JP2005304272A - Resonance boosting circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、高電圧の電子ビーム等を発生させるために必要な高電圧を得るために使用される共振型昇圧回路装置に関し、更に詳しくは、出力波形が矩形状(ステップ状)となるような高電圧に昇圧するのに用いて好適な共振型昇圧回路装置に関するものである。 The present invention relates to, for example, a resonance type booster circuit device used for obtaining a high voltage necessary for generating a high voltage electron beam or the like. More specifically, the output waveform is rectangular (stepped). The present invention relates to a resonance type booster circuit device suitable for boosting to such a high voltage.
図6(a)に示すようなパルス波形の電圧Vaを図6(b)に示すようなパルス波形の高電圧Vbに昇圧して出力するために、従来より、昇圧回路装置が使用されている。従来の昇圧回路としては、例えば、実開平5−9186号公報(特許文献1)に記載されているような昇圧チョッパ回路があるが、この回路によれば、高電圧を出力することが可能であり、主に回路内のサージ電圧の発生を防止して電流損失を低減することが可能である。 In order to boost and output the voltage Va having a pulse waveform as shown in FIG. 6A to a high voltage Vb having a pulse waveform as shown in FIG. 6B, a booster circuit device has been conventionally used. Yes. As a conventional booster circuit, for example, there is a boost chopper circuit as described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-9186 (Patent Document 1). According to this circuit, a high voltage can be output. Yes, it is possible to reduce the current loss mainly by preventing the occurrence of surge voltage in the circuit.
一方、高電圧を出力する昇圧回路装置として、図7(a)に示すような共振型昇圧回路装置20が従来より使用されている。この共振型昇圧回路装置20は、電導線をコイル状に複数回(n回)巻回して成る共振リアクタ(共振コイル)21とこの共振リアクタ21に連結(並列接続)された可変コンデンサ22とをキャビティボックス23内に収納したものであって、Vcの入力電圧を出力部24で例えば(n−1)Vc(ここで、nは共振リアクタ21のコイル巻回数)に昇圧するように構成したものである。しかしながら、このような共振型昇圧回路装置20により得られる出力電圧は、図7(b)に示すような正弦波電圧25であり、特定用途の場合に必要とされるような矩形波の高電圧を得ることができないのが実状である。
上述のような共振型昇圧回路装置20では、nVcの電圧の出力(昇圧電圧)を得ることができるが、前記のようにその出力波形は正弦波となる(図7(b)参照)。これを矩形波状の波形にする手段として各種のものが採用されるが、そのような手段を組み込んだものの一例として、図8(a)に示す共振型昇圧回路装置30が挙げられる。この共振型昇圧回路装置30は、図7(a)のものと同じ構造のキャビティボックス23を有するものから成るが、その出力側に入力周波数f0の奇数倍(例えば、3f0,5f0 ……)の入力電圧を付加するトランス31,32等を連設した構造のものである。このトランス31,32の連設により、最終的な出力電圧を所望の高電圧にすることができると共に、図8(b)に示すように、矩形の出力波形の昇圧電圧33を形成することができる。
In the resonance type
しかしながら、図8に示した共振型昇圧回路装置30にあっては、各トランス31,32内に浮遊容量が発生し、大幅な出力損失が生じる。これを低減するため、別に共振回路を設けることが考えられるが、このような共振回路を設けると出力波形が正弦波状となり、矩形波(ステップ状)の昇圧電圧を必要とする場合にはその正弦波の昇圧電圧を利用できないという不具合がある。 However, in the resonant step-up circuit device 30 shown in FIG. 8, stray capacitance is generated in each of the transformers 31 and 32, resulting in a significant output loss. In order to reduce this, it is conceivable to provide a separate resonance circuit. However, when such a resonance circuit is provided, the output waveform becomes a sine wave, and when a step-up voltage of a rectangular wave is required, the sine There is a problem that the wave boost voltage cannot be used.
本発明は、上述の如き問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、浮遊容量が発生せず、所望の矩形波(ステップ状)の昇圧電圧(高電圧)を得ることができる比較的簡便な構造の共振型昇圧回路装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to generate a desired rectangular wave (stepped) boosted voltage (high voltage) without generating stray capacitance. An object of the present invention is to provide a resonant booster circuit device having a relatively simple structure.
上述の目的を達成するために、本発明では、共振リアクタとこの共振リアクタに連結されたコンデンサとから成る共振回路から昇圧電圧を得るようにした共振型昇圧回路装置において、コイル状に複数回巻回して成る導電性パイプを前記共振リアクタとして構成すると共に、前記導電性パイプの中空部の中心位置に、内部導体及び外部導体を同軸状に配置して成る同軸ケーブルを挿通配置し、前記導電性パイプの一端に設けられる入力ポート部に電圧を印加し、かつ、前記同軸ケーブルの内部導体の入力ポート部に電圧を印加することにより、昇圧電圧を得るようにしている。
また、本発明では、前記導電性パイプの第1回目の巻き終わり箇所に設けられる入力ポート部に電圧V1を印加し、かつ、前記同軸ケーブルの内部導体の入力ポート部に電圧V2を印加することにより、前記同軸ケーブルの出力ポート部から(n−1)V1+V2(但し、nは前記導電性パイプの巻回数)の昇圧電圧を得るようにしている
また、本発明では、前記導電性パイプを銅製パイプとしている。
また、本発明では、前記電導性パイプ内に複数本の同軸ケーブルを挿通配置するようにしている。
本発明の好ましい実施形態においては、銅製パイプをn回巻回して形成される共振リアクタとこれに連結される可変コンデンサとを収納して成るキャビティボックスの前記共振リアクタの入力ポート側に電圧V1を印加して成る共振型昇圧回路装置において、前記共振リアクタの内部に同軸ケーブルを貫通して挿入し、その入力側に電圧V2を印加し、前記キャビティボックスの出力ポート側に(n−1)V1+V2の高電圧を出力するように構成される。
In order to achieve the above-described object, in the present invention, in a resonance type booster circuit device that obtains a boost voltage from a resonance circuit composed of a resonance reactor and a capacitor connected to the resonance reactor, a plurality of turns are wound in a coil shape. A conductive pipe formed by rotating is configured as the resonance reactor, and a coaxial cable having an inner conductor and an outer conductor arranged coaxially is inserted and disposed at the center position of the hollow portion of the conductive pipe. A boosted voltage is obtained by applying a voltage to the input port portion provided at one end of the pipe and applying a voltage to the input port portion of the inner conductor of the coaxial cable.
In the present invention, said voltages V 1 is applied to the input port unit provided in the first round of winding end portion of the conductive pipe, and applying a voltage V 2 to the input port of the inner conductor of the coaxial cable Thus, a boosted voltage of (n−1) V 1 + V 2 (where n is the number of turns of the conductive pipe) is obtained from the output port portion of the coaxial cable. The conductive pipe is a copper pipe.
In the present invention, a plurality of coaxial cables are inserted and disposed in the conductive pipe.
In a preferred embodiment of the present invention, a voltage V 1 is applied to an input port side of the resonance reactor of a cavity box containing a resonance reactor formed by winding a copper pipe n times and a variable capacitor connected thereto. Is applied to the inside of the resonance reactor through a coaxial cable, a voltage V 2 is applied to the input side thereof, and (n−1) is applied to the output port side of the cavity box. ) It is configured to output a high voltage of V 1 + V 2 .
請求項1に記載の本発明は、コイル状に複数回巻回して成る導電性パイプを前記共振リアクタとして構成すると共に、前記導電性パイプの中空部の中心位置に、内部導体及び外部導体を同軸状に配置して成る同軸ケーブルを挿通配置し、前記導電性パイプの一端に設けられる入力ポート部に電圧を印加し、かつ、前記同軸ケーブルの内部導体の入力ポート部に電圧を印加することにより、昇圧電圧を得るようにしたものであるから、本発明の共振型昇圧回路装置によれば、浮遊容量が発生せず、所望の矩形波の昇圧電圧(高電圧)を得ることができる。しかも、同軸ケーブルは共振リアクタとは別体のものであり、任意のものを選択することができると共に、全体として比較的簡便な構造の共振型昇圧回路装置を提供することができる。 In the first aspect of the present invention, a conductive pipe formed by winding a plurality of times in a coil shape is configured as the resonance reactor, and an inner conductor and an outer conductor are coaxially arranged at the center position of the hollow portion of the conductive pipe. A coaxial cable that is arranged in the shape of a cable, and a voltage is applied to the input port portion provided at one end of the conductive pipe, and a voltage is applied to the input port portion of the inner conductor of the coaxial cable. Since the boosted voltage is obtained, according to the resonant booster circuit device of the present invention, a desired rectangular wave boosted voltage (high voltage) can be obtained without generating stray capacitance. In addition, the coaxial cable is separate from the resonance reactor, and an arbitrary one can be selected, and a resonance type booster circuit device having a relatively simple structure as a whole can be provided.
また、請求項2に記載の本発明は、前記導電性パイプの第1回目の巻き終わり箇所に設けられる入力ポート部に電圧V1を印加し、かつ、前記同軸ケーブルの内部導体の入力ポート部に電圧V2を印加することにより、前記同軸ケーブルの出力ポート部から(n−1)V1+V2(但し、nは前記導電性パイプの巻回数)の昇圧電圧(高電圧)を得るようにしたものであるから、非常に高い昇圧率にて所望の矩形波の高電圧を容易に得ることが可能となる。
Further, the invention according to
また、請求項3に記載の本発明は、導電性パイプが銅製パイプであるようにしたものであるから、すなわち、共振リアクタを銅製パイプにて構成するようにしたものであるから、銅製パイプは電気的特性(特に、導電性)及び経済性が良い上に、コイル状の導電性パイプ(共振リアクタ)を製作する際のコイル巻き成形性が良いので、共振リアクタとしての電気的特性に優れかつ製作の容易で低廉な共振型昇圧回路装置を提供することができる。
Further, in the present invention according to
また、請求項4に記載の本発明は、電導性パイプ内に複数本の同軸ケーブルを挿通配置するようにしたものであるから、複数本の同軸ケーブルにてより大きな電力を投入することができ、これにより更に高電圧の出力を出力ポート側に発生させることができる。
Further, in the present invention according to
以下、本発明の一実施形態に係る共振型昇圧回路装置について図1〜図5を参照して説明する。 A resonant booster circuit device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
まず、図1は、本発明の一実施形態に係る共振型昇圧回路装置1の全体構成を示している。この共振型昇圧回路装置1は、図1に示すように、共振リアクタ(共振コイル)2と、この共振リアクタ2に連結(並列接続)された可変コンデンサ3とを収納するキャビティボックス4を備えており、共振リアクタ2及び可変コンデンサ3により並列共振回路5が構成されている。なお、キャビティボックス4は接地されている。
First, FIG. 1 shows the overall configuration of a resonant
上述の共振リアクタ2は、図1及び図2に示すように、銅製パイプPをコイル状に複数回(n回)巻回して成るものであって、その共振リアクタ2を構成するコイル状の銅製パイプPの中空部の中心位置に、内部導体6及び外部導体7を同軸状に配置して成る同軸ケーブル8が挿通配置されている。なお、同軸ケーブル8の内部導体6及び外部導体7は誘電体層9(図2参照)により互いに絶縁され、銅製パイプPから成る共振リアクタ2と同軸ケーブル8とは図外の支持材により互いに同軸状の配置関係をもって固定されている。さらに、この同軸ケーブル8の両端部8a,8bは、銅製パイプPの両端開口を貫通するように配置されると共に、キャビティボックス4内からその外部へ引き出されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the above-described
また、図2に示すように、同軸ケーブル8の外部導体7は一端部8aの側において接地されており、銅製パイプPから成る共振リアクタ2と同軸ケーブル8の外部導体7とが他端部8bの側において導線12を介して互いに接続されている。さらに、同軸ケーブル8の他端部8bの側には、内部導体6と外部導体7との間に終端抵抗Rが接続され、内部導体6と外部導体7との間から得られる昇圧電圧を出力する昇圧電圧出力部10が設けられている。
Further, as shown in FIG. 2, the
また、図1及び図2に示すように、共振リアクタ2を構成するコイル状の銅製パイプPの中間タップ(具体的には、共振リアクタ2の第1回目の巻き終わり箇所)に設けられる入力ポート部13に高周波電源Aから電圧V1が印加され、かつ、この入力ポート部13の側の同軸ケーブル7の内部導体6の端部に設けられる入力ポート部14に高周波電源Bから電圧V2が印加されるように構成されている。一方、同軸ケーブル8の外部導体7、並びに、共振リアクタ2の一端2aは接地されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the input port provided at the intermediate tap of the coiled copper pipe P constituting the resonant reactor 2 (specifically, the first winding end portion of the resonant reactor 2). The voltage V 1 is applied to the
このような構成の共振型昇圧回路装置1の動作について述べると、次の通りである。まず、図2において高周波電源A(電圧V1)からみた等価回路は、図3に示す如くとなり、高周波電源B(電圧V2)からみた等価回路は、図4に示す如くとなる。そして、図3及び図4にそれぞれ示す回路は、互いに独立して動作する。この場合、共振リアクタ2の第1回も巻き終わり箇所の入力ポート部13には入力電圧V1が印加されるため、複数回(n回)巻回されている共振リアクタ2の出力ポート部15の側には(n−1)V1の電圧が発生する(図1,図2,図3及び図5参照)。一方、同軸ケーブル8の内部導体6には電圧V2が印加されるため、共振型昇圧回路装置1の昇圧電圧出力部10からはV3=(n−1)V1+V2の高電圧が発生することとなる(図1及び図5参照)。すなわち、共振型昇圧回路装置1の出力ポート部10には、電圧値がV3=(n−1)V1+V2である昇圧された高電圧が発生することとなる。
The operation of the resonant
従って、本実施形態に係る共振型昇圧回路装置1によれば、共振リアクタ2の巻回数nの値、及び、同軸ケーブル8に印加する入力電圧V2の値を適宜に調整(制御)することにより、所望の矩形波の昇圧電圧(高電圧)V3を任意に得ることができる。なお、この共振型昇圧回路装置1の場合には、図8に示したようなトランス31,32等を採用していないため、浮遊容量の発生もなく、電流損失や電圧損失を生じない。また、この共振型昇圧回路装置1は、共振リアクタ2内に別体の同軸ケーブル8を挿通配置するようにしただけの簡便な構造であるため、比較的容易にかつ安価で製作することができる。さらに、コンパクトにまとめることが可能である。
Therefore, according to the resonance type
以上、本発明の実施形態について述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、既述の実施形態においては導電性パイプPの第1回目の巻き終わり箇所に電圧V1を入力するようにしたが、その箇所以外の箇所に電圧V1を入力するようにしてもよい。なお、この場合には、電圧V1の入力箇所に応じて昇圧率が変化することとなる。また、共振リアクタ2を構成するのに用いられるパイプとしては、銅製パイプPに限らず、銅以外の導電性材料から成るパイプを用いるようにしても良い。また、共振リアクタ2の中空部に複数本の同軸ケーブル8を挿通配置するようにしても良い。この場合には、複数本の同軸ケーブル8にてより大きな電力を投入することが可能となるため、更に高い昇圧電圧を得ることが可能となる。また、本発明は、並列共振回路5の場合に限らず、直列共振回路の場合にも適用可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, Various deformation | transformation and change are possible based on the technical idea of this invention. For example, although so as to enter the voltages V 1 to the first winding end portion of the conductive pipe P in the embodiment described above, it may be input to voltages V 1 at a location other than the location . Incidentally, in this case, a step-up ratio is changed according to the input portion of the voltage V 1. Further, the pipe used to configure the
本発明の共振型昇圧回路装置は、高電圧を必要とし、かつ、矩形状の出力波形の電圧,電流波形の必要な全ての電源に採用することができる。特に、高電庄を必要とする電子ビームの電源としては有用である。 The resonance type booster circuit device of the present invention can be used for all power supplies that require a high voltage and require a rectangular output waveform voltage and current waveform. In particular, it is useful as a power source for an electron beam that requires high power.
1 共振型昇圧回路装置
2 共振リアクタ
3 可変コンデンサ
4 キャビティボックス
5 並列共振回路
6 内部導体
7 外部導体
8 同軸ケーブル
10 昇圧電圧出力部
13 入力ポート部
15 出力ポート部
14 出力ポート部
A,B 高周波電源
P 銅製パイプ(共振リアクタ)
R 終端抵抗
DESCRIPTION OF
R termination resistance
Claims (4)
4. The resonance type booster circuit device according to claim 1, wherein a plurality of coaxial cables are inserted and disposed in the conductive pipe. 5.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004121019A JP2005304272A (en) | 2004-04-16 | 2004-04-16 | Resonance boosting circuit device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107389995A (en) * | 2017-08-15 | 2017-11-24 | 华电电力科学研究院 | Adjust series resonant inverter Q circuit and its method of testing |
-
2004
- 2004-04-16 JP JP2004121019A patent/JP2005304272A/en active Pending
Cited By (2)
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CN107389995A (en) * | 2017-08-15 | 2017-11-24 | 华电电力科学研究院 | Adjust series resonant inverter Q circuit and its method of testing |
CN107389995B (en) * | 2017-08-15 | 2023-08-15 | 华电电力科学研究院有限公司 | Circuit for adjusting quality factor of series resonance power supply and testing method thereof |
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