JP5456327B2

JP5456327B2 - 電源装置

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Publication number: JP5456327B2
Application number: JP2009008713A
Authority: JP
Inventors: 茂生角本; 寛史城
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2029-01-19
Also published as: JP2010166766A

Description

本発明は、互いに極性の異なる直流電圧を出力できる電源装置に関する。

従来より、互いに極性の異なる直流電圧を出力できる電源装置は、多様な機器に用いられている。例えば、特許文献１には、上述の電源装置に加えて双極型の静電チャックを備える基板保持装置が記載されている。この基板保持装置は、静電チャックの２つの電極に電源装置から互いに極性の異なる直流電圧をそれぞれ印可することで、２つの電極を正および負にそれぞれ帯電させて、静電吸着により静電チャックで基板を保持できる。

図９は、従来例に係る電源装置１００の回路図である。電源装置１００は、直流電源１１１、１１２と、基準電位源１２１、１２２と、リレー１３１、１３２と、を備え、出力端子ＯＵＴから、正電圧または負電圧を出力する。

出力端子ＯＵＴには、リレー１３１を介して直流電源１１１の正極が接続されるとともに、リレー１３２を介して直流電源１１２の負極が接続される。直流電源１１１の負極には、基準電位源１２１が接続され、直流電源１１２の正極には、基準電位源１２２が接続され、これら直流電源１１１の負極および直流電源１１２の正極は、接地されている。

以上の構成を備える電源装置１００は、リレー１３１、１３２を交互にオンさせる。

具体的には、リレー１３１をオンさせる期間では、リレー１３２をオフさせる。すると、出力端子ＯＵＴの電位は、直流電源１１１の正極の電位と等しくなり、出力端子ＯＵＴからは、直流電源１１１の正極と同電位の電圧が出力される。ここで、直流電源１１１の負極は、基準電位源１２１に接続されているため、直流電源１１１の正極の電位は、基準電位源１２１の電位である接地電位に対して直流電源１１１の電源電圧分だけ高くなる。

以上より、電源装置１００は、リレー１３１をオンさせるとともにリレー１３２をオフさせる期間では、接地電位に対して直流電源１１１の電源電圧分だけ電位の高い正電圧を出力端子ＯＵＴから出力する。

一方、リレー１３２をオンさせる期間では、リレー１３１をオフさせる。すると、出力端子ＯＵＴの電位は、直流電源１１２の負極の電位と等しくなり、出力端子ＯＵＴからは、直流電源１１２の負極と同電位の電圧が出力される。ここで、直流電源１１２の正極は、基準電位源１２２に接続されているため、直流電源１１２の負極の電位は、基準電位源１２２の電位である接地電位に対して直流電源１１２の電源電圧分だけ低くなる。

以上より、電源装置１００は、リレー１３２をオンさせるとともにリレー１３１をオフさせる期間では、接地電位に対して直流電源１１１の電源電圧分だけ電位の低い負電圧を出力端子ＯＵＴから出力する。

特開平１０−２７５６７号公報

上述のような互いに極性の異なる直流電圧を出力できる電源装置では、小型化が要請されていた。

上述の課題を鑑み、本発明は、互いに極性の異なる直流電圧を出力できる電源装置の小型化を実現することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１）本発明は、直流電源と、前記直流電源の正極または負極と基準電位源とを接続する第１の接続部と、前記直流電源の正極または負極と電源出力端子とを接続する第２の接続部と、を備えることを特徴とする電源装置を提案している。

この発明によれば、直流電源と、直流電源の正極または負極と基準電位源とを接続する第１の接続部と、直流電源の正極または負極と電源出力端子とを接続する第２の接続部と、を設けた。

このため、第２の接続部により、直流電源の正極と電源出力端子とを接続すると、電源出力端子からは、直流電源の正極と同電位の電圧が出力される。一方、第１の接続部により、直流電源の負極と基準電位源とを接続すると、直流電源の負極の電位は、基準電位源の電位である基準電位と等しくなるので、直流電源の正極の電位は、基準電位に対して直流電源の電源電圧分だけ高くなる。

以上より、第１の接続部により直流電源の負極と基準電位源とを接続するとともに、第２の接続部により直流電源の正極と電源出力端子とを接続することで、基準電位に対して直流電源の電源電圧分だけ電位の高い正電圧を電源出力端子から出力できる。

また、第２の接続部により、直流電源の負極と電源出力端子とを接続すると、電源出力端子からは、直流電源の負極と同電位の電圧が出力される。一方、第１の接続部により、直流電源の正極と基準電位源とを接続すると、直流電源の正極の電位は、基準電位源の電位である基準電位と等しくなるので、直流電源の負極の電位は、基準電位に対して直流電源の電源電圧分だけ低くなる。

以上より、第１の接続部により直流電源の正極と基準電位源とを接続するとともに、第２の接続部により直流電源の負極と電源出力端子とを接続することで、基準電位に対して直流電源の電源電圧分だけ電位の低い負電圧を電源出力端子から出力できる。

以上によれば、１つの直流電源と、第１の接続部および第２の接続部と、を備える電源装置により、互いに極性の異なる直流電圧を出力できる。このため、従来の電源装置と比べて、必要な直流電源の数を減少させることができるので、電源装置の小型化を実現できる。

（２）本発明は、（１）の電源装置について、前記第１の接続部は、入力端子が前記基準電位源に接続された第１の一方向性素子と、出力端子が前記直流電源の負極に接続され、入力端子が前記第１の一方向性素子の出力端子に接続された第１のスイッチ素子と、出力端子が前記基準電位源に接続され、入力端子が前記直流電源の正極に接続され、制御端子が前記直流電源の正極と前記第１のスイッチ素子の入力端子とに接続された第２のスイッチ素子と、を備え、前記第２の接続部は、入力端子が前記電源出力端子に接続された第２の一方向性素子と、出力端子が前記直流電源の負極に接続され、入力端子が前記第２の一方向性素子の出力端子に接続された第３のスイッチ素子と、出力端子が前記電源出力端子に接続され、入力端子が前記直流電源の正極に接続され、制御端子が前記直流電源の正極と前記第３のスイッチ素子の入力端子とに接続された第４のスイッチ素子と、を備えることを特徴とする電源装置を提案している。

この発明によれば、第１の接続部に、第１の一方向性素子、第１のスイッチ素子、および第２のスイッチ素子を設けた。そして、第１の一方向性素子の入力端子には、基準電位源に接続し、第１の一方向性素子の出力端子には、第１のスイッチ素子の入力端子を接続した。第１のスイッチ素子の出力端子には、直流電源の負極を接続し、第１のスイッチ素子の入力端子には、上述の第１の一方向性素子の出力端子に加えて、第２のスイッチ素子の制御端子を接続した。第２のスイッチ素子の出力端子には、基準電位源を接続し、第２のスイッチ素子の入力端子には、直流電源の正極を接続し、第２のスイッチ素子の制御端子には、上述の第１のスイッチ素子の入力端子に加えて、直流電源の正極を接続した。

また、第２の接続部に、第２の一方向性素子、第３のスイッチ素子、および第４のスイッチ素子を設けた。そして、第２の一方向性素子の入力端子には、電源出力端子を接続し、第２の一方向性素子の出力端子には、第３のスイッチ素子の入力端子を接続した。第３のスイッチ素子の出力端子には、直流電源の負極を接続し、第３のスイッチ素子の入力端子には、上述の第２の一方向性素子の出力端子に加えて、第４のスイッチ素子の制御端子を接続した。第４のスイッチ素子の出力端子には、電源出力端子を接続し、第４のスイッチ素子の入力端子には、直流電源の正極を接続し、第４のスイッチ素子の制御端子には、上述の第３のスイッチ素子の入力端子に加えて、直流電源の正極を接続した。

このため、第３のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第３のスイッチ素子をオフ状態にすると、電源出力端子と直流電源の負極とが絶縁される。

また、第３のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第３のスイッチ素子をオフ状態にすると、第４のスイッチ素子の制御端子に直流電源の正極から電流が流れ、第４のスイッチ素子はチャージされてオン状態となる。このため、オン状態の第４のスイッチ素子を介して、電源出力端子と直流電源の正極とが電気的に接続され、電源出力端子の電位は、直流電源の正極の電位と等しくなる。

したがって、第３のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第３のスイッチ素子をオフ状態にすることで、直流電源の正極と同電位の電圧を電源出力端子から出力できる。

一方、第１のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第１のスイッチ素子をオン状態にすると、オン状態の第１のスイッチ素子を介して、第２のスイッチ素子の制御端子と直流電源の負極とが電気的に接続され、第２のスイッチ素子の制御端子の電流が引き抜かれることとなる。その結果、第２のスイッチ素子はオフ状態となり、基準電位源と直流電源の正極とが絶縁される。

また、第１のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第１のスイッチ素子をオン状態にすると、オン状態の第１のスイッチ素子および第１の一方向性素子を介して、基準電位源と直流電源の負極とが電気的に接続され、直流電源の負極の電位は、接地電位と等しくなる。

したがって、第１のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第１のスイッチ素子をオン状態にすることで、直流電源の正極の電位を、接地電位に対して直流電源の電源電圧分だけ高くすることができる。

以上より、第１のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第１のスイッチ素子をオン状態にするとともに、第３のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第３のスイッチ素子をオフ状態にすることで、接地電位に対して直流電源の電源電圧分だけ電位の高い正電圧を電源出力端子から出力できる。

一方、第３のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第３のスイッチ素子をオン状態にすると、オン状態の第３のスイッチ素子を介して、第４のスイッチ素子の制御端子と直流電源の負極とが電気的に接続され、第４のスイッチ素子の制御端子の電流が引き抜かれることとなる。その結果、第４のスイッチ素子は、オフ状態となり、電源出力端子と直流電源の正極とが絶縁される。

また、第３のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第３のスイッチ素子をオン状態にすると、オン状態の第３のスイッチ素子および第２の一方向性素子を介して、電源出力端子と直流電源の負極とが電気的に接続され、電源出力端子の電位は、直流電源の負極の電位と等しくなる。

したがって、第３のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第３のスイッチ素子をオン状態にすることで、直流電源の負極と同電位の電圧を電源出力端子から出力できる。

一方、第１のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第１のスイッチ素子をオフ状態にすると、基準電位源と直流電源の負極とが絶縁される。

また、第１のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第１のスイッチ素子をオフ状態にすると、第２のスイッチ素子の制御端子に直流電源の正極から電流が流れ、第２のスイッチ素子はチャージされてオン状態となる。このため、オン状態の第２のスイッチ素子を介して、基準電位源と直流電源の正極とが電気的に接続され、直流電源の正極の電位は、接地電位と等しくなる。

したがって、第１のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第１のスイッチ素子をオフ状態にすることで、直流電源の負極の電位を、接地電位に対して直流電源の電源電圧分だけ低くすることができる。

以上より、第１のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第１のスイッチ素子をオフ状態にするとともに、第３のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第３のスイッチ素子をオン状態にすることで、接地電位に対して直流電源の電源電圧分だけ電位の低い負電圧を電源出力端子から出力できる。

以上のように、第１のスイッチ素子の制御端子および第３のスイッチ素子の制御端子に制御信号を送信して、第１のスイッチ素子および第３のスイッチ素子を制御することで、正電圧および負電圧を電源出力端子から出力できる。このため、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

本発明によれば、従来の電源装置と比べて必要な直流電源の数を減少させることができるので、電源装置の小型化を実現できる。

本発明の第１実施形態に係る電源装置が出力端子から正電圧を出力する場合の前記電源装置の回路図である。出力端子から負電圧を出力する場合の前記電源装置の回路図である。出力端子から接地電位と同電位の電圧を出力する場合の前記電源装置の回路図である。本発明の第２実施形態に係る電源装置の回路図である。出力端子から正電圧を出力する場合の前記電源装置の回路図である。出力端子から負電圧を出力する場合の前記電源装置の回路図である。出力端子から接地電位と同電位の電圧を出力する場合の前記電源装置の回路図である。前記電源装置のタイミングチャートである。従来例に係る電源装置の回路図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

＜第１実施形態＞
図１、２、３は、本発明の第１実施形態に係る電源装置１の回路図である。より詳細には、図１は、出力端子ＯＵＴから正電圧を出力する場合の電源装置１の回路図であり、図２は、出力端子ＯＵＴから負電圧を出力する場合の電源装置１の回路図であり、図３は、出力端子ＯＵＴから接地電位と同電位の電圧を出力する場合の電源装置１の回路図である。

電源装置１は、直流電源１０と、基準電位源４０と、直流電源１０の正極または負極と基準電位源４０とを接続するリレー２０と、直流電源１０の正極または負極と出力端子ＯＵＴとを接続するリレー３０と、リレー２０およびリレー３０を制御する制御部（図示省略）と、を備える。この電源装置１は、制御部によりリレー２０を制御することで、直流電源１０の正極または負極と基準電位源４０とを接続するとともに、制御部によりリレー３０を制御することで、直流電源１０の正極または負極と出力端子ＯＵＴとを接続する。

図１では、電源装置１は、制御部によりリレー２０を制御して、直流電源１０の負極と基準電位源４０とを接続するとともに、制御部によりリレー３０を制御して、直流電源１０の正極と出力端子ＯＵＴとを接続している。

直流電源１０の正極と出力端子ＯＵＴとを接続すると、出力端子ＯＵＴの電位は、直流電源１０の正極の電位と等しくなり、出力端子ＯＵＴからは、直流電源１０の正極と同電位の電圧が出力される。

一方、直流電源１０の負極と基準電位源４０とを接続すると、直流電源１０の負極は接地されることとなるため、直流電源１０の負極の電位は、接地電位と等しくなる。このため、直流電源１０の正極の電位は、接地電位に対して直流電源１０の電源電圧分だけ高くなる。

以上より、電源装置１は、図１の状態では、接地電位に対して直流電源１０の電源電圧分だけ電位の高い正電圧を出力端子ＯＵＴから出力する。

図２では、電源装置１は、制御部によりリレー２０を制御して、直流電源１０の正極と基準電位源４０とを接続するとともに、制御部によりリレー３０を制御して、直流電源１０の負極と出力端子ＯＵＴとを接続している。

直流電源１０の負極と出力端子ＯＵＴとを接続すると、出力端子ＯＵＴの電位は、直流電源１０の負極の電位と等しくなり、出力端子ＯＵＴからは、直流電源１０の負極と同電位の電圧が出力される。

一方、直流電源１０の正極と基準電位源４０とを接続すると、直流電源１０の正極は接地されることとなるため、直流電源１０の正極の電位は、接地電位と等しくなる。このため、直流電源１０の負極の電位は、接地電位に対して直流電源１０の電源電圧分だけ低くなる。

以上より、電源装置１は、図２の状態では、接地電位に対して直流電源１０の電源電圧分だけ電位の低い負電圧を出力端子ＯＵＴから出力する。

図３では、電源装置１は、制御部によりリレー２０を制御して、直流電源１０の正極と基準電位源４０とを接続するとともに、制御部によりリレー３０を制御して、直流電源１０の正極と出力端子ＯＵＴとを接続している。

一方、直流電源１０の正極と基準電位源４０とを接続すると、直流電源１０の正極は接地されることとなるため、直流電源１０の正極の電位は、接地電位と等しくなる。

以上より、電源装置１は、図３の状態では、接地電位と同電位の電圧を出力端子ＯＵＴから出力する。

以上の電源装置１によれば、制御部によりリレー２０、３０を制御することで、出力端子ＯＵＴから、接地電位に対して直流電源１０の電源電圧分だけ電位の高い正電圧と、接地電位に対して直流電源１０の電源電圧分だけ電位の低い負電圧と、接地電位と同電位の電圧と、を出力できる。すなわち、電源装置１は、互いに極性の異なる直流電圧を出力できる。

また、電源装置１によれば、互いに極性の異なる直流電圧を出力するために、１つの直流電源１０を備える。このため、従来の電源装置と比べて、必要な直流電源の数を減少させることができるので、電源装置１の小型化を実現できる。

＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る電源装置１Ａの回路図である。電源装置１Ａは、本発明の第１実施形態に係る電源装置１と比べて、リレー２０の代わりにスイッチング部２０Ａを備える点と、リレー３０の代わりにスイッチング部３０Ａを備える点と、が異なる。

スイッチング部２０Ａは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されるスイッチ素子２１、２２と、抵抗２４と、ダイオード２５と、光を出射する光出射部（図示省略）と、光出射部から出射された光に応じた制御信号をスイッチ素子２１のゲートに送信することでこのスイッチ素子２１を制御するフォトカプラ２３と、を備える。

スイッチ素子２１のゲートには、フォトカプラ２３が接続され、スイッチ素子２１のソースには、直流電源１０の負極が接続される。また、スイッチ素子２１のドレインには、ダイオード２５のカソードと、スイッチ素子２２のゲートと、が接続される。ダイオード２５のアノードには、基準電位源４０が接続される。スイッチ素子２２のゲートには、上述のスイッチ素子２１のドレインに加えて、抵抗２４を介して直流電源１０の正極が接続され、スイッチ素子２２のドレインには、直流電源１０の正極が接続され、スイッチ素子２２のソースには、基準電位源４０が接続される。

スイッチング部３０Ａは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されるスイッチ素子３１、３２と、抵抗３４と、ダイオード３５と、光を出射する光出射部（図示省略）と、光出射部から出射された光に応じた制御信号をスイッチ素子３１のゲートに送信することでこのスイッチ素子３１を制御するフォトカプラ３３と、を備える。

スイッチ素子３１のゲートには、フォトカプラ３３が接続され、スイッチ素子３１のソースには、直流電源１０の負極が接続される。また、スイッチ素子３１のドレインには、ダイオード３５のカソードと、スイッチ素子３２のゲートと、が接続される。ダイオード３５のアノードには、出力端子ＯＵＴが接続される。スイッチ素子３２のゲートには、上述のスイッチ素子３１のドレインに加えて、抵抗３４を介して直流電源１０の正極が接続され、スイッチ素子３２のドレインには、直流電源１０の正極が接続され、スイッチ素子３２のソースには、出力端子ＯＵＴが接続される。

以上の構成を備える電源装置１Ａの動作について、図５、６、７を用いて以下に説明する。

まず、図５を用いて、出力端子ＯＵＴから正電圧を出力する場合の電源装置１Ａの動作について説明する。図５では、電源装置１Ａは、フォトカプラ２３によりスイッチ素子２１をオン状態にするとともに、フォトカプラ３３によりスイッチ素子３１をオフ状態にしている。

フォトカプラ３３によりスイッチ素子３１をオフ状態にすると、出力端子ＯＵＴと直流電源１０の負極とが絶縁される。

また、フォトカプラ３３によりスイッチ素子３１をオフ状態にすると、スイッチ素子３２のゲートに直流電源１０の正極から抵抗３４を介して電流が流れ、スイッチ素子３２はチャージされてオン状態となる。このため、オン状態のスイッチ素子３２を介して、出力端子ＯＵＴと直流電源１０の正極とが電気的に接続され、出力端子ＯＵＴの電位は、直流電源１０の正極の電位と等しくなる。

したがって、フォトカプラ３３によりスイッチ素子３１をオフ状態にすると、出力端子ＯＵＴからは、直流電源１０の正極と同電位の電圧が出力される。

一方、フォトカプラ２３によりスイッチ素子２１をオン状態にすると、オン状態のスイッチ素子２１を介して、スイッチ素子２２のゲートと直流電源１０の負極とが電気的に接続され、スイッチ素子２２のゲート電流が引き抜かれることとなる。その結果、スイッチ素子２２はオフ状態となり、オフ状態のスイッチ素子２２を介して基準電位源４０と直流電源１０の正極とが絶縁される。

また、フォトカプラ２３によりスイッチ素子２１をオン状態にすると、オン状態のスイッチ素子２１およびダイオード２５を介して、基準電位源４０と直流電源１０の負極とが電気的に接続され、直流電源１０の負極の電位は、接地電位と等しくなる。

したがって、フォトカプラ２３によりスイッチ素子２１をオン状態にすると、直流電源１０の正極の電位は、接地電位に対して直流電源１０の電源電圧分だけ高くなる。

以上より、電源装置１Ａは、フォトカプラ２３によりスイッチ素子２１をオン状態にするとともに、フォトカプラ３３によりスイッチ素子３１をオフ状態にすることで、接地電位に対して直流電源１０の電源電圧分だけ電位の高い正電圧を出力端子ＯＵＴから出力する。

次に、図６を用いて、出力端子ＯＵＴから負電圧を出力する場合の電源装置１Ａの動作について説明する。図６では、電源装置１Ａは、フォトカプラ２３によりスイッチ素子２１をオフ状態にするとともに、フォトカプラ３３によりスイッチ素子３１をオン状態にしている。

フォトカプラ３３によりスイッチ素子３１をオン状態にすると、オン状態のスイッチ素子３１を介して、スイッチ素子３２のゲートと直流電源１０の負極とが電気的に接続され、スイッチ素子３２のゲート電流が引き抜かれることとなる。その結果、スイッチ素子３２はオフ状態となり、オフ状態のスイッチ素子３２を介して出力端子ＯＵＴと直流電源１０の正極とが絶縁される。

また、フォトカプラ３３によりスイッチ素子３１をオン状態にすると、オン状態のスイッチ素子３１およびダイオード３５を介して、出力端子ＯＵＴと直流電源１０の負極とが電気的に接続され、出力端子ＯＵＴの電位は、直流電源１０の負極の電位と等しくなる。

したがって、フォトカプラ３３によりスイッチ素子３１をオン状態にすると、出力端子ＯＵＴからは、直流電源１０の負極と同電位の電圧が出力される。

一方、フォトカプラ２３によりスイッチ素子２１をオフ状態にすると、基準電位源４０と直流電源１０の負極とが絶縁される。

また、フォトカプラ２３によりスイッチ素子２１をオフ状態にすると、スイッチ素子２２のゲートに直流電源１０の正極から抵抗２４を介して電流が流れ、スイッチ素子２２はチャージされてオン状態となる。このため、オン状態のスイッチ素子２２を介して、基準電位源４０と直流電源１０の正極とが電気的に接続され、直流電源１０の正極の電位は、接地電位と等しくなる。

したがって、フォトカプラ２３によりスイッチ素子２１をオフ状態にすると、直流電源１０の負極の電位は、接地電位に対して直流電源１０の電源電圧分だけ低くなる。

以上より、電源装置１Ａは、フォトカプラ２３によりスイッチ素子２１をオフ状態にするとともに、フォトカプラ３３によりスイッチ素子３１をオン状態にすることで、接地電位に対して直流電源１０の電源電圧分だけ電位の低い負電圧を出力端子ＯＵＴから出力する。

次に、図７を用いて、出力端子ＯＵＴから接地電位と同電位の電圧を出力する場合の電源装置１Ａの動作について説明する。図７では、電源装置１Ａは、フォトカプラ２３によりスイッチ素子２１をオフ状態にするとともに、フォトカプラ３３によりスイッチ素子３１をオフ状態にしている。

フォトカプラ３３によりスイッチ素子３１をオフ状態にすると、図５を用いて上述したように、出力端子ＯＵＴからは、直流電源１０の正極と同電位の電圧が出力される。

一方、フォトカプラ２３によりスイッチ素子２１をオフ状態にすると、図６を用いて上述したように、直流電源１０の正極の電位は、接地電位と等しくなる。

以上より、電源装置１Ａは、フォトカプラ２３によりスイッチ素子２１をオフ状態にするとともに、フォトカプラ３３によりスイッチ素子３１をオフ状態にすることで、接地電位と同電位の電圧を出力端子ＯＵＴから出力する。

図８は、電源装置１Ａのタイミングチャートである。ＶＧ_２１は、スイッチ素子２１のゲートの電位を示し、電位ＶＧ_２１がＶＧＨの場合にスイッチ素子２１がオン状態となり、電位ＶＧ_２１がＶＧＬの場合にスイッチ素子２１がオフ状態となることとする。また、ＶＧ_３１は、スイッチ素子３１のゲートの電位を示し、電位ＶＧ_３１がＶＧＨの場合にスイッチ素子３１がオン状態となり、電位ＶＧ_３１がＶＧＬの場合にスイッチ素子３１がオフ状態となることとする。また、Ｖ_ＯＵＴは、出力端子ＯＵＴから出力される電圧の電位を示す。また、直流電源１０の電源電圧をＶＤＤとし、接地電位をＧＮＤとする。

ここで、時刻ｔ１の直前では、スイッチ素子２１のゲートの電位ＶＧ_２１と、スイッチ素子３１のゲートの電位ＶＧ_３１とは、ＶＧＬであり、スイッチ素子２１、３１はオフ状態とする。また、出力端子ＯＵＴから出力される電圧の電位Ｖ_ＯＵＴは、ＧＮＤとする。

時刻ｔ１において、フォトカプラ２３によりスイッチ素子２１のゲートの電位ＶＧ_２１をＶＧＨにする。すると、スイッチ素子３１はオフ状態のままであるが、スイッチ素子２１はオフ状態からオン状態になる。このため、図５を用いて上述したように、出力端子ＯＵＴの電位は、接地電位ＧＮＤに対して直流電源１０の電源電圧ＶＤＤの分だけ高くなり、出力端子ＯＵＴから出力される電圧の電位Ｖ_ＯＵＴは、ＶＤＤとなる。

時刻ｔ２において、フォトカプラ２３によりスイッチ素子２１のゲートの電位ＶＧ_２１をＶＧＬにする。すると、スイッチ素子３１はオフ状態のままであるが、スイッチ素子２１はオン状態からオフ状態になる。このため、図７を用いて上述したように、出力端子ＯＵＴの電位は、接地電位ＧＮＤと等しくなり、出力端子ＯＵＴから出力される電圧の電位Ｖ_ＯＵＴは、ＧＮＤとなる。

時刻ｔ３において、フォトカプラ３３によりスイッチ素子３１のゲートの電位ＶＧ_３１をＶＧＨにする。すると、スイッチ素子２１はオフ状態のままであるが、スイッチ素子３１はオフ状態からオン状態になる。このため、図６を用いて上述したように、出力端子ＯＵＴの電位は、接地電位ＧＮＤに対して直流電源１０の電源電圧ＶＤＤの分だけ低くなり、出力端子ＯＵＴから出力される電圧の電位Ｖ_ＯＵＴは、ＶＳＳとなる。

時刻ｔ４において、フォトカプラ３３によりスイッチ素子３１のゲートの電位ＶＧ_３１をＶＧＬにする。すると、スイッチ素子２１はオフ状態のままであるが、スイッチ素子３１はオン状態からオフ状態になる。このため、図７を用いて上述したように、出力端子ＯＵＴの電位は、接地電位ＧＮＤと等しくなり、出力端子ＯＵＴから出力される電圧の電位Ｖ_ＯＵＴは、ＧＮＤとなる。

以上の電源装置１Ａによれば、本発明の第１実施形態に係る電源装置１が奏することができる効果に加えて、以下の効果を奏することができる。

電源装置１Ａは、電源装置１のリレー２０に代えて、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されるスイッチ素子２１、２２を有するスイッチング部２０Ａを備えるとともに、電源装置１のリレー３０に代えて、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されるスイッチ素子３１、３２を有するスイッチング部３０Ａを備える。このため、リレー２０、３０を備える電源装置１と比べて、電源装置１Ａの小型化、長寿命化、および高安定化を実現できる。

本発明は、互いに極性の異なる直流電圧を出力できる電源装置や、この電源装置を備える機器に適用できる。

１、１Ａ、１００；電源装置
１０、１１１、１１２；直流電源
２０、３０、１３１、１３２；リレー
２０Ａ、３０Ａ；スイッチング部
２１、２２、３１、３２；スイッチ素子
４０、１２１、１２２；基準電位源

Claims

直流電源と、
前記直流電源の正極または負極と基準電位源とを接続する第１の接続部と、
前記直流電源の正極または負極と電源出力端子とを接続する第２の接続部と、
を備え、
前記第１の接続部は、
入力端子が前記基準電位源に接続された第１の一方向性素子と、
出力端子が前記直流電源の負極に接続され、入力端子が前記第１の一方向性素子の出力端子に接続された第１のスイッチ素子と、
出力端子が前記基準電位源に接続され、入力端子が前記直流電源の正極に接続され、制御端子が前記直流電源の正極と前記第１のスイッチ素子の入力端子とに接続された第２のスイッチ素子と、
を備え、
前記第２の接続部は、
入力端子が前記電源出力端子に接続された第２の一方向性素子と、
出力端子が前記直流電源の負極に接続され、入力端子が前記第２の一方向性素子の出力端子に接続された第３のスイッチ素子と、
出力端子が前記電源出力端子に接続され、入力端子が前記直流電源の正極に接続され、制御端子が前記直流電源の正極と前記第３のスイッチ素子の入力端子とに接続された第４のスイッチ素子と、
を備えることを特徴とする電源装置。