(57)【要約】【課題】  本発明は高圧電源に関し、装置が小型化でき、しかも電力効率のよい高圧電源を提供することを目的としている。【解決手段】  高圧電源回路において、平滑回路の出力の負荷電流を検出する電流検出手段と、前記位相制御用サイリスタ２と昇圧トランスＴ１〜Ｔ３との間にブレーク接点機能を有する接点スイッチＳと直列接続された終端抵抗Ｒとを設け、前記電流検出手段が所定の大きさの負荷電流を検出しない間は、前記接点スイッチＳを閉じておき、負荷電流の大きさが所定の値以上になったら、前記電流検出手段は前記接点スイッチＳを解放するように構成される。【選択図】    図１
2006271023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と、該交流電源の位相制御を行なうサイリスタと、該サイリスタの出力を昇圧する昇圧トランスと、該昇圧トランスの２次側出力を整流する整流回路と、該整流回路の出力を平滑化する平滑回路とにより構成され、該平滑回路の出力を負荷に接続するようにした高圧電源において、
前記平滑回路の出力の負荷電流を検出する電流検出手段と、
前記位相制御用サイリスタと昇圧トランスとの間にブレーク接点機能を有する接点スイッチと直列接続された終端抵抗と、
を設け、
前記電流検出手段が所定の大きさの負荷電流を検出しない間は、前記接点スイッチを閉じておき、負荷電流の大きさが所定の値以上になったら、前記電流検出手段は前記接点スイッチを解放するように構成されたことを特徴とする高圧電源。
【請求項２】
前記電流検出手段として、負荷電流を検出する電流検出抵抗と、該電流検出抵抗の両端電圧が所定の値になったら、オンになるトランジスタと、該トランジスタの負荷抵抗としてリレーコイルから構成された回路を用い、
該リレーコイルの接点を前記接点スイッチとして用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載の高圧電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高圧電源に関し、更に詳しくは電子銃等の電源として用いて好適な高圧電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧電源としての用途には以下のようなものがある。
１）偏向銃用高圧電源
電子ビームは、電磁界等で容易に位置制御、走査制御を行なうことができるため、加熱材料面を最適な電子ビーム電流密度での制御ができる。また、電子ビームの電力密度が大きくできるので、タングステン、モリブデン等の高融点金属からＳｉＯ2、ＡＬ2Ｏ3等の誘電体まであらゆる材料を蒸発させることができる。従って、ディジタルカメラ、メガネ、プロジェクタ用レンズ、ＤＶＤ、ＣＤ検出用レンズ、プラズマディスプレイ、ディジタルビデオテープ等のコーティング用の蒸発源として広く用いられている。
２）直進銃用高圧電源
直進形電子銃は、高速で連続的に送られる幅広のプラスチックフィルム、板ガラス、鋼板等に均一に金属、金属酸化物を蒸着するために開発された電子ビーム蒸発源である。この電源は、高密度記録用磁気テープ、酸素バリア機能を持つ包装用フィルムの製造、プラズマディスプレイパネルのＭｇＯ膜の蒸着、表面処理鋼板の開発等に広く使用されている。また、高融点材料、高純度金属の溶解にも使用することができる。
【０００３】
図２は高圧電源の従来回路例を示す図である。図において、１は３相交流電源である。電圧値としては、例えば２００Ｖや４００Ｖが用いられる。２は３相交流電源１と接続され、それぞれの相毎に設けられた位相制御用のサイリスタである。これらサイリスタ２はその導通角を制御することにより、位相制御ができるようになっている。
【０００４】
Ｒはサイリスタ２と接続され、各相間に接続された終端抵抗である。この終端抵抗Ｒは、負荷電流が小さい時に、サイリスタ２の動作が不安定となるため、動作を安定にするために設けられている。つまり、ダミーの電流を所定値以上流してやることにより、サイリスタ２の動作を安定化させている。
【０００５】
Ｔ１〜Ｔ３は各相毎に設けられた昇圧トランスで、サイリスタ２の出力がその１次側に接続されている。Ｄ１〜Ｄ６は昇圧トランスＴ１〜Ｔ３の２次側に接続された整流ダイオードである。これら整流ダイオードＤ１〜Ｄ６で３相の全波整流回路を構成している。Ｌは整流回路のアノード側に接続された平滑用のチョークコイル、ＣはチョークコイルＬの一端と接地側に接続された平滑コンデンサである。チョークコイルＬと平滑コンデンサＣとで平滑回路を構成している。この平滑回路からは、直流電圧が出力される。
【０００６】
３は平滑回路の出力と接続される負荷としての電子銃である。電子銃３には、図に示すループＬ１にエミッション電流が流れる。
従来のこの種の技術としては、例えばサイリスタスイッチと真空電磁接触器が並列に接続され、負荷ラインに小電流検出器を設けて、その出力信号により真空電磁接触器を制御する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０５−１４４３５０号公報（段落０００９〜００１２、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図２に示すように構成された従来回路の場合、電子ビームのエミッション電流が小さい時、即ち負荷インピーダンスが大きい時には、サイリスタ２に流れる電流が小さく、保持電流を下回ると、サイリスタ２がオフになるという問題がある。３相の交流位相制御回路においては、通電中に何れかのサイリスタ２がオフすると、３相の電源電流バランスが不安定になる場合がある。
【０００８】
そのため、エミッション電流が小さな時でも、サイリスタ２の負荷側に終端抵抗Ｒを追加し、常にサイリスタ保持電流を維持しなければならない。電子ビーム発生用高圧電源のように常に、３相位相制御用サイリスタの導通角が上限近くで使用する場合、終端抵抗の電力損失は一定である。受電電圧とサイリスタの保持電流から決定される抵抗の電力損失は例えば３相４００Ｖの場合、数ＫＷにもなり、大容量の抵抗と該抵抗を冷やすための空冷ファン等の冷却設備が必要になり、装置が大型化し、電力効率も悪いという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、装置が小型化でき、しかも電力効率のよい高圧電源を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）請求項１記載の発明は、交流電源と、該交流電源の位相制御を行なうサイリスタと、該サイリスタの出力を昇圧する昇圧トランスと、該昇圧トランスの２次側出力を整流する整流回路と、該整流回路の出力を平滑化する平滑回路とにより構成され、該平滑回路の出力を負荷に接続するようにした高圧電源において、前記整流回路の出力の負荷電流を検出する電流検出手段と、前記位相制御用サイリスタと昇圧トランスとの間にブレーク接点機能を有する接点スイッチと直列接続された終端抵抗とを設け、前記電流検出手段が所定の大きさの負荷電流を検出しない間は、前記接点スイッチを閉じておき、負荷電流の大きさが所定の値以上になったら、前記電流検出手段は前記接点スイッチを解放するように構成されたことを特徴とする。
（２）請求項２記載の発明は、前記電流検出手段として、負荷電流を検出する電流検出抵抗と、該電流検出抵抗の両端電圧が所定の値になったら、オンになるトランジスタと、該トランジスタの負荷抵抗としてリレーコイルから構成された回路を用い、該リレーコイルの接点を前記接点スイッチとして用いるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
（１）請求項１記載の発明によれば、負荷電流検出手段の検出結果に基づいて、終端抵抗と直列接続される接点スイッチをオン／オフ制御するため、回路の動作開始時は前記終端抵抗を接続し、定常状態になったら前記終端抵抗を解放することになり、終端抵抗の規格として大容量の抵抗を用いる必要がなくなり、装置が小型化でき、しかも電力効率を向上させることができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、負荷電流が流れることによる電圧降下を利用してその負荷としてリレーコイルが接続されているトランジスタをオン／オフ制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態例を示す回路図である。図２と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、１は３相交流電源である。電圧値としては、例えば２００Ｖ又は４００Ｖが用いられる。２は３相交流電源１と接続され、それぞれの相毎に設けられた位相制御用のサイリスタ（以下、単にサイリスタという）である。これらサイリスタ２はその導通角を制御することにより、位相制御ができるようになっている。
【００１３】
Ｒはサイリスタ２と接続され、各相間に接続された終端抵抗である。Ｓはこれら終端抵抗に直列に接続された接点スイッチである。この接点スイッチＳはブレーク接点（通常はオン、駆動されるとオフになる接点スイッチ）である。この終端抵抗Ｒは、負荷電流が小さい時に、サイリスタ２の動作が不安定となるため、動作を安定にするために設けられている。つまり、ダミーの電流を所定値以上流してやることにより、サイリスタ２の動作を安定化させている。
【００１４】
Ｔ１〜Ｔ３は各相毎に設けられた昇圧トランスで、サイリスタ２の出力がその１次側に接続されている。Ｄ１〜Ｄ６は昇圧トランスＴ１〜Ｔ３の２次側に接続された整流ダイオードである。これら整流ダイオードＤ１〜Ｄ６で３相の全波整流回路を構成している。Ｌは整流回路のアノード側に接続された平滑用のチョークコイル、ＣはチョークコイルＬの一端と接地側に接続された平滑コンデンサである。チョークコイルＬと平滑コンデンサＣとで平滑回路を構成している。この平滑回路からは、直流電圧が出力される。
【００１５】
３は平滑回路の出力と接続される負荷としての電子銃である。電子銃３には、図に示すループＬ１にエミッション電流が流れる。Ｌ１はエミッション電流が流れるループである。Ｒ１はループＬ１に直列に接続されたエミッション電流検出抵抗である。Ｑはトランジスタである。４は該トランジスタＱのコレクタ負荷として接続されるリレーコイル（ＲＹ）である。該リレーコイルは３個の接点スイッチを持ち、これら接点スイッチは、上述した接点スイッチＳとして使用されている。
【００１６】
トランジスタＱのエミッタは接地されている。トランジスタＱのコレクタにはリレーコイル４が接続され、該リレーコイル４の他端は電源電圧ＶＣＣに接続されている。この電源電圧ＶＣＣは、高電圧にする必要はなく、例えば数１０Ｖ程度のものが用いられる。前記電流検出抵抗Ｒ１の電圧降下は、バイアス抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱのベースに接続されている。このように構成された回路の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００１７】
装置の電源スイッチ（図示せず）がオンになると、位相制御用サイリスタ２は、所定の導通角で動作を開始する。この時、終端抵抗Ｒと接続される接点スイッチＳはオンになっている。サイリスタ２の出力は、昇圧トランスＴ１〜Ｔ３により昇圧される。昇圧された２次側電圧は、ダイオードＤ１〜Ｄ６よりなる整流回路により整流される。この整流された電圧は、チョークコイルＬと平滑コンデンサＣよりなる平滑回路により、振幅一定の直流電圧に変換される。
【００１８】
この直流電圧は、電子銃３に印加される。そして、電子銃３からはエミッション電流がループＬ１を流れ始める。この間、エミッション電流が小さい間は、電流検出抵抗Ｒ１の電圧降下は小さく、トランジスタＱはオンにならない。従って、サイリスタ２の出力には、終端抵抗Ｒが接続されているので、サイリスタ２の安定動作が保証される。
【００１９】
時間が経過し、エミッション電流が増加してくると、電流検出抵抗Ｒ１の電圧降下が大きくなり、トランジスタＱのベースに印加され、トランジスタＱがオンになる。その結果、リレーコイル４が励磁される。この結果、終端抵抗Ｒに接続されている接点スイッチＳがオフになり、終端抵抗Ｒは全て解放される。終端抵抗Ｒが解放されても、サイリスタ２には充分な電流が流れているので、動作が不安定になることはない。
【００２０】
動作開始時には、終端抵抗Ｒはサイリスタ２に接続されており、サイリスタ２の安定な動作に寄与しているが、動作が定常状態になってくると、終端抵抗Ｒは解放される。終端抵抗Ｒが接続されている間は、該終端抵抗Ｒには電圧が印加されるが、電流が流れることによる消費電力はそれほど大きい値にはならない。仮に消費電力により発熱が生じても、すぐにオフになり、解放されるので、消費電力により大きな発熱になることはない。
【００２１】
従って、本発明によれば、終端抵抗として大容量のものを用いる必要がなく、しかも電流が流れることによる発熱を冷却する冷却機構は必要ではなくなる。従って、装置の小型化を図ることができる。しかも、通常状態では、終端抵抗に無駄な電流が流れないので、電力効率を向上させることができる。
【００２２】
なお、エミッション電流が小さくなれば、トランジスタＱはオフになり、終端抵抗Ｒの接点スイッチＳがオンになり、サイリスタ２に終端抵抗が接続された状態になり、低電流領域でのサイリスタの確実な動作が保証されるようになる。
【００２３】
以上、説明したように、本発明によれば、負荷電流検出手段の検出結果に基づいて、終端抵抗と直列接続される接点スイッチをオン／オフ制御するため、回路の動作開始時は前記終端抵抗を接続し、定常状態になったから前記終端抵抗を解放することになり、終端抵抗の規格として大容量の抵抗を用いる必要がなくなり、装置が小型化でき、しかも電力効率を向上させることができる。
【００２４】
また、負荷電流が流れることによる電圧降下を利用してその負荷としてリレーコイルが接続されているトランジスタをオン／オフ制御することができる。簡易な構成で、終端抵抗に接続される抵抗のオン／オフ制御が可能となる。
【００２５】
上述の実施の形態例では、３相交流の場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではなく、単相交流又は４相以上の交流電圧にも同様に適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態例を示す回路図である。
【図２】高圧電源の従来回路例を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    ３相交流電源
２    位相制御用サイリスタ
３    電子銃
４    リレーコイル
Ｒ    終端抵抗
Ｒ１  電流検出抵抗
Ｒ２  バイアス抵抗
Ｄ１  整流用ダイオード
Ｄ２  整流用ダイオード
Ｄ３  整流用ダイオード
Ｄ４  整流用ダイオード
Ｄ５  整流用ダイオード
Ｄ６  整流用ダイオード
Ｌ    チョークコイル
Ｃ    平滑コンデンサ
Ｓ    接点スイッチ
Ｔ１  昇圧トランス
Ｔ２  昇圧トランス
Ｔ３  昇圧トランス
【図１】
2006271023.tif 000003
【図２】
2006271023.tif 000004