JP3059097U - 高圧電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧電源装置に関し、安全、かつ簡便な手法
による出力電圧の極性切換えを、ローコストな構成で実
現すること。 【解決手段】 整流部３０は交流電圧を整流して高電圧
を出力するコック・クロフト回路を含んでいる。整流部
３０は回転軸５５を軸支され、ギヤード・モータ４１に
より回転駆動される。整流部３０の端子Ｔ４，Ｔ５とベ
ース５０の電極Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３のコンタクト関係は整
流部３０の回転により変化し、これにより高電圧の極性
切換えが行われる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は高圧電源装置に関し、特に、高電圧を異なる二極性で選択的に出力す る構成を備えた高圧電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、３０ｋＶ以上の高圧を発生し、接触放電または気中放電させて被試験物 に高圧パルスを印加することで当該被試験物の静電気放電イミュニティを試験す る機能を備えた静電気放電装置では、周知の高圧電源装置により発生した高圧を 用いている。

【０００３】 上記高圧の発生では、一般に、高圧電源装置の本体内部に発振器を設けて当該 発振器により交流電圧を発生させ、当該交流電圧を多段のコック・クロフト回路 により整流することで３０ｋＶ以上の高圧を得ている。当該コック・クロフト回 路には、１０〜５０倍圧以上のものが用いられている。

【０００４】 上記従来の高圧電源装置の出力電圧としてはアース（グランド電位）に対して プラスおよびマイナスの両極性のものを、静電気放電発生装置で行う試験項目に 応じて選択的に出力するようにしている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来の高圧電源装置の出力電圧は高電圧であるため、当該 出力極性の切換えには例えば次の第１または第２の手法を必要とした。

【０００６】 第１の手法は機械的な手法であり、前述のコック・クロフト回路を小型プリン ト基板化して装置本体に着脱自在とするために電気的にコンタクトする入出力プ ラグを設け、当該プリント基板の本体装着時の向きを反転させることで装置本体 のメイン基板との接続を逆接続にし、これにより出力極性を切換えるものである 。簡便化を図った第２の手法は回路的な手法であり、前述のコック・クロフト回 路の出力のいずれかの極性を選択的にアース電位とするように切換スイッチを設 け、当該スイッチを操作することで出力極性を切換えるものである。

【０００７】 上記第１の手法ではプリント基板の機械的な着脱作業を使用者等が行うので、 高圧回路や部品に残留する電荷が完全に放電し終わるまでの自然放電時間が経過 して安全が確保された状態で当該作業を行うか、あるいは待機時間を省略するよ うに強制的に残留電荷を放電させる作業を行ってから着脱作業を行う必要がある 。また上記第２の手法では、コック・クロフト回路の出力の切換スイッチには３ ０ｋＶ以上の高耐圧のものを用いる必要がある。しかし、当該高耐圧スイッチは 種類も少なく、極めて高価であるとともに大型であり、したがって切換え作業に は大きな機械的作動力が必要になるという難点がある。このように、従来の高圧 電源装置に適用される両手法は実用には適していない。

【０００８】 さらに、上記従来の高圧電源装置によれば、出力の極性切換え操作が煩雑であ るという課題があった。

【０００９】 すなわち、当該高圧電源装置による試験中に何らかの理由で被試験物に異常（ 動作異常または部品の異常）が発生したときには、放電出力を瞬時に停止させた い場合があったが、瞬時停止機能は設けられておらず不可能であった。

【００１０】 そこで、本考案は上述の点に鑑みて成されたものであって、安全、かつ簡便な 手法により出力電圧の極性切換えを行うことのできるローコストの高圧電源装置 を提供することを目的とする。

【００１１】

【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に記載の本考案の装置は、変換手段によ り入力電圧を変換して得た所定レベルの交流電圧が印加される固定された第１お よび第２のＡＣ電極と、前記交流電圧を整流して高電圧を出力する整流手段を含 む回転自在に軸支された回転体を回転駆動して所定の回転位置および他の回転位 置に選択的に保持する回転手段と前記整流手段からの高電圧を出力するための高 電圧電極とを備えた高圧電源装置であって、前記回転体は、前記整流手段の所定 端にそれぞれ接続される第１ないし第４端子を有し、前記回転体が前記所定の回 転位置に保持されるときは、前記第１および第２端子を前記第１および第２のＡ Ｃ電極に、前記第３端子を前記高電圧電極にそれぞれコンタクトさせて前記第１ および第２端子間に前記交流電圧を印加して前記第３端子より所定極性の高電圧 を出力し、前記回転体が前記他の回転位置に保持されるときは、前記第３および 第４端子を前記第１および第２のＡＣ電極に、前記第１端子を前記高電圧電極に それぞれコンタクトさせて前記第３および第４端子間に前記交流電圧を印加して 前記第１端子より前記所定極性とは異なる極性の高電圧を出力する構成とされて なる高圧電源装置を提供する。

【００１２】 ここで、請求項２に記載の本考案の装置は、請求項１において、前記整流手段 は奇数倍圧整流回路を含んでなる高圧電源装置を提供する。

【００１３】

【考案の実施の形態】

以下、図面を参照しながら本考案の実施の形態を詳細に説明する。

【００１４】 図１は本考案を適用した高圧電源装置の一実施の形態を示すブロック図であり 、放電ガン・ユニットを持つ静電気放電発生装置に用いた例を示している。

【００１５】 図１において、放電ガン・ユニット８と被試験物（ＤＵＴ）１１を除いた残り 部分が本考案高圧電源装置の一実施の形態であり、被試験物１１を除いた部分が 静電気放電発生装置を示す。

【００１６】 直流電源ユニット３はＡＣプラグ１からスイッチ２を介して入力した商用ＡＣ 電圧から直流電圧を生成する。高圧電源ユニット４はこの直流電圧を入力し、昇 圧トランスＴＲＦによって例えば５０００Ｖ以上に昇圧された所定レベルの交流 電圧をＨＶ−Ｈ端子とＨＶ−Ｌ端子の間に出力するもので、出力電圧レベルを可 変とされている。この交流電圧は極性切換ユニット５に入力され、同ユニット内 部に備えられた奇数倍圧構成のコック・クロフト回路６により整流され、直流の 高電圧が出力される。

【００１７】 この出力高電圧の極性として、モータの回転駆動力を利用した極性反転機構に より異なる二極性を選択的に切換えできるようになっている。極性反転機構につ いては後に詳述する。なお、極性切換ユニット５において７は帰還回路を示して いる。パネル＆コントロール・ユニット１２は、高圧電源ユニット４の上記出力 電圧レベル設定、出力極性を切換制御するためのモータ駆動回路１３の制御等を 行う。

【００１８】 コック・クロフト回路６が生成した直流高電圧は極性切換ユニット５から放電 ガン・ユニット８に提供され、同ユニット内部に備えられたＣＲユニット１０の コンデンサに充電される。放電ガン・ユニット８は放電チップ８ａを備えており 、放電チップ８ａを外部の被試験物（ＤＵＴ）１１に対し接触または所定距離離 間させて放電スイッチ９をオンすることで、充電された電荷を被試験物１１に接 触放電または気中放電させてその静電気放電イミュニティを試験することができ る。

【００１９】 図１のブロック構成において、スイッチ１はワンタッチのプッシュ操作で瞬時 にオフできる構造であり、緊急時等に放電出力を瞬間的に停止させるために設け られている。スイッチ１の押圧部（図示せず）を軽く触れる程度に素早く押すこ とにより直流電源ユニット３へのＡＣ入力電圧を瞬時に遮断でき、直流電源ユニ ット３から高圧電源ユニット４への直流出力を瞬時に停止させることができる。 これにより高圧電源ユニット４および極性切換ユニット５による高圧発生動作を 停止させ、極性切換ユニット５からの直流出力電圧を速やかに降下させることが できるので、試験中の緊急時への対応を迅速に行うことができる。

【００２０】 なお、入力電圧を遮断するためのスイッチ１を高圧電源ユニット４の入力部分 に設けてその入力直流電圧を遮断することでも、上記と同様の目的を達成するこ とができる。

【００２１】 緊急対応が終了してスイッチ１のオフ状態をリセットする（オンに復帰させる ）には、上記押圧部の周辺部に設けたリセット・スイッチ（図示せず）を時計回 り方向に機械的に回転させれば良く、これにより静電放電試験装置の直流電源ユ ニット３にＡＣ電圧を再び入力し、正常な動作状態に復帰させることができる。 このように、リセット・スイッチは緊急停止要因が排除されたことが確認されて から、オペレータが上記回転操作を行うことでリセット動作を行うように構成さ れている。

【００２２】 次に、図２ないし図７を参照して極性切換ユニット５の極性切換動作について 説明する。

【００２３】 極性切換ユニット５内の回路構成を図２に示す。図２において電極Ｔ１，Ｔ２ ，Ｔ３は後述の通りに球形であり、極性切換ユニット５内の所定位置にそれぞれ バネ（図示せず）により押圧された状態で固定されている。すなわち、電極Ｔ１ はＨＶ−Ｈ端子に、電極Ｔ２はＨＶ−Ｌ端子に、電極Ｔ３は抵抗Ｒ１，Ｒ２の共 通接続点に電気的に接続されている。なお、抵抗Ｒ２の他端は高圧電源ユニット ４のフィード・バック端子ＦＢに、抵抗Ｒ１の他端は高圧出力端子Ｈ．Ｖ．ＯＵ Ｔに接続されている。

【００２４】 コック・クロフト回路６は図２における入力端子Ｔ４，Ｔ５と出力端子Ｔ７と 解放端子Ｔ６を備えており、７個のダイオードＤ１〜Ｄ７を有する７倍圧構成で ある。本実施の形態では７倍圧構成のコック・クロフト回路６を用いた例を示し たが、高圧電源ユニット４からの交流電圧を整流して３０ｋＶ以上の高圧を得る ようにした奇数倍圧構成の多段コック・クロフト回路を用いることができる。

【００２５】 コック・クロフト回路６は、図３の通りに２枚の回路基板３３，３４にわたり 配設され、その全体をシリコン樹脂でモールドされ、整流部３０として固体化さ れている。整流部３０には略円筒状のシリコン・モールド部３１と回転軸３２が 配設されている。コック・クロフト回路６の各端子Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７はシ リコン・モールド部３１より突出し、それぞれの中心が回転軸３２の軸方向と直 交する同一の面上にある。整流部３０は内部のコック・クロフト回路６が７倍圧 構成であり、全体を樹脂モールドされているので小型軽量に構成することができ る。

【００２６】 回転軸３２は、Ｔ４とＴ７を結ぶ線３５とＴ５とＴ６を結ぶ線３６の交点位置 とほぼ同一位置にその中心を有する。したがって、回転軸３２を回転中心として コック・クロフト回路６を１８０゜回転させることで、後述の通りに接続を切換 えて本考案高圧電源装置の出力極性を反転させることができるようになっている 。

【００２７】 図４は極性切換ユニット５の概略の分解斜視図である。

【００２８】 図４において、４１はギヤード・モータを示し、当該モータは天蓋部４３に固 着される。歯車機構（図示せず）を備えたギヤード・モータ４１は好ましくは２ ００：１ないし２５０：１の減速比を有し、モータ駆動回路１３により回転駆動 される。ギヤード・モータ４１の駆動部分４２には、整流部３０の回転軸３２の 上部３２Ｕと係合する孔４２ａが配設される。蓋板４７の孔４８を通じて上部３ ２Ｕが図６に示す孔４２ａに係合固着されることで、ギヤード・モータ４１によ り整流部３０を回転可能とすることができる。

【００２９】 ベース５０の低圧側電極部５１には前述した球形の電極Ｔ１，Ｔ２がバネ圧で 押圧されて配設され，高圧側電極部５２には前述した球形の電極Ｔ３がバネ圧で 押圧されて配設される。ベース５０中央の空隙部は整流部３０を収容する十分な スペースを有し、回転軸３２の下部３２Ｌがベース５０の下部に配設された軸受 け部５５と係合して軸支された状態で整流部３０がベース５０に納められる。

【００３０】 図２に示した回路構成となるように整流部３０がベース５０に納められた状態 の一例を図５に示し、同図中、これまでに説明した要素と同一要素には同一の符 号を付し、これまでの説明と重複する説明を省略する。同図はベース５０の二面 図である。

【００３１】 図５において５６，５７，５８，５９はそれぞれ配線材を示しており、配線材 ５６により電極Ｔ１をＨＶ−Ｈ端子と接続し、配線材５７，５７によりコンデン サＣ１を介して電極Ｔ２をＨＶ−Ｌ端子と接続し、配線材５８により抵抗Ｒ１を 高圧出力端子Ｈ．Ｖ．ＯＵＴに接続し、配線材５９により抵抗Ｒ２をフィード・ バック端子ＦＢに接続している。電極Ｔ１はコック・クロフト回路６のＴ４端子 と接触して電気的にコンタクトし，電極Ｔ２はコック・クロフト回路６のＴ５端 子と同様にしてコンタクトし，配線材により抵抗Ｒ１，Ｒ２と接続された電極Ｔ ３はコック・クロフト回路６のＴ７端子と同様にしてコンタクトしている。この とき、前述したバネ圧により良好なコンタクトが保たれている。また、コック・ クロフト回路６のＴ６端子はいずれの電極ともコンタクトしていない。

【００３２】 図６は極性切換ユニット５の一部の斜視図であり、図４中の天蓋部４３にギヤ ード・モータ４１が固着された状態を別方向から示すものである。

【００３３】 図６において４４はギヤード・モータ４１の回転にしたがって回転するディス クを示し、ディスク４４の外周部の所定位置には切り欠き（図示せず）が配設さ れている。天蓋部４３の下面の所定位置には１８０゜対向してフォト位置センサ ４５，４６が配設されている。フォト位置センサ４５，４６は周知の構成であり 、フォト・トランジスタとＬＥＤ（ともに図示せず）を対向して有し、両者間の スペースにディスク４４の外周部が位置するように配設される。

【００３４】 上記構成により、ディスク４４の回転位置にしたがい、上記切り欠きがフォト 位置センサ４５の配設位置に位置すると両素子が光結合状態となることでディス ク４４の回転位置が所定位置にあることを検出することができる。すなわち、ギ ヤード・モータ４１に固着された整流部３０の回転位置を１８０゜毎に検出する ことができる。フォト位置センサ４５の検出信号を図１のパネル＆コントロール ・ユニット１２に入力すれば、整流部３０の回転位置を１８０゜異なる２つの位 置に制御することができる。

【００３５】 すなわち、整流部３０を図５に示した状態から１８０゜異なる位置に回転させ るように制御できる。ここでは詳細な図示を省略するが、モータ駆動回路１３に よりギヤード・モータ４１を回転駆動して整流部３０をゆっくりと回転させ、１ ８０゜回転したところでフォト位置センサ４５からの検出信号にしたがってギヤ ード・モータ４１の回転を停止して整流部３０を静止させると、整流部３０は静 止位置に保持される。ギヤード・モータ４１の歯車機構が高減速比とされている ために、ギヤード・モータ４１が停止した状態で整流部３０が静止位置から変位 することがない。

【００３６】 １８０゜回転した静止位置では、電極Ｔ１はコック・クロフト回路６のＴ７端 子と接触して電気的にコンタクトし，電極Ｔ２はコック・クロフト回路６のＴ６ 端子と同様にしてコンタクトし，電極Ｔ３はコック・クロフト回路６のＴ４端子 と同様にしてコンタクトするようになる。このときも前述したバネ圧により良好 なコンタクトが保たれているが、回転に際して各電極位置と端子位置が一致する とバネが縮むことで、整流部３０の円滑な回転を行うことができる。また１８０ ゜回転した静止位置で，コック・クロフト回路６のＴ５端子はいずれの電極とも コンタクトしないようになる。すなわち、極性切換ユニット５内の回路構成は図 ７に示す通りに入力と出力を入れ換えたものとなる。

【００３７】 このように本実施の形態によれば、モータの回転駆動力を利用した極性反転機 構により、極めて安全、正確、かつ速やかに高電圧の極性をプラス、マイナスの 二極性に選択切換えできる。したがって、高圧回路や高圧部品の残留電荷の有無 を確認することや、当該残留電荷を自然放電させる待機時間や、強制的に残留電 荷を放電させる作業を全く必要としない。また、高圧部分にオペレータが直接触 れることもないので、高電圧の極性切換えにおける安全性を完全に確保すること ができる。さらに、高価で大型な高耐圧スイッチを使用しないので、小型、ロー コストに高圧電源装置を構成することができる。

【００３８】 なお、モータを用いない他の機構によりコック・クロフト回路を回転移動させ たり他の移動をさせたりしても、本願考案の目的を達成することができる。

【００３９】

【考案の効果】

以上説明してきたように、本考案に係る高圧電源装置によれば、入力電圧を変 換して得た交流電圧を整流して高電圧を出力する整流手段を含む回転体を回転駆 動して所定の回転位置および他の回転位置のいずれかに選択的に保持することで 端子と電極のコンタクト関係を変え、第１および第２端子間に交流電圧を印加し て第３端子より所定極性の高電圧を出力したり、あるいは、第３および第４端子 間に交流電圧を印加して第１端子より所定極性とは異なる極性の高電圧を出力し て出力極性を切換えることができ、ローコストな構成で、安全、かつ簡便な手法 により出力電圧の極性切換えを行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る高圧電源装置の一実施の形態を示
すブロック図である。

【図２】極性切換ユニット内の回路構成図である。

【図３】整流部の二面図である。

【図４】極性切換ユニットの概略の分解斜視図である。

【図５】整流部がベースに納められた状態の一例を示す
二面図である。

【図６】極性切換ユニットの一部の分解斜視図である。

【図７】回転による切換えを行ったときの極性切換ユニ
ット内の回路構成図である。

【符号の説明】

２ スイッチ ５ 極性切換ユニット ６ コック・クロフト回路 ８ 放電ガン・ユニット １２ パネル＆コントロール・ユニット １３ モータ駆動回路 ３０ 整流部 ４１ ギヤード・モータ Ｔ１〜Ｔ３ 電極 Ｔ４〜Ｔ７ 端子

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 変換手段により入力電圧を変換して得た
   所定レベルの交流電圧が印加される固定された第１およ
   び第２のＡＣ電極と、 前記交流電圧を整流して高電圧を出力する整流手段を含
   む回転自在に軸支された回転体を回転駆動して所定の回
   転位置および他の回転位置に選択的に保持する回転手段
   と前記整流手段からの高電圧を出力するための高電圧電
   極とを備えた高圧電源装置であって、 前記回転体は、前記整流手段の所定端にそれぞれ接続さ
   れる第１ないし第４端子を有し、 前記回転体が前記所定の回転位置に保持されるときは、
   前記第１および第２端子を前記第１および第２のＡＣ電
   極に、前記第３端子を前記高電圧電極にそれぞれコンタ
   クトさせて前記第１および第２端子間に前記交流電圧を
   印加して前記第３端子より所定極性の高電圧を出力し、 前記回転体が前記他の回転位置に保持されるときは、前
   記第３および第４端子を前記第１および第２のＡＣ電極
   に、前記第１端子を前記高電圧電極にそれぞれコンタク
   トさせて前記第３および第４端子間に前記交流電圧を印
   加して前記第１端子より前記所定極性とは異なる極性の
   高電圧を出力する構成とされてなることを特徴とする高
   圧電源装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の高圧電源装置におい
   て、 前記整流手段は奇数倍圧整流回路を含んでなることを特
   徴とする高圧電源装置。