JPS63186559A - Dc high voltage generator and controlling method - Google Patents

Dc high voltage generator and controlling method

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JPS63186559A
JPS63186559A JP62015671A JP1567187A JPS63186559A JP S63186559 A JPS63186559 A JP S63186559A JP 62015671 A JP62015671 A JP 62015671A JP 1567187 A JP1567187 A JP 1567187A JP S63186559 A JPS63186559 A JP S63186559A
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high voltage
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Abstract

PURPOSE:To prevent an excess reactive current from flowing by turning ON a switching element of primary side by the intrinsic oscillation of an electric oscillator with regard to a transformer, and driving it OFF by a synchronous control pulse generator within its half period. CONSTITUTION:A DC high voltage generator has a commercial AC voltage rectifier 3, a transformer 4, a rectifier 5, a stabilized controller 10, a voltage detector 11, an output current detector 12, a timer 13, and a synchronous control pulse generator 22, etc. Further, an output DC voltage is obtained by the third winding n3 of the transformer 4, and a second switching element Q2 is connected in parallel with the control electrode of a switching element Q1. The output of the generator 22 synchronized with the period of a self-excited inverter obtained from a fourth winding n4 is connected to the control electrode of the element Q2. Thus, the element Q1 of the primary side is always turned ON by its terminal voltage near zero irrespective of the oscillation in the load and input conditions.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は直流高電圧発生装置、特に出力電圧2kV乃至
20kV、出力電流5mA乃至20mA程度のレーザ管
等に用いられる小型の直流高電圧発生装置およびその制
御方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention is directed to a DC high voltage generator, particularly a small DC high voltage generator used in a laser tube with an output voltage of 2 kV to 20 kV and an output current of approximately 5 mA to 20 mA. and its control method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ヘリウム−ネオン レーザ管には直流電圧2に■乃至2
0kV、電流5mA乃至20mAの直流高電圧を必要と
する。この場合人力電源としては商用電源の交流100
Vまたは直流12Vが多く用いられる。従来のこの種の
商電圧発生装置としては第5図に示すような構成の直流
高電圧発生装置が用いられている。以F第5図について
説明すると、入力端子1.2より商用交流電源100V
を受けてダイオードD1〜D4.抵抗器R1,電解コン
デンサCIより構成される整流器3で直流電圧的120
Vに変換され、変圧器4の第1の巻線nlとトランジス
タQlの直列回路に供給される。トランジスタQ1は駆
動回路8により約50kHzのオン、オフがくりかえさ
れる。巻線nlの両端にはほぼ240Vpp、50kH
zの波形が発生する。変圧器4の第2の巻線n2は第1
の巻線nlの7倍の巻数があり、ここで240VppX
7=1680V  となる。  この高電圧交流は整流
回路5によって2倍圧整流され3300VDCの出力が
高電圧出力端子6にでる。
The helium-neon laser tube has a DC voltage of 2 to 2.
It requires a high DC voltage of 0 kV and a current of 5 mA to 20 mA. In this case, the human power source is commercial power source AC 100
V or DC 12V is often used. As a conventional commercial voltage generator of this type, a DC high voltage generator having a configuration as shown in FIG. 5 is used. To explain Fig. 5 below, commercial AC power supply 100V is input from input terminal 1.2.
diodes D1-D4. The rectifier 3, which is composed of a resistor R1 and an electrolytic capacitor CI, has a DC voltage of 120
The voltage is converted to V and supplied to the series circuit of the first winding nl of the transformer 4 and the transistor Ql. The transistor Q1 is repeatedly turned on and off at approximately 50 kHz by the drive circuit 8. Approximately 240Vpp, 50kHz at both ends of winding nl
A waveform of z is generated. The second winding n2 of the transformer 4 is the first
There are 7 times as many turns as the winding nl, where 240VppX
7=1680V. This high voltage alternating current is double voltage rectified by the rectifier circuit 5 and an output of 3300 VDC is outputted to the high voltage output terminal 6.

出力電圧を安定化するため変圧器4の第3の巻線n3の
発生電圧を電圧検出回路11で9流検出して安定化制御
回路10’ に接続される。一方レーザ管の電流は出力
電流検出回路12で検出され、安定化制御回路10゛ 
に接続される。タイマ回路13はBRH規格の要請によ
り付加され、入力電源投入後的3.5秒間は出力電圧発
生を停止させるための制御信号を発生する。安定化制御
回路10’ の信号はフォトカプラ9により絶縁、伝達
されて駆動回路8に接続されている。
In order to stabilize the output voltage, the voltage generated by the third winding n3 of the transformer 4 is detected by a voltage detection circuit 11 and connected to a stabilization control circuit 10'. On the other hand, the current of the laser tube is detected by the output current detection circuit 12, and the stabilization control circuit 10
connected to. The timer circuit 13 is added as required by the BRH standard, and generates a control signal for stopping output voltage generation for 3.5 seconds after input power is turned on. The signal from the stabilization control circuit 10' is insulated and transmitted by a photocoupler 9 and connected to the drive circuit 8.

本回路の動作はまず電源電圧が入力端子1. 2に接続
されるとタイマ回路13で停止信号を出し。
The operation of this circuit is as follows: First, the power supply voltage is input to the input terminal 1. 2, the timer circuit 13 outputs a stop signal.

これを受けた安定化制御回路to”も停止信号を出しフ
ォトカブラ9を介して駆動回路8に送られる。約3.5
秒後、タイマ回路13が始動信号を発生すると、一旦電
圧検出回路11と安定化制御回路IO”で設定される出
力電圧が発生し、負荷のレーザ管の点弧レベルに達し点
弧するとレーザ管の端子電圧が降下する。ここから定電
流特性を必要とするため出力電流検出回路12により出
力電流を検出し、安定化制御回路10’ により定電流
信号を発生し、定電流動作をする。
Upon receiving this signal, the stabilization control circuit "to" also outputs a stop signal and sends it to the drive circuit 8 via the photocoupler 9. Approximately 3.5
Seconds later, when the timer circuit 13 generates a starting signal, the output voltage set by the voltage detection circuit 11 and the stabilization control circuit IO'' is generated, and when it reaches the ignition level of the laser tube of the load and ignites, the laser tube Since a constant current characteristic is required, the output current is detected by the output current detection circuit 12, a constant current signal is generated by the stabilization control circuit 10', and constant current operation is performed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところが変圧器4の巻線n1と巻線n2の巻数比はこの
場合7であるから巻線n1から見たインピーダンスは巻
線n2のインピーダンスにこの巻数比の二乗すなわち4
9を乗じた値となる。そして巻線n2には浮遊容量Go
が並列に加わり、これらをインバータ周波数的50kH
zで充電するためトランジスタQlには大きな無効過大
充電電流が流れる。駆動回路8のオン、オフ周期と変圧
器4の固有周波数との関連によりトランジスタQ1には
一層過大な無効電流が流れることになる。そのため従来
はトランジスタO1の電流容量を大きくしたり、変圧器
4の巻線n1に直列にインダクタンスを挿入することに
より対処していたが不要な電力を消費して不経済であり
構成部品数が多くなり装置が複雑になる欠点があった。
However, since the turns ratio between the winding n1 and the winding n2 of the transformer 4 is 7 in this case, the impedance seen from the winding n1 is the impedance of the winding n2 plus the square of this turns ratio, that is, 4.
The value is multiplied by 9. And the stray capacitance Go in the winding n2
are added in parallel, and the inverter frequency is 50kHz.
A large reactive overcharging current flows through the transistor Ql due to charging at z. Due to the relationship between the on/off period of the drive circuit 8 and the natural frequency of the transformer 4, an even larger amount of reactive current flows through the transistor Q1. Conventionally, this was dealt with by increasing the current capacity of the transistor O1 or inserting an inductance in series with the winding n1 of the transformer 4, but this was uneconomical as it consumed unnecessary power and required a large number of components. This has the disadvantage that the device becomes complicated.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は以上述べた。−次側のスイッチング素子の過大
電流にかかわる問題点を解決するため。
The invention has been described above. -To solve problems related to excessive current in the switching elements on the next side.

変圧器に関連して形成される電気振動回路の固有振動に
付勢されて一次側のスイッチング素子をオン駆動すると
ともに、前記固有振動の半周期以内に消弧パルスを発生
する同期制御パルス発生回路により前記スイッチング素
子をオフ駆動させる。
A synchronous control pulse generation circuit that turns on a switching element on the primary side by being energized by the natural vibration of an electric oscillation circuit formed in connection with the transformer, and generates an extinguishing pulse within a half period of the natural vibration. The switching element is turned off.

直流高電圧発生装置の制御方法を提案するものである。This paper proposes a control method for a DC high voltage generator.

さらに具体的には、商用交流を受けて整流してなる直流
電源、スイッチング素子、少なくとも4組の巻線を有す
る変圧器の第1の巻線をそれぞれ直列接続すると共に、
前記変圧器の第2の巻線からは前記スイッチング素子の
制御電極に正帰還方向に接続して構成される自励インバ
ータを備えてなる装置において、前記変圧器の第3の巻
線に整流回路が接続されて、出力直流高電圧を得て、前
記スイッチング素子の制御電極には第2のスイッチング
素−子の出力端子を並列接続し+’ fil記変圧変圧
器4の巻線より得られる前記自励インバータの周期に同
期した同期制御パルス発生回路の出力を絶縁変圧器を介
して前記¥S2のスイッチング素子の制御電極に接続し
てなることを特徴とする直流高電圧発生装置を提案する
ものである。なお上記構成は商用交流電源を人力とする
場合であり、直流入力の場合は変圧器の第4の巻線を第
2の巻線と共通利用し、かつ絶縁変圧器は不用となる。
More specifically, a DC power source obtained by receiving and rectifying a commercial alternating current, a switching element, and a first winding of a transformer having at least four sets of windings are each connected in series,
A device comprising a self-excited inverter configured by connecting a second winding of the transformer to a control electrode of the switching element in a positive feedback direction, wherein a rectifier circuit is connected to a third winding of the transformer. is connected to obtain an output DC high voltage, and the output terminal of the second switching element is connected in parallel to the control electrode of the switching element to obtain the above voltage obtained from the winding of the transformer 4. A DC high voltage generator is proposed, characterized in that the output of a synchronous control pulse generation circuit synchronized with the cycle of a self-excited inverter is connected to the control electrode of the switching element of ¥S2 via an isolation transformer. It is. Note that the above configuration is for the case where the commercial AC power supply is powered by human power, and in the case of DC input, the fourth winding of the transformer is used in common with the second winding, and an isolation transformer is not required.

〔作用〕[Effect]

本発明は以上述べたように構成されているので一次側の
スイッチング素子は負荷条件、入力条件の変動にかかわ
らず必ずその端子電圧がゼロ付近でオンする。したがっ
て、−次側のスイッチング素子には過大な策動電流は流
れない。
Since the present invention is constructed as described above, the primary side switching element is always turned on when its terminal voltage is near zero, regardless of changes in load conditions and input conditions. Therefore, an excessive maneuvering current does not flow through the switching element on the negative side.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の実施例であって、以下第1図について
説明する。入力端子1と入力端子2には商用交流電圧1
00vが接続されてダイオードD1〜D4、抵抗器R1
,電解コンデンサC1より構成される整流器3で直流電
圧的120Vに変換され、変圧器4の第1の巻線nlと
スイッチング素子として作用するトランジスタ01が直
列接続されている抵抗器R2はトランジスタQlに起動
電流を流すための抵抗器である。変圧器4の第4の巻線
n4は抵抗器R3とダイオードD7を介してトランジス
タQlのベース エミッタ間に接続されている。  ト
ランジスタQlのベースには抵抗器R2を介してベース
電流1bがわずかに流れる。このベース電流1bに対応
して直流電流増幅率hFEを乗じた値、コレクタ電流1
cが流れる、変圧器4の第1の巻線nlと第4の巻線n
4の相互極性は図示のとおりであり、コレクタ電流1c
の増加分は第1の巻IJfnlの巻線閾電圧の増加分と
なり、さらには抵抗器R3とダイオードD7を介してト
ランジスタQ1のベース電流1bの増加分となる。この
ように正帰還作用により微少発振が生じ、これが増大し
てついにはトランジスタQlは飽和領域までオンする。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and FIG. 1 will be described below. Commercial AC voltage 1 is applied to input terminal 1 and input terminal 2.
00v is connected to diodes D1 to D4 and resistor R1.
, a rectifier 3 consisting of an electrolytic capacitor C1 converts the DC voltage to 120V, and a resistor R2 connected in series with the first winding nl of the transformer 4 and a transistor 01 acting as a switching element is connected to a transistor Ql. This is a resistor that allows the starting current to flow. The fourth winding n4 of the transformer 4 is connected between the base and emitter of the transistor Ql via a resistor R3 and a diode D7. A slight base current 1b flows through the base of the transistor Ql via the resistor R2. The value obtained by multiplying the DC current amplification factor hFE corresponding to this base current 1b, the collector current 1
The first winding nl and the fourth winding n of the transformer 4, through which c flows
The mutual polarity of 4 is as shown in the figure, and the collector current 1c
The increase becomes an increase in the winding threshold voltage of the first winding IJfnl, and further becomes an increase in the base current 1b of the transistor Q1 via the resistor R3 and the diode D7. In this way, a slight oscillation occurs due to the positive feedback effect, and this increases until the transistor Ql is turned on to the saturation region.

トランジスタQlのコレクタ電流1cが増大して、  
Ic>hFE−1bとなると、トランジスタQ1は飽和
状態を維持できなくなり、逆にコレクタ電流1cは減少
しはじめ、減少方向への正帰還作用により急速にオフす
る。トランジスタQlがオフすると変圧器4の第2の巻
線n2のインダクタンスと浮遊容量Goおよび負荷条件
等から形成される電気振動回路の固有周期で電圧が振動
し9反転するとトランジスタQlはまたオン状態に戻る
The collector current 1c of the transistor Ql increases,
When Ic>hFE-1b, the transistor Q1 cannot maintain the saturated state, and conversely, the collector current 1c begins to decrease and is rapidly turned off due to positive feedback in the decreasing direction. When the transistor Ql is turned off, the voltage oscillates at the natural period of the electric oscillation circuit formed from the inductance of the second winding n2 of the transformer 4, the stray capacitance Go, and the load conditions, etc. When the transistor Ql is reversed, the transistor Ql is turned on again. return.

ここでダイオードD7に並列接続された抵抗器R4は変
圧器4の第4の巻線の逆方向電圧発生時の抵抗器R3の
無効電力を制限するよう作動する。またコンデンサC2
は前記微少発振の成長を容易にするためのものである。
Here, the resistor R4 connected in parallel with the diode D7 operates to limit the reactive power of the resistor R3 when a reverse voltage is generated in the fourth winding of the transformer 4. Also capacitor C2
is for facilitating the growth of the minute oscillation.

ダイオードD5はトランジスタQ1のコレクタ エミッ
タ間逆方向保護用である。
Diode D5 is for collector-emitter reverse protection of transistor Q1.

ダイオードD6は巻線n4よりトランジスタ旧のベース
電流の過剰分゛をトランジスタQ1のコレクタ電流とし
て放流させるためのものである。
The diode D6 is for discharging the excess base current of the transistor from the winding n4 as the collector current of the transistor Q1.

出力電圧、または出力電流を所定の値に設定安定化する
には次のように動作する。まずトランジスタQ1が自己
でオフする前に所定出力電圧または所定出力電流に対応
するコレクタ電流1cの値で。
Setting and stabilizing the output voltage or output current to a predetermined value operates as follows. First, before the transistor Q1 turns off by itself, at the value of the collector current 1c corresponding to a predetermined output voltage or a predetermined output current.

第2のトランジスタq2をオンさせ、トランジスタ01
のベース、エミッタ間を短絡することにより。
Turn on the second transistor q2 and turn on the transistor 01
By shorting between the base and emitter of.

トランジスタQ1をオフさせる。すなわちトランシタQ
lのオン時間を制御して出力電圧または出力電流を制御
することになる。トランジスタ02のベース電流は絶縁
パルストランス21により与えられ。
Turn off transistor Q1. That is, the transistor Q
The output voltage or output current is controlled by controlling the on-time of l. The base current of the transistor 02 is provided by an insulating pulse transformer 21.

二次回路と一次回路商用電源線側とを絶縁している。The secondary circuit and the primary circuit commercial power line side are insulated.

同期制御パルス発生回路22はコンデンサC6の端子電
圧とツェナーダイオードDZ2の端子電圧とをコンパレ
ータIIIで比較して発生させる。第2図(a)に示す
ようにコンデンサC6の端子電圧が抵抗器R5とダイオ
ード010を介して充電されて上昇し、ツェナーダイオ
ードDZ2の端子電圧を越えた時、第2図(b)に示す
ようにコンパレータIJIより同期制御パルスが発生す
る。この同期詞書パルスはトランジスタロ3と絶縁パル
ストランス21を介してトランジスタQ2のベース エ
ミッタ間に送られ、第2図(C)に示すようにトランジ
スタQ2のコレクタ エミッタ間は短絡される。この時
の直後、第2図(e)に示すようにトランジスタロ1の
コレクタ電流は急速にオフする。この時トランジスタQ
1のコレクタ エミッタ間電圧は第2図(d)に示すよ
うに立ち上がる。このトランジスタQ1のコレクタ エ
ミッタ間電圧の波高値はトランシタQlのコレクタ電流
の波高値に対応して増加あるいは減少する。変圧器4の
第1の巻線n1の電圧は第2図(f)に示すようにトラ
ンジスタQ1がオンしている期間は正側にほぼEdc 
= 120ν印加されているが、トランジスタQlがオ
フすると負側にErまで振れる。この時変圧器4の第3
の巻線n3の電圧も負側に振れるため同期制御パルス発
生回路22の中のコンデンサC6の端子電圧はダイオー
ドD8とダイオードD9と抵抗器R6およびツェナーダ
イオードDzlを介して放電されほぼOvになり、再び
トランジスタO1がオンして変圧器4の各巻線電圧の極
性が正になるまでOvを維持する。
The synchronous control pulse generation circuit 22 generates a pulse by comparing the terminal voltage of the capacitor C6 and the terminal voltage of the Zener diode DZ2 using a comparator III. When the terminal voltage of capacitor C6 is charged through resistor R5 and diode 010 and rises as shown in Fig. 2(a), and exceeds the terminal voltage of Zener diode DZ2, as shown in Fig. 2(b). A synchronous control pulse is generated from comparator IJI. This synchronization pulse is sent between the base and emitter of the transistor Q2 via the transistor 3 and the insulating pulse transformer 21, and the collector and emitter of the transistor Q2 are short-circuited as shown in FIG. 2(C). Immediately after this time, the collector current of the transistor 1 is rapidly turned off as shown in FIG. 2(e). At this time transistor Q
The collector-emitter voltage of No. 1 rises as shown in FIG. 2(d). The peak value of the collector-emitter voltage of this transistor Q1 increases or decreases in accordance with the peak value of the collector current of the transistor Q1. As shown in FIG. 2(f), the voltage of the first winding n1 of the transformer 4 is approximately Edc on the positive side during the period when the transistor Q1 is on.
= 120ν is applied, but when the transistor Ql is turned off, it swings to the negative side up to Er. At this time, the third
Since the voltage of the winding n3 also swings to the negative side, the terminal voltage of the capacitor C6 in the synchronous control pulse generation circuit 22 is discharged through the diode D8, the diode D9, the resistor R6, and the Zener diode Dzl, and becomes approximately Ov. Ov is maintained until the transistor O1 is turned on again and the polarity of each winding voltage of the transformer 4 becomes positive.

出力電圧を安定化するために変圧器4の第3の巻線n3
より電圧検出回路11を介して出力電圧に比例する電圧
を取り出し、これを安定化制御回路lOで基準電圧と比
較し、その誤差電圧を増幅して。
The third winding n3 of transformer 4 to stabilize the output voltage
A voltage proportional to the output voltage is extracted through the voltage detection circuit 11, compared with a reference voltage in the stabilization control circuit 10, and the error voltage is amplified.

同期制御パルス発生回路22の中のコンデンサC6の一
端に送られ、所定の出力電圧より高い場合は第2図区間
(1)に示ずように、コンデンサC6の充電を早めトラ
ンジスタQlの導通時間を短くさせる。また出力電圧が
所定の電圧より低い場合は安定化制御回路lOは逆に作
用して、同期制御パルス発生回路22のコンデンサC6
の充電を遅(してトランジスタQlの導通時間を長くさ
せる。
The output voltage is sent to one end of the capacitor C6 in the synchronous control pulse generation circuit 22, and if the output voltage is higher than the predetermined output voltage, the charging of the capacitor C6 is accelerated and the conduction time of the transistor Ql is shortened, as shown in section (1) of FIG. Make it shorter. Further, when the output voltage is lower than a predetermined voltage, the stabilization control circuit 1O acts in the opposite way, and the capacitor C6 of the synchronous control pulse generation circuit 22
The charging of the transistor Ql is slowed down to lengthen the conduction time of the transistor Ql.

タイマ13回路の出力は同期制御パルス発生回路22の
コンデンサC6に接続されており、入力端子1゜2間に
人力電源が印加された後約3.5秒間はタイマ回路13
は高電位側の出力であり、コンデンサC6の充電速度を
早めてトランジスタQlの導通時間を極めて短くさせる
。この時コンデンサC6の放電経路、ダイオードD8.
D9および抵抗器R6に直列接続されたツェナーダイオ
ードDZIは放電電圧の下限を設定するよう作動する。
The output of the timer 13 circuit is connected to the capacitor C6 of the synchronous control pulse generation circuit 22, and the timer circuit 13 remains active for about 3.5 seconds after the human power is applied between the input terminals 1 and 2.
is an output on the high potential side, which accelerates the charging speed of the capacitor C6 and extremely shortens the conduction time of the transistor Ql. At this time, the discharge path of capacitor C6, diode D8.
A Zener diode DZI connected in series with D9 and resistor R6 operates to set the lower limit of the discharge voltage.

ツェナーダイオ ドDZ2の電圧を適当な値に選ぶこと
によりタイマ回路13と同期制御パルス発生回路22の
連携を完全なものとすることができる。
By selecting an appropriate voltage for the Zener diode DZ2, the timer circuit 13 and the synchronous control pulse generation circuit 22 can be perfectly linked.

第3図は本発明の他の実施例であって直流電圧!2Vを
入力端子1.2より受けて高電圧出力端子6゜Ov端子
7より直流高電圧10kVを発生させるものである。第
1図に示す装置りと異なる点は、第3図に示す装置は整
流回路3.絶縁パルストランス21.  タイマ回路1
3が省かれている点、および変圧器4の第4の巻線n4
が第3の巻線と共通になっている点である。その他の構
成要素については第1図に示す装置と同様であり、同様
の作用をするため説明を省く。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. It receives 2V from the input terminal 1.2 and generates a DC high voltage of 10kV from the high voltage output terminal 6°Ov terminal 7. The difference from the device shown in FIG. 1 is that the device shown in FIG. 3 has a rectifier circuit 3. Insulated pulse transformer 21. Timer circuit 1
3 is omitted, and the fourth winding n4 of transformer 4
is common to the third winding. The other components are the same as those of the device shown in FIG. 1 and have the same functions, so their explanation will be omitted.

第、1図は本発明のさらに他の実施例であって入力端子
1.2より直流12Vを受けて高電圧出力端子6、Ov
端子より直流高電圧出力10kV 3mAを発生させる
装置である。第1図に示す装置と異なる点は低い直流入
力電圧で比較的大電力の直流高電圧出力を発生させてい
ることである。したがってトランジスタQlのコレクタ
電流が大きくなりそのベース電流も太き(する必要があ
り、変流ST2の一次巻線をトランジスタ01コレクタ
電流経路に挿入接続し、変流器T2の二次巻線に抵抗器
R41を並列接続させて、ダイオード041を介してト
ランジスタQ1にベース電流を供給している。トランジ
スタQ1のベース電流は変流器T2の巻数比の逆数にト
ランジスタ01のコレクタ電流を乗じた値となる。そし
て変圧器4の第4の巻線n4から抵抗器l?3を介して
トランジスタQlに流す電流は起動時の微少発振のため
に作用させる程度の微少電流で済み、抵抗器R3のgl
失を減少させることができる。その他の構成要素につい
ては第1図に示す装置と同様であり、同様の作用をする
ため説明を省く。
FIG. 1 shows still another embodiment of the present invention, in which 12 V DC is received from the input terminal 1.2, and the high voltage output terminal 6, Ov
This is a device that generates a DC high voltage output of 10kV 3mA from the terminal. The difference from the device shown in FIG. 1 is that a relatively high power DC high voltage output is generated with a low DC input voltage. Therefore, the collector current of the transistor Ql becomes large and its base current also becomes thick (it is necessary to insert and connect the primary winding of the current transformer ST2 into the collector current path of the transistor 01, and connect the secondary winding of the current transformer T2 with a resistor. The transistor R41 is connected in parallel to supply the base current to the transistor Q1 through the diode 041.The base current of the transistor Q1 is equal to the value obtained by multiplying the reciprocal of the turns ratio of the current transformer T2 by the collector current of the transistor 01. The current flowing from the fourth winding n4 of the transformer 4 to the transistor Ql via the resistor l?3 is only a very small current that acts for the slight oscillation at startup, and the gl of the resistor R3
loss can be reduced. The other components are the same as those of the device shown in FIG. 1 and have the same functions, so their explanation will be omitted.

尚、トランジスタQl、Q2.Q3は例えばFE′rの
ような他のスイッチング素子でも同様の動作が可能であ
る。
Note that the transistors Ql, Q2. Similar operation is possible for Q3 with other switching elements such as FE'r.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は以上述べたように構成されているので一次側の
スイッチング素子は負荷条件、入力条件およびインバー
タ動作周波数等の変動にかかわらず必ずその端子電圧が
ゼロ付近でオンする。したがって−次側スイッチング素
子には過大な無効電流は流れず、この特性は常に自励的
に維持される。そしてこの特性を得るための回路構成は
簡素であり、′A整不要であり、経済的である。装置全
体の電力損失が減少することについても経済的、安全と
なる効果がある。
Since the present invention is configured as described above, the primary side switching element is always turned on when its terminal voltage is near zero, regardless of variations in load conditions, input conditions, inverter operating frequency, etc. Therefore, no excessive reactive current flows through the negative side switching element, and this characteristic is always maintained in a self-exciting manner. The circuit configuration for obtaining this characteristic is simple, does not require any configuration, and is economical. Reducing the power loss of the entire device also has economic and safety effects.

そしてパルス波で制御信号を送るので一次、二次間を絶
縁する方法についても簡素な構造のパルストランスであ
り、その信号伝達特性はフォトカプラの如き経時変化が
ない。
Since the control signal is sent in the form of a pulse wave, the pulse transformer has a simple structure for insulating the primary and secondary components, and its signal transmission characteristics do not change over time unlike a photocoupler.

高電圧発生装置では装置全体を絶縁樹脂でモールドする
ことによって安全性、耐湿性を増すことができるが、こ
の場合本装置の如く内部熱損失を減少させ、スイッチン
グ素子の容量を低下させ。
In a high voltage generator, safety and moisture resistance can be increased by molding the entire device with insulating resin, but in this case, internal heat loss is reduced and the capacity of the switching element is reduced, as in this device.

スイッチング素子の電流制限用インダクタンスがないこ
とはモールド樹脂材料の減少1発熱によるモールドのス
トレスの減少があり、経済的であり長寿命となる効果が
ある。
The absence of a current-limiting inductance for the switching element reduces mold resin material and reduces stress on the mold due to heat generation, which is economical and has the effect of extending life.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図は第1図に
示す装置の各部の電圧、電流波形図、第3図は本発明の
他の実施例を示す図、第4図は本発明のさらに他の実施
例を示す図であり、第5図は従来装置を示す図である。 1.2・・・入力端子   3・・・整流器4・・・変
圧器      5・・・整流器6・・・高電圧出力端
子  7・・・Ov端子8・・・駆動回路     9
・・・フォトカプラ10・・・安定化制御回路  11
・・・電圧検出回路12・・・出力電流検出回路 13
・・・タイマ回路10’・・・安定化制御回路 21・
・・絶縁パルストランス22・・・同期制御パルス発生
回路 01、D2.D3.D4.05.D6. D7,08.
D9,010,041・・・ダイオード
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a voltage and current waveform diagram of each part of the device shown in FIG. 1, FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. The figure shows still another embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows a conventional device. 1.2... Input terminal 3... Rectifier 4... Transformer 5... Rectifier 6... High voltage output terminal 7... Ov terminal 8... Drive circuit 9
... Photocoupler 10 ... Stabilization control circuit 11
... Voltage detection circuit 12 ... Output current detection circuit 13
...Timer circuit 10'...Stabilization control circuit 21.
... Insulation pulse transformer 22 ... Synchronous control pulse generation circuit 01, D2. D3. D4.05. D6. D7,08.
D9,010,041...Diode

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、入力直流電源とオン・オフを繰り返すスイッチング
素子と変圧器と該変圧器の二次巻線に接続された整流回
路とから構成される直流高電圧発生装置において、前記
変圧器に関連して形成される電気振動回路の固有振動に
付勢されて前記スイッチング素子をオン駆動するととも
に、前記固有振動の半周期以内に消弧パルスを発生する
同期制御パルス発生回路により前記スイッチング素子を
オフ駆動させることを特徴とする直流高電圧発生装置の
制御方法。 2、商用交流を受けて整流してなる直流電源、スイッチ
ング素子、少なくとも4組の巻線を有する変圧器の第1
巻線をそれぞれ直列接続すると共に、前記変圧器の第2
巻線からは前記スイッチング素子の制御電極に正帰還方
向に接続して構成された自励インバータを備えてなる装
置において、前記変圧器の第3の巻線に整流回路を接続
して出力直流高電圧を得て、前記スイッチング素子の制
御電極には第2のスイッチング素子の出力端子を並列接
続し、前記変圧器の第4巻線より得られる前記自励イン
バータの周期に同期した同期制御パルス発生回路の出力
を絶縁変圧器を介して前記第2のスイッチング素子の制
御電極に接続してなることを特徴とする直流高電圧発生
装置。 3、直流電源、スイッチング素子、少なくと3組の巻線
を有する変圧器の第1巻線をそれぞれ直列接続すると共
に、前記変圧器の第2巻線からは前記スイッチング素子
の制御電極に正帰還方向に接続して構成された自励イン
バータを備えてなる装置において、前記変圧器の第3の
巻線に整流回路を接続して出力直流高電圧を得て、前記
スイッチング素子の制御電極には第2のスイッチング素
子の出力端子を並列接続し、前記変圧器の第2巻線より
得られる前記自励インバータの周期に同期した同期制御
パルス発生回路の出力を前記第2のスイッチング素子の
制御電極に接続してなることを特徴とする直流高電圧発
生装置。 4、特許請求範囲2項記載の直流高電圧発生装置におい
て前記同期制御パルス発生回路が前記変圧器の第4巻線
より抵抗器とダイオードの直列回路によりコンデンサを
充電し、前記直列回路のダイオードと逆極性のダイオー
ドと抵抗器の第2の直列回路により放電させ、前記出力
直流高電圧の設定信号を注入し、これらをコンパレータ
の非反転入力端子に接続し、前記コンパレータの反転入
力端子には一定電位を与えて、前記コンパレータの出力
端子より得ていることを特徴とする直流高電圧発生装置
。 5、特許請求範囲3項記載の直流高電圧発生装において
前記同期制御パルス発生回路が前記変圧器の第2巻線よ
り抵抗器とダイオードの直列回路によりコンデンサを充
電し、前記直列回路のダイオードと逆極性のダイオード
と抵抗器の第2の直列回路により放電させ、前記出力直
流高電圧の設定信号を注入し、これらをコンパレータの
非反転入力端子に接続し、前記コンパレータの反転入力
端子には一定電位を与えて、前記コンパレータの出力端
子より得ていることを特徴とする直流高電圧発生装置。 6、特許請求範囲2項記載の直流高電圧発生装置におい
て前記同期制御パルス発生回路が前記変圧器の第4巻線
より抵抗器とダイオードの直列回路によりコンデンサを
充電し、前記直列回路のダイオードと同極性のツェナー
ダイオードと抵抗器の第2の直列回路により放電させ、
前記出力直流高電圧の設定信号を注入し、これらをコン
パレータの非反転入力端子に接続し、前記コンパレータ
の反転入力端子には一定電位を与えて、前記コンパレー
タの出力端子より得ていることを特徴とする直流高電圧
発生装置。 7、特許請求範囲2項記載の直流高電圧発生装置におい
て前記同期制御パルス発生回路が前記変圧器の第4巻線
より抵抗器とダイオードの直列回路によりコンデンサを
充電し、前記直列回路のダイオードと同極性のツェナー
ダイオードと抵抗器の第2の直列回路により放電させ、
前記出力直流高電圧の設定信号とタイマ回路出力信号と
を注入し、これらをコンパレータの非反転入力端子に接
続し、前記コンパレータの反転入力端子には一定電位を
与えて、前記コンパレータの出力端子より得ていること
を特徴とする直流高電圧発生装置。
[Scope of Claims] 1. A DC high voltage generator comprising an input DC power source, a switching element that repeats on/off, a transformer, and a rectifier circuit connected to the secondary winding of the transformer, The switching element is turned on by being energized by the natural vibration of an electric oscillation circuit formed in connection with the transformer, and the synchronous control pulse generation circuit generates an extinguishing pulse within a half period of the natural vibration. A method for controlling a DC high voltage generator, characterized by turning off a switching element. 2. The first part of the transformer, which has a DC power source that receives and rectifies commercial AC, a switching element, and at least four sets of windings.
The windings are connected in series, and the second
In a device comprising a self-excited inverter in which the winding is connected to the control electrode of the switching element in a positive feedback direction, a rectifier circuit is connected to the third winding of the transformer to increase the output DC. A voltage is obtained, the output terminal of a second switching element is connected in parallel to the control electrode of the switching element, and synchronous control pulses are generated in synchronization with the period of the self-excited inverter obtained from the fourth winding of the transformer. A direct current high voltage generator characterized in that the output of the circuit is connected to the control electrode of the second switching element via an isolation transformer. 3. A DC power supply, a switching element, and the first winding of a transformer having at least three sets of windings are connected in series, and the second winding of the transformer provides positive feedback to the control electrode of the switching element. In a device comprising a self-excited inverter connected in a direction, a rectifier circuit is connected to the third winding of the transformer to obtain an output DC high voltage, and a control electrode of the switching element has a rectifier circuit connected to the third winding of the transformer. The output terminals of the second switching element are connected in parallel, and the output of the synchronous control pulse generation circuit synchronized with the period of the self-excited inverter obtained from the second winding of the transformer is applied to the control electrode of the second switching element. A DC high voltage generator characterized by being connected to. 4. In the DC high voltage generator according to claim 2, the synchronous control pulse generation circuit charges a capacitor from the fourth winding of the transformer through a series circuit of a resistor and a diode, and A second series circuit of a diode and a resistor of opposite polarity is used to discharge the voltage, inject a setting signal for the output DC high voltage, and connect these to the non-inverting input terminal of the comparator. A direct current high voltage generator, characterized in that a potential is applied and obtained from the output terminal of the comparator. 5. In the DC high voltage generator according to claim 3, the synchronous control pulse generation circuit charges a capacitor from the second winding of the transformer through a series circuit of a resistor and a diode, and A second series circuit of a diode and a resistor of opposite polarity is used to discharge the voltage, inject a setting signal for the output DC high voltage, and connect these to the non-inverting input terminal of the comparator. A direct current high voltage generator, characterized in that a potential is applied and obtained from the output terminal of the comparator. 6. In the DC high voltage generator according to claim 2, the synchronous control pulse generation circuit charges a capacitor from the fourth winding of the transformer through a series circuit of a resistor and a diode, and Discharged by a second series circuit of a Zener diode and a resistor of the same polarity,
A setting signal for the output DC high voltage is injected, these signals are connected to a non-inverting input terminal of a comparator, and a constant potential is applied to the inverting input terminal of the comparator, so that the signal is obtained from the output terminal of the comparator. DC high voltage generator. 7. In the DC high voltage generator according to claim 2, the synchronous control pulse generation circuit charges a capacitor from the fourth winding of the transformer through a series circuit of a resistor and a diode, and Discharged by a second series circuit of a Zener diode and a resistor of the same polarity,
The output DC high voltage setting signal and the timer circuit output signal are injected and connected to the non-inverting input terminal of the comparator, and a constant potential is applied to the inverting input terminal of the comparator. A DC high voltage generator characterized by:
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6127492U (en) * 1984-07-25 1986-02-19 株式会社日立製作所 Overvoltage protection circuit
JPS627785U (en) * 1985-06-27 1987-01-17

Patent Citations (2)

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