JPS6355308B2 - - Google Patents

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JPS6355308B2
JPS6355308B2 JP6011681A JP6011681A JPS6355308B2 JP S6355308 B2 JPS6355308 B2 JP S6355308B2 JP 6011681 A JP6011681 A JP 6011681A JP 6011681 A JP6011681 A JP 6011681A JP S6355308 B2 JPS6355308 B2 JP S6355308B2
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JP
Japan
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transformer
voltage
power
inductance
diodes
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JP6011681A
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Japanese (ja)
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JPS57177273A (en
Inventor
Toshihiro Onodera
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS6355308B2 publication Critical patent/JPS6355308B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はX線発生装置やレーザ発生装置等に高
電圧な電力を供給するに好適な高電圧発生装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a high voltage generator suitable for supplying high voltage power to an X-ray generator, a laser generator, etc.

X線発生装置やレーザ発生装置等を駆動する
100KV〜400KVの高電圧電力は、従来一般に商
用周波数から数百ヘルツ程度の交流を珪素鋼板を
磁心とする変成器を用いて昇圧して生成されてい
る。この種の高電圧発生装置は、変換電力が数キ
ロワツトから数百キロワツトと大きく、また電力
の投入遮断の頻度が高く、しかも負荷との距離が
一般に長い為に長に高圧ケーブルを用いて電力を
供給すると云う特殊性を有している。これらの特
殊性を考慮すると、安定に且つ経済的に高電圧を
生成する動作周波数は従来数百ヘルツ程度に抑え
られていた。この動作周波数は変成器の形状およ
び高圧発生装置の速応性等の限界を定める重要な
設計要素である。しかして従来の変成器をより小
形化したり、装置の適応性を早くする為に、上記
動作周波数を従来に比して一桁以上高めることが
要望されている。
Drives X-ray generators, laser generators, etc.
High-voltage power of 100KV to 400KV is conventionally generated by boosting alternating current of several hundred hertz from the commercial frequency using a transformer having a silicon steel plate as a magnetic core. This type of high-voltage generator has a large converted power, ranging from several kilowatts to several hundred kilowatts, and has a high frequency of power on/off, and the distance to the load is generally long, so long high-voltage cables are used to generate power. It has the special feature of supplying. Considering these special characteristics, the operating frequency for stably and economically generating high voltage has conventionally been suppressed to about several hundred hertz. This operating frequency is an important design element that determines the limits of the shape of the transformer and the rapid response of the high pressure generator. Therefore, in order to make the conventional transformer more compact and to increase the adaptability of the device, it is desired to increase the operating frequency by more than an order of magnitude compared to the conventional transformer.

然し乍ら従来にあつては、交流を単純に変成器
を用いて昇圧していることが多く、この場合動作
周波数が高くなるにつれて変成器の洩れインダク
タンスや分布容量によるリアクタンスが大きくな
り、この結果変成器の一次巻線側から見込んだイ
ンピーダンスが負荷の実抵抗分よりもリアクタン
ス成分が大きくなる不具合が生じた。つまり、無
効電力分が増大し、X線管等の負荷へ供給する電
力が減少して大電力変換には不適確となる問題が
あつた。また、このような従来装置によれば、入
力電源を投入しても上記リアクタンス成分に電力
を供給しながら負荷へ電力を供給することになる
ので、その速応性が悪いと云う問題があつた。更
に入力電源を遮断した場合、リアクタンス成分に
残つていたエネルギが上記遮断後に負荷に廻込
み、直ちに電力供給が停止されないので、系の動
作に遅れが生じく不具合があつた。
However, in the past, alternating current is often simply boosted using a transformer, and in this case, as the operating frequency increases, the reactance due to the leakage inductance and distributed capacitance of the transformer increases, and as a result, the transformer A problem occurred in which the reactance component of the impedance seen from the primary winding side was larger than the actual resistance component of the load. In other words, there is a problem in that the reactive power increases and the power supplied to loads such as the X-ray tube decreases, making it unsuitable for large power conversion. Further, according to such a conventional device, even when the input power is turned on, power is supplied to the load while supplying power to the reactance component, so there is a problem that the quick response is poor. Furthermore, when the input power supply is cut off, the energy remaining in the reactance component is transferred to the load after the cutoff, and the power supply is not immediately stopped, resulting in a delay in system operation.

本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、変成器の動作周
波数を高めて所定の高電圧を効率良く昇圧して
得、負荷に対して所定の電力を安定に伝送し得る
速応性の早い簡易で実用性の高い高電圧発生装置
を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of these circumstances, and its purpose is to increase the operating frequency of the transformer to efficiently boost a predetermined high voltage, thereby delivering a predetermined amount of power to the load. It is an object of the present invention to provide a high voltage generating device that is quick-responsive, simple, and highly practical, capable of stably transmitting.

即ち、本発明は、数キロヘルツ以上の交流ある
いはパルス波を用いて小形化された変成器を介し
て昇圧された所定の高電圧をリアクタンス成分を
少なくして得、これを負荷に高効率に供給するこ
とを可能とした速応性の早い高電圧発生装置を提
供するものである。
That is, the present invention obtains a predetermined high voltage boosted through a miniaturized transformer using alternating current or pulse waves of several kilohertz or more with a reduced reactance component, and supplies this to a load with high efficiency. The purpose of the present invention is to provide a high-voltage generator with quick response that makes it possible to do this.

本発明の概要は、昇圧型シングルエンド・スイ
ツチ回路の負荷にエネルギ転送用のコンデンサを
介して昇圧用変成器の一次巻線を接続し、この変
成器の多分割された複数の二次巻線にコンデンサ
を介して極性方向を同じくして充電用ダイオード
を接続し、且つこれらの充電用ダイオード間に極
性方向を揃えて電圧加算用ダイオードを直例に介
挿して接続し、これらのダイオードの直列回路の
両端間から電力を取出す構成とすることにより、
大電力高電圧の高速スイツチング動作を可能とし
て上述した目的を効果的に達成したものである。
The outline of the present invention is to connect the primary winding of a step-up transformer to the load of a step-up single-ended switch circuit via an energy transfer capacitor, and connect a plurality of multi-divided secondary windings of the transformer to the load of a step-up single-ended switch circuit. Connect a charging diode with the same polarity through a capacitor, and connect a voltage adding diode directly between these charging diodes with the same polarity, and connect these diodes in series. By taking power from both ends of the circuit,
The above-mentioned object is effectively achieved by enabling high-speed switching operation with high power and high voltage.

以下、図面を参照して本発明の一実施例につき
説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は一実施例装置の概略構成図である。入
力直流電源1にはチヨークコイル2を介してトラ
ンジスタからなるスイツチ素子3が接続されて、
昇圧型のシングルエンド・スイツチ回路が構成さ
れている。上記スイツチ素子3は、例えば数キロ
ヘルツのスイツチング周波数で開閉動作するもの
である。尚、サイリスタ等の他の素子をスイツチ
素子3として用いることも可能である。しかし
て、このスイツチ回路3には、電力エネルギ転送
用のコンデンサ4を介して変成器5の一次巻線5
が接続され、上記シングルエンド・スイツチ回
路の負荷となつている。また変成器5の二次側
は、多分割した複数の二次巻線521,522〜52n
が設けられている。これらの二次巻線521,522
〜52nは、その巻線を相互に等しくし、前記一次
巻線51に対して(1:−n)なる巻線比となる
如く設定されている。そして、これらの二次巻線
21,522〜52nには、それぞれの巻終端側に電
力転送用のコンデンサ61,62〜6nが接続され、
これらのコンデンサ61,62〜6nを各別に介し
て充電用ダイオード71,72〜7nがその極性方
向を揃えて並列接続されている。つまりダイオー
ド71,72〜7nは、そのアノードを二次巻線5
21,522〜52nの各巻始め端に接続したものとな
つている。そして、これらの充電用ダイオード7
,72〜7n間には、これらのダイオード71,7
〜7nと極性方向を同じくして電圧加算用ダイオ
ード81,82〜8n-1が直列に介挿して接続され
ている。つまり、上記各ダイオード71,72〜7
,81,82〜8n-1は、極性方向を一方向に揃
え、交互に直列に接続されて直列回路を構成して
いる。しかして、この直列回路の両端、つまりダ
イオード71のカソードおよびダイオード7nのア
ノードが高電圧出力端子とされ、ここに高圧ケー
ブル9を介して負荷としてのX線管10が接続さ
れ、高電圧電力の供給を受けるようになつてい
る。尚、高圧ケーブル9に付記されるインダクタ
ンスLおよび容量Cは、上記高圧ケーブル9に含
まれる浮遊インダクタンス成分および分布容量成
分をそれぞれ示している。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the apparatus. A switch element 3 consisting of a transistor is connected to the input DC power supply 1 via a choke coil 2.
A step-up single-ended switch circuit is configured. The switch element 3 opens and closes at a switching frequency of, for example, several kilohertz. Note that it is also possible to use other elements such as a thyristor as the switch element 3. The switch circuit 3 is connected to the primary winding 5 of the transformer 5 via a capacitor 4 for power energy transfer.
1 is connected and serves as a load for the single-ended switch circuit. Further, the secondary side of the transformer 5 has a plurality of multi-divided secondary windings 5 21 , 5 22 to 5 2n
is provided. These secondary windings 5 21 , 5 22
5 2n are set so that the windings thereof are equal to each other and the winding ratio is (1:-n) with respect to the primary winding 5 1 . Capacitors 6 1 , 6 2 - 6 n for power transfer are connected to the terminal ends of these secondary windings 5 21 , 5 22 - 5 2 n , respectively.
Charging diodes 7 1 , 7 2 to 7 n are connected in parallel through these capacitors 6 1 , 6 2 to 6 n , respectively, with their polarities aligned. In other words, the diodes 7 1 , 7 2 to 7 n have their anodes connected to the secondary winding 5
21 , 522 to 52n are connected to the starting ends of each winding. And these charging diodes 7
These diodes 7 1 , 7 are connected between 1 , 7 2 and 7 n .
Voltage adding diodes 8 1 , 8 2 to 8 n-1 are connected in series with the same polarity as 2 to 7 n . In other words, each of the diodes 7 1 , 7 2 to 7
n , 81 , 82 to 8n-1 have their polarities aligned in one direction and are alternately connected in series to form a series circuit. Both ends of this series circuit, that is, the cathode of the diode 71 and the anode of the diode 7n , are used as high voltage output terminals, and an X-ray tube 10 as a load is connected thereto via the high voltage cable 9. Electricity is now being supplied. Note that the inductance L and capacitance C added to the high voltage cable 9 indicate a stray inductance component and a distributed capacitance component included in the high voltage cable 9, respectively.

次に、上記の如く構成された本装置の基本的動
作につき説明する。
Next, the basic operation of the apparatus configured as described above will be explained.

スイツチ素子3は一定のパルス幅Tonで導通
し、周期T(T>Ton)で開閉動作して定常状態
に入つているものとする。この定常状態にあつて
は、チヨークコイル2には一定電流Iiが流れ、コ
ンデンサ4には一定電圧Vc1、コンデンサ61
2〜6nにはそれぞれ電圧Vc2が蓄えられている
とする。またスイツチ素子3およびダイオード7
,72〜7n,81,82〜8n-1は導通時に抵抗零、
そして遮断時には抵抗無限大とする理想スイツチ
として機能するものとする。また変成器5の励磁
インダクタンスは有限な値を持ち、洩れインダク
タンスは動作上無視できる程度のものであるとす
る。またX線管10の見掛上の抵抗値は一定であ
るとする。
It is assumed that the switch element 3 is conductive with a constant pulse width Ton, opens and closes with a period T (T>Ton), and enters a steady state. In this steady state, a constant current Ii flows through the choke coil 2, a constant voltage Vc 1 flows through the capacitor 4, and a constant voltage Vc 1 flows through the capacitor 6 1 .
It is assumed that a voltage Vc 2 is stored in each of 6 2 to 6 n . Also, switch element 3 and diode 7
1 , 7 2 to 7 n , 8 1 , 8 2 to 8 n-1 have zero resistance when conducting,
It is assumed that the switch functions as an ideal switch with infinite resistance when shutting off. It is also assumed that the excitation inductance of the transformer 5 has a finite value, and the leakage inductance is negligible in terms of operation. It is also assumed that the apparent resistance value of the X-ray tube 10 is constant.

今、この定常状態において、スイツチ素子3が
遮断期間TOFF(=T―Ton)の場合、本装置は等
価的に第2図aの如く示される。即ち、変成器5
の一次巻線51には、チヨークコイル2に蓄えら
れた電流Iiによつて誘起する電圧ELと電源1の入
力電圧Einとの和が、電力転送用コンデンサ4を
介して加わる。この電圧によつて二次巻線521
22〜52nには、その巻線極性に応じた電圧が誘
起され、ダイオード71,72〜7nは二次側のコ
ンデンサ61,62〜6nを介して正バイアスされ、
これによつて導通する。また二次巻線521,522
〜52n間には、ダイオード81,82〜8n-1を逆
バイアスする向きに電圧が誘起されるので、これ
らのダイオード81,82〜8n-1は遮断状態とな
る。しかして今、変成器5は、励磁インダクタン
ス11、洩れインダクタンス121,122〜12
mに分解し、その昇圧機能をブロツクとして示す
と、このスイツチ素子3の遮断期間の等価回路は
第2図aの如くなる。
Now, in this steady state, when the switch element 3 is in the cutoff period T OFF (=T-Ton), the present device is equivalently shown as shown in FIG. 2a. That is, transformer 5
The sum of the voltage E L induced by the current Ii stored in the choke coil 2 and the input voltage Ein of the power supply 1 is applied to the primary winding 5 1 via the power transfer capacitor 4 . This voltage causes the secondary winding 5 21 ,
A voltage corresponding to the winding polarity is induced in 5 22 to 5 2n , and the diodes 7 1 and 7 2 to 7 n are positively biased via the secondary side capacitors 6 1 and 6 2 to 6 n ,
This makes it conductive. Also, secondary windings 5 21 , 5 22
5 2n , a voltage is induced in a direction that reverse biases the diodes 8 1 , 8 2 to 8 n-1 , so these diodes 8 1 , 8 2 to 8 n-1 are in a cutoff state. However, now the transformer 5 has an excitation inductance 11 and a leakage inductance 12 1 , 12 2 to 12
If the boosting function is shown as a block, the equivalent circuit for the cut-off period of the switch element 3 will be as shown in FIG. 2a.

しかして、この期間の開始時には、チヨークコ
イル2に電流Iiが蓄つているので、その電流Iiの
減少変化率に比例した電圧ELが入力電源電圧Ein
と同極性に誘起する。この結果、コンデンサ4の
電圧入力端側には第3図aに示すように(Ein+
EL)なる電位が発生する。この電圧が新たな電
源として作用し、充電電流がコンデンサ4を経由
して流れ、その一部は励磁インダクタンス11
に、他は洩れインダクタンス121,122〜12
を介してコンデンサ61,62〜6nに流入する。
この結果、一次側のコンデンサ4と二次側のコン
デンサ61,62〜6nが、この遮断期間、図示極
性に充電される。
At the start of this period, the current Ii is stored in the choke coil 2, so the voltage E L proportional to the rate of decrease in the current Ii is the input power supply voltage Ein.
induced with the same polarity as. As a result, the voltage input terminal side of the capacitor 4 is as shown in Figure 3a (Ein+
E L ) is generated. This voltage acts as a new power source, and a charging current flows through the capacitor 4, part of which flows through the magnetizing inductance 11.
, and the others have leakage inductances of 12 1 , 12 2 to 12
It flows into capacitors 6 1 , 6 2 to 6 n via n .
As a result, the primary side capacitor 4 and the secondary side capacitors 6 1 , 6 2 to 6 n are charged to the illustrated polarity during this cutoff period.

そこで今、スイツチ素子3が導通すると、コン
デンサ4の一端は負側に接続される。これによつ
て、変成器5の励磁インダクタンス11に流れ込
んでいた電流が減少し、励磁インダクタンス11
の電源1の負側ライン側端子の極性が正に反転す
る。これにより、二次巻線521,522〜52nに誘
起される電圧がダイオード81,82〜8n-1を正
バイアスする向きとなり、これらのダイオード8
,82〜8n-1が導通する。またこのとき、上記
二次巻線521,522〜52nに誘起される電圧によ
つてダイオード71,72〜7nが逆バイアスされ、
この結果これらのダイオード71,72〜7nが遮
断する。従つて、このときの装置の等価回路は第
2図bに示すようになる。
Now, when the switch element 3 becomes conductive, one end of the capacitor 4 is connected to the negative side. As a result, the current flowing into the exciting inductance 11 of the transformer 5 decreases, and the current flowing into the exciting inductance 11 of the transformer 5 decreases.
The polarity of the negative line side terminal of the power supply 1 is reversed to positive. As a result, the voltage induced in the secondary windings 5 21 , 5 22 to 5 2n is directed to positively bias the diodes 8 1 , 8 2 to 8 n-1 , and these diodes 8
1 , 8 2 to 8 n-1 are conductive. At this time, the diodes 7 1 , 7 2 - 7 n are reverse biased by the voltage induced in the secondary windings 5 21 , 5 22 - 5 2 n ,
As a result, these diodes 7 1 , 7 2 to 7 n are cut off. Therefore, the equivalent circuit of the device in this case is as shown in FIG. 2b.

しかしてこの場合、チヨークコイル2には電源
1から再び電流が流れ込み、第3図bに示すよう
に電流Iiまで蓄められる。そして、電力転送用コ
ンデンサ4と励磁インダクタンス11に蓄えられ
ていた電荷および電流は、洩れインダクタンス1
1,122〜12nを経由して二次巻線521,522
〜52nに電圧e1′,e2′〜en′を誘起する。これらの
電圧e1′,e2′〜en′が第3図cに示すように、各コ
ンデンサ61,62〜6nに蓄えられていた電荷に
結合加算され、前記ダイオード81,82〜8n
よりこれらが更に重ね合せられて高電圧として負
荷に供給されることになる。尚、第3図dはコン
デンサ61,62〜6nに流れ込む電流を示してい
る。
However, in this case, current flows into the choke coil 2 again from the power supply 1, and the current Ii is accumulated as shown in FIG. 3b. The electric charge and current stored in the power transfer capacitor 4 and the excitation inductance 11 are then transferred to the leakage inductance 1.
Secondary windings 5 21 , 5 22 via 2 1 , 12 2 to 12 n
Voltages e 1 ′, e 2 ′ to e n ′ are induced at ~5 2n . These voltages e 1 ′, e 2 ′ to e n ′ are combined and added to the charges stored in the respective capacitors 6 1 , 6 2 to 6 n , as shown in FIG . 8 2 to 8 n , these are further superimposed and supplied as a high voltage to the load. Incidentally, FIG. 3d shows the current flowing into the capacitors 6 1 , 6 2 to 6 n .

このような動作が所定の周期で交互に繰返えさ
れ、これによつて発生した高電圧な電力が負荷で
あるX線管10に供給されることになる。
Such operations are alternately repeated at a predetermined period, and the high voltage power generated thereby is supplied to the X-ray tube 10, which is a load.

以上、本装置の基本的な動作につき説明した。
ところで、変成器5の洩れインダクタンス121
122〜12nの値が動作上無視できなくなつた場
合、コンデンサ61,62〜6nに流れ込む電流に
よつて洩れインダクタンス121,122〜12n
において電圧降下が生じ、この結果コンデンサ6
,62〜6nの充電電圧が低くなることが懸念さ
れる。この現象はこの種の電源装置において、好
ましくないことである。ところが本装置では、2
次巻線が多分割構成され、これを動作状態に応じ
て結合して機能させる構成となつているので、上
記洩れインダクタンス121,122〜12nを十
分小さくすることができる。ちなみに従来の、巻
線比が1:50の昇圧用変成器における洩れインダ
クタンスをLeoとした場合に比較して、本装置の
ようにN分割した二次巻線51,52〜5mの合計
洩れインダクタンスLeNは、前者のN2に反比例し
て小さくできる。従つて、洩れインダクタンス1
1,122〜12nの値を必要十分な程度に低く
抑えることができ、これに起因する動作上の問題
を招く虞れがない。
The basic operation of this device has been explained above.
By the way, the leakage inductance 12 1 of the transformer 5 is
When the values of 12 2 to 12 n can no longer be ignored in terms of operation, the leakage inductance 12 1 , 12 2 to 12 n increases due to the current flowing into the capacitors 6 1 and 6 2 to 6 n.
A voltage drop occurs at capacitor 6, resulting in a voltage drop at
There is a concern that the charging voltage of 1 , 6 2 to 6 n may become low. This phenomenon is undesirable in this type of power supply device. However, with this device, 2
Since the secondary winding has a multi-divided configuration and is configured to be combined and functioned according to the operating state, the leakage inductances 12 1 , 12 2 to 12 n can be made sufficiently small. By the way, compared to the case where the leakage inductance in a conventional step-up transformer with a winding ratio of 1:50 is taken as Leo, the total of the secondary windings 5 1 , 5 2 to 5 m divided into N as in this device is The leakage inductance L eN can be reduced in inverse proportion to the former N 2 . Therefore, the leakage inductance 1
The values of 2 1 , 12 2 to 12 n can be kept as low as necessary and sufficient, and there is no risk of operational problems resulting from this.

さて、本装置から取出される高電圧電力は、高
圧ケーブル9を介してX線管10に供給される。
従来、この高圧ケーブル9に含まれるインダクタ
ンスLや分布容量Cが装置の動作に悪影響を与え
ていた。ところが、本装置にあつては、上記イン
ダクタンスLや分布容量Cは、本装置および負荷
に対して有用に作用する。即ち、スイツチ素子3
が導通している期間に負荷に流れていた電流は、
スイツチ素子3が遮断されてもその慣性が続く
間、X線管10に継続して流れる。この継続して
流れる電流は、X線管10からケーブル9のイン
ダクタンスL、ダイオード71,72〜7n,81
2〜8nを介して還流する。従つて、ケーブル9
のインダクタンスLは、むしろX線管10に供給
する電力を平滑化する役目を果す。しかもこの還
流電流はダイオードの直列回路を介して、変成器
5、およびコンデンサ61,62〜6nに何ら作用
することなく流れるので、本装置の動作に支障を
招くことがない。また、高圧ケーブル9の分布容
量Cは、コンデンサ61,62〜6nに対して並列
的に、且つX線管10なる負荷に対して並列的に
挿入されることと等価となるので、これもまた供
給電力を平滑化する機能を呈する。従つて、高圧
ケーブル9は、本装置および負荷に対して有効に
作用することはあるが、これによつて装置の動作
に悪影響を及ぼすようなことは全くない。従つて
第4図に示すように、装置の出力端にインダクタ
ンス13とコンデンサ14とからなる平滑回路を
積極的に設けることも有用である。
Now, the high voltage power taken out from this device is supplied to the X-ray tube 10 via the high voltage cable 9.
Conventionally, the inductance L and distributed capacitance C included in this high-voltage cable 9 have adversely affected the operation of the device. However, in this device, the inductance L and distributed capacitance C have a useful effect on the device and the load. That is, switch element 3
The current flowing through the load during the period when is conducting is
Even if the switch element 3 is shut off, the flow continues into the X-ray tube 10 while its inertia continues. This continuous current flows from the X-ray tube 10 to the inductance L of the cable 9, the diodes 7 1 , 7 2 to 7 n , 8 1 ,
Reflux through 8 2 to 8 n . Therefore, cable 9
Rather, the inductance L serves to smooth the power supplied to the X-ray tube 10. Furthermore, this return current flows through the series circuit of diodes without acting on the transformer 5 and the capacitors 6 1 , 6 2 to 6 n , so that it does not interfere with the operation of the apparatus. Furthermore, the distributed capacitance C of the high voltage cable 9 is equivalent to being inserted in parallel to the capacitors 6 1 , 6 2 to 6 n and in parallel to the load of the X-ray tube 10. This also functions to smooth the supplied power. Therefore, although the high voltage cable 9 may act effectively on the device and the load, it does not have any negative effect on the operation of the device. Therefore, as shown in FIG. 4, it is also useful to proactively provide a smoothing circuit consisting of an inductance 13 and a capacitor 14 at the output end of the device.

また、前記変成器5の励磁インダクタンス11
も、本装置にとつて有用に機能する。スイツチ素
子3の遮断時には、変成器5の励磁インダクタン
ス11に蓄えられた電流エネルギーが減少するの
で、上記スイツチ素子3が導通したとき、励磁イ
ンダクタンス11の誘起電圧は、コンデンサ4の
充電電圧と同じ極性になる。従つて、励磁コイル
11に蓄えられていた電流は、主にX線管9を含
む閉回路を通つて流れることになる。故に従来の
ようなスナバ回路を用いることが全く不要とな
り、装置構成の簡略化を図ることが可能となる。
Furthermore, the excitation inductance 11 of the transformer 5
Also functions usefully for this device. When the switch element 3 is cut off, the current energy stored in the excitation inductance 11 of the transformer 5 decreases, so when the switch element 3 becomes conductive, the induced voltage in the excitation inductance 11 has the same polarity as the charging voltage of the capacitor 4. become. Therefore, the current stored in the excitation coil 11 mainly flows through the closed circuit including the X-ray tube 9. Therefore, there is no need to use a conventional snubber circuit, and the device configuration can be simplified.

以上、実施例を通して本発明装置を説明したよ
うに、本装置によれば先ず変成器5の洩れインダ
クタンスや高圧ケーブルのインダクタンス等の系
に直列に入るインダクタンスを電流平滑用とし
て、むしろ積極的に利用し、同時に分布容量も平
滑用および電力転送用として積極的に利用でき
る。従つて入力電源から負荷への電力伝送を極め
て円滑に行い得る。また系の速応性に関しても、
中間に電力転送用のコンデンサ4が設けられてい
るが故に、1サイクルの遅れを生じることが否め
ないが、従来のように洩れインダクタンス等によ
つてスイツチング周波数が制限されないので十分
高い動作周波数に設定できるので、従来に比較し
て十分に改善することができる。また大電力を安
定に高周波スイツチングして昇圧できるので、変
成器5の磁束密度変化分を少なくすることがで
き、この結果、鉄芯(コア)の形状寸法の小形化
を図り、最終的には変成器の小型化を図つて装置
の大幅なコストダウンを図ることが可能となる。
しかも、スイツチング周波数を高周化できる為
に、装置のサンプリングインターバルを狭くし、
その立上り時間の大幅な短縮を図ることも可能と
なる。また高圧ケーブルの分布容量等によつて装
置の基本動作が妨げられることもなく、しかも、
前記したようにスナバ回路を必要とせず、安価に
製作できて、実用性が非常に高い等の絶大なる効
果を奏する。
As described above through the embodiments, the device of the present invention actively utilizes the inductance that enters the system in series, such as the leakage inductance of the transformer 5 and the inductance of the high-voltage cable, for current smoothing. At the same time, distributed capacitance can also be actively used for smoothing and power transfer. Therefore, power transmission from the input power source to the load can be performed extremely smoothly. Also, regarding the rapid response of the system,
Since the capacitor 4 for power transfer is provided in the middle, it is unavoidable that a delay of one cycle will occur, but the switching frequency is not limited by leakage inductance etc. as in the conventional case, so the operating frequency is set to be sufficiently high. Therefore, it can be sufficiently improved compared to the conventional method. In addition, since high power can be boosted by stable high-frequency switching, changes in the magnetic flux density of the transformer 5 can be reduced.As a result, the shape and dimensions of the iron core can be reduced, and ultimately By downsizing the transformer, it is possible to significantly reduce the cost of the device.
Moreover, since the switching frequency can be increased, the sampling interval of the device can be narrowed,
It is also possible to significantly shorten the rise time. In addition, the basic operation of the device is not hindered by the distributed capacity of the high-voltage cable, etc.
As mentioned above, it does not require a snubber circuit, can be manufactured at low cost, and has great effects such as being very practical.

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば変成器5における二次巻線の分割数
や巻線比は仕様に応じて定めればよいものであ
る。また仕様によつてはダイオード71,72〜7
,81,82〜8n-1の極性を逆にしたり、巻成器
の巻き線方向を逆にして構成することも可能であ
る。また、等価的にコンデンサ4とコンデンサ6
,62〜6nを同一化することができるので、こ
れらを一方にのみ集中的に設けて、実回路上で他
方を省略して構成することも可能である。要する
に本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the number of divisions and winding ratio of the secondary winding in the transformer 5 may be determined according to specifications. Also, depending on the specifications, diodes 7 1 , 7 2 to 7
It is also possible to reverse the polarities of n , 8 1 , 8 2 to 8 n-1 or to reverse the winding direction of the winder. Also, equivalently, capacitor 4 and capacitor 6
1 , 6 2 to 6 n can be made the same, so it is also possible to provide them intensively on one side and omit the other on the actual circuit. In short, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof.

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

図は本発明の一実施例を示すもので、第1図は
実施例装置の概略構成図、第2図a,bは実施例
装置の動作状態に応じた等価回路構成図、第3図
a〜dは実施例装置の動作波形図、第4図は本発
明の変形例を示す構成図である。 1…入力直流電源、2…チヨークコイル、3…
スイツチ素子、4…電力転送用コンデンサ、5…
変成器、61,62〜6n…コンデンサ、71,72
〜7n…充電用ダイオード、81,82〜8n-1…電
圧加算用ダイオード、9…高圧ケーブル、10…
X線管(負荷)、11…励磁インダクタンス、1
1,122〜12n…洩れインダクタンス、13
…インダクタンス、14…コンデンサ。
The figures show one embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the embodiment device, FIGS. 2 a and b are equivalent circuit configuration diagrams according to the operating state of the embodiment device, and FIG. -d are operational waveform diagrams of the embodiment device, and FIG. 4 is a configuration diagram showing a modification of the present invention. 1...Input DC power supply, 2...Chiyoke coil, 3...
Switch element, 4... Power transfer capacitor, 5...
Transformer, 6 1 , 6 2 ~ 6 n ... Capacitor, 7 1 , 7 2
~7 n ... Charging diode, 8 1 , 8 2 ~8 n-1 ... Voltage addition diode, 9... High voltage cable, 10...
X-ray tube (load), 11...excitation inductance, 1
2 1 , 12 2 ~ 12 n ... Leakage inductance, 13
...Inductance, 14...Capacitor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 入力直流電源にチヨークコイルを介して接続
された所定周期で開閉動作するスイツチ素子と、
このスイツチ素子に電力転送用コンデンサを介し
て一次巻線を並列接続した変成器と、この変成器
の複数の2次巻線にそれぞれコンデンサを介して
極性方向を揃えて並列接続された複数の充電用ダ
イオードと、これらの充電用ダイオード間に極性
方向を揃えて直列に介挿して接続された電圧加算
用ダイオードと、これらの充電用ダイオードおよ
び電圧加算用ダイオードからなる直列回路の両端
間に負荷を接続する手段とを具備したことを特徴
とする高電圧発生装置。
1. A switch element that opens and closes at a predetermined period, connected to an input DC power source via a chain coil,
A transformer has a primary winding connected in parallel to this switch element via a power transfer capacitor, and a plurality of chargers are connected in parallel to a plurality of secondary windings of this transformer with their polarities aligned through capacitors. A load is placed between both ends of the series circuit consisting of the charging diode, the voltage adding diode connected in series with the polarity aligned between these charging diodes, and the charging diode and the voltage adding diode. 1. A high-voltage generator characterized by comprising: means for connecting.
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