JPH0465635B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動復帰型保護回路を備えた自励発
振型の高圧電源に係り、特に大きな高圧出力を必
要とするものに適した高圧電源に関する。

従来のこの種の高圧電源は、第１図のブロツク
回路図に示すように、シユミツト回路を用いて保
護回路が構成されている。この第１図の高圧電源
は次のように動作する。つまり、高圧出力Vout
が短絡すると、フイードバツク電圧V_fが零とな
るため、その信号が比較増幅回路で増幅されて制
御回路の出力電圧V_Bを上昇させる。制御回路の
出力電圧V_Bが上昇すると、この電圧をシユミツ
ト回路が検知し、発振トランジスタのベース回路
のベース電流を遮断して発振を停止させる。それ
と同時に、このシユミツト回路によつて比較増幅
回路の制御回路への供給電圧を遮断してその出力
電圧V_Bを低下させ、それによりシユミツト回路
をOFFとし、自動復帰動作をする。これにより
発振トランジスタのベース電流が流れ始めて発新
を開始しようとするが、いまだ高圧出力Voutが
短絡していると、上述動作の繰り返しによつて制
御回路の出力電圧V_Bが再び上昇してシユミツト
回路をONとするため発振できないことになる。
第２図は、この制御回路の出力電圧V_Bが変化す
る状態を示しており、高圧出力Voutが短絡して
いる限り、出力電圧V_Bはシユミツト回路のOFF
レベルとONレベルの間において上昇、下降を繰
り返すことになるのである。従来の保護回路を備
えた高圧電源はこのような動作をするものであ
り、シユミツト回路のOFFレベルからONレベル
までの出力電圧V_Bの立上り期間αは保護回路の
非動作領域となるため、この期間に発振トランジ
スタのベースには最大値の電流が流れることにな
る。そのため、発振回路が異常発振を起こして出
力回路に流れる短絡電流が大きくなつて安全上の
問題が生じる恐れがある。また、上記従来のもの
は、シユミツト回路の作動レベルを設定しなけれ
ばならないものであるため、正常時の制御回路の
出力電圧は、シユミツト回路のONレベル以下に
設定しなければならないものであるため、正常時
の制御回路の出力電圧は、シユミツト回路のON
レベル以下に設定しなければならず、そのため、
制御回路での電圧降下が大きくなつて効率が悪く
なり、大きな発熱が生じるという問題がある。さ
らに、シユミツト回路およびこれに付随する自動
復帰回路を構成しなければならないことから回路
構成が煩雑となり、そのうえ、上述のように大き
な発熱が生じることから放熱器を大型化しなけれ
ばならない等の理由によりコスト的に不利になる
とともに、装置が大型化する等の問題がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもの
で、保護回路の動作特性を向上させるとともに、
保護回路の構成を簡素化せしめて発熱の低減およ
び装置の小型化を図り、さらには、従来の制御回
路を有しない構成とすることによつてコスト的に
も有利な高圧電源を提供することを目的とするも
のである。

本発明は、このために、自励発振型高圧電源に
おいて、入力電圧側と再生用コンデンサとの間に
配置される発振トランジスタのベース抵抗を、第
１乃至第４の抵抗回路の接続体から構成してな
り、第１の抵抗回路を複数の抵抗体を直列接続し
て構成し、第２の抵抗回路をツエナーダイオード
と低抗体を直列接続して構成し、第３の抵抗回路
を抵抗体のみから構成し、第４の抵抗回路をツエ
ナーダイオードと抵抗体を直列接続して構成し、
第１乃至第３の抵抗回路を互いに並列に接続して
抵抗並列回路を形成し、抵抗並列回路の入力側に
第４の抵抗回路をそのツエナーダイオーのカソー
ドが入力電圧側になるように接続するとともに、
第１の抵抗回路の抵抗体の接続点に保護用トラン
ジスタのベースを接続し、保護用トランジスタの
コレクタを第４の抵抗回路のツエナーダイオード
の抵抗の接続点に接続したことを特徴としてい
る。つまり、第３図に示すものは従来の自励発振
型高圧電源のコレクタ同調発振回路部分であり、
１は主巻線、２は同調コンデンサ、３は発振トラ
ンジスタ、４はベース抵抗、５は再生用コンデン
サ、６は正帰還巻線、７は発振安定化抵抗であつ
て、このような発振回路においては正帰還巻線６
により発振が接続されて再生用コンデンサ５に充
電電流I_b1が流れ、この再生用コンデンサ５の電
圧V_bは負の値となる。そして、発振トランジス
タ３がOFFにたつたときには、再生用コンデン
サ５で充電された電荷が放電電流I_b2によつてベ
ース抵抗４を介して放電する。発振回路が発振状
態にあるときには、再生用コンデンサ５は上記の
ような充放電を繰り返し、その電圧V_bは第４図
に示すような三角波形となり常に負の値となる。
そして、高圧出力が短絡したとき、自励発振回路
の有する垂下特性で発振が停止し、正帰還巻線６
の誘起電圧は消滅する。このとき、発振トランジ
スタ３にはベース抵抗４を介してベース電流が流
れ、このトランジスタの電流増幅率倍の異常電流
が流れて発振トランジスタ３は熱破壊にいたる。
このような熱破壊にいたるまでの状態を発振トラ
ンジスタ３の直流動作と呼ぶ。本発明は、上記の
ように発振回路の発振時には再生用コンデンサの
電圧V_bが負電位領域に存在し、高圧出力の短絡
時の発振停止による発振トランジスタの直流動作
でV_b＝V_BE＋I_b・R_b（ここで、V_BEは発振トランジ
スタ３のベース・エミツタ間電圧値、R_bは発振
安定化抵抗７の抵抗値、I_bはそこを流れる電流値
を表す）の電位となることを利用して保護回路を
構成したものである。

以下に本発明の一実施例を図面を参照して詳細
に説明する。

第５図において、１は高圧トランスＴの主巻
線、２は同調コンデンサ、３は発振トランジス
タ、５は再生用コンデンサ、６は正帰還巻線、７
は発振安定化抵抗で、これらの構成は上記従来の
ものと同様である。８，９は互いに直列接続して
なる発振トランジスタ３のベース抵抗の一部を構
成する抵抗体で、第１の抵抗回路を形成するもの
である。この第１の抵抗回路は、発振トワンジス
タ３のベース電流を流すことが主目的ではなく高
圧出力の短絡の有無を検出するための短絡検出回
路を構成するものであるため、特に抵抗体８が高
抵抗値に設定されて高抵抗回路を構成している。
１０はこの第１の抵抗回路を形成している抵抗体
８，９の接続点の電圧V_cによつて動作する保護
用トランジスタで、発振トランジスタ３のベース
電流を抑制するものである。１１はカソード側が
入力電圧側に接続されたツエーナダイオード、１
２は発振トランジスタ３のベース抵抗の一部を構
成する抵抗体で、前記ツエナーダイオード１１に
直列接続されてツエーナダイオード１１とともに
第２の抵抗回路を形成し、前記第１の抵抗回路に
並列接続されたものである。この第２の抵抗回路
は、発振トランジスタ３のベース電流を主に流す
主ベース電流回路を構成するものであるため、抵
抗体１２は低い値に設定されている。１３は発振
トランジスタ３のベース抵抗の一部を構成する抵
抗体で、第３の抵抗回路を形成し、前記第１、第
２の抵抗回路に並列接続されたものである。この
第３の抵抗回路は、高圧出力が短絡状態から解除
されたときに発振回路の発振を正常状態に復帰さ
せるための発振起動用と、正常動作状態の起動時
における第２の抵抗回路のツエナーダイオード１
１のツエナー電圧値以上に上昇するまでの立上り
期間に、発振トランジスタ３のベース電流を流す
発振起動用のものであるため、抵抗体１３は比較
的高抵抗値に設定されている。上記の説明から明
らかなように、第１、第２および第３の抵抗回路
はそれぞれ異なつた目的を有しているが、それら
は互いに並列接続されて発振トランジスタ３のベ
ース抵抗回路の一部を構成している。１４は抵抗
体、１５はそのカソード側が入力電圧側に向くよ
うなツエナーダイオードで、互いに直列接続され
て第４の抵抗回路を形成している。この第４の抵
抗回路は、前記第１、第２および第３の抵抗回路
からなる並列回路の入力電圧側に接続されてそれ
らの第１、第２および第３の抵抗回路とともに発
振トランジスタ３のベース抵抗回路を構成してい
る。前記保護用トランジスタ１０は、この第４の
抵抗回路のツエナーダイオード１５のカソード側
と接地電位点側との間に接続されている。１６は
高圧トランスＴの出力側巻線、１７はこの巻線に
接続された整流回路である。高圧出力が交流を必
要とする場合には、この整流回路１７は不要であ
る。

このような回路構成において、発振回路が正常
な発振状態にあるときには、ベース抵抗回路の第
１の抵抗回路と第４の抵抗回路との接続点の電圧
V_dは、前記ツエナーダイオード１１のツエナー
電圧よりも高くなるように設定されており、その
ため前記第１、第２および第３の抵抗回路にそれ
ぞれ発振トランジスタ３のベース電流が流れてい
る。ただし、ベース電流の分流割合は、抵抗値の
低い第２の抵抗回路が最も大きいことはいうまで
もない。第１の抵抗回路を形成している抵抗体
８，９の接続点の電圧V_cは、第６図に示すよう
に再生用コンデンサ５の電圧V_bに抵抗体９の値
により決まる直流バイアスをかけた状態で推移す
る。いま、発振回路が正常な発振状態にあるとき
には、この電圧V_cは保護用トランジスタ１０の
ON電圧よりも低い値になるように設定されてい
るため、保護用トランジスタ１１はOFF状態に
維持されている。ところが、高圧出力が短絡する
と、発振が減衰することによつて再生用コンデン
サ５の電圧V_bが上昇し、これによつて抵抗体８，
９の接続点の電圧V_cも上昇して、ついには保護
用トランジスタ１１のONレベルの電位に達し、
その結果、保護用トランジスタ１０がON状態と
なつてベース抵抗回路の電圧V_dを減少させる。
このときの、ベース抵抗回路の電圧V_dは、 V_d≒V_BE1＋R₁（V_BE1−V_BE2）／R₂ （ここで、V_BE1は保護用トランジスタ１０のベー
ス・エミツタ間電圧値、V_VE2は発振トランジス
タ３のベース・エミツタ間電圧値、R₁は抵抗体
８の抵抗値、R₂は抵抗体９の抵抗値をそれぞれ
表す。）で示され、ツエナーダイオード１１のツ
エナー電圧よりも低くなるように設定されてい
る。そのため、ツエナーダイオード１１と抵抗体
１２とで形成されている発振トランジスタ３の主
ベース電流回路である第２の抵抗回路は遮断され
てしまい、ベース電流は高抵抗回路である第１お
よび第３の抵抗回路にしか流れないことになつて
発振トランジスタ３の発振はきわめて微弱な状態
となり、高圧出力の短絡から電源を保護する。

そして、高圧出力の短絡が解除されたときに
は、発振トランジスタ３は小さなベース電流で発
振するようになるため、短絡時には微弱な発振状
態にあつたものが、主に第３の抵抗回路に流れる
ベース電流によつて発振が成長し始め、その結
果、再生用コンデンサ５が急速に負に充電されて
V_bの値が急速に負電位になる。すると、第１の
抵抗回路の抵抗体８，９の接続点の電圧V_cが急
速に小さくなつて、保護用トランジスタ１０の
OFFレベルの電位となり、ベース抵抗回路の電
圧V_dは正常値にもどることになる。これにより、
ツエナーダイオード１１が導通状態となつて主ベ
ース電流回路である第２の抵抗回路に所要のベー
ス電流が流れるようになり、発振トランジスタ３
の発振が急激に正常状態に復帰することになる。

なお、第４の抵抗回路のツエナーダイオード１
５は、次のような理由でベース抵抗回路中に接続
されている。つまり、発振トランジスタ３がON
状態のときには、第４の抵抗回路の保護用トラン
ジスタ１０の接続点の電圧V_eが負電位ぎみにな
りやすく、もしもツエナーダイオード１５がない
と発振トランジスタ３の電流が保護用トランジス
タ１０を逆流して発振トランジスタ３のベースに
流れ込むこと（いわゆる逆トランジスタ）にな
る。そうした場合、発振トランジスタ３の制御が
不安定になり、また、保護用トランジスタ１０が
損傷を受ける。本発明においては、ベース抵抗中
にツエナーダイオード１５が接続されているた
め、そのような不都合が生じない。

本発明の自励発振型高圧電源は以上説明したよ
うに構成されているので、保護動作おび復帰特性
に極めてすぐれたものとなるとともに、保護回路
の構成が簡素化されて小型化が促進され、制御回
路も有しないためコスト的にも極めて有利になる
等の種々のすぐれた効果を奏する。

なお、近年、スイツチング電源等の発達によつ
て、きわめて安定した入力電圧V_ioを得ることが
できるので、そのような電源を用いることによつ
て従来のような制御回路を有していないことによ
る不都合は解消される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の保護回路を備えた高圧電源のブ
ロツク回路図、第２図はその制御回路の高圧出力
短絡時の出力電圧波形図、第３図は従来の自励発
振回路図、第４図はその再生用コンデンサの電圧
波形図、第５図は本発明の一実施例の高圧電源の
回路構成図、第６図はその第１の抵抗回路および
再生用コンデンサの電圧波形図である。 １……高圧トランスの主巻線、２……同調コン
デンサ、３……発振トランジスタ、５……再生用
コンデンサ、６……正帰還巻線、７……発振安定
化抵抗、８，９，１２，１３，１４……抵抗体、
１０……保護用トランジスタ、１１，１５……ツ
エナーダイオード、１６……高圧トランスの出力
側巻線、１７……整流回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トランスの一次巻線に発振トランジスタが直
   列接続され、この発振トランジスタのベースにト
   ランスの正帰還巻線が接続されるとともに、再生
   用コンデンサの一端が接続された自励発振型高圧
   電源において、 入力電圧側と再生用コンデンサとの間に配置さ
   れる発振トランジスタのベース抵抗を、 第１乃至第４の抵抗回路の接続体から構成して
   なり、 第１の抵抗回路を複数の抵抗体を直列接続して
   構成し、 第２の抵抗回路をカソードを入力電圧側に接続
   したツエナーダイオードと抵抗体を直列接続して
   構成し、 第３の抵抗回路を抵抗体で構成し、 第４の抵抗回路をツエナーダイオードと抵抗体
   を直列接続して構成し、 前記第１乃至第３の抵抗回路の互に並列に接続
   して並列抵抗回路を形成し、 該抵抗並列回路の入力側に第４の抵抗回路をそ
   のツエナーダイオードのカソードが入力電圧側に
   なるように接続するとともに、 前記第１の抵抗回路の抵抗体の接続点に保護用
   トランジスタのベースを接続し、 該保護用トランジスタのコレクタを前記第４の
   抵抗回路のツエナーダイオードと抵抗の接続点に
   接続したことを特徴とする 自励発振型高圧電源。