JPS5940313B2 - 高圧発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧電トランスを利用し、数十ボルトの直流電圧
を数キロボルトの直流高電圧に昇圧する高圧発生装置に
関するもので、短絡負荷においても圧電トランスや高圧
整流ダイオードが故障することがない装置を提供しよう
とするものである。

従来の圧電トランスを利用した高圧発生装置は単に圧電
トランスと、それを駆動する発振回路、および圧電トラ
ンスの交流出力電圧を整流する多倍圧整流回路より構成
されているだけで、負荷が短絡した場合、圧電トランス
や高圧整流ダイオードには通常負荷の数倍〜数十倍の電
流が流れ、高圧整流ダイオードが電流オーバで故障した
り、発振回路が異常発振となり圧電トランスが割れて故
障する等欠点があつた。本発明はこの欠点を除去するた
め、負荷が短絡した場合、発振回路の発振を停止せしめ
る保護回路を付加した装置を提供しようとするものであ
る。以下本発明の・一実施例について図面を参照して説
明する。

第１図は、使用する圧電トランスの１例を示す斜視図で
ある。圧電トランス１は長方形の圧電磁器板をその長さ
方向にほぼ等分し、駆動部と出力部に分け、、駆動部に
おいてはその両面に電極２、３を設け厚み方向に分極さ
れ、又、出力部においては駆動部と反対側の端面に出力
電極４が設けられ長さ方向に分極されたものである。第
１図において圧印は分極方向を示す。各々の電極には各
々リード線２’、３’、４’が取付られている。このよ
うな圧電トランス１の駆動部に長さによつてほぼ決定さ
れる共振周波数の交流電圧を印加すると、負荷によつて
異なるが数十倍〜数百倍に昇圧された交流電圧が出力部
に発生する。通常、圧電トランスを含む自励発振回路を
構成し、その発振電圧で圧電トランスを駆動し、又、交
流出力電圧は多倍圧整流して使用される。又．出力パワ
ーの大きさにより圧電トランスを複数個並列に接続し、
使用することもある。第２図に本発明の高圧発生装置の
一実施例を示す。

本発明による高圧発生装置は主として、圧電トランス１
と、圧電トランス１を駆動する発振回路、多倍圧整流回
路、負荷電流検出部を含む保護回路より構成される。以
下、第２図について説明する。発振回路は圧電トランス
１、帰還用トランス６、駆動トランジスタ９、コイル５
、抵抗Ｒ５，Ｒ６、コンデンサＣ２，Ｃ３、．およびダ
イオードＤ２によつて構成されている。

この発振回路は、圧電トランス１を流れる電流を帰還用
トランス６により検出し逆位相でコンデンサＣ２を介し
て駆動トランジスタ９ベースへ帰還させる正帰還型自励
発振回路であり、１駆動トランジスタ９はＢ級あるいは
Ｃ級動作を行う。コイル５はチヨークコイル、抵抗Ｒ６
はベースバイアス用、ダイオードＤ２は保護甲である。
次に圧電トランス１の交流出力電圧は多倍圧整流回路に
よつて整流され、直流電圧に変換される。第２図におい
ては通常使用される倍電圧整流回路を示している。高圧
整流ダイオードＤ３，Ｄ４によつて倍電圧整流される。
コンデンサＣ４は平滑用、抵抗ＲＬは負荷である。この
整流回路において、圧電トランス１の出力部とアース１
１間に接続される高圧整流ダイオードＤ３と直列に、一
方がアース１１側となるよう電流検出用抵抗Ｒ７が挿入
接続されている。この高圧整流ダイオードＤ３を流れる
電流は、ほぼ負荷現を流れる負荷電流に比例し、従つて
抵抗Ｒ７に発生する電圧は負荷電流にほぼ比例したもの
となつている。この電流検出用抵抗Ｒ７に発生した電圧
は、ダイオードＤ１により整流され、コンデンサＣ１を
充電し、平滑された直流電圧に変換される。

ＰＵＴ（プログラマブルユニジヤンクシヨントランジス
タ）７のアノードはこのコンデンサＣ，に接続され、又
、ゲートは電源のプラス１０とアース１１間に直列に接
続された２個の抵抗Ｒ３と凡の中点１２に接続され、又
．カソードは抵抗Ｒ，を介して、アース１１へ接続され
ている。このＰＵＴ７は、ゲート電圧に比べ、アノード
電圧が低い場合、オフ状態であり６逆にアノード電圧が
高い場合、アノードとカソードは導通状態となるもので
ある。さらに、スイツチングトランジスタ８のベースは
抵抗Ｒ４を介して、ＰＵＴ７のカソードに、エミツタは
直接アースに、コレクタは駆動トランジスタ９のベース
に接続されている。通常の動作状態では、ＰＵＴ７のゲ
ート電圧即ち中点１２の電圧に対し、アノード電圧が低
くなるように、電流検出用抵抗Ｒ７および分割抵抗Ｒ２
，Ｒ３の比を変えて設定している。今、負荷が短絡する
と、高圧整流ダイオードＤ３を流れる電流が著るしく増
加し、抵抗Ｒ７によつて発生する電圧も著るしく増加し
、従つて、ＰＵＴ７のアノード電圧の方がゲート電圧よ
り高くなり、ＰＵＴ７は導通状態となる。ＰＵＴ７が導
通すると、抵抗Ｒ４を介して、スイツチングトランジス
タ８のベース電圧は上がり、スイツチングトランジスタ
８はオフ状態から導通状態となる。従つて、駆動トラン
ジスタ９のベース電圧は低下し、トランジスタ９はオフ
状態となり発振回路の発振は停止し、負荷現への電流供
給は停止する。しかし、コンデンサＣ，に充電された電
荷は、ＰＵＴ７から抵抗Ｒ，および抵抗Ｒ４とスイツチ
ングトランジスタ８を通じて除々に放電し、ＰＵＴ７の
アノード電圧がカソード電圧より低下すると、再び駆動
トランジスタは発振を開始する。すると、抵抗Ｒ７より
電圧が帰還され、コンデンサＣ１を充電し、再ひＰＵＴ
７は導通状態となり、発振回路の発振は停止する。この
動作は負荷が短絡している間繰り返される。この場合、
発振している時間は数ミリセコンドであり、停止してい
る時間はコンデンサの容量によつて変わるが数秒位に設
定される。負荷が正常に戻ると直ちに、正常発振に戻る
。以上のように本発明によれば多倍圧整流回路の圧電ト
ランスの出力部とアース間に接続する高圧整流ダイオー
ドと直列に電流検出用抵抗を挿入接続し、この抵抗に発
生する電圧が、短絡負荷の場合、著るしく増加すること
を検知し、ＰＵＴとスイツチングトランジスタおよびそ
れらの付属部品で、駆動トランジスタの発振を、短絡負
荷の場合数ミリセカンド発振、数秒停止の間欠発振とす
ることにより高圧整流ダイオードは、短時間電流容量は
著るしく大きいため故障することがなく、又発振回路の
異状発振によつても極めて短時間であるため、圧電トラ
ンスが割れて故障したりすることがなく、又、負荷が短
絡から正常に戻ると、直ちに正常動作に戻るなど特徴を
有し、工業上きわめて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高圧発生装置に使用する圧電トランス
の斜視図、第２図は本発明の一実施例における高圧発生
装置の回路図である。 １・・・・・・圧電トランス、６・・・・・・帰還用ト
ランス、５・・・・・・コイル、９・・・・・・１駆動
トランジスタ、８・・・・・・スイツチングトランジス
タ、７・・・・・・プログラマブルユニジヤンクシヨン
トランジスタ、１０・・・・・・直流電源、１１・・・
・・・アース、Ｄ３，Ｄ４，Ｄ，・・・・・・整流用ダ
イオード、Ｃ４，Ｃｌ・・・・・・平滑用コンデンサ、
Ｒ７・・・・・・電流検出用抵抗、Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３，
Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６・・・・・・抵抗、現・・・・・・負
荷抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧電トランス、駆動トランジスタを有し、前記圧電
   トランスを駆動する発振回路と前記圧電トランスの交流
   出力電圧を多倍圧整流する多倍圧整流回路を設け、この
   多倍圧整流回路において、前記圧電トランスの出力部と
   アース間に接続される高圧整流ダイオードと直列に一方
   がアース側となるように挿入接続された電流検出用抵抗
   を設け、この電流検出用抵抗のアース側でない一端にダ
   イオードを介して接続されたアノードと、アース間に抵
   抗を接続したカソードと、電源のプラス側とアースに直
   列に接続した２個の抵抗の中点に接続したゲートを有す
   るプログラマブルユニジヤンクシヨントランジスタを設
   け、このプログラマブルユニジヤンクシヨントランジス
   タのカソードと抵抗を介して接続されたベースと、前記
   駆動トランジスタのベースに接続されたコレクタを有す
   るスイッチングトランジスタとを設け、前記電流検出用
   抵抗に発生する電圧を、前記プログラマブルユニジヤン
   クシヨントランジスタのアノードに印加し、前記多倍圧
   整流回路の高圧整流ダイオードを流れる電流がある所定
   値以上で、前記プログラマブルユニジヤンクシヨントラ
   ンジスタが導通状態となり、従つて前記スイッチングト
   ランジスタも導通状態となり、前記駆動トランジスタの
   ベース電圧を低下せしめ発振回路の発振を停止せしめる
   ことを特徴とする高圧発生装置。