JPS6328267A - コンデンサ・ダイオ−ド電圧逓倍回路 - Google Patents

コンデンサ・ダイオ−ド電圧逓倍回路

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JPS6328267A
JPS6328267A JP16923086A JP16923086A JPS6328267A JP S6328267 A JPS6328267 A JP S6328267A JP 16923086 A JP16923086 A JP 16923086A JP 16923086 A JP16923086 A JP 16923086A JP S6328267 A JPS6328267 A JP S6328267A
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JP
Japan
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capacitor
diode
voltage
circuit
series
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JP16923086A
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English (en)
Inventor
Yoshio Takamura
高村 芳雄
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は複数個のコンデンサ及びダイオードの組合わ
せにより交流入力電圧から直流高電圧を得るコンデンサ
・ダイオード電圧逓倍回路に係り、特に交流入力電圧が
矩形波であるときのラッシュ電流の軽減と高効率化に関
する。
(従来の技術) 周知のように、コンデンサ・ダイオード電圧逓倍回路の
代表的な回路としてコツククロフト・ウオルトン型のも
のがある。この電圧逓倍回路は、例えば第3図に逓倍段
数4段のものを示して説明すると、複数個(ここでは4
個)のコンデンサC1〜C4を直列接続した第′1の]
ンデンリ回路と、これと同数のコンデン十ノC5〜C8
を直列接続した第2の]ンデンザ回路を有づる。コンデ
ンサC1〜C4の各出力端c、e、g、iはそれぞれダ
イオードD2 、C4、DO、C8を介してコンデンサ
C5〜C8の各出力端d、f、h、jに接続され、コン
デンサC5=08の各入力端す。
d、f、hはそれぞれダイオードl)1 、 ()3 
05 、()7を介してコンデンサ01〜C4の各出力
端c、e、g、iに接続されている。各ダイオードD1
〜D8はそれぞれ整流の向きが同じになるようにして、
第2のコンデンサ回路の入出力端す、1間に直列接続さ
れCいる。第1及び第2の]ンデンリー回路の入力端a
、b間には矩形波交流電+19 P cが接続され、第
2のコンデンサ回路の入力端すは接地され、第2のコン
デンサ回路の入出力端す、1間には負荷抵抗RLが接続
されている。
つまり、この電圧逓倍回路はダイオードD1〜D8によ
り交流型HP cの出力が反転する毎にコンデンサの充
電経路を変えてC,i 、 C5、C2。
・・・の順に充電していくようにしたものである。この
どき各コンデンサの充電量は、交流電源Pcの出力’I
/Iを十E [V]とすると、最終的にC1がE [V
L 02〜C8が2ECV]となるので、この回路の出
力電圧は8E [V]となる。つまり、この回路の出力
電圧は交流入力電圧に逓倍段数の2倍を乗じたものとな
る。
上記のようなコツククロフト・ウオルトン型電圧51倍
回路は開発当初(1932年)から主として正弦波入力
が用いられてきた。この場合、入力電源系及び各ダイオ
ードに流れる電流は比較的穏やかであるため、問題は少
なかった。ところが、近年になってコンバータ技術が発
達し、コンバータ回路が入力電源に用いられることが圧
則的に多″、、なってきている。この場合、電源出力波
形は一般的に矩形波となる。このように入力電圧が矩形
波で・ある場合、電圧交番の瞬間に各コンデンサ回路、
−過大な電流(ラッシュ電流)が生ずることにな・5o
このことは電源となる]ンバータ回路系にも1111々
の問題を発生させる。また、入力電圧の立上がe)の過
渡時には電圧交番の瞬間電流が極めて大きくなるのでダ
イオードを破損してしまうこともあり、比較的許容電流
値の大きいダイオードを用いる必要がある。このため従
来では、’l1li!系に波形をなまらせる手段を講じ
たり、回路入力端に最も近いダイオードのみ出力電圧に
影響のない程度の抵抗を直列に付加する等の方法によっ
て過大電流を制限している。
しかしながら、上記のように電源出力波形をなまらせる
手段は電源回路のII化を招き、さらには効率を低下さ
せる問題が生じる。また、ダイオードを保護するために
ダイオードに抵抗を直列に接続する方法もあるが、抵抗
による損失に対する配慮から数Ω乃〒数十〇の覇囲の低
抵抗が使用されていたが、さして有効な効果が得られな
かった。
(発明が解決しようとする問題点) この発明は、従来では交流入力が矩形波電圧である場合
、電圧交番時に発生するラッシュ電流に対する有効な手
段がなかったことを考慮してなされたもので、交流入力
が矩形波電圧であっても簡甲な構成でラッシュ電流を充
分低減させることができ、許容電流値の小さなダイオー
ドを使用することができ、しかも高効率なコンデンサ・
ダイオード電圧逓倍回路を提供することを目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明に係るコンデンサ・ダイオード電圧逓倍回路は
、それぞれ複数個のコンデンサを直列接続してなる第1
及び第2のコンデンサ回路と、この第1及び第2のコン
デンサ回路の互いに対応づる各段のコンデンサ出力端間
にそれぞれ整流方向が同一となるように第1のダイオー
ドを接続すると共に前記第2のコンデンサ回路の各段の
コンデンサ入力端及び該段に対応する前記第1のコン−
〇− デンサ回路の各段のコンデンサ出力端間にそれぞれ前記
第1のダイオードと整流方向が同一になるように第2の
ダイオードを接続し−Cなるダイオード直列回路とから
なり、前記第1及び第2のコンデンサ回路の各入力端に
交流電圧を印加して任意のコンデンサ出力端から入力電
圧の逓信電圧を取出すものにおいて、前記ダイオード直
列回路の全てのダイオードに対して直列に抵抗を挿入接
続するようにしたもので、特に前記抵抗を、その抵抗値
と前記各コンデンサの容量との積によって定まる時定数
τが r=an”  (n+1 )etr /2Ei但し、a
−6×10′2〜10×10−2、b−2〜10×10
−2、7〜3.3、e−1/C−f、Iは負荷電流、C
はコンデンサ容量、fは入力電圧周波数、Eiは入力電
圧、trは入力電圧Eiの立上がり時間、nはダイオー
ドの個数の半分、 としたときの1/10を満足させる抵抗値以−[とする
ことを特徴とするものCある。
(作用) 上記構成によるコンデンサ・ダイオード電圧逓倍回路は
、ダイオードに直列接続した抵抗により、ダイオードに
流れる電流を極めて小さくすることができ、入力電圧交
番時の過大電流を完全に抑圧することができ、さらには
電源回路の簡素化及び高効率化を図ることができる。
(実施例) 以下、第1図及び第2図を参照してこの発明の一実施例
を説明する。但し、第1図において第3図と同一部分に
は同一符号を付して示し、ここでは異なる部分について
のみ)ホベる。
第1図は第3図に示した逓倍段数4段のコツククロフト
・つAルトン型電圧逓倍回路にこの発明を適用した場合
の構成を示すものである。この回路は、前記ダイオード
01〜DBの全てに対し、それぞれ抵抗R1〜R8(抵
抗値は全て同じ)を直列に挿入接続したものである。
すなわち、第3図に示した回路の全てのダイオードD1
〜D8に直列に抵抗を接続することは必ずしも出力電圧
の低下を生じせしめず、抵抗値がある程度人きくなると
むしろ出力電圧は増大し、しかも抵抗値によって出力電
圧が変化することが実験によって明らかにされた。
上記実験結果を第2図に示づ。第2図は、コンデンサ0
1〜C8の容量を0.1[μF]、負荷抵抗RLを10
[MΩ]、矩形波交流入力電圧の波高値を1000 [
V] 、周波数を50[Hz](周期20 [msl 
>、立上がり及び立下がり時間を0.2 [ms]とし
たときの抵抗R1〜R8の抵抗簡変化に対する出力電圧
の変化を示す特性図である。この場合、出力電圧は抵抗
値が100[Ω]程度から急速に増大し、1.8 [k
Ω1付近で最大値となる。そして、抵抗値の大きい方の
有効範囲は極めて広く、50 [kΩ]でも通常の出力
より大きな出力電圧が得られる。
さらに実験及び解析を行なった結果、0段コツククロフ
ト・ウオルトン型電圧逓信回路の出ツノ電圧を最大にす
るには次式を満足させればよいことが明らかとなった。
τ=anb (n+1 )etr 、/2Fi但し、τ
は構成コンデンサの容量とダイオードに直列接続される
抵抗値との積で定まる時定数、a。
bは実験によって求められた定数で、 a=6X10−2〜10XIC1−2、b=2.7〜3
.3、 e=I10−f(Tは負荷電流、Cはコンデンサ容量、
fは入力電圧周波数)、Eiは入力電圧、trは入力電
圧Eiの立上がり時間、nは逓倍段数でダイオードの個
数の半分である。n、a、bそれぞれについて実験した
が、いずれの場合も有効範囲は極めて広く、τは10[
μS]から入力N圧E1の周期の半分程度までの範囲に
及ぶことが明らかどなった。但しnが1の場合は電圧上
昇の効果を得られなかった。
以上のことから、上記のように全てのダイオードに直列
に抵抗を挿入接続したコッククロッi〜・ウオルトン型
電圧逓倍回路は、入力電圧交番的の過大電流、つまりラ
ッシュ電流を完全に抑圧することができ、さらには抵抗
値の選択により任意の出力電圧が得られる。そして、ク
イオードに流れる電流が極めて小さくなるので、比較的
安価な許容電流値の小さいダイオードを使用することが
できる。さらに、電源側から見た場合、この電圧逓倍回
路はほぼ純抵抗とみなせるので、電源回路にラッシュ電
流出力防止用の手段を講じる必要がない。このため、電
源回路を簡素化することができ、矩形波をそのまま入力
することができるので極めて高効率となる。そして、従
来J:り出力電圧が増大するので、負荷電流が一定であ
るとすれば電圧降下が少なくなる。このことは出力イン
ピーダンスが低くなったことを意味する。
尚、電源出力が正弦波の場合、出力電圧上昇はほとんど
認められなかったが、出力電圧が同一であってもダイオ
ードに流れるN流を大幅に軽減できるという効果は得ら
れる。
[発明の効果] 以上のようにこの考案によれば、交流入力が矩形波電圧
であっても簡単な構成でラッシュ電流を充分低減させる
ことができ、許容電流値の小さなダイオードを使用する
ことができ、しかも高効率なコンデンサ・ダイオード電
圧逓倍回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係るコンデンサ・ダイオード電圧逓
倍回路の一実施例を示す回路構成図、第2図は同実施例
の実験結果を示す特性図、第3図はこの発明が適用可能
なコツククロフト・ウオルトン型電圧逓信回路の構成を
示す回路図である。 Pc・・・矩形波交流電源、01〜C8・・・コンデン
サ、D1〜D8・・・ダイオード、RL・・・負荷抵抗
、R1−R8・・・抵抗。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)それぞれ複数個のコンデンサを直列接続してなる
    第1及び第2のコンデンサ回路と、この第1及び第2の
    コンデンサ回路の互いに対応する各段のコンデンサ出力
    端間にそれぞれ整流方向が同一となるように第1のダイ
    オードを接続すると共に前記第2のコンデンサ回路の各
    段のコンデンサ入力端及び該段に対応する前記第1のコ
    ンデンサ回路の各段のコンデンサ出力端間にそれぞれ前
    記第1のダイオードと整流方向が同一になるように第2
    のダイオードを接続してなるダイオード直列回路とから
    なり、前記第1及び第2のコンデンサ回路の各入力端に
    交流電圧を印加して任意のコンデンサ出力端から入力電
    圧の逓倍電圧を取出すコンデンサ・ダイオード電圧逓倍
    回路において、前記ダイオード直列回路の全てのダイオ
    ードに対して直列に抵抗を挿入接続することを特徴とす
    るコンデンサ・ダイオード電圧逓倍回路。
  2. (2)前記抵抗は、その抵抗値と前記各コンデンサの容
    量との積によつて定まる時定数τが τ=an^b(n+1)etr/2Ei 但し、a=6×10^−^2〜10×10^−^2、b
    =2.7〜3.3、e=I/C・f、Iは負荷電流、C
    はコンデンサ容量、fは入力電圧周波数、Eiは入力電
    圧、trは入力電圧Eiの立上がり時間、nはダイオー
    ドの個数の半分、 としたときの1/10を満足させる抵抗値以上とするこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のコンデンサ
    ・ダイオード電圧逓倍回路。
JP16923086A 1986-07-18 1986-07-18 コンデンサ・ダイオ−ド電圧逓倍回路 Pending JPS6328267A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007220558A (ja) * 2006-02-17 2007-08-30 Sumitomo Wiring Syst Ltd 端子金具および位置決め治具
CN110518816A (zh) * 2019-08-14 2019-11-29 三峡大学 一种输入端口数可调的模块化高增益整流电路

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