JPH11266583A - 高電圧発生電源装置 - Google Patents
高電圧発生電源装置Info
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- JPH11266583A JPH11266583A JP6681798A JP6681798A JPH11266583A JP H11266583 A JPH11266583 A JP H11266583A JP 6681798 A JP6681798 A JP 6681798A JP 6681798 A JP6681798 A JP 6681798A JP H11266583 A JPH11266583 A JP H11266583A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 共振回路への影響もなく共振電流波形を正確
に検出し、励振周波数を最適に安定化制御する。 【解決手段】 電源トランス３の１次側を高周波でオン
オフし、２次側の高周波電圧を整流、昇圧して超高電圧
を発生する高電圧発生電源装置の２次側の浮遊容量と補
償コイルを有する共振回路に接続されて共振電流を検出
する共振電流検出回路６と、検出した共振電流による共
振波形のピークを検出するピーク検出回路７と、オンオ
フする高周波の励振周波数を発生する励振周波数発生回
路８と、該励振周波数発生回路が発生する励振周波数を
制御してピーク検出回路で検出されるピークの励振周波
数に安定化する励振周波数安定化回路９とを備え、励振
周波数を掃引してピークの励振周波数を求めて該ピーク
の励振周波数に安定化する。
に検出し、励振周波数を最適に安定化制御する。 【解決手段】 電源トランス３の１次側を高周波でオン
オフし、２次側の高周波電圧を整流、昇圧して超高電圧
を発生する高電圧発生電源装置の２次側の浮遊容量と補
償コイルを有する共振回路に接続されて共振電流を検出
する共振電流検出回路６と、検出した共振電流による共
振波形のピークを検出するピーク検出回路７と、オンオ
フする高周波の励振周波数を発生する励振周波数発生回
路８と、該励振周波数発生回路が発生する励振周波数を
制御してピーク検出回路で検出されるピークの励振周波
数に安定化する励振周波数安定化回路９とを備え、励振
周波数を掃引してピークの励振周波数を求めて該ピーク
の励振周波数に安定化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源トランスの１
次側を高周波でオンオフし、２次側の高周波電圧を整
流、昇圧して超高電圧を発生する高電圧発生電源装置に
関する。
次側を高周波でオンオフし、２次側の高周波電圧を整
流、昇圧して超高電圧を発生する高電圧発生電源装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の高電圧発生電源装置の構成
例を示す図であり、２１は整流昇圧回路、２２は電源ト
ランス、２３はスイッチング素子、２４は発振回路、２
５は周波数設定回路、２６は直流電源を示す。
例を示す図であり、２１は整流昇圧回路、２２は電源ト
ランス、２３はスイッチング素子、２４は発振回路、２
５は周波数設定回路、２６は直流電源を示す。
【０００３】電子顕微鏡の加速電圧には超高電圧が使用
され、その超高電圧は高周波（数１０ｋＨｚ）を昇圧し
て発生させている。その構成例を示したのが図４であ
り、高電圧発生電源装置では、この図に示す例のように
周波数設定回路２５で設定された高い周波数で発振回路
２４を発振させ、その周波数信号によりスイッチング素
子２３をオンオフさせることにより、電源トランス２２
の２次側から高周波電圧を取り出している。そして、こ
の高周波電圧を、例えばコッククロフト・ウォルトン回
路（多段ＣＷＣ昇圧回路）からなる整流昇圧回路２１で
整流し昇圧して超高電圧を取り出すように構成してい
る。
され、その超高電圧は高周波（数１０ｋＨｚ）を昇圧し
て発生させている。その構成例を示したのが図４であ
り、高電圧発生電源装置では、この図に示す例のように
周波数設定回路２５で設定された高い周波数で発振回路
２４を発振させ、その周波数信号によりスイッチング素
子２３をオンオフさせることにより、電源トランス２２
の２次側から高周波電圧を取り出している。そして、こ
の高周波電圧を、例えばコッククロフト・ウォルトン回
路（多段ＣＷＣ昇圧回路）からなる整流昇圧回路２１で
整流し昇圧して超高電圧を取り出すように構成してい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような高電圧発
生電源装置に用いられる電源トランス２２は、巻数が多
くなるため、Ｑ（共振の鋭さ）が大きく、共振周波数を
適切な値に調整しないと、電源の効率が悪化し、また、
共振周波数を適切な値に調整しても、周波数の変化によ
り同様に電源の効率が悪化するという問題がある。周波
数が変化する原因は、高電圧を発生することで各部の損
失が大きくなり、それによって発生する熱、外気温の変
化、昇圧回路に使用している部品のバイアス特性等が考
えられ、いずれの場合も共振周波数が変化してしまう。
生電源装置に用いられる電源トランス２２は、巻数が多
くなるため、Ｑ（共振の鋭さ）が大きく、共振周波数を
適切な値に調整しないと、電源の効率が悪化し、また、
共振周波数を適切な値に調整しても、周波数の変化によ
り同様に電源の効率が悪化するという問題がある。周波
数が変化する原因は、高電圧を発生することで各部の損
失が大きくなり、それによって発生する熱、外気温の変
化、昇圧回路に使用している部品のバイアス特性等が考
えられ、いずれの場合も共振周波数が変化してしまう。
【０００５】そこで、励振周波数を制御するために共振
電流波形検出用の抵抗を共振ループ内に挿入してピーク
検出をしようとすると、Ｑが変化してしまうため、やは
り電源の効率が悪化するという問題が生じる。したがっ
て、従来は共振電流波形を検出し励振周波数を最適に制
御することはできず、周波数の変化により電源の効率が
悪化するのを防ぐことが難しかった。
電流波形検出用の抵抗を共振ループ内に挿入してピーク
検出をしようとすると、Ｑが変化してしまうため、やは
り電源の効率が悪化するという問題が生じる。したがっ
て、従来は共振電流波形を検出し励振周波数を最適に制
御することはできず、周波数の変化により電源の効率が
悪化するのを防ぐことが難しかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであって、共振回路への影響もなく共振電流
波形を正確に検出し、励振周波数を最適に安定化制御す
るものである。
決するものであって、共振回路への影響もなく共振電流
波形を正確に検出し、励振周波数を最適に安定化制御す
るものである。
【０００７】そのために本発明は、電源トランスの１次
側を高周波でオンオフし、２次側の高周波電圧を整流、
昇圧して超高電圧を発生する高電圧発生電源装置におい
て、前記電源トランスの２次側の浮遊容量と補償コイル
を有する共振回路に接続されて共振電流を検出する共振
電流検出回路と、前記検出した共振電流による共振波形
のピークを検出するピーク検出回路と、前記オンオフす
る高周波の励振周波数を発生する励振周波数発生回路
と、該励振周波数発生回路が発生する励振周波数を制御
して前記ピーク検出回路で検出されるピークの励振周波
数に安定化する励振周波数安定化回路とを備え、該励振
周波数安定化回路により前記励振周波数発生回路の発生
する励振周波数を掃引して前記ピーク検出回路で検出さ
れるピークの励振周波数を求めて該ピークの励振周波数
に安定化するように構成したことを特徴とし、前記共振
電流検出回路は、前記電源トランスの２次側に並列に接
続される補償コイルに直列に挿入したカレントトランス
を有することを特徴とするものである。
側を高周波でオンオフし、２次側の高周波電圧を整流、
昇圧して超高電圧を発生する高電圧発生電源装置におい
て、前記電源トランスの２次側の浮遊容量と補償コイル
を有する共振回路に接続されて共振電流を検出する共振
電流検出回路と、前記検出した共振電流による共振波形
のピークを検出するピーク検出回路と、前記オンオフす
る高周波の励振周波数を発生する励振周波数発生回路
と、該励振周波数発生回路が発生する励振周波数を制御
して前記ピーク検出回路で検出されるピークの励振周波
数に安定化する励振周波数安定化回路とを備え、該励振
周波数安定化回路により前記励振周波数発生回路の発生
する励振周波数を掃引して前記ピーク検出回路で検出さ
れるピークの励振周波数を求めて該ピークの励振周波数
に安定化するように構成したことを特徴とし、前記共振
電流検出回路は、前記電源トランスの２次側に並列に接
続される補償コイルに直列に挿入したカレントトランス
を有することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る高電圧発生
電源装置の実施の形態を示す図、図２は本発明に係る高
電圧発生電源装置の励振周波数安定化の動作を説明する
ための図、図３は共振電流検出用カーレントトランスの
接続例を示す図である。図中、１は直流電源、２はトラ
ンスドライブ回路、３は電源トランス、４は昇圧回路、
５は電源安定化回路、６は共振電流検出回路、７はピー
ク検出回路、８は励振周波数発生回路、９は励振周波数
安定化回路、１１は浮遊容量、１２、１３は補償コイ
ル、１４はカーレントトランスを示す。
を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る高電圧発生
電源装置の実施の形態を示す図、図２は本発明に係る高
電圧発生電源装置の励振周波数安定化の動作を説明する
ための図、図３は共振電流検出用カーレントトランスの
接続例を示す図である。図中、１は直流電源、２はトラ
ンスドライブ回路、３は電源トランス、４は昇圧回路、
５は電源安定化回路、６は共振電流検出回路、７はピー
ク検出回路、８は励振周波数発生回路、９は励振周波数
安定化回路、１１は浮遊容量、１２、１３は補償コイ
ル、１４はカーレントトランスを示す。
【０００９】図１において、トランスドライブ回路２
は、電源トランス３の１次側に供給する直流電源１を高
周波でオンオフするものであり、そのオンオフする高周
波の励振信号を発生するのが励振周波数発生回路８であ
る。昇圧回路４は、例えば多段ＣＷＣ昇圧回路（コック
クロフト・ウォルトン回路）からなり、電源トランス３
の２次側から取り出される高周波電圧を整流して昇圧す
るものであり、その出力が例えば電子顕微鏡の加速電圧
として使用される。電源安定化回路５は、比較電圧と出
力電圧との比較を行ってその誤差信号を直流電源１にフ
ィードバックすることにより、昇圧回路４の出力電圧、
つまり電子顕微鏡の加速電圧を安定化するものである。
は、電源トランス３の１次側に供給する直流電源１を高
周波でオンオフするものであり、そのオンオフする高周
波の励振信号を発生するのが励振周波数発生回路８であ
る。昇圧回路４は、例えば多段ＣＷＣ昇圧回路（コック
クロフト・ウォルトン回路）からなり、電源トランス３
の２次側から取り出される高周波電圧を整流して昇圧す
るものであり、その出力が例えば電子顕微鏡の加速電圧
として使用される。電源安定化回路５は、比較電圧と出
力電圧との比較を行ってその誤差信号を直流電源１にフ
ィードバックすることにより、昇圧回路４の出力電圧、
つまり電子顕微鏡の加速電圧を安定化するものである。
【００１０】共振電流検出回路６は、補償コイルを接続
した電源トランス３の２次側の共振回路に挿入して共振
電流を検出する、例えばカーレントトランスからなるも
のである。ピーク検出回路７は、共振電流検出回路６よ
り検出される共振電流による共振波形（波高値）のピー
クを検出するものである。励振周波数安定化回路９は、
励振周波数発生回路８を制御して励振周波数を掃引し
て、安定化励振周波数になるように励振周波数発生回路
８の励振周波数を制御するものである。安定化励振周波
数は、ピーク検出回路７で検出される共振波形のピーク
位置に対応する励振周波数である。例えば励振周波数発
生回路８として電圧−周波数発生回路（Ｖ−Ｆ）を用い
る場合には、励振周波数安定化回路９で励振周波数発生
回路８の入力電圧を掃引し、共振波形のピークが検出さ
れる掃引電圧を安定化励振周波数の設定値として求め
る。
した電源トランス３の２次側の共振回路に挿入して共振
電流を検出する、例えばカーレントトランスからなるも
のである。ピーク検出回路７は、共振電流検出回路６よ
り検出される共振電流による共振波形（波高値）のピー
クを検出するものである。励振周波数安定化回路９は、
励振周波数発生回路８を制御して励振周波数を掃引し
て、安定化励振周波数になるように励振周波数発生回路
８の励振周波数を制御するものである。安定化励振周波
数は、ピーク検出回路７で検出される共振波形のピーク
位置に対応する励振周波数である。例えば励振周波数発
生回路８として電圧−周波数発生回路（Ｖ−Ｆ）を用い
る場合には、励振周波数安定化回路９で励振周波数発生
回路８の入力電圧を掃引し、共振波形のピークが検出さ
れる掃引電圧を安定化励振周波数の設定値として求め
る。
【００１１】次に、励振周波数安定化回路９による励振
周波数安定化の動作を説明する。まず、図２に示すよう
に共振波形のピークが検出される近傍で所定の範囲を掃
引幅として設定し（ステップＳ１１）、ピーク検出モー
ドを開始する（ステップＳ１２）。ピーク検出モードの
開始により励振周波数発生回路８を制御して励振周波数
を掃引する（ステップＳ１３）。共振電流は、釣り鐘状
の特性を持つので、所定の範囲の掃引によりピーク位置
をピーク検出回路７で検出する（ステップＳ１４）。最
適な安定化励振周波数として検出されたピーク位置に対
応する励振周波数を求め（ステップＳ１５）、求めた安
定化励振周波数に励振周波数発生回路８の励振周波数を
設定する（ステップＳ１６）。このようにまず、励振周
波数発生回路８の励振周波数を所定幅で掃引することに
より、共振波形の波高値（共振電流値）のピークを検出
して、そのピークの検出される周波数となるように励振
周波数発生回路８をフィードバック制御する。励振周波
数安定化の動作は、電子顕微鏡の観察モードに先立って
行ってもよいし、観察モードでないことを条件に適宜行
ってもよい。また、常時ピークの検出される周波数とな
るように励振周波数発生回路８をフィードバック制御し
てもよい。
周波数安定化の動作を説明する。まず、図２に示すよう
に共振波形のピークが検出される近傍で所定の範囲を掃
引幅として設定し（ステップＳ１１）、ピーク検出モー
ドを開始する（ステップＳ１２）。ピーク検出モードの
開始により励振周波数発生回路８を制御して励振周波数
を掃引する（ステップＳ１３）。共振電流は、釣り鐘状
の特性を持つので、所定の範囲の掃引によりピーク位置
をピーク検出回路７で検出する（ステップＳ１４）。最
適な安定化励振周波数として検出されたピーク位置に対
応する励振周波数を求め（ステップＳ１５）、求めた安
定化励振周波数に励振周波数発生回路８の励振周波数を
設定する（ステップＳ１６）。このようにまず、励振周
波数発生回路８の励振周波数を所定幅で掃引することに
より、共振波形の波高値（共振電流値）のピークを検出
して、そのピークの検出される周波数となるように励振
周波数発生回路８をフィードバック制御する。励振周波
数安定化の動作は、電子顕微鏡の観察モードに先立って
行ってもよいし、観察モードでないことを条件に適宜行
ってもよい。また、常時ピークの検出される周波数とな
るように励振周波数発生回路８をフィードバック制御し
てもよい。
【００１２】共振電流検出回路６のカーレントトランス
１４は、図３に示すように電源トランス３の２次側に補
償コイル１２、１３を接続した共振回路内に挿入したも
のであり、このようにすることにより、共振回路をフロ
ーティングの状態にしたまま２次側で電流波形を観測す
ることが可能になる。なお、この補償コイル１２、１３
は、高い周波数を共振点として選定するために設けられ
るものである。高電圧発生電源装置の励振周波数は、出
力電圧が高くなる程、電源トランス３の巻数が多くな
り、大きなインダクタンスと大きな浮遊容量１１を有す
るため、高い周波数を共振点として選定することは難し
くなる。このような補償コイル１２、１３を電源トラン
ス３の出力に並列に接続することによりインダクタンス
を小さくし、大きな浮遊容量１１との共振回路を構成す
ることにより高い周波数を共振点として選定することが
できる。
１４は、図３に示すように電源トランス３の２次側に補
償コイル１２、１３を接続した共振回路内に挿入したも
のであり、このようにすることにより、共振回路をフロ
ーティングの状態にしたまま２次側で電流波形を観測す
ることが可能になる。なお、この補償コイル１２、１３
は、高い周波数を共振点として選定するために設けられ
るものである。高電圧発生電源装置の励振周波数は、出
力電圧が高くなる程、電源トランス３の巻数が多くな
り、大きなインダクタンスと大きな浮遊容量１１を有す
るため、高い周波数を共振点として選定することは難し
くなる。このような補償コイル１２、１３を電源トラン
ス３の出力に並列に接続することによりインダクタンス
を小さくし、大きな浮遊容量１１との共振回路を構成す
ることにより高い周波数を共振点として選定することが
できる。
【００１３】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、共振電流検出回路にカーレントトラ
ンスを用いたが、半導体素子その他の電流検出手段を用
いてもよい。
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、共振電流検出回路にカーレントトラ
ンスを用いたが、半導体素子その他の電流検出手段を用
いてもよい。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、電源トランスの２次側の浮遊容量と補償コイ
ルを有する共振回路に接続されて共振電流を検出する共
振電流検出回路と、検出した共振電流による共振波形の
ピークを検出するピーク検出回路と、オンオフする高周
波の励振周波数を発生する励振周波数発生回路と、該励
振周波数発生回路が発生する励振周波数を制御してピー
ク検出回路で検出されるピークの励振周波数に安定化す
る励振周波数安定化回路とを備え、該励振周波数安定化
回路により励振周波数発生回路の発生する励振周波数を
掃引してピーク検出回路で検出されるピークの励振周波
数を求めて該ピークの励振周波数に安定化するので、大
きなインダクタンスの補償コイルにより共振回路への影
響もなく共振電流波形を正確に検出することができ、励
振周波数を最適な共振電流がピークとなる励振周波数に
安定化制御することができる。
によれば、電源トランスの２次側の浮遊容量と補償コイ
ルを有する共振回路に接続されて共振電流を検出する共
振電流検出回路と、検出した共振電流による共振波形の
ピークを検出するピーク検出回路と、オンオフする高周
波の励振周波数を発生する励振周波数発生回路と、該励
振周波数発生回路が発生する励振周波数を制御してピー
ク検出回路で検出されるピークの励振周波数に安定化す
る励振周波数安定化回路とを備え、該励振周波数安定化
回路により励振周波数発生回路の発生する励振周波数を
掃引してピーク検出回路で検出されるピークの励振周波
数を求めて該ピークの励振周波数に安定化するので、大
きなインダクタンスの補償コイルにより共振回路への影
響もなく共振電流波形を正確に検出することができ、励
振周波数を最適な共振電流がピークとなる励振周波数に
安定化制御することができる。
【図１】 本発明に係る高電圧発生電源装置の実施の形
態を示す図である。
態を示す図である。
【図２】 本発明に係る高電圧発生電源装置の励振周波
数安定化の動作を説明するための図である。
数安定化の動作を説明するための図である。
【図３】 共振電流検出用カーレントトランスの接続例
を示す図である。
を示す図である。
【図４】 従来の高電圧発生電源装置の構成例を示す図
である。
である。
１…直流電源、２…トランスドライブ回路、３…電源ト
ランス、４…昇圧回路、５…電源安定化回路、６…共振
電流検出回路、７…ピーク検出回路、８…励振周波数発
生回路、９…励振周波数安定化回路、１１…浮遊容量、
１２、１３…補償コイル、１４…カーレントトランス、
１５、１６…電源トランス
ランス、４…昇圧回路、５…電源安定化回路、６…共振
電流検出回路、７…ピーク検出回路、８…励振周波数発
生回路、９…励振周波数安定化回路、１１…浮遊容量、
１２、１３…補償コイル、１４…カーレントトランス、
１５、１６…電源トランス
Claims (2)
- 【請求項１】 電源トランスの１次側を高周波でオンオ
フし、２次側の高周波電圧を整流、昇圧して超高電圧を
発生する高電圧発生電源装置において、前記電源トラン
スの２次側の浮遊容量と補償コイルを有する共振回路に
接続されて共振電流を検出する共振電流検出回路と、前
記検出した共振電流による共振波形のピークを検出する
ピーク検出回路と、前記オンオフする高周波の励振周波
数を発生する励振周波数発生回路と、該励振周波数発生
回路が発生する励振周波数を制御して前記ピーク検出回
路で検出されるピークの励振周波数に安定化する励振周
波数安定化回路とを備え、該励振周波数安定化回路によ
り前記励振周波数発生回路の発生する励振周波数を掃引
して前記ピーク検出回路で検出されるピークの励振周波
数を求めて該ピークの励振周波数に安定化するように構
成したことを特徴とする高電圧発生電源装置。 - 【請求項２】 前記共振電流検出回路は、前記電源トラ
ンスの２次側に並列に接続される補償コイルに直列に挿
入したカレントトランスを有することを特徴とする請求
項１記載の高電圧発生電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6681798A JPH11266583A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 高電圧発生電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6681798A JPH11266583A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 高電圧発生電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11266583A true JPH11266583A (ja) | 1999-09-28 |
Family
ID=13326797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6681798A Withdrawn JPH11266583A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 高電圧発生電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11266583A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009268945A (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-19 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 高圧発生装置及び静電霧化装置 |
| JP2018111066A (ja) * | 2017-01-11 | 2018-07-19 | 日本電波株式会社 | 静電コーティング装置用高電圧電源装置 |
-
1998
- 1998-03-17 JP JP6681798A patent/JPH11266583A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009268945A (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-19 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 高圧発生装置及び静電霧化装置 |
| JP2018111066A (ja) * | 2017-01-11 | 2018-07-19 | 日本電波株式会社 | 静電コーティング装置用高電圧電源装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |