JP2017073932A - High-voltage power supply circuit - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-voltage power supply circuit capable of turning an output voltage into a rectangular wave even in a case where a switching circuit is on/off-controlled at a low frequency.SOLUTION: A high-voltage power supply circuit comprises a piezoelectric transformer 2 that outputs a voltage value higher than a load voltage value, from a secondary side. At the secondary side of the piezoelectric transformer 2, a waveform shaping circuit 7 that cuts an output voltage value of the piezoelectric transformer into the load voltage value is connected. At the secondary side of the piezoelectric transformer 2, a load 3 is connected via the waveform shaping circuit 7. Between the secondary side of the piezoelectric transformer 2 and the load 3, a trailing processing relay 9 is provided. A relay control circuit 10 outputs an off signal to both the switching circuit 4 and the trailing processing relay 9 to turn off both of them in synchronization with each other. In stead of the piezoelectric transformer, a coil transformer can be used.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、高圧電源の出力電圧の応答速度を改善した高圧電源回路に関する。   The present invention relates to a high voltage power supply circuit in which the response speed of the output voltage of the high voltage power supply is improved.

例えば除電器に用いられる高圧電源回路として、圧電トランスを使用して入力電圧を矩形波電圧に変換し、負荷に出力する回路が知られている。この種の高電圧においては、負荷には、矩形波の平坦部分となる時間の間、平坦部分の値に相当する電圧が印加されることから、矩形波のデューティーを制御することで、負荷に対する電力供給を制御することができる。   For example, as a high-voltage power supply circuit used for a static eliminator, a circuit that converts an input voltage into a rectangular wave voltage using a piezoelectric transformer and outputs the voltage to a load is known. In this type of high voltage, a voltage corresponding to the value of the flat portion is applied to the load during the time of the flat portion of the rectangular wave. Therefore, by controlling the duty of the rectangular wave, The power supply can be controlled.

この種の高圧電源回路は、特許文献1や特許文献2に示すように、入力電圧を一定周波数のスイッチング回路によってオン・オフして、矩形波のデューティーを制御する。この場合、負荷電流や負荷容量が大きい負荷において、矩形波の応答速度、すなわち、矩形波の立ち上がり/立ち下がり速度を速くすることが難しい。特に、出力の充放電時間が負荷に依存するため応答速度(立ち上がり/立ち下がり時間)を速くすることが難しい。   In this type of high-voltage power supply circuit, as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, the input voltage is turned on / off by a switching circuit having a constant frequency to control the duty of the rectangular wave. In this case, it is difficult to increase the response speed of the rectangular wave, that is, the rising / falling speed of the rectangular wave in a load with a large load current or load capacity. In particular, since the output charge / discharge time depends on the load, it is difficult to increase the response speed (rise / fall time).

特開2009−163951号公報JP 2009-163951 A 特開2012−155857号公報JP 2012-155857 A 特開2010−049829号公報JP 2010-049829 A

このような問題点を解決するために、例えば、特許文献3の図8に示すように、出力にツェナーダイオードを用いて立ち上がり速度を速くすることが考えられる。   In order to solve such a problem, for example, as shown in FIG. 8 of Patent Document 3, it is conceivable to increase the rising speed by using a Zener diode as an output.

しかし、例えば 100Hz等の低周波でスイッチング回路を連続してオン・オフさせ、出力電圧を矩形波にする場合には、立ち上がり時間だけでその時間を費やし、矩形波の波高値が負荷の要求する電圧値に達しないとか、または波高値が電圧値に達した直後に矩形波が立ち下がり、矩形波の平坦部分がなくなって、負荷の要求する電圧値を所定時間確保できないことがある。   However, for example, when the switching circuit is continuously turned on and off at a low frequency such as 100 Hz to make the output voltage a rectangular wave, the time is spent only on the rise time, and the peak value of the rectangular wave requires the load. In some cases, the voltage does not reach the voltage value, or the rectangular wave falls immediately after the peak value reaches the voltage value, the flat portion of the rectangular wave disappears, and the voltage value required by the load cannot be secured for a predetermined time.

図2は、従来技術において、例えば10MΩの抵抗性負荷を接続した高圧電源回路の出力電圧波形を示す。この波形から分かるように、立ち上がり時間及び立ち下がり時間が短く、最大波高値に平坦部が確保されると共に、最小波高値が接地電位まで出力が低下した矩形波が出力されている。   FIG. 2 shows an output voltage waveform of a high-voltage power supply circuit to which, for example, a 10 MΩ resistive load is connected in the prior art. As can be seen from this waveform, a rectangular wave is output in which the rise time and fall time are short, a flat portion is secured at the maximum peak value, and the output is reduced to the ground potential at the minimum peak value.

図3は、従来技術において、例えば500pFの静電容量を追加した高圧電源回路の出力電圧波形である。この波形から分かるように、容量性負荷が接続されると、その充放電時間の影響で立ち上がり時間と立ち下がり時間に遅延が発生し、スイッチング回路のオン・オフ速度に追従できず、出力電圧の最大波高値が平坦部のない山形となると共に、最小波高値が接地電位まで落ちることができない。   FIG. 3 shows an output voltage waveform of a high-voltage power supply circuit to which, for example, a capacitance of 500 pF is added in the prior art. As can be seen from this waveform, when a capacitive load is connected, the rise and fall times are delayed due to the effect of the charge / discharge time, the switching circuit cannot follow the on / off speed, and the output voltage The maximum peak value becomes a mountain shape without a flat portion, and the minimum peak value cannot fall to the ground potential.

本発明の目的は、出力電圧値を負荷電圧値の例えば2倍に設定することで、立ち上がり時間を半分にして、低周波でスイッチング回路をオン・オフした場合であっても、出力電圧を矩形波にすることが可能な高圧電源回路を提供することにある。   The object of the present invention is to set the output voltage value to, for example, twice the load voltage value so that the rise time is halved and the output voltage is rectangular even when the switching circuit is turned on / off at a low frequency. An object of the present invention is to provide a high-voltage power supply circuit that can be a wave.

本発明の高圧電源回路は、次のような構成を有することを特徴とする。
(1)一定の電圧を出力する入力電源。
(2)前記入力電源からの電圧を所定のパルス波に変換し、負荷電圧値よりも高い電圧値で出力するトランス。
(3)前記トランスの駆動回路。
(4)前記トランスの2次側に接続され、前記トランスの出力電圧値を負荷電圧値にカットする波形整形回路。
(5)前記トランスの2次側に、前記波形整形回路を介して接続された負荷。
(6)前記トランスの2次側と前記負荷との間に設けられた立ち下がり処理リレー。
(7)前記矩形波の立ち下がり時において、前記立ち下がり処理リレーにオフ信号を出力するリレー制御回路。
The high-voltage power supply circuit of the present invention is characterized by having the following configuration.
(1) An input power supply that outputs a constant voltage.
(2) A transformer that converts a voltage from the input power source into a predetermined pulse wave and outputs a voltage value higher than a load voltage value.
(3) A driving circuit for the transformer.
(4) A waveform shaping circuit that is connected to the secondary side of the transformer and cuts the output voltage value of the transformer into a load voltage value.
(5) A load connected to the secondary side of the transformer via the waveform shaping circuit.
(6) A fall processing relay provided between the secondary side of the transformer and the load.
(7) A relay control circuit that outputs an off signal to the fall processing relay when the rectangular wave falls.

本発明の高圧電源回路において、次のような構成を有することが好ましい。
(1)前記トランスが、圧電トランスである。
(2)前記リレー制御回路が、前記駆動回路と前記立ち下がり処理リレーの双方にオフ信号を出力して、両者を同期してオフとする。
(3)前記圧電トランスの出力電圧値が、負荷電圧値の2倍以上である。
(4)前記波形整形回路が、ツェナーダイオードを有するものである。
The high-voltage power supply circuit of the present invention preferably has the following configuration.
(1) The transformer is a piezoelectric transformer.
(2) The relay control circuit outputs an off signal to both the drive circuit and the falling processing relay, and turns them off in synchronization.
(3) The output voltage value of the piezoelectric transformer is at least twice the load voltage value.
(4) The waveform shaping circuit has a Zener diode.

本発明は、圧電トランスの出力電圧値を負荷電圧値よりも高くして、波形整形回路により、圧電トランスからの出力波形の負荷電圧値よりも高い部分をカットした。そのため、波形整形回路から出力される出力電圧値には、負荷電圧値と等しい平坦部分が必ず形成されることになり、負荷電圧値が所定時間継続する矩形波を負荷に出力することができる。 また、本発明は、リレー制御回路からの制御信号により、立ち下がりリレーにより矩形波の立ち下がり速度を向上したので、容量性負荷などを接続した場合であっても、立ち下がりの応答性に優れた矩形波を負荷に出力することができる。   In the present invention, the output voltage value of the piezoelectric transformer is set higher than the load voltage value, and the portion higher than the load voltage value of the output waveform from the piezoelectric transformer is cut by the waveform shaping circuit. Therefore, a flat portion equal to the load voltage value is always formed in the output voltage value output from the waveform shaping circuit, and a rectangular wave in which the load voltage value continues for a predetermined time can be output to the load. In addition, the present invention improves the falling speed of the rectangular wave by the falling relay by the control signal from the relay control circuit, so that even when a capacitive load is connected, the falling response is excellent. A square wave can be output to the load.

本発明の高圧電源回路の第1実施形態を示す回路。The circuit which shows 1st Embodiment of the high voltage power supply circuit of this invention. 従来技術において、抵抗性負荷を接続した場合の出力電圧の波形図。In the prior art, the output voltage waveform diagram when a resistive load is connected. 従来技術において、容量性負荷を接続した場合の出力電圧の波形図。In the prior art, the output voltage waveform diagram when a capacitive load is connected. リレー等を用いて立ち下がり速度を速くした高圧電源回路に、容量性負荷を接続した場合の出力電圧の波形図。FIG. 6 is a waveform diagram of an output voltage when a capacitive load is connected to a high-voltage power supply circuit that uses a relay or the like to increase the falling speed. 第1実施形態に、容量性負荷を接続した場合の出力電圧の波形図。The wave form diagram of the output voltage at the time of connecting a capacitive load to 1st Embodiment. 本発明の高圧電源回路の第2実施形態を示す回路。The circuit which shows 2nd Embodiment of the high voltage power supply circuit of this invention.

以下、本発明の実施形態を、図1に従って具体的に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIG.

[1.第1実施形態]
(1)構成
本実施形態の高圧電源回路は、一定の電圧を出力する入力電源1と、入力電源1からの電圧を負荷電圧値に変換する圧電トランス2と、圧電トランス2の2次側に接続された負荷3を有する。負荷3は、所定の抵抗値と容量値を有し、容量値が大きな容量性負荷3である。圧電トランス2は、後述する駆動回路によって制御されて、入力電源1からの一定の電圧値を所定の波高値と周期を有するパルス波を出力するものであり、パルス波のピークが負荷電圧値よりも高い電圧値、本実施形態では負荷電圧値の2倍の電圧を出力する。
[1. First Embodiment]
(1) Configuration The high-voltage power supply circuit according to this embodiment includes an input power supply 1 that outputs a constant voltage, a piezoelectric transformer 2 that converts a voltage from the input power supply 1 into a load voltage value, and a secondary side of the piezoelectric transformer 2. It has a load 3 connected. The load 3 is a capacitive load 3 having a predetermined resistance value and a capacitance value and a large capacitance value. The piezoelectric transformer 2 is controlled by a drive circuit, which will be described later, and outputs a pulse wave having a predetermined peak value and period from a constant voltage value from the input power supply 1, and the peak of the pulse wave is greater than the load voltage value. Output a voltage that is twice as high as the load voltage value in this embodiment.

本実施形態では、圧電トランス2からの出力電圧をクランプする波形整形回路7のツェナーダイオードで負荷3に対する出力電圧が決まるため、例えば2倍にする場合には、整流回路6とツェナーダイオード間の電圧値を、波形整形回路6の出力部とGND間と同じ電圧値に設定することで、2倍の出力電圧を得る。圧電トランス2からの出力電圧の制御方法は、位相角制御・周波数制御・電源ラインドロッパー制御などを使用する。また、昇圧比が足らない場合には、LC共振のLをオートトランスなどにより、不足分を補うことができる。   In the present embodiment, since the output voltage to the load 3 is determined by the Zener diode of the waveform shaping circuit 7 that clamps the output voltage from the piezoelectric transformer 2, for example, when the voltage is doubled, the voltage between the rectifier circuit 6 and the Zener diode By setting the value to the same voltage value between the output part of the waveform shaping circuit 6 and the GND, a double output voltage is obtained. As a method for controlling the output voltage from the piezoelectric transformer 2, phase angle control, frequency control, power supply line dropper control, or the like is used. If the boost ratio is insufficient, the LC resonance L can be compensated for by an autotransformer or the like.

圧電トランス2の1次側には、入力電源1からの一定の電圧が供給されるスイッチング回路4が接続される。スイッチング回路4には、そのオン・オフ間隔を制御する発振回路5が接続される。これらスイッチング回路4及び発振回路5により、圧電トランス2の駆動回路が構成される。   A switching circuit 4 to which a constant voltage from the input power supply 1 is supplied is connected to the primary side of the piezoelectric transformer 2. The switching circuit 4 is connected to an oscillation circuit 5 that controls the on / off interval. The switching circuit 4 and the oscillation circuit 5 constitute a drive circuit for the piezoelectric transformer 2.

圧電トランス2の2次側には整流回路6が接続され、整流回路6の出力側に、圧電トランス2の出力電圧値の上部を負荷3の要求する電圧値にカットする波形整形回路7が接続される。波形整形回路7は、本実施形態では複数のツェナーダイオードとツェナー電流の制限抵抗を直列に接続したものであって、そのカソード側の端部に整流回路6を通過した圧電トランス2の出力電圧が印加される。接続された複数のツェナーダイオードの中段からは、負荷3に対する出力電圧が取り出される。   A rectifier circuit 6 is connected to the secondary side of the piezoelectric transformer 2, and a waveform shaping circuit 7 that cuts the upper part of the output voltage value of the piezoelectric transformer 2 to a voltage value required by the load 3 is connected to the output side of the rectifier circuit 6. Is done. In this embodiment, the waveform shaping circuit 7 includes a plurality of Zener diodes and a Zener current limiting resistor connected in series, and the output voltage of the piezoelectric transformer 2 that has passed through the rectifier circuit 6 at the end on the cathode side thereof. Applied. An output voltage for the load 3 is taken out from the middle stage of the plurality of connected Zener diodes.

本実施形態では、圧電トランス2の出力電圧値が、負荷電圧値の2倍となるように設定され、波形整形回路7により、圧電トランス2の出力波形の中で、負荷電圧値よりも高い部分がカットされる。そのため、波形整形回路7から負荷3に出力される電圧値の波形は、その最大電圧値が負荷電圧値と等しい平坦部を有する矩形波となる。波形整形回路7のアノード側は、負荷3の接地側の端部と共に接地されている。   In the present embodiment, the output voltage value of the piezoelectric transformer 2 is set to be twice the load voltage value, and the waveform shaping circuit 7 is a portion higher than the load voltage value in the output waveform of the piezoelectric transformer 2. Is cut. Therefore, the waveform of the voltage value output from the waveform shaping circuit 7 to the load 3 is a rectangular wave having a flat portion whose maximum voltage value is equal to the load voltage value. The anode side of the waveform shaping circuit 7 is grounded together with the end of the load 3 on the ground side.

整流回路6の出力側には、圧電トランス2の出力電圧値を検出して、発振回路5に出力する出力値検出回路8が接続されている。出力値検出回路8の出力側は発振回路5に接続されている。発振回路5には、入力電源1からの定電圧が入力されると共に、出力値検出回路8からの圧電トランス2の出力電圧の波形が入力され、発振回路5は、両者に基づいて、圧電トランス2の出力電圧の周波数で発信する駆動信号を出力する。圧電トランス2は駆動信号が入力されたことに応じて、駆動周波数により定められる昇圧比で駆動信号の電圧(駆動電圧)の昇圧を行い、2次側から出力電圧を出力する。   An output value detection circuit 8 that detects the output voltage value of the piezoelectric transformer 2 and outputs it to the oscillation circuit 5 is connected to the output side of the rectifier circuit 6. The output side of the output value detection circuit 8 is connected to the oscillation circuit 5. A constant voltage from the input power supply 1 is input to the oscillation circuit 5 and a waveform of the output voltage of the piezoelectric transformer 2 from the output value detection circuit 8 is input. The drive signal transmitted at the frequency of the output voltage of 2 is output. In response to the input of the drive signal, the piezoelectric transformer 2 boosts the voltage (drive voltage) of the drive signal at a boost ratio determined by the drive frequency, and outputs an output voltage from the secondary side.

圧電トランス2の2次側、すなわち、本実施形態では、波形整形回路7と負荷3との間には立ち下がり処理用のリレー9が負荷3と並列に接続されている。リレー9にはリレー制御回路10が接続され、リレー9はリレー制御回路10からのオフ信号により作動して、負荷3に対する圧電トランス2からの出力電流を遮断する。すなわち、容量性負荷3に比較して、リレー9の遮断速度は格段に速いため、負荷3に印加される圧電トランス2の出力電圧値は急速に遮断され、立ち下がり速度の早い矩形波が負荷3に出力されることになる。   A falling relay 9 is connected in parallel with the load 3 on the secondary side of the piezoelectric transformer 2, that is, in the present embodiment, between the waveform shaping circuit 7 and the load 3. A relay control circuit 10 is connected to the relay 9, and the relay 9 is actuated by an OFF signal from the relay control circuit 10 to cut off an output current from the piezoelectric transformer 2 to the load 3. That is, since the breaking speed of the relay 9 is much faster than that of the capacitive load 3, the output voltage value of the piezoelectric transformer 2 applied to the load 3 is rapidly cut off, and a rectangular wave having a fast falling speed is loaded. 3 will be output.

リレー制御回路10はスイッチング回路4にも接続され、リレー制御回路10からのオフ信号がスイッチング回路4に供給される。これにより、リレー制御回路10は、スイッチング回路4とリレー9の双方にオフ信号を出力して、両者を同期してオフとする。   The relay control circuit 10 is also connected to the switching circuit 4, and an off signal from the relay control circuit 10 is supplied to the switching circuit 4. As a result, the relay control circuit 10 outputs an off signal to both the switching circuit 4 and the relay 9 to turn them off in synchronization.

リレー9としては、半導体リレーや半導体スイッチ、その他のスイッチの使用が可能である。本発明においては、リレー制御回路10からオフ信号で所定の周波数でオン・オフを繰り返すものであれば、その構成は特に限定しない。リレー制御回路10としては、オン・オフ信号、所定の周波数の波形信号などを出力する回路が使用でき、高圧電源回路の外部から制御信号を供給するものでも、高圧電源回路内で制御信号を生成するものでも良い。   As the relay 9, a semiconductor relay, a semiconductor switch, or other switches can be used. In the present invention, the configuration is not particularly limited as long as the relay control circuit 10 repeatedly turns on and off at a predetermined frequency with an off signal. As the relay control circuit 10, a circuit that outputs an on / off signal, a waveform signal of a predetermined frequency, etc. can be used. Even if a control signal is supplied from the outside of the high voltage power circuit, the control signal is generated in the high voltage power circuit. You can do it.

(2)作用
本実施形態は、圧電トランス2の出力電圧値を負荷電圧値よりも高くしたため、波形整形回路7には、図5の点線で示すような、波高値の高いパルス波が入力される。この波形値は、圧電トランス2の出力電圧が負荷電圧値に比較して高いことから、図3や図4のように圧電トランス2からの出力電圧値と負荷電圧値が等しい場合に比較して、波形の立ち上がりが短い。
(2) Operation In this embodiment, since the output voltage value of the piezoelectric transformer 2 is higher than the load voltage value, a pulse wave having a high peak value as shown by the dotted line in FIG. The Since the output voltage of the piezoelectric transformer 2 is higher than the load voltage value, this waveform value is compared with the case where the output voltage value from the piezoelectric transformer 2 is equal to the load voltage value as shown in FIGS. The rise of the waveform is short.

このような圧電トランス2から出力された波高値の高いパルス波は、波形整形回路7に入力される。波形整形回路7は、ツェナーダイオードの有する定電圧出力特性に従い、圧電トランス2の出力電圧波形の中で、予め定めた負荷電圧値よりも高い電圧値をカットする。そのため、波形整形回路7から出力される出力電圧波形には、負荷電圧値と等しい平坦部分が必ず形成されることになり、負荷電圧値が所定時間継続する矩形波を負荷3に出力することができる。   Such a pulse wave having a high peak value output from the piezoelectric transformer 2 is input to the waveform shaping circuit 7. The waveform shaping circuit 7 cuts a voltage value higher than a predetermined load voltage value in the output voltage waveform of the piezoelectric transformer 2 according to the constant voltage output characteristic of the Zener diode. For this reason, a flat portion equal to the load voltage value is necessarily formed in the output voltage waveform output from the waveform shaping circuit 7, and a rectangular wave whose load voltage value continues for a predetermined time may be output to the load 3. it can.

波形整形回路7から負荷3に対して出力された矩形波がその立ち下がりの時点に達すると、リレー制御回路10からのオフ信号によりリレー9がオフになり波形整形回路7が短絡するので、負荷3に対する圧電トランス2からの出力電圧が遮断される。そのため、負荷3の有する容量に影響されることなく、矩形波の立ち下がりが迅速に行われる。この場合、リレー制御回路10からのオフ信号は、リレー9と同時にスイッチング回路4に出力されるため、スイッチング回路4のオン・オフ動作、すなわち圧電トランス2からの出力電圧の矩形波の立ち下がりと、リレー9をオフして負荷3に供給する電圧の遮断動作とのタイミングを同期する。   When the rectangular wave output from the waveform shaping circuit 7 to the load 3 reaches its falling point, the relay 9 is turned off by the off signal from the relay control circuit 10 and the waveform shaping circuit 7 is short-circuited. 3 is cut off from the output voltage from the piezoelectric transformer 2. Therefore, the falling of the rectangular wave is performed quickly without being affected by the capacity of the load 3. In this case, since the OFF signal from the relay control circuit 10 is output to the switching circuit 4 simultaneously with the relay 9, the ON / OFF operation of the switching circuit 4, that is, the falling of the rectangular wave of the output voltage from the piezoelectric transformer 2 Then, the timing of the interruption of the voltage supplied to the load 3 by turning off the relay 9 is synchronized.

本実施形態では、整流回路6の後段に出力値検出回路8を設けて、整流後の電圧検出、を行うことで、圧電トランス2からの出力電圧が過電圧とならないようにして、波形整形回路7の各部材や負荷3を保護している。   In the present embodiment, an output value detection circuit 8 is provided at the subsequent stage of the rectifier circuit 6 and voltage detection after rectification is performed, so that the output voltage from the piezoelectric transformer 2 does not become an overvoltage, and the waveform shaping circuit 7 These members and the load 3 are protected.

(3)効果
本実施形態によれば、圧電トランス2の出力電圧値を立ち上がり時間及び立ち下がり時間を短縮することができる。例えば、リレー9のみを設けた場合には、図4に示すように、立ち下がり時間は短縮するものの、立ち上がりに時間が掛かり、出力電圧値の波形上部の電圧が維持できない。これに対して、本実施形態では、圧電トランス2の出力電圧値を負荷電圧値の2倍としているため、出力電圧は図5の点線で示すような波形を描き、そのピークまで急速に上昇する。その結果、図4に比較して、接地電位から負荷電圧値までに要する立ち上がり時間は半減する。
(3) Effects According to the present embodiment, the rise time and fall time of the output voltage value of the piezoelectric transformer 2 can be shortened. For example, when only the relay 9 is provided, as shown in FIG. 4, although the fall time is shortened, it takes time to rise, and the voltage above the waveform of the output voltage value cannot be maintained. On the other hand, in this embodiment, since the output voltage value of the piezoelectric transformer 2 is twice the load voltage value, the output voltage draws a waveform as shown by the dotted line in FIG. 5 and rapidly rises to its peak. . As a result, the rise time required from the ground potential to the load voltage value is halved compared to FIG.

この状態で、波形整形回路7により、出力電圧の負荷電圧値を超える部分をカットすると、図5の実線で示すように、負荷電圧値が平坦になった矩形波を得ることができる。その結果、負荷3には、立ち上がり及び立ち下がり速度が速く、負荷電圧値が所定時間継続する矩形波電圧が印加される。   In this state, when the portion of the output voltage exceeding the load voltage value is cut by the waveform shaping circuit 7, a rectangular wave with a flat load voltage value can be obtained as shown by the solid line in FIG. As a result, the load 3 is applied with a rectangular wave voltage having a fast rising and falling speed and a load voltage value that continues for a predetermined time.

波形整形回路7の後段にリレー9を設け、このリレー9をリレー制御回路10によりオフすることにより矩形波の立ち下がり速度を向上したので、容量性の負荷3などを接続した場合であっても、立ち下がりの応答性に優れた矩形波を負荷3に出力することができる。また、波形整形回路7の後段にリレー9を設けたので、波形整形回路7で降圧した電圧分、リレー9の耐圧を下げることができる。   Even when a capacitive load 3 or the like is connected, a relay 9 is provided after the waveform shaping circuit 7 and the relay 9 is turned off by the relay control circuit 10 to improve the falling speed of the rectangular wave. A rectangular wave excellent in falling response can be output to the load 3. Further, since the relay 9 is provided at the subsequent stage of the waveform shaping circuit 7, the withstand voltage of the relay 9 can be lowered by the voltage stepped down by the waveform shaping circuit 7.

前記矩形波の立ち下がり時において、駆動回路を構成するスイッチング回路4と立ち下がり処理リレー9の双方にオフ信号を出力して、両者を同期してオフとしたので、圧電トランス2によって生成される矩形波の立ち下がりと、負荷3に供給される矩形波の立ち下がりのタイミングを同期させることができる。その結果、出力電圧の矩形波の平坦部分でリレー9が投入され、立ち下がりが開始されるような不都合が解消される。   When the rectangular wave falls, an off signal is output to both the switching circuit 4 and the fall processing relay 9 constituting the drive circuit, and both are turned off in synchronization. The falling timing of the rectangular wave and the falling timing of the rectangular wave supplied to the load 3 can be synchronized. As a result, the inconvenience that the relay 9 is turned on at the flat portion of the rectangular wave of the output voltage and the falling starts is solved.

本実施形態では、波形整形回路7として、ツェナーダイオードを使用したので、抵抗などを使用した他の波形整形回路に比較して、立ち上がり速度の向上と、負荷電力の損失軽減の効果がある。   In this embodiment, since a Zener diode is used as the waveform shaping circuit 7, there are effects of improving the rising speed and reducing the loss of load power as compared with other waveform shaping circuits using resistors or the like.

[2.第2実施形態]
図6は、本発明の第2実施形態である。本実施形態では、圧電トランス2からの出力電圧や波形整形回路7からの出力電圧を発振回路4にフィードバックすることなく、圧電トランス2の駆動回路に、圧電トランス2の出力電圧値の設定回路8aを設けたものである。本実施形態では、設定回路8aの出力値が圧電トランス2で得たい出力電圧値となるので、設定値を例えば、負荷電圧値の2倍とする。
[2. Second Embodiment]
FIG. 6 is a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the output voltage from the piezoelectric transformer 2 and the output voltage from the waveform shaping circuit 7 are not fed back to the oscillation circuit 4, and the output voltage value setting circuit 8 a of the piezoelectric transformer 2 is connected to the drive circuit of the piezoelectric transformer 2. Is provided. In the present embodiment, since the output value of the setting circuit 8a is the output voltage value desired to be obtained by the piezoelectric transformer 2, the set value is set to, for example, twice the load voltage value.

本実施形態によれば、波形整形回路7とGND間のツェナーダイオードで出力電圧が決まるため、駆動回路に対するフィードバック電圧の検出がなくても、負荷3に対する出力電圧のクランプ値は決まる。すなわち、波形整形回路7の出力端子と整流回路6の間のツェナーダイオードの電圧分だけ、整流回路6からの出力電圧は多く必要になる。   According to the present embodiment, since the output voltage is determined by the Zener diode between the waveform shaping circuit 7 and GND, the clamp value of the output voltage for the load 3 is determined without detecting the feedback voltage for the drive circuit. That is, as much output voltage from the rectifier circuit 6 as the voltage of the Zener diode between the output terminal of the waveform shaping circuit 7 and the rectifier circuit 6 is required.

本実施形態によれば、第1実施形態の効果に加えて、圧電トランス2の駆動回路に、波形整形回路7からの出力電圧をフィードバックすることができ、出力電圧の検出精度を上げることができる。   According to this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the output voltage from the waveform shaping circuit 7 can be fed back to the drive circuit of the piezoelectric transformer 2, and the detection accuracy of the output voltage can be increased. .

[3.他の実施形態]
本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、次のような他の実施形態も包含する。
(1)リレー9を波形整形回路7と負荷3との間に設ける代わりに、圧電トランス2の2次側であれば、他の箇所に設けることもできる。例えば、整流回路6と波形整形回路7の間や、圧電トランス2と整流回路6の間に、これらの回路と並列または直列に設けても良い。負荷3に対して、リレー9を直列に接続することもできる。
[3. Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes other embodiments as follows.
(1) Instead of providing the relay 9 between the waveform shaping circuit 7 and the load 3, the relay 9 may be provided at another location on the secondary side of the piezoelectric transformer 2. For example, these circuits may be provided in parallel or in series between the rectifier circuit 6 and the waveform shaping circuit 7 or between the piezoelectric transformer 2 and the rectifier circuit 6. A relay 9 can be connected in series with the load 3.

(2)圧電トランス2からの出力電圧値は、負荷電圧値の2倍に限定されるものではない。負荷3の有する容量や抵抗、あるいは負荷3に印加される周波数によって決定される時定数に従い、負荷3に供給される電圧波形の立ち下がり速度が変化する。そこで、負荷3による立ち下がり速度の遅延の程度に応じて、負荷3が必要とする時間、矩形波の平坦部分が継続するように、圧電トランス2からの出力電圧値を調整する。 (2) The output voltage value from the piezoelectric transformer 2 is not limited to twice the load voltage value. The falling speed of the voltage waveform supplied to the load 3 changes according to the time constant determined by the capacity and resistance of the load 3 or the frequency applied to the load 3. Therefore, the output voltage value from the piezoelectric transformer 2 is adjusted according to the degree of delay of the falling speed by the load 3 so that the flat portion of the rectangular wave continues for the time required by the load 3.

(3)圧電トランス2の駆動回路は、図示のような出力値検出回路8、発振回路5及びスイッチング回路4を使用したもの以外に、公知の回路を適宜使用できる。 (3) As the drive circuit for the piezoelectric transformer 2, a known circuit can be used as appropriate in addition to the output value detection circuit 8, the oscillation circuit 5 and the switching circuit 4 as shown in the figure.

(4)波形整形回路7としては、ツェナーダイオードと同様な作用がある回路、例えばクランパーなどを用いても良い。また、ツェナーダイオードを使用した場合であっても、回路特性によっては図1に示す電流制限抵抗を設けなくても良い。 (4) As the waveform shaping circuit 7, a circuit having the same action as a Zener diode, for example, a clamper may be used. Even when a Zener diode is used, the current limiting resistor shown in FIG. 1 may not be provided depending on circuit characteristics.

(5)トランスとして圧電トランス2を例にとって説明したが、巻線トランスを使用することもできる。ただし、圧電トランス2の方が駆動回路からの制御周波数に対する応答性に優れることから、パルス波の生成、出力電圧の制御などが容易且つ精度良く実施できる。 (5) Although the piezoelectric transformer 2 has been described as an example of the transformer, a winding transformer can also be used. However, since the piezoelectric transformer 2 is more responsive to the control frequency from the drive circuit, generation of a pulse wave, control of the output voltage, etc. can be performed easily and accurately.

1…入力電源
2…圧電トランス
3…負荷
4…スイッチング回路
5…発振回路
6…整流回路
7…波形整形回路
8…出力値検出回路
8a…出力電圧値の設定回路
9…立ち下がり処理リレー
10…リレー制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Input power supply 2 ... Piezoelectric transformer 3 ... Load 4 ... Switching circuit 5 ... Oscillation circuit 6 ... Rectification circuit 7 ... Waveform shaping circuit 8 ... Output value detection circuit 8a ... Output voltage value setting circuit 9 ... Falling processing relay 10 ... Relay control circuit

Claims (5)

一定の電圧を出力する入力電源と、
前記入力電源からの電圧を所定のパルス波に変換し、負荷電圧値よりも高い電圧値で出力するトランスと、
前記トランスの駆動回路と、
前記トランスの2次側に接続され、前記トランスの出力電圧値を負荷電圧値にカットする波形整形回路と、
前記トランスの2次側に、前記波形整形回路を介して接続された負荷と、
前記トランスの2次側と前記負荷との間に設けられた立ち下がり処理リレーと、
前記矩形波の立ち下がり時において、前記立ち下がり処理リレーにオフ信号を出力するリレー制御回路と、
を備えている高圧電源回路。
An input power supply that outputs a constant voltage;
A transformer that converts a voltage from the input power source into a predetermined pulse wave and outputs a voltage value higher than a load voltage value;
A drive circuit for the transformer;
A waveform shaping circuit connected to the secondary side of the transformer and cutting the output voltage value of the transformer into a load voltage value;
A load connected to the secondary side of the transformer via the waveform shaping circuit;
A falling processing relay provided between the secondary side of the transformer and the load;
A relay control circuit that outputs an off signal to the fall processing relay at the fall of the rectangular wave;
High voltage power supply circuit equipped with.
前記トランスが、圧電トランスである請求項1に記載の高圧電源回路。   The high-voltage power supply circuit according to claim 1, wherein the transformer is a piezoelectric transformer. 前記リレー制御回路が、前記駆動回路と前記立ち下がり処理リレーの双方にオフ信号を出力して、両者を同期してオフとする請求項1または請求項2に記載の高圧電源回路。   3. The high-voltage power supply circuit according to claim 1, wherein the relay control circuit outputs an off signal to both the drive circuit and the falling processing relay to turn them off in synchronization. 前記トランスの出力電圧値が、負荷電圧値の2倍以上である請求項1から請求項3のいずれかに記載の高圧電源回路。   The high-voltage power supply circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein an output voltage value of the transformer is twice or more a load voltage value. 前記波形整形回路が、ツェナーダイオードを有するものである請求項1から請求項4のいずれかに記載の高圧電源回路。   The high-voltage power supply circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein the waveform shaping circuit includes a Zener diode.
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