JP5716394B2

JP5716394B2 - 高電圧インバータ装置及びその漏電検出装置

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Publication number: JP5716394B2
Application number: JP2010293335A
Authority: JP
Inventors: 鎌田　久浩; 久浩鎌田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2015-05-13
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Description

この発明は、高電圧電源装置や放電用電源装置等に用いられるスイッチングレギュレータ、インバータ等の高電圧インバータ装置における出力の漏電検出装置、及びそれを備えた高電圧インバータ装置に関する。

大型プラズマディスプレー用放電管、プラズマ発生装置など、種々の装置に高電圧を供給するためにスイッチングレギュレータ等の高電圧インバータ装置が用いられている。
一般には出力電力値が数Ｗ程度のものが多く使用されているが、プラズマ発生装置などには、出力電圧が十数ＫＶで電力値が数十Ｗ以上の交流の出力を持つ高電圧インバータ装置が使用される。

このような十数ＫＶの交流の出力を持つ高電圧インバータ装置においては、出力が高電圧の交流のため、出力ラインの周りへの放電が誘電体放電となり放電しやすい。そのために放電しにくい環境に設置する必要があるが、出力電流が負荷を経由してインバータの筐体等のフレームグラウンドに戻る際には、一つの経路で戻ることが必要である。

負荷への給電経路の途中で高電圧が異常放電等によって漏洩（漏電）すると、負荷への供給電力が低下するばかりか、感電により人体に重大な問題を引き起こしたり、発火して火災を招く恐れもある。そのため、インバータの出力電圧又は電流を常時監視して漏電等の異常を検知して、インバータの動作を停止させるなどして、危険を防止する必要がある。

従来、放電灯点灯用のインバータなどでは、出力端の電圧を検出して、それを正常時の電圧と比較して異常放電の発生等を検出していた。例えば特許文献１に記載されているように、インバータの出力側電圧を抵抗によって分圧し、その分圧電圧を整流及び平滑して、インバータ出力電圧のピーク値又は実効値を検出している。それを正常値と比較して異常放電の有無を監視し、異常放電を検出時にはインバータの動作を停止させるようにしている。

特開２００８−１８６６１５号公報

しかしながら、出力電圧が十数ＫＶの交流の出力を持つ高電圧インバータ装置においては、上述のようにして出力電圧を検出することは部品の耐圧及び絶縁構造上無理であり、仮に実施するとしたら大がかりで大型なものとなり、コスト的にもスペース的にも要求に合わないものとなる。
そこで、高電圧インバータ装置の入力電力の変化で出力状態を監視することを試みたが、入力電力の変化では出力状態を正確に把握することは出来なかった。

この発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、高電圧インバータ装置の出力経路における漏電を確実に検出できる小型で安価な漏電検出装置と、それを備えた安全な高電圧インバータ装置を提供することを目的とする。

この発明による漏電検出装置は、入力電圧をスイッチングして、トランスの励磁巻線に励磁電流を流し、そのトランスの出力巻線から交流高電圧を出力して、その出力巻線の両端がそれぞれ出力ラインを介して接続された一対の出力端子から負荷に交流高電圧を供給するように構成され、上記出力巻線の一端と出力端子の一方との間の出力ラインがフレームグラウンドに接続された高電圧インバータ装置の漏電検出装置であって、上記の目的を達成するため、
上記フレームグラウンドに接続された点から電流が流出する側の出力ラインに直列に介挿される第１の巻線と、上記フレームグラウンドに接続された点に電流が流入する側の出力ラインに直列に介挿される第２の巻線と、増幅用巻線とを有する漏電検出用トランスと、
その漏電検出用トランスの増幅用巻線の両端子間から出力される検出電圧を予め設定した比較電圧と比較して、検出電圧が上記比較電圧を越えたときに漏電検出信号を出力する比較回路とからなり、
上記漏電検出用トランスは、コアに配置された絶縁材からなるボビンに、互いに絶縁された上記第１の巻線と上記第２の巻線とが互いに反対巻きに１回から数回の同じ巻数だけ巻かれ、上記増幅用巻線が数百回から数千回巻かれており、上記第１の巻線と上記第２の巻線との間に上記ボビンを介してトランス内部放電防止用の空間が設けられ、上記第２の巻線と上記増幅用巻線とは上記ボビンによって絶縁されていることを特徴とする。

上記第１の巻線を、上記フレームグラウンドに接続された点と上記トランスの上記出力巻線の一端との間の上記電流が流出する側の出力ラインに介挿し、上記第２の巻線を、上記フレームグラウンドに接続された点と上記一対の出力端子の一方との間の上記電流が流入する側の出力ラインに介挿するのが望ましい。

この発明による高電圧インバータ装置は、励磁巻線と出力巻線を有するトランスと、入力電圧を上記励磁巻線に印加して励磁電流を流す回路をスイッチングするスイッチング素子と、そのスイッチング素子を制御する制御回路とを有し、上記出力巻線から交流高電圧を出力して、その出力巻線の両端がそれぞれ出力ラインを介して接続された一対の出力端子から負荷に交流高電圧を供給するように構成され、上記出力巻線の一端と出力端子の一方との間の出力ラインがフレームグラウンドに接続された高電圧インバータ装置であって、上記の目的を達成するため、
上記フレームグラウンドに接続された点から電流が流出する側の出力ラインに直列に介挿された第１の巻線と、前記フレームグラウンドに接続された点に電流が流入する側の出力ラインに直列に介挿された第２の巻線と、増幅用巻線とを有する漏電検出用トランスと、
その漏電検出用トランスの増幅用巻線の両端子間から出力される検出電圧を予め設定した比較電圧と比較して、検出電圧が前記比較電圧を越えたときに漏電検出信号を出力する比較回路とを設け、
上記漏電検出用トランスは、コアに配置された絶縁材からなるボビンに、互いに絶縁された上記第１の巻線と上記第２の巻線とが互いに反対巻きに１回から数回の同じ巻数だけ巻かれ、上記増幅用巻線が数百回から数千回巻かれており、
上記第１の巻線と上記第２の巻線との間に上記ボビンを介してトランス内部放電防止用の空間が設けられ、上記第２の巻線と上記増幅用巻線とは上記ボビンによって絶縁されており、
上記比較回路から出力される漏電検出信号を上記制御回路に入力させ、その制御回路は漏電検出信号が入力すると上記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるようにしたものである。

また、上記高電圧を発生させるトランスを、同一の特性を持つ個別の複数の共振トランスによって構成し、その複数の共振トランスの各励磁巻線を並列又は直列に接続して同時に励磁させるようにし、その複数の共振トランスの各出力巻線を互いに直列又は並列に接続してもよい。
その場合、上記複数の共振トランスの各出力巻線の出力電圧波形の時間軸が同期しているのが望ましい。

これらの高電圧インバータ装置においても、上記漏電検出用トランスの上記第１の巻線を、上記フレームグラウンドに接続された点と上記トランスの上記出力巻線の一端との間の上記電流が流出する側の出力ラインに介挿し、上記第２の巻線を、上記フレームグラウンドに接続された点と上記一対の出力端子の一方との間の上記電流が流入する側の出力ラインに介挿するのが望ましい。

この発明による漏電検出装置を備えた高電圧インバータ装置の第１実施例を示す回路図である。図１における漏電検出用トランスの構成を示す回路記号図（ａ）と巻線部の断面図（ｂ）である。図１における漏電検出用トランスの他の構成を示す回路記号図（ａ）と巻線部の断面図（ｂ）であるこの発明による漏電検出装置を備えた高電圧インバータ装置の第２実施例を示す回路図である。この発明による漏電検出装置を備えた高電圧インバータ装置の第３実施例を示す回路図である。この発明による漏電検出装置を備えた高電圧インバータ装置の第４実施例を示す回路図である。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔第１実施例：図１〜図３〕
図１は、この発明による漏電検出装置を備えた高電圧インバータ装置の第１実施例を示す回路図である。
この高電圧インバータ装置は、高電圧インバータ５と漏電検出装置６および入力端子１ａ，１ｂと出力端子２ａ，２ｂを備えている。

高電圧インバータ５は、入力端子１ａ，１ｂから供給される直流電圧若しくは直流成分に脈流が重畳された入力電圧Ｖinを、スイッチング素子Ｑswによってスイッチングして共振トランスであるトランス１０の一次側の励磁巻線ＮＰに励磁電流を流し、そのトランス１０の二次側の出力巻線ＮＳから十数ＫＶの交流高電圧を出力し、出力端子２ａ，２ｂからその高電圧の出力電圧Ｖout を図示していない負荷に対して出力する。入力電圧Ｖinは安全特別低電圧（ＳＥＬＶ）以内の電圧にするとよい。

トランス１０の励磁巻線ＮＰの一端が正極側の入力端子１ａに接続され、他端がＦＥＴによるスイッチング素子Ｑswのドレイン・ソース間を通して負極側の入力端子１ｂに接続されている。出力巻線ＮＳの一方の端部ｃは出力ライン１１によって出力端子２ａに接続され、他方の端部ｄは出力ライン１２によって出力端子２ｂに接続されている。その出力ライン１２は中間のＧ点で、導電体からなる筐体やシャーシ又はフレーム等によるフレームグラウンドＧＮＤに接続されている。また、負極側の入力端子１ｂとスイッチング素子Ｑswのソース側もフレームグラウンドＧＮＤに接続されている。出力ライン１１，１２には漏電検出用トランスの第１の巻線Ｎ１と第２の巻線Ｎ２がそれぞれ介挿されている。フレームグラウンドＧＮＤはアース（接地）するのが安全上望ましい。

２０は発振回路を含む制御回路でありＩＣ（集積回路）として作られている。この制御回路２０は入力端子１ａ，１ｂから供給される入力電圧Ｖinによって動作し、抵抗Ｒ１を介してスイッチング素子ＱswのゲートにスイッチングパルスＳｐを印加して、そのスイッチング素子Ｑswをオン・オフさせる。それによって、トランス１０の励磁巻線ＮＰに断続的に電流を流し、出力巻線ＮＳに交流高電圧を発生させる。

また、入力電源の正極側のａ点とスイッチング素子Ｑswの正極側のｂ点との間に、ａ点に一端を接続したコンデンサＣと抵抗Ｒの並列回路とアノードをｂ点に接続したダイオードＤとを直列に接続してスナバ回路を構成している。このスナバ回路は、トランス１０のリセット用及びスイッチング素子Ｑswの電圧抑圧用に設けられている。

漏電検出装置６は、漏電検出用トランス３０と比較回路（コンパレータ）３１と基準電源３２とによって構成されている。
漏電検出用トランス３０は、フレームグラウンドＧＮＤに接続された点であるＧ点から電流が流出する側の出力ライン１１に直列に介挿される第１の巻線Ｎ１と、Ｇ点に電流が流入する側の出力ライン１２に直列に介挿される第２の巻線Ｎ２と、増幅用巻線Ｎ２０とを有する。第１の巻線Ｎ１と第２の巻線Ｎ２は互いに巻方向が逆で巻数が同じであり、増幅用巻線Ｎ２０の巻数は第１、第２の巻線Ｎ１，Ｎ２の巻数より１桁以上、好ましくは２桁以上多い。例えば、第１、第２の巻線Ｎ１，Ｎ２の巻数を１回から数回（好ましくは１回から２回）とし、増幅用巻線Ｎ２０の巻数を数百回から数千回（好ましくは１００回から１万回、より好ましくは、千回から三千回）にするとよい。

この漏電検出用トランス３０の増幅用巻線Ｎ２０の両端子間から出力される検出電圧Ｖｄを、基準電源３２による予め設定した比較電圧Ｖrefと比較回路３１によって比較して、検出電圧Ｖｄが比較電圧Ｖrefを越えたときに比較回路３１が出力を反転して漏電検出信号Ｓｄ（ローレベルの信号）を出力する。

漏電検出用トランス３０の第１の巻線Ｎ１には負荷に流れ出す電流Ｉ１が流れ、第２の巻線Ｎ２には負荷を通して戻って来た電流Ｉ２が流れる。これらの出力電流が負荷に給電する所定の電流経路上のみを流れていれば、電流Ｉ１とＩ２の大きさが等しいから、巻方向が逆の第１の巻線Ｎ１と第２の巻線Ｎ２によって発生する磁束は相殺され、増幅用巻線Ｎ２０に電圧が誘起されることはない。

しかし、出力端子２ａ，２ｂ間の電流経路の途中で意図しない放電などを起こして漏電が生じると、戻りの電流Ｉ２が流れ出す電流Ｉ１より少なくなり、第１の巻線Ｎ１と第２の巻線Ｎ２によって発生する磁束が相殺されなくなる。その差分の磁束により、巻数比が数百から数千倍の増幅用巻線Ｎ２０によって増幅された電圧が誘起される。その増幅用巻線Ｎ２０の一端もフレームグラウンドＧＮＤに接続され、他端から出力される検出電圧Ｖｄを比較回路３１によって予め設定した比較電圧Ｖrefと比較する。

そして、検出電圧Ｖｄが比較電圧Ｖrefを越える（Ｖｄ＞Ｖrefになる）と漏電が発生していると見做し、比較回路３１は出力を反転（この例では正から負に）して漏電検出信号Ｓｄとして出力し、それを高電圧インバータ５の制御回路２０に入力させる。制御回路２０は漏電検出信号Ｓｄが入力するとスイッチングパルスＳｐの発生を停止し、スイッチング素子Ｑswのスイッチング動作を停止させる。それにより、高電圧インバータ５は動作を停止する。なお、この漏電検出装置６は、比較回路３１が出力する漏電検出信号Ｓｄによってブザー等を動作させて警報を発したり、警告ランプを点灯あるいは点滅させるようにしてもよい。

図２、図３は漏電検出用トランスの異なる構成を示し、（ａ）はその回路記号図であり、（ｂ）は巻線部のボビンの窓枠の片側部分の断面図である。
図２の（ｂ）において、３５は図示を省略したコアに配置された絶縁材からなるボビンであり、図で下側から第１の巻線Ｎ１を１回から数回巻き、トランス内部放電防止用の空間３６を設けて、その上に第２の巻線Ｎ２を第１の巻線Ｎ１と反対巻きに同じ巻数だけまく。その上に絶縁して増幅用巻線Ｎ２０を数百回から数千回巻く。各巻線は円形の断面で示されている。

図３の（ｂ）は図２の（ｂ）の構造を９０度右回転した構造のもので、各巻線間にはボビン３５′の絶縁壁があり、図で左側から第１の巻線Ｎ１、トランス内部放電防止用の空間３６′、第２の巻線Ｎ２、及び増幅用巻線Ｎ２０の順に配置されている。この方が巻線し易い。これらの図において、コアの形状は、巻線を鎖交（巻線方向に対して９０度となる）するように配置されていればよいので、図示を省略している。

このような漏電検出用トランス３０を使用すれば、第１の巻線Ｎ１と第２の巻線Ｎ２に流れる電流の大きさに差異が生じると増幅用巻線Ｎ２０に増幅された電圧が誘起されるため、高電圧インバータから負荷への給電経路のどこかで異常放電等による漏電が発生した場合に、それを確実に検知出来る。この漏電検出用トランス３０はなるべく高電圧インバータ５の出力端の近くに設けるのがよく、高電圧インバータ５の内部に設けてもよい。
また、この漏電検出用トランス３０は高電圧に対する絶縁耐圧を得ることが容易であり、あまり大型化することなく、比較的安価に実施することができる。

〔第２実施例：図４〕
次に、この発明による漏電検出装置を備えた高電圧インバータ装置の第２実施例を図４によって説明する。この図４において、図１と対応する部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。

この第２実施例が前述した第１実施例と異なるのは、漏電検出装置６を高電圧インバータ５の内部に設けた点だけである。そして、漏電検出用トランス３０の第１の巻線Ｎ１を出力ライン１２のフレームグラウンドＧＮＤに接続されたＧ点とトランス１０の出力巻線ＮＳの端部ｄとの間の出力ラインに介挿し、第２の巻線Ｎ２をＧ点と出力端子２ｂとの間の出力ライン１２のＧ点に近い部分に介挿している。その他の回路構成は図１の第１実施例と同じである。

このようにしても、漏電検出用トランス３０の第１の巻線Ｎ１には、フレームグラウンドＧＮＤに接続されたＧ点から流出する電流（負荷に流れ出す電流Ｉ１と同じ）が流れ、第２の巻線Ｎ２にはＧ点に流入する電流（負荷を通して戻って来た電流Ｉ２と同じ）が流れる。これらの出力電流が負荷に給電する所定の電流経路上のみを流れているときは、第１の巻線Ｎ１に流れる電流と第２の巻線Ｎ２に流れる電流の大きさが同じであるから、巻方向が逆の第１の巻線Ｎ１と第２の巻線Ｎ２によって発生する磁束は相殺され、増幅用巻線Ｎ２０に電圧が誘起されることはない。

しかし、出力ライン１1，１２も含めてその電流経路のどこかで意図しない放電などを起こして漏電が生じると、第２の巻線Ｎ２に流れる電流が減少するため、第１の巻線Ｎ１と第２の巻線Ｎ２によって発生する磁束が相殺されなくなる。その差分の磁束により、増幅用巻線Ｎ２０にその巻数比によって増幅された電圧が誘起される。その検出電圧Ｖｄを比較回路３１によって、基準電源３２による予め設定した比較電圧Ｖrefと比較し、検出電圧Ｖｄが比較電圧Ｖrefを越えると比較回路３１が出力を反転して漏電検出信号Ｓｄ（ローレベルの信号）を出力する。それによって、制御回路２０に高電圧インバータの動作を停止させる。

この実施例によれば、トランス１０の内部の異常放電（漏電）なども検出できる。トランス１０の内部の異常放電が発生すると、出力する電流Ｉ１と戻って来る電流Ｉ２の交流波形の位相に一時的な差異が生じ、そのとき第１の巻線Ｎ１と第２の巻線Ｎ２によって発生する磁束が相殺されなくなり、増幅用巻線Ｎ２０にその巻数比によって増幅された電圧が誘起され、検出電圧Ｖｄが出力される。
また、漏電検出用トランス３０の第１の巻線Ｎ１と第２の巻線Ｎ２との間、及び増幅用巻線Ｎ２０との間の絶縁耐圧を低くすることができる。さらに、漏電検出用トランス３０をトランス１０内に設けることも可能である。

〔第３実施例：図５〕
次に、この発明による漏電検出装置を備えた高電圧インバータ装置の第３実施例を図５によって説明する。この図５においても、図１と対応する部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。
この第３実施例では、高電圧を発生させるトランス１０′を、同じ構成で同一の特性を持つ２個の共振トランスＴ１，Ｔ２によって構成している。その共振トランスＴ１，Ｔ２の励磁巻線ＮＰ1，ＮＰ２が入力電源の正極側のａ点とＦＥＴによるスイッチング素子Ｑswの正極側のｂ点との間に並列に接続される。

その共振トランスＴ１，Ｔ２にはそれぞれ出力巻線ＮＳ１，ＮＳ２があり、共振トランスＴ２の出力巻線ＮＳ２の上に共振トランスＴ１の出力巻線ＮＳ１が積み上げられるように、出力巻線ＮＳ１と出力巻線ＮＳ２が直列に接続され、各出力巻線ＮＳ１，ＮＳ２の接続されていない方の各端部ｅ，ｆがそれぞれ出力ライン１１，１２を通して出力端子２ａ，２ｂへ繋がる。なお、この実施例におけるスナバ回路は、図１及び図２における抵抗Ｒを省いて、コンデンサＣとダイオードＤの直列回路によって構成している。

この実施例の高電圧インバータ装置は、トランス１０′を構成する磁路が全く違う別個のコアで同じ特性を持つ２個の共振トランスＴ１，Ｔ２の各励磁巻線ＮＰ１，ＮＰ２を同時に励磁し、出力側において各出力巻線ＮＳ１，ＮＳ２の出力電圧波形の時間軸を同期させ、その各出力電圧を加算あるいは乗算する。したがって、複数の励磁巻線に偏磁が生じることがなく、出力巻線の巻数を多くすることができるので、昇圧比が高い高電圧を連続して、安定にしかも安全に得ることができる。
なお、共振トランスＴ１，Ｔ２の各出力巻線ＮＳ１，ＮＳ２の出力電圧波形の時間軸が同期していることが望ましい。そのため、スイッチング素子Ｑswのドレイン端子と各励磁巻線ＮＰ１，Ｎｐ２の負極側端子との配線距離が均等になるようにスイッチング素子Ｑswを配置するとよい。

そして、共振トランスＴ２の端部ｆと出力端子２ｂとを接続する出力ライン１２をＧ点でフレームグラウンドＧＮＤに接続している。また、図１に示した第１実施例と同様に、漏電検出用トランス３０と比較回路３１と基準電源３２とによって漏電検出装置６を構成し、その漏電検出用トランス３０の第１の巻線Ｎ１を出力ライン１１に介挿して、流出する電流Ｉ１を流し、第２の巻線Ｎ２をＧ点と出力端子２ｂとの間の出力ライン１２に介挿して、流入する電流Ｉ２を流すことによって、漏電発生時には増幅用巻線Ｎ２０から電流Ｉ１とＩ２の差に応じた検出電圧Ｖｄを得ることができる。

その検出電圧Ｖｄを比較回路３１によって比較電圧Ｖrefと比較し、検出電圧Ｖｄが比較電圧Ｖrefを越えると比較回路３１が漏電検出信号Ｓｄを出力して、制御回路２０に高電圧インバータの動作を停止させる点も、前述の各実施例と同様である。
なお、漏電検出用トランス３０の第１の巻線Ｎ１は、フレームグラウンドＧＮＤに接続されたＧ点から出力端子２ａに向かって電流が流れる経路であればどこに介挿してもよい。例えば、図５に破線の円Ａ又はＢで示すラインに第１の巻線Ｎ１を介挿してもよい。

〔第４実施例：図６〕
次に、この発明による漏電検出装置を備えた高電圧インバータ装置の第４実施例を図６によって説明する。この図６において、図１及び図５と対応する部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。
この第４実施例では、高電圧を発生させるトランス１０″を、同じ構成で同一の特性を持つ３個の共振トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３によって構成している。

そして、その３個の共振トランスＴ１、Ｔ２、Ｔ３の各励磁巻線ＮＰ１，ＮＰ２、ＮＰ３を入力電源の正極側のａ点とスイッチング素子Ｑswの正極側のｂ点との間に並列に接続している。その各共振トランスＴ１、Ｔ２、Ｔ３の出力巻線ＮＳ１，ＮＳ２，ＮＳ３を全て直列に接続し、その出力巻線ＮＳ１とＮＳ３のそれぞれ接続されていない方の端部ｇ，ｈをそれぞれ出力ライン１１，１２を通して出力端子２ａ，２ｂに接続している。

この実施例の高電圧インバータ装置は、トランス１０″を構成する磁路が全く違う別個のコアで同じ特性を持つ３個の共振トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３の各励磁巻線ＮＰ１，ＮＰ２，ＮＰ３を同時に励磁し、出力側において各出力巻線ＮＳ１，ＮＳ２，ＮＳ３の出力電圧波形の時間軸を同期させ、その各出力電圧を加算あるいは乗算する。したがって、より高い高電圧出力および大きな出力電力を安定してしかも安全に供給することができる。
この場合も、共振トランスＴ１，Ｔ２、Ｔ３の各出力巻線ＮＳ１，ＮＳ２，ＮＳ３の出力電圧波形の時間軸が同期していることが望ましい。そのため、スイッチング素子Ｑswのドレイン端子と各励磁巻線ＮＰ１，ＮＰ２、ＮＰ３の負極側端子との配線距離が均等になるようにスイッチング素子Ｑswを配置するとよい。

そして、共振トランスＴ３の端部ｈと出力端子２ｂとを接続する出力ライン１２をＧ点でフレームグラウンドＧＮＤに接続している。また、図５に示した第３実施例と同様に、漏電検出用トランス３０と比較回路３１と基準電源３２とによって漏電検出装置６を構成構成し、その漏電検出用トランス３０の第１の巻線Ｎ１を出力ライン１１に介挿して、流出する電流Ｉ１を流し、第２の巻線Ｎ２をＧ点と出力端子２ｂとの間の出力ライン１２に介挿して、流入する電流Ｉ２を流すことによって、漏電発生時には増幅用巻線Ｎ２０から電流Ｉ１とＩ２の差に応じた検出電圧Ｖｄを得ることができる。

その検出電圧Ｖｄを比較回路３１によって比較電圧Ｖrefと比較し、検出電圧Ｖｄが比較電圧Ｖrefを越えると比較回路３１が漏電検出信号Ｓｄを出力して、制御回路２０に高電圧インバータの動作を停止させる点も、前述の各実施例と同様である。
なお、漏電検出用トランス３０の第１の巻線Ｎ１は、フレームグラウンドＧＮＤに接続されたＧ点から出力端子２ａに向かって電流が流れる経路であればどこに介挿してもよい。例えば、図６に破線の円Ｃ，Ｅ，Ｆで示す各ラインのいずれかに第１の巻線Ｎ１を介挿してもよい。

高電圧を発生させるトランスを、同一の特性を持つ４個以上の共振トランスによって構成してもよい。また、その複数の共振トランスの各励磁巻線を直列に接続したり、並列と直列を組み合わせて接続してもよい。その各出力巻線も並列に接続したり、直列と並列を組み合わせて接続してもよい。
以上、この発明による高電圧インバータ装置の好ましい実施例について説明してきたが、この発明はこれらに限るものではなく、種々の変形が可能である。

この発明は、スイッチングレギュレータ、インバータ、高電圧電源、放電用電源等の各種の高電圧発生装置に利用することができる。

１ａ，１ｂ：入力端子２ａ，２ｂ：出力端子
５：高電圧インバータ６：漏電検出装置
１０，１０′，１０″：トランス（共振トランス）
１１，１２：出力ライン２０：制御回路
３０：漏電検出用トランス３１：比較回路（コンパレータ）
３２：基準電源３５，３５′：ボビン
３６，３６′：トランス内部放電防止用の空間
Ｑsw：スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３：共振トランス
ＮＰ，ＮＰ１，ＮＰ２，ＮＰ３：励磁巻線
ＮＳ，ＮＳ１，ＮＳ２，ＮＳ３：出力巻線
Ｎ１：第１の巻線Ｎ２：第２の巻線Ｎ２０：増幅用巻線
Ｃ：コンデンサＲ：抵抗Ｄ：ダイオード
ＧＮＤ：フレームグラウンド

Claims

入力電圧をスイッチングして、トランスの励磁巻線に励磁電流を流し、該トランスの出力巻線から交流高電圧を出力して、該出力巻線の両端がそれぞれ出力ラインを介して接続された一対の出力端子から負荷に交流高電圧を供給するように構成され、前記出力巻線の一端と前記出力端子の一方との間の出力ラインがフレームグラウンドに接続された高電圧インバータ装置の漏電検出装置であって、
前記フレームグラウンドに接続された点から電流が流出する側の出力ラインに直列に介挿される第１の巻線と、前記フレームグラウンドに接続された点に電流が流入する側の出力ラインに直列に介挿される第２の巻線と、増幅用巻線とを有する漏電検出用トランスと、
該漏電検出用トランスの前記増幅用巻線の両端子間から出力される検出電圧を予め設定した比較電圧と比較して、前記検出電圧が前記比較電圧を越えたときに漏電検出信号を出力する比較回路とからなり、
前記漏電検出用トランスは、コアに配置された絶縁材からなるボビンに、互いに絶縁された前記第１の巻線と前記第２の巻線とが互いに反対巻きに１回から数回の同じ巻数だけ巻かれ、前記増幅用巻線が数百回から数千回巻かれており、前記第１の巻線と前記第２の巻線との間に前記ボビンを介してトランス内部放電防止用の空間が設けられ、前記第２の巻線と前記増幅用巻線とは前記ボビンによって絶縁されていることを特徴とする漏電検出装置。
前記第１の巻線は、前記フレームグラウンドに接続された点と前記トランスの前記出力巻線の一端との間の前記電流が流出する側の出力ラインに介挿され、
前記第２の巻線は、前記フレームグラウンドに接続された点と前記一対の出力端子の一方との間の前記電流が流入する側の出力ラインに介挿されたことを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。
励磁巻線と出力巻線を有するトランスと、入力電圧を前記励磁巻線に印加して励磁電流を流す回路をスイッチングするスイッチング素子と、該スイッチング素子を制御する制御回路とを有し、前記出力巻線から交流高電圧を出力して、該出力巻線の両端がそれぞれ出力ラインを介して接続された一対の出力端子から負荷に交流高電圧を供給するように構成され、前記出力巻線の一端と前記出力端子の一方との間の出力ラインがフレームグラウンドに接続された高電圧インバータ装置であって、
前記フレームグラウンドに接続された点から電流が流出する側の出力ラインに直列に介挿された第１の巻線と、前記フレームグラウンドに接続された点に電流が流入する側の出力ラインに直列に介挿された第２の巻線と、増幅用巻線とを有する漏電検出用トランスと、
該漏電検出用トランスの前記増幅用巻線の両端子間から出力される検出電圧を予め設定した比較電圧と比較して、前記検出電圧が前記比較電圧を越えたときに漏電検出信号を出力する比較回路とを設け、
前記漏電検出用トランスは、コアに配置された絶縁材からなるボビンに互いに絶縁されて、前記第１の巻線と前記第２の巻線とが互いに反対巻きに１回から数回の同じ巻数だけ巻かれ、前記増幅用巻線が数百回から数千回巻かれており、
前記第１の巻線と前記第２の巻線との間に前記ボビンを介してトランス内部放電防止用の空間が設けられ、前記第２の巻線と前記増幅用巻線とは前記ボビンによって絶縁されており、
前記比較回路から出力される漏電検出信号を前記制御回路に入力させ、該制御回路は前記漏電検出信号が入力すると前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるようにしたことを特徴とする高電圧インバータ装置。
請求項３に記載の高電圧インバータ装置であって、
前記高電圧を発生させるトランスを、同一の特性を持つ個別の複数の共振トランスによって構成し、該複数の共振トランスの各励磁巻線を並列又は直列に接続して同時に励磁させるようにし、該複数の共振トランスの各出力巻線を互いに直列又は並列に接続したことを特徴とする高電圧インバータ装置。
前記複数の共振トランスの各出力巻線の出力電圧波形の時間軸が同期していることを特徴とする請求項４に記載の高電圧インバータ装置。
請求項３乃至５のいずれか一項に記載の高電圧インバータ装置であって、
前記第１の巻線は、前記フレームグラウンドに接続された点と前記トランスの前記出力巻線の一端との間の前記電流が流出する側の出力ラインに介挿され、
前記第２の巻線は、前記フレームグラウンドに接続された点と前記一対の出力端子の一方との間の前記電流が流入する側の出力ラインに介挿されたことを特徴とする高電圧インバータ装置。