耐電圧２０ＫＶま
たはそれ以上の高圧整流用ダイオードが接続されるとと
もに各両端ダイオードは各２次巻線の発生電圧の極性
（各巻線横の黒丸印が正をあらわす）に対して、それぞ
れ図に示した方向に接続される。さらに、出力端子に並
列にフイルタ用のコンデンサＣ（一例として容量０．１
μＦ、耐電圧６０ＫＶ）が接続される。
実施例を図１、図２および図３により説明する。図１は
本発明の実施例に係わる直流高電圧発生装置の回路図で
あり、図３は実装の外観図である。図１において、Ｔは
変圧器の鉄芯で、変圧器の１次巻線Ｐには入力電源とし
て交流電源１が接続されている。変圧器の２次巻線はＳ
１〜Ｓ５の５個に分割された２次巻線が配置されてい
る。各２次巻線Ｓ１〜Ｓ５の両端には耐電圧２０ＫＶま
たはそれ以上の高圧整流用ダイオードが接続されるとと
もに各両端ダイオードは各２次巻線の発生電圧の極性
（各巻線横の黒丸印が正をあらわす）に対して、それぞ
れ図に示した方向に接続される。さらに、出力端子に並
列にフイルタ用のコンデンサＣ（一例として容量０．１
μＦ、耐電圧６０ＫＶ）が接続される。
【０００９】次に図１に示す直流高電圧発生装置の回路
動作について説明する。交流電源１が接続された１次巻
線Ｐに対して２次巻線Ｓ１〜Ｓ５には、その巻線回数に
より各々出力１０ＫＶが得られるようになっている。図
１のように各２次巻線の極性とダイオードが結線されて
いるとき、２次巻線Ｓ１〜Ｓ５を各起電力Ｅとすると、
等価回路は図２のように示される。正弦波交流の正の半
周期に対しては図２（ａ）に示すようにダイオードＤ
２、Ｄ３、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ１０、Ｄ１１が導通状態とな
り、各起電力Ｅは加算されて出力端子に＋５Ｅの電圧が
あらわれる。一方、正弦波交流の負の半周期に対しては
図２（ｂ）に示すようにダイオードＤ１、Ｄ４、Ｄ５、
Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１２が導通状態となり、各起電力Ｅは加
算されて出力端子に＋５Ｅの電圧があらわれる。これに
よって、図２（ｃ）に示すように正弦波交流の全周期に
わたって全波整流された高電圧の脈流が出力される。な
お、コンデンサＣの充電電圧を出力させることにより図
２（ｄ）に示すリップル率の小さい直流が得られる。
動作について説明する。交流電源１が接続された１次巻
線Ｐに対して２次巻線Ｓ１〜Ｓ５には、その巻線回数に
より各々出力１０ＫＶが得られるようになっている。図
１のように各２次巻線の極性とダイオードが結線されて
いるとき、２次巻線Ｓ１〜Ｓ５を各起電力Ｅとすると、
等価回路は図２のように示される。正弦波交流の正の半
周期に対しては図２（ａ）に示すようにダイオードＤ
２、Ｄ３、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ１０、Ｄ１１が導通状態とな
り、各起電力Ｅは加算されて出力端子に＋５Ｅの電圧が
あらわれる。一方、正弦波交流の負の半周期に対しては
図２（ｂ）に示すようにダイオードＤ１、Ｄ４、Ｄ５、
Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１２が導通状態となり、各起電力Ｅは加
算されて出力端子に＋５Ｅの電圧があらわれる。これに
よって、図２（ｃ）に示すように正弦波交流の全周期に
わたって全波整流された高電圧の脈流が出力される。な
お、コンデンサＣの充電電圧を出力させることにより図
２（ｄ）に示すリップル率の小さい直流が得られる。
【００１０】図３は実装の外観図の一例であるが、１次
巻線Ｐは鉄芯Ｔの中心部（最下層）に巻かれており、そ
の上に各２次巻線が順次両端にダイオードを接続されて
巻かれている。各巻線間には絶縁紙の層が巻き込まれて
いる。そして絶縁のため図３に示される変圧器全体が絶
縁油中に入れられる。あるいは硬化性のシリコンゴムで
覆う。コンデンサＣは変圧器の外部に実装する。
巻線Ｐは鉄芯Ｔの中心部（最下層）に巻かれており、そ
の上に各２次巻線が順次両端にダイオードを接続されて
巻かれている。各巻線間には絶縁紙の層が巻き込まれて
いる。そして絶縁のため図３に示される変圧器全体が絶
縁油中に入れられる。あるいは硬化性のシリコンゴムで
覆う。コンデンサＣは変圧器の外部に実装する。
【００１１】なお、図１の回路図に示されるダイオード
Ｄ１〜Ｄ１２全てを逆方向に接続すると負高圧の電源と
することができる（図１の例では出力電圧−５０Ｋ
Ｖ）。また、各２次巻線とダイオードの接続段数を変え
ることによって出力電圧の範囲を大幅に変えることがで
きる。さらに、各２次巻線を個々に用い、図１の例では
５個の出力電圧１０ＫＶ変圧器として利用することもで
きる。
Ｄ１〜Ｄ１２全てを逆方向に接続すると負高圧の電源と
することができる（図１の例では出力電圧−５０Ｋ
Ｖ）。また、各２次巻線とダイオードの接続段数を変え
ることによって出力電圧の範囲を大幅に変えることがで
きる。さらに、各２次巻線を個々に用い、図１の例では
５個の出力電圧１０ＫＶ変圧器として利用することもで
きる。
【００１２】
【発明の効果】本発明の直流高電圧発生装置は上記のよ
うに構成されており、変圧器の２次巻線を分割して、各
２次巻線の両端にダイオードを接続し、それらを各２次
巻線の発生電圧が加算されるように結線したので、全波
整流形であつて、整流回路素子の数を減少することがで
き、変圧器内にダイオードを実装した変圧器として製作
することができる。
うに構成されており、変圧器の２次巻線を分割して、各
２次巻線の両端にダイオードを接続し、それらを各２次
巻線の発生電圧が加算されるように結線したので、全波
整流形であつて、整流回路素子の数を減少することがで
き、変圧器内にダイオードを実装した変圧器として製作
することができる。
【図１】 本発明の直流高電圧発生装置の一実施例を示
す回路図である。
す回路図である。
【図２】 本発明の直流高電圧発生装置の等価回路図で
ある。
ある。
【図３】 本発明の直流高電圧発生装置の外観を示す図
である。
である。
【図４】 従来の直流高電圧発生装置を示す回路図であ
る。
る。
【図５】 従来の他の直流高電圧発生装置を示す回路図
である。
である。
１…交流電源 Ｔ…鉄芯 Ｐ…１次巻線 Ｓ１〜Ｓ５…２次巻線 Ｄ１〜Ｄ１２…ダイオード Ｃ…コンデンサ
Claims (1)
- 【請求項１】 交流から変圧器とダイオードによって高
電圧の直流を発生する直流高電圧発生装置において、変
圧器の２次巻線を分割するとともに、分割された各２次
巻線の両端にダイオードを接続し、隣接する２次巻線お
よび両端ダイオード間を、２次巻線およびダイオードそ
れぞれの極性が、各２次巻線で発生する電圧を加算する
ように結線したことを特徴とする直流高電圧発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000317259A JP2002136143A (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 直流高電圧発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000317259A JP2002136143A (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 直流高電圧発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002136143A true JP2002136143A (ja) | 2002-05-10 |
Family
ID=18796073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000317259A Pending JP2002136143A (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 直流高電圧発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002136143A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110138242A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-08-16 | 北京动力源科技股份有限公司 | 一种串联整流拓扑结构和一种llc谐振电路 |
| EP3767662A4 (en) * | 2018-03-14 | 2021-08-04 | Suzhou Powersite Electric Co., Ltd. | COMBINATION OF MACHINE HEAD AND BEAM IMAGING DEVICE |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59159672A (ja) * | 1983-02-18 | 1984-09-10 | エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン | 高圧電源 |
-
2000
- 2000-10-18 JP JP2000317259A patent/JP2002136143A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59159672A (ja) * | 1983-02-18 | 1984-09-10 | エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン | 高圧電源 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3767662A4 (en) * | 2018-03-14 | 2021-08-04 | Suzhou Powersite Electric Co., Ltd. | COMBINATION OF MACHINE HEAD AND BEAM IMAGING DEVICE |
| US11229110B2 (en) | 2018-03-14 | 2022-01-18 | Suzhou Powersite Electronic Co., Ltd. | Combined machine head and ray imaging device |
| CN110138242A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-08-16 | 北京动力源科技股份有限公司 | 一种串联整流拓扑结构和一种llc谐振电路 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070221 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100105 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100107 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100427 |