(57)【要約】【課題】高い応答性を有して出力電圧の高速変化が可能であり、大容量の巻き線トランスを必要とすることなく小型な構成で直流高電圧を出力することができる高圧電源回路を提供する。【解決手段】複数の直流電圧変換回路４０i（ｉ＝１〜Ｎ）を直列に接続して、高圧電源回路１００が個性される。第ｋ段直流電圧変換回路４０k（ｋは１以上Ｎ以下の所定の整数）から第Ｎ段直流電圧変換回路４０Nまでの各直流電圧変換回路４０は、複数のスイッチ素子４４の直列回路を含むスイッチユニット４１，４２を備え、それぞれのスイッチユニット４１，４２の各スイッチ素子４４には、ダイオード４５および抵抗４６が並列に接続されている。【選択図】図４
2008206317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オン・オフをそれぞれ制御可能な複数のスイッチ素子を直列に接続してなるスイッチ素子回路と、該スイッチ素子回路の両端のうちの一端を基準電位部、他端を基準電位部に対して正の電位となる高圧側正電位部とし、該基準電位部から高圧側正電位部に向かう向きが順方向になるように前記複数のスイッチ素子のそれぞれに並列に接続されたダイオードと、前記基準電位部および高圧側正電位部の間に前記スイッチ素子回路と並列に接続されたコンデンサと、前記スイッチ素子回路のうちの互いに隣り合う所定の一組のスイッチ素子の間の箇所に一端が接続されたコイルとを備え、該コイルの他端を低圧側正電位部として、該低圧側正電位部と前記基準電位部との間に正極性の直流入力電圧を印加しつつ、前記所定の一組のスイッチ素子の間の箇所よりも前記基準電位部寄りに存する全てのスイッチ素子から成る第１のスイッチ手段と当該箇所よりも前記高圧側正電位部寄りに存する全てのスイッチ素子から成る第２のスイッチ手段とを交互にオン・オフさせることにより、前記高圧側正電位部と基準電位部との間に前記直流入力電圧を昇圧してなる正極性の直流電圧を発生する昇圧動作が行なわれる直流電圧変換回路をＮ個（Ｎ：２以上の整数）備え、
前記Ｎ個の直流電圧変換回路のうちの１つを第１段直流電圧変換回路、他のそれぞれの直流電圧変換回路を第ｎ段直流電圧変換回路（ｎ：２からＮまでの整数）としたとき、前記Ｎ個の直流電圧変換回路は、それぞれの基準電位部が同電位になり、且つ、第ｎ段直流電圧変換回路の低圧側正電位部が第ｎ−１段直流電圧変換回路の高圧側正電位部と同電位になるように接続され、
少なくともあらかじめ定めた第ｋ段直流電圧変換回路（ｋは１以上、Ｎ以下の所定の整数）から第Ｎ段直流電圧変換回路までの各直流電圧変換回路の第１のスイッチ手段および第２のスイッチ手段をそれぞれ構成する前記スイッチ素子の個数を複数とし、各スイッチ手段の各スイッチ素子に並列に抵抗を接続したことを特徴とする正極性高圧電源回路。
【請求項２】
オン・オフをそれぞれ制御可能な複数のスイッチ素子を直列に接続してなるスイッチ素子回路と、該スイッチ素子回路の両端のうちの一端を基準電位部、他端を基準電位部に対して負の電位となる高圧側負電位部とし、該高圧側負電位部から基準電位部に向かう向きが順方向になるように前記複数のスイッチ素子のそれぞれに並列に接続されたダイオードと、前記基準電位部および高圧側負電位部の間に前記スイッチ素子回路と並列に接続されたコンデンサと、前記スイッチ素子回路のうちの互いに隣り合う所定の一組のスイッチ素子の間の箇所に一端が接続されたコイルとを備え、該コイルの他端を低圧側負電位部として、該低圧側負電位部と前記基準電位部との間に負極性の直流入力電圧を印加しつつ、前記所定の一組のスイッチ素子の間の箇所よりも前記基準電位部寄りに存する全てのスイッチ素子から成る第１のスイッチ手段と当該箇所よりも前記高圧側負電位部寄りに存する全てのスイッチ素子から成る第２のスイッチ手段とを交互にオン・オフさせることにより、前記高圧側負電位部と基準電位部との間に前記直流入力電圧を昇圧してなる負極性の直流電圧を発生する昇圧動作が行なわれる直流電圧変換回路をＮ個（Ｎ：２以上の整数）備え、
前記Ｎ個の直流電圧変換回路のうちの１つを第１段直流電圧変換回路、他のそれぞれの直流電圧変換回路を第ｎ段直流電圧変換回路（ｎ：２からＮまでの整数）としたとき、前記Ｎ個の直流電圧変換回路は、それぞれの基準電位部が同電位になり、且つ、第ｎ段直流電圧変換回路の低圧側正電位部が第ｎ−１段直流電圧変換回路の高圧側正電位部と同電位になるように接続され、
少なくともあらかじめ定めた第ｋ段直流電圧変換回路（ｋは１以上、Ｎ以下の所定の整数）から第Ｎ段直流電圧変換回路までの各直流電圧変換回路の第１のスイッチ手段および第２のスイッチ手段をそれぞれ構成する前記スイッチ素子の個数を複数とし、各スイッチ手段の各スイッチ素子に並列に抵抗を接続したことを特徴とする負極性高圧電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極性または負極性の直流高電圧を出力可能な高圧電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流高圧電源回路としては、商用交流電源などの交流出力を巻き線トランスにより昇圧してなる交流高電圧を、整流回路により整流して直流高電圧を生成するものが大容量の直流高圧電源回路として広く知られている。さらに、比較的小容量の直流高圧電源回路としては、高周波パルス状の直流電圧を巻き線トランスで昇圧し、この巻き線トランスの２次コイル側の出力を、例えば特許文献１に見られるような、コッククロフト・ウォルトン回路と呼ばれる倍電圧整流回路により整流・昇圧して、直流高電圧を発生するようにしたものが知られている。なお、特許文献１のものでは、正極性の直流高電圧を発生する正極性直流高圧電源回路と、負極性の直流高電圧を発生する負極性直流高圧電源回路とを組み合わせ、それらの直流高圧電源回路を交互に周期的に動作させることで、正極性の直流高電圧と負極性の直流高電圧とを交互に発生し、その正極性および負極性の直流高電圧を除電装置の放電電極に付与することで、該放電電極に交流高電圧が印加されるようにしている。
【０００３】
上記のような高圧電源回路は、種々様々の用途で使用され、例えば空中コロナ放電を発生させる除電装置の電源回路や、プラズマ発生用の電源回路として使用される。
【０００４】
ところで、前記した従来の直流高圧電源は、比較的大容量の巻き線トランスを必要とするため、電源回路の構成の小型化や軽量化が難しいという不都合があった。
【０００５】
また、近年、除電装置の除電性能を高めることなどを目的として、出力電圧を高速でパルス状に変化させ得る直流高圧電源（入力電圧の変化に対する出力電圧の応答性が高い直流高圧電源）の必要性が高まっている。しかるに、前記コッククロフト・ウォルトン回路のような整流回路を備えた直流高圧電源回路では、出力電圧を高速で変化させ得る回路を実現することは困難であった。これは、コッククロフト・ウォルトン回路のような整流回路を備えた直流高圧電源回路では、その入力側と出力側との間の電力伝達が、入力側から出力側への一方向にしか行なうことができないためである。
【０００６】
一方、巻き線トランスを使用することなく、正極性または負極性の直流電圧を、それよりも高圧の直流電圧に変換し得る直流電圧変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）として、例えば図１または図３に示す回路も知られている。以下に、図１〜図３を参照して、この直流電圧変換回路を説明する。図１は、正極性の直流電圧を昇圧可能な直流電圧変換回路の要部の回路構成図、図２は図１の直流電圧変換回路に備えたスイッチ素子のオン・オフ動作を示すタイミングチャート、図３は負極性の直流電圧を昇圧可能な直流電圧変換回路の要部の回路構成図である。なお、これらの直流電圧変換回路は公知の回路である。
【０００７】
図１を参照して、この直流電圧変換回路１は、２つのスイッチ素子２，３を直列に接続してなるスイッチ素子回路４と、コイル５と、コンデンサ６と、２つのダイオード７，８とを備える。各スイッチ素子２，３は、そのオン・オフを制御信号により制御可能なスイッチ素子である。図示の例では、各スイッチ素子２，３として、ｎチャネルＦＥＴを用い、スイッチ素子２であるＦＥＴ２のドレン端子とスイッチ素子３であるＦＥＴ３のソース端子とを接続することで、スイッチ素子回路４が構成されている。ただし、スイッチ素子２，３は、そのいずれか一方もしくは両者がｐチャネルＦＥＴにより構成されていてもよい。あるいは、各スイッチ素子２，３はスイッチングトランジスタにより構成されていてもよい。
【０００８】
スイッチ素子２，３のそれぞれには、ダイオード７，８が並列に接続されている。この場合、スイッチ素子回路４のスイッチ素子２側の一端９を基準電位部９、スイッチ素子回路４のスイッチ素子３側の他端１０を正極性の高圧側正電位部１０とし、各ダイオード７，８は、その順方向の向きがいずれも基準電位部９から高圧側正電位部１０に向かう向き（各スイッチ素子２，３の通電方向と逆向き）になるように、それぞれのスイッチ素子２，３に並列接続されている。
【０００９】
コイル５は、その一端１１がスイッチ素子回路４のスイッチ素子２とスイッチ素子３との間の箇所に接続されている。また、コンデンサ６は、基準電位部９と高圧側正電位部１０との間でスイッチ素子回路４と並列に接続されている。
【００１０】
以上のように構成された直流電圧変換回路１では、コイル５の他端１２を基準電位部９に対して正極性の低圧側正電位部１２とし、低圧側正電位部１２に、基準電位部９に対して正極性の直流入力電圧ｅa（＞０）を入力しつつ、スイッチ素子２，３を高速で交互にオン・オフさせる。これにより、高圧側正電位部１０と基準電位部９との間に、直流入力電圧ｅaを昇圧してなる正極性の直流電圧ｅb（基準電位部９に対して高圧側正電位部１０が正極性となる直流電圧）を発生させることができる。
【００１１】
なお、図示例の直流電圧変換回路１では、ＦＥＴ（スイッチ素子）２，３のそれぞれのゲートに図２に示したような波形の矩形波パルスを入力することで、スイッチ素子２，３を交互にオン・オフさせることができる。
【００１２】
補足すると、図２に示した矩形波パルスでは、スイッチ素子２，３の一方のオン期間と他方のオフ期間とが同じになっているが、実際には、両スイッチ素子２，３を共にオフとする所謂デッド期間が設けられ、スイッチ素子２，３が同時にオンになることがないようにされる。ただし、このデッド期間は、スイッチ素子２，３のオン・オフの周期に対して微小な期間であるので、本明細書の説明では、理解の便宜上、該デッド期間は無視する。
【００１３】
ここで、各スイッチ素子２，３のオン・オフの１周期Ｔの期間においてオンとなる期間の割合（１周期Ｔに対する割合）をそのスイッチ素子のオン・オフのデューティ比と呼び、図２に示すように第２のスイッチ素子３のオン・オフのデューティ比をα（０＜α＜１）、第１のスイッチ素子２のオン・オフのデューティ比を１−αとする。このとき、図１の直流電圧変換回路１では、直流入力電圧ｅaと直流電圧ｅbとの関係は、デューティ比αの値に依存し、次式（１）により与えられる。
【００１４】
ｅb＝（１／α）×ｅa      ……（１）
従って、高圧側正電位部１０の直流電圧ｅbは、低圧側正電位部１２の直流入力電圧ｅaを（１／α）倍に昇圧したものとなる。そして、第２のスイッチ素子２のデューティ比αを小さくするほど（第１のスイッチ素子３のデューティ比１−αを大きくするほど）、昇圧の度合いが高まることとなる。
【００１５】
補足すると、この直流電圧変換回路１では、低圧側正電位部１２と、高圧側正電位部１０との間で双方向に電力の伝達が可能である。このため、高圧側正電位部１０に、基準電位部９との間で正極性の直流電圧ｅbを印加しつつ、スイッチ素子２，３のオン・オフを交互に行なうことにより、直流電圧ｅbを式（１）の関係に従って降圧してなる正極性の直流電圧ｅaを低圧側正電位部１２に発生させることもできる。換言すれば、直流電圧変換回路１は、双方向型のＤＣ−ＤＣコンバータとして機能するものである。
【００１６】
図１に示した直流電圧変換回路１は、上記のように正極性の直流電圧を昇圧可能なものであるが、同様の回路構成によって、負極性の直流電圧を昇圧するようにすることもできる。その回路の例が、図３に示す直流電圧変換回路２１である。以下にこの直流電圧変換回路２１を説明する。
【００１７】
この直流電圧変換回路２１は、２つのスイッチ素子２２，２３を直列に接続してなるスイッチ素子回路２４と、コイル２５と、コンデンサ２６と、２つのダイオード２７，２８とを備えることは、図１の直流電圧変換回路１と同様である。なお、図３の例の直流電圧変換回路２１では、スイッチ素子２２，２３として、ｎチャネルＦＥＴを用い、スイッチ素子２２としてのＦＥＴ２２のソース端子とスイッチ素子２３としてのＦＥＴ２３のドレン端子とを接続することで、スイッチ素子回路２４が構成されている。ただし、スイッチ素子２２，２３は、そのいずれか一方もしくは両者がｐチャネルＦＥＴにより構成されていてもよい。あるいは、各スイッチ素子２，３はスイッチングトランジスタにより構成されていてもよい。
【００１８】
そして、図３の直流電圧変換回路２１では、スイッチ素子回路２４のスイッチ素子２２側の一端２９を基準電位部２９、スイッチ素子２３側の他端３０を負極性の高圧側負電位部３０とし、各ダイオード２７，２８は、その順方向の向きがいずれも高圧側負電位部３０から基準電位部２９に向かう向き（各スイッチ素子２２，２３の通電方向と逆向き）になるように、それぞれのスイッチ素子２２，２３に並列接続されている。
【００１９】
また、図１のものと同様に、スイッチ素子回路２４の、スイッチ素子２２とスイッチ素子２３との間の箇所には、コイル２５の一端３１が接続され、基準電位部２９と高圧側負電位部３０との間には、スイッチ素子回路２４と並列にコンデンサ２６が介装されている。
【００２０】
以上のように構成された図３の直流電圧変換回路２１では、コイル２５の他端３２を基準電位部２９に対して負極性の低圧側負電位部３２とし、該低圧側負電位部３２に、基準電位部２９に対して負極性の直流入力電圧−ｅa（＜０）を入力しつつ、第１および第２のスイッチ素子２２，２３を高速で交互にオン・オフさせることにより、高圧側負電位部３０と基準電位部２９との間に、直流入力電圧−ｅaを昇圧してなる負極性の直流電圧−ｅb（基準電位部２９に対して高圧側負電位部３０が負極性となる直流電圧）を発生させることができる。
【００２１】
この場合、スイッチ素子２３のオン・オフのデューティ比をα、スイッチ素子２２のオン・オフのディーティ比を１−αとすると、直流電圧変換回路２１における直流入力電圧−ｅaと直流電圧−ｅbとの関係は、次式（２）により与えられる。
【００２２】
−ｅb＝（１／α）×（−ｅa）      ……（２）
従って、高圧側負電位部３０の直流電圧−ｅbは、低圧側負電位部３２の直流入力電圧−ｅaを（１／α）倍に昇圧したものとなる。そして、スイッチ素子２２のデューティ比αを小さくするほど（スイッチ素子２３のデューティ比１−αを大きくするほど）、昇圧の度合いが高まることとなる。
【００２３】
なお、この直流電圧変換回路２１においても、低圧側負電位部３２と、高圧側負電位部３０との間で双方向に電力の伝達が可能である。このため、高圧側負電位部３０に、基準電位部２９との間で負極性の直流電圧−ｅbを印加しつつ、スイッチ素子２２，２３のオン・オフを交互に行なうことにより、直流電圧−ｅaを式（２）の関係に従って降圧してなる負極性の直流電圧−ｅｓを低圧側負電位部３２に発生させることもできる。換言すれば、直流電圧変換回路２１も双方向型のＤＣ−ＤＣコンバータとして機能する。
【００２４】
以上説明した図１または図３の直流電圧変換回路１，２１は、巻き線トランスを必要とせずに、正極性または負極性の直流電圧を昇圧できる。また、いずれの直流電圧変換回路１，２１でもその入力側と出力側との間（低圧側正電位部１２と高圧側正電位部１０との間、あるいは、低圧側負電位部３２と高圧側負電位部３０との間）で双方向の電力伝達が可能であることから、入力側の直流電圧の変化に対し出力側の直流電圧が高い応答性（速応性）で変化する。従って、直流電圧変換回路１，２１は、小型で、応答性の高い高圧電源回路を構成する上で適していると考えられる。
【００２５】
しかしながら、直流電圧変換回路１，２１では、高圧側電位部１０，３０の直流電圧が直接的にスイッチ素子回路４，２４に印加されるため、スイッチ素子２，３，２２，２３やダイオード７，８，２７，２８の耐圧の制約を受け、単独の直流電圧変換回路１，２１では、数ｋＶに及ぶような十分に高圧の直流電圧（直流高電圧）を発生することは実質的にはできないものとなっていた。
【００２６】
また、例えば、正極性の直流高電圧を得るために、複数の直流電圧変換回路１を用い、第１番目の直流電圧変換回路１の出力電圧を第２番目の直流電圧変換回路１に入力し、第２番目の直流電圧変換回路１の出力電圧を第３番目の直流電圧変換回路１に入力する、というように、複数の直流電圧変換回路１を単純に直列に接続して、段階的な昇圧を行なうようにしても、後段側の直流電圧変換回路１のスイッチ素子回路４，２４には、高圧の直流電圧が直接的に印加されることとなってしまう。このため、複数の直流電圧変換回路１を単純に直列に接続しただけでは、単独の直流電圧変換回路１を使用する場合と同様に、スイッチ素子２，３やダイオード７，８の耐圧の制約上、十分に高圧の直流電圧（直流高電圧）を発生することは実質的にできない。そして、このことは、前記図３の直流電圧変換回路２１の複数を直列に接続した場合でも同様である。
【特許文献１】特開２０００−５８２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
本発明は以上説明した背景に鑑みてなされたものであり、高い応答性を有して出力電圧の高速変化が可能であると共に、大容量の巻き線トランスを必要とすることなく小型な構成で正極性または負極性の直流高電圧を出力することができる高圧電源回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明の高圧電源回路としては、正極性の直流高電圧を発生する正極性高圧電源回路と、負極性の直流高電圧を発生する負極性高圧電源回路とがある。これらの高圧電源回路を概略的に説明すると、正極性高圧電源回路は、前記図１に示したような構成の直流電圧変換回路、もしくは、これと類似の直流電圧変換回路を基本の要素回路とし、その要素回路の複数を直列に接続して構成される。また、本発明の負極性高圧電源回路は、前記図３に示したような構成の直流電圧変換回路、もしくはこれと類似の直流電圧変換回路を基本の要素回路とし、その要素回路の複数を直列に接続して構成される。
【００２９】
以下に本発明の高圧電源回路を説明する。なお、本発明の説明では、本発明の理解の便宜上、後述する図４〜図６とに示した符号を括弧付きの参照符号で付する。その場合、本発明の高圧電源回路に備える個々の直流電圧変換回路を区別する必要がある場合には、各直流電圧変換回路の番数ｉに対応する添え字「i」（ｉ：整数）を付する。なお、当該参照符号は、本発明を限定する趣旨のものではないことはもちろんである。
【００３０】
本発明の正極性高圧電源回路は（図４および図６を参照）、前記の目的を達成するために、オン・オフをそれぞれ制御可能な複数のスイッチ素子（２，３または４４）を直列に接続してなるスイッチ素子回路と、該スイッチ素子回路の両端のうちの一端を基準電位部（９）、他端を基準電位部に対して正の電位となる高圧側正電位部（１０）とし、該基準電位部（９）から高圧側正電位部（１０）に向かう向きが順方向になるように前記複数のスイッチ素子（２，３または４４）のそれぞれに並列に接続されたダイオード（７，８または４５）と、前記基準電位部（９）および高圧側正電位部（１０）の間に前記スイッチ素子回路と並列に接続されたコンデンサ（６）と、前記スイッチ素子回路のうちの互いに隣り合う所定の一組のスイッチ素子の間の箇所に一端が接続されたコイル（５）とを備え、該コイル（５）の他端を低圧側正電位部（１２）として、該低圧側正電位部（１２）と前記基準電位部（９）との間に正極性の直流入力電圧（ｅa）を印加しつつ、前記所定の一組のスイッチ素子の間の箇所よりも前記基準電位部（９）寄りに存する全てのスイッチ素子から成る第１のスイッチ手段と当該箇所よりも前記高圧側正電位部（１０）寄りに存する全てのスイッチ素子から成る第２のスイッチ手段とを交互にオン・オフさせることにより、前記高圧側正電位部（１０）と基準電位部（９）との間に前記直流入力電圧（ｅa）を昇圧してなる正極性の直流電圧（ｅb）を発生する昇圧動作が行なわれる直流電圧変換回路（４０）をＮ個（Ｎ：２以上の整数）備える。
【００３１】
そして、本発明の正極性高圧電源回路は、前記Ｎ個の直流電圧変換回路（４０）のうちの１つを第１段直流電圧変換回路、他のそれぞれの直流電圧変換回路を第ｎ段直流電圧変換回路（ｎ：２からＮまでの整数）としたとき、前記Ｎ個の直流電圧変換回路（４０）は、それぞれの基準電位部（９）が同電位になり、且つ、第ｎ段直流電圧変換回路（４０n）の低圧側正電位部（１２n）が第ｎ−１段直流電圧変換回路（４０n-1）の高圧側正電位部（１０n-1）と同電位になるように接続され、
少なくともあらかじめ定めた第ｋ段直流電圧変換回路（ｋは１以上、Ｎ以下の所定の整数）から第Ｎ段直流電圧変換回路までの各直流電圧変換回路の第１のスイッチ手段および第２のスイッチ手段をそれぞれ構成する前記スイッチ素子（４４）の個数を複数とし、各スイッチ手段の各スイッチ素子（４４）に並列に抵抗（４６）を接続したことを特徴とする。
【００３２】
なお、本発明の正極性高圧電源回路、あるいは、後述する本発明の負極性高圧電源回路において、第１のスイッチ手段をオンにするということは、第１のスイッチ手段を構成する全てのスイッチ素子を同時にオンにすることを意味し、第１のスイッチ手段をオフにするということは、第１のスイッチ手段を構成する全てのスイッチ素子を同時にオフにすることを意味する。第２のスイッチ手段のオン・オフについても同様である。
【００３３】
かかる本発明の正極性高圧電源回路によれば、第ｎ−１段直流電圧変換回路（４０n-1）の出力電圧（ｅbn-1）が、第ｎ段直流電圧変換回路（４０n）に入力されることとなる。そして、各直流電圧変換回路（４０）の第１のスイッチ手段と第２のスイッチ手段とを交互にオン・オフさせることにより、各直流電圧変換回路（４０）の昇圧動作が行なわれる。
【００３４】
これにより、第１段直流電圧変換回路（４０1）に入力される直流入力電圧（ｅa1）は、第２段〜第Ｎ段直流電圧変換回路（４０2〜４０N）によって順次、段階的に昇圧され、最終的に第Ｎ段直流電圧変換回路（４０N）から、高圧の直流電圧（ｅbN）が出力されることとなる。
【００３５】
この場合、各直流電圧変換回路（４０）の出力電圧（ｅb）は、該直流電圧変換回路の段の番数が大きいほど大きくなり、ひいては、各スイッチ手段の両端間に作用し得る最大の電圧も大きくなる。しかるに、第ｋ段直流電圧変換回路から第Ｎ段直流電圧変換回路までの各直流電圧変換回路の第１のスイッチ手段および第２のスイッチ手段をそれぞれ構成する前記スイッチ素子（４４）の個数を複数とし、各スイッチ手段の各スイッチ素子（４４）に並列に抵抗（４６）が接続されている。このため、第ｋ段直流電圧変換回路から第Ｎ段直流電圧変換回路までの各直流電圧変換回路の各スイッチ手段を構成するスイッチ素子（４４）の直列回路に、該直流電圧変換回路の出力電圧と同程度の電圧が作用しても、その電圧を前記抵抗で分圧してなる電圧が、各スイッチ素子およびこれに並列接続されたダイオードに作用することとなる。このため、第ｋ段直流電圧変換回路から第Ｎ段直流電圧変換回路までの各直流電圧変換回路のスイッチ素子およびダイオードに作用する電圧をそれらの耐圧内の電圧に抑えることができる。また、第ｋ段直流電圧変換回路から第Ｎ段直流電圧変換回路までの各直流電圧変換回路以外の各直流電圧変換回路については、その出力電圧を低めに抑えることができるので、その直流電圧変換回路の各スイッチ手段のスイッチ素子の個数が１個であっても、該スイッチ素子およびこれに並列に接続されたダイオードに作用する電圧をそれらの耐圧内の電圧に抑えることができる。
【００３６】
その結果、本発明の正極性高圧電源回路によれば、大容量の巻き線トランスを必要とすることなく小型な構成で正極性の直流高電圧を出力することができる。また、各直流電圧変換回路は、その入力側と出力側との間で双方向の電力伝達が可能であるので、高い応答性を有して出力電圧の高速変化が可能である。
【００３７】
次に、本発明の負極性高圧電源回路は（図５および図６を参照）、前記の目的を達成するために、オン・オフをそれぞれ制御可能な複数のスイッチ素子（２２，２３または４４）を直列に接続してなるスイッチ素子回路と、該スイッチ素子回路の両端のうちの一端を基準電位部（２９）、他端を基準電位部に対して負の電位となる高圧側負電位部（３０）とし、該高圧側負電位部（３０）から基準電位部（２９）に向かう向きが順方向になるように前記複数のスイッチ素子（２２，２３または４４）のそれぞれに並列に接続されたダイオード（２７，２８または４５）と、前記基準電位部（２９）および高圧側負電位部（３０）の間に前記スイッチ素子回路と並列に接続されたコンデンサ（２６）と、前記スイッチ素子回路のうちの互いに隣り合う所定の一組のスイッチ素子の間の箇所に一端が接続されたコイル（２５）とを備え、該コイル（２５）の他端を低圧側負電位部（３２）として、該低圧側負電位部（３２）と前記基準電位部（２９）との間に負極性の直流入力電圧（−ｅa）を印加しつつ、前記所定の一組のスイッチ素子の間の箇所よりも前記基準電位部（２９）寄りに存する全てのスイッチ素子から成る第１のスイッチ手段と当該箇所よりも前記高圧側負電位部（３０）寄りに存する全てのスイッチ素子から成る第２のスイッチ手段とを交互にオン・オフさせることにより、前記高圧側負電位部（３０）と基準電位部（２９）との間に前記直流入力電圧（−ｅa）を昇圧してなる負極性の直流電圧（−ｅb）を発生する昇圧動作が行なわれる直流電圧変換回路（５０）をＮ個（Ｎ：２以上の整数）備える。
【００３８】
そして、本発明の負極性高圧電源回路は、前記Ｎ個の直流電圧変換回路（５０）のうちの１つを第１段直流電圧変換回路、他のそれぞれの直流電圧変換回路を第ｎ段直流電圧変換回路（ｎ：２からＮまでの整数）としたとき、前記Ｎ個の直流電圧変換回路（５０）は、それぞれの基準電位部（２９）が同電位になり、且つ、第ｎ段直流電圧変換回路（５０n）の低圧側正電位部（３２n)が第ｎ−１段直流電圧変換回路（５０n-1）の高圧側正電位部（３０n-1）と同電位になるように接続され、少なくともあらかじめ定めた第ｋ段直流電圧変換回路（ｋは１以上、Ｎ以下の所定の整数）から第Ｎ段直流電圧変換回路までの各直流電圧変換回路（５０）の第１のスイッチ手段および第２のスイッチ手段をそれぞれ構成する前記スイッチ素子（４４）の個数を複数とし、各スイッチ手段の各スイッチ素子（４４）に並列に抵抗（４６）を接続したことを特徴とする。
【００３９】
かかる本発明の負極性高圧電源回路によれば、前記本発明の正極性高圧電源回路と同様に、第１段直流電圧変換回路（５０1）に入力される直流入力電圧（−ｅa1）は、第２段〜第Ｎ段直流電圧変換回路（５０2〜５０N）によって順次、段階的に昇圧され、最終的に第Ｎ段直流電圧変換回路（５０N）から、高圧の直流電圧（ｅbN）が出力されることとなる。
【００４０】
この場合、本発明の負極性高圧電源回路と同様に、第ｋ段直流電圧変換回路から第Ｎ段直流電圧変換回路までの各直流電圧変換回路の第１のスイッチ手段および第２のスイッチ手段をそれぞれ構成する前記スイッチ素子（４４）の個数を複数とし、各スイッチ手段の各スイッチ素子（４４）に並列に抵抗（４６）が接続されている。このため、第ｋ段直流電圧変換回路から第Ｎ段直流電圧変換回路までの各直流電圧変換回路のスイッチ素子およびダイオードに作用する電圧をそれらの耐圧内の電圧に抑えることができる。また、第ｋ段直流電圧変換回路から第Ｎ段直流電圧変換回路までの各直流電圧変換回路以外の各直流電圧変換回路については、その出力電圧を低めに抑えることができるので、その直流電圧変換回路の各スイッチ手段のスイッチ素子の個数が１個であっても、該スイッチ素子およびこれに並列に接続されたダイオードに作用する電圧をそれらの耐圧内の電圧に抑えることができる。
【００４１】
その結果、本発明の負極性高圧電源回路によれば、大容量の巻き線トランスを必要とすることなく小型な構成で正極性の直流高電圧を出力することができる。また、各直流電圧変換回路は、その入力側と出力側との間で双方向の電力伝達が可能であるので、高い応答性を有して出力電圧の高速変化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
次に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。まず、本発明の正極性高圧電源回路の一実施形態を図４および図５を参照して説明する。図４は、本実施形態の正極性高圧電源回路の回路構成図、図５は該正極性高圧電源回路に備えたスイッチユニットの回路構成図である。
【００４３】
図４を参照して、本実施形態の正極性高圧電源回路１００は、複数（Ｎ個）の直流電圧変換回路４０i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を、順次（添え字ｉの順番で）、直列に接続して構成されている。図示の例では、Ｎ＝３である。なお、以降、各直流電圧変換回路４０iを、第ｉ段直流電圧変換回路４０ｉということがある。また、各直流電圧変換回路４０iの構成要素を区別するために、その構成要素の参照符号に必要に応じて添え字「i」を付する。
【００４４】
各直流電圧変換回路４０iは、前記図１に示した直流電圧変換回路１と同一か、もしくは、その一部の構成を変更したものである。本実施形態では、第１段直流電圧変換回路４０1は、図１の直流電圧変換回路１と同一である。従って、第１段直流電圧変換回路４０1については、その構成要素に図１と同一の参照符号（もしくは添え字「１」を付加した参照符号）を付し、説明を省略する。
【００４５】
一方、本実施形態では、第２段直流電圧変換回路４０2から第Ｎ段直流電圧変換回路４０Nまでの各直流電圧変換回路４０i（ｉ＝２〜Ｎ）は、図１の直流電圧変換回路１のスイッチ素子２およびダイオード７からなる並列回路と、スイッチ素子３およびダイオード８からなる並列回路とを、それぞれ後述するスイッチユニット４１i，４２iで置き換えた形態の回路構成とされている。
【００４６】
すなわち、第２段〜第Ｎ段までの各直流電圧変換回路４０i（ｉ＝２〜Ｎ）は、スイッチユニット４１i，４２iと、コイル５iと、コンデンサ６iとを備える。この場合、各スイッチユニット４１i，４２iは、いずれも２つの電流入出部４３ａ，４３ｂを備えている。電流入出部４３ａ，４３ｂはそれぞれ、第１段直流電圧変換回路４０iの各スイッチ素子２，３としてのｎチャネルＦＥＴのドレイン、ソースに相当するものである。そして、スイッチユニット４１iの電流入出部４３ａとスイッチユニット４２iの電流入出部４３ｂとを互いに接続することにより、スイッチユニット４１i，４２iが直列に接続されている。また、スイッチユニット４１iの電流入出部４３ｂを基準電位部９i、スイッチ素子４２iの電流入出部４３ａを高圧側正電位部１０iとし、これらの間で、スイッチユニット４１i，４２iの直列回路と並列にコンデンサ６iが接続されている。さらに、スイッチユニット４１iとスイッチユニット４２iとの間の箇所にコイル５iの一端が接続され、該コイル５iの他端が低圧側正電位部１２iとされている。
【００４７】
前記各スイッチユニット４１i，４２iは、いずれも同一構成のものである。その回路構成を図５を参照して説明すると、各スイッチユニット４１i，４２iは、複数のスイッチ素子４４を直列に接続してなる直列回路と、この直列回路のスイッチ素子４４のそれぞれに並列に接続されたダイオード４５および抵抗４６と、スイッチ素子４４のオン・オフ動作を行なわせるための駆動回路４７とから構成されている。本実施形態では、各スイッチ素子４４は、ｎチャネルＦＥＴにより構成されている。そして、これらのスイッチ素子４４の直列回路の一端（図５の最上段のスイッチ素子４４（ｎチャネルＦＥＴ）のドレイン）を電流入出部４３ａとし、他端（図５の最下段のスイッチ素子４４（ｎチャネルＦＥＴ）のソース）を電流入出部４３ｂとしている。従って、スイッチユニット４１iの複数のスイッチ素子４４の直列回路と、スイッチユニット４２iの複数のスイッチ素子４４の直列回路とは直列に接続されており、その直列接続によって、本発明の正極性高圧電源回路におけるスイッチ素子回路が構成されていることとなる。そのスイッチ素子回路のスイッチ素子４４の個数は、各スイッチユニット４１i，４２iのスイッチ素子４４の個数の総和（偶数個）である。また、スイッチユニット４１iの最も電流入出部４３ａ寄りのスイッチ素子４４（図５の最上段のスイッチ素子４４）と、スイッチユニット４２iの最も電流入出部４３ｂ寄りのスイッチ素子４４とが本発明の正極性高圧電源回路における所定の一組のスイッチ素子に相当するものとなる。
【００４８】
各ダイオード４５は、その順方向が、電流入出部４３ｂから電流入出部４３ａに向かう向き（各スイッチ素子４４を流れる電流の向きと逆向き）、ひいては、前記基準電位部９iから高圧側電位部１０iに向かう向きに向けられている。また、各抵抗４６は、いずれも同一の抵抗値を有し、その抵抗値は、比較的大きな抵抗値（各抵抗４６を流れる電流が十分に微小となるような抵抗値）である。
【００４９】
駆動回路４７は、スイッチ素子４４の個数と同数の巻き線トランス４８を備えている。それぞれの巻き線トランス４８は、その２次巻き線が該巻き線トランス４８に対応するスイッチ素子４４（ｎチャネルＦＥＴ）のゲートとソースとの間に介装されている。そして、それらの巻き線トランス４８の１次巻き線は、一対の制御信号入力部４９ａ，４９ｂの間で互いに並列に接続されている。従って、該制御信号入力部４９ａ，４９ｂに矩形波状の駆動信号を入力することにより、各巻き線トランス４８の２次巻き線に同時に矩形波状の駆動信号が誘起され、その駆動信号が、各スイッチ素子４４のゲートに同時に入力されるようになっている。これにより、各スイッチユニット４１i，４２i毎に、それに含まれる全てのスイッチ素子４４のオン・オフが同時に行なわれるようになっている。
【００５０】
なお、各巻き線トランス４８は、各スイッチ素子４４の駆動信号（ゲート信号）を出力するものであるので、微小な電流を流せるものでよい。このため、各巻き線トランス４８は、小容量のものでよい。
【００５１】
また、本実施形態では、スイッチ素子４４をｎチャネルＦＥＴにより構成したが、ｐチャネルＦＥＴを使用してもよく、あるいは、スイッチングトランジスタを使用してもよい。
【００５２】
補足すると、各スイッチユニット４１i，４２iに含まれるスイッチ素子４４の個数は第ｉ段直流電圧変換回路４０iの出力電圧ｅbiをその個数で除算してなる電圧値が個々のスイッチ素子４４およびダイオード４５の耐圧を超えないように設定される。
【００５３】
また、第２段から第Ｎ段までの各直流電圧変換回路４０i（ｉ＝２〜Ｎ）については、スイッチユニット４１iに含まれる全てのスイッチ素子によって、本発明の正極性高圧電源回路における第１のスイッチ手段が構成され、スイッチユニット４２iに含まれる全てのスイッチ素子によって、本発明の正極性高圧電源回路における第２のスイッチ手段が構成されることとなる。さらに、第１段直流電圧変換回路４０1については、スイッチ素子２，３によって、それぞれ本発明の正極性高圧電源回路における第１のスイッチ手段、第２のスイッチ手段が構成されると共に、スイッチ素子２，３が一組のスイッチ素子に相当するものとなる。
【００５４】
以上説明した第２段以降の各直流電圧変換回路４０i（ｉ＝２〜Ｎ）では、コイル５iの他端である低圧側正電位部１２iと基準電位部９iとの間に正極性の直流電圧ｅai（定電圧または周期的に変化する直流電圧）を印加しつつ、スイッチユニット４１i，４２iをそれぞれに対応する前記駆動回路４７を介して交互にオン・オフさせることにより、図１の直流電圧変換回路１と同様に、直流電圧変換回路４０iの昇圧動作が行なわれ、高圧側正電位部１０iと基準電位部９iとの間に、直流電圧ｅaiを昇圧してなる正極性の直流電圧ｅbi（基準電位部９iに対して高圧側正電位部１０iが正極性となる直流電圧）が発生することとなる。ここで、スイッチユニット４１iをオンにするということは、該スイッチユニット４１iに含まれる全てのスイッチ素子４４を同時にオンにすることを意味し、スイッチユニット４１iをオフにするということは、該スイッチユニット４１iに含まれる全てのスイッチ素子４４を同時にオフにすることを意味する。スイッチユニット４２iのオン・オフについても同様である。
【００５５】
この場合、スイッチユニット４１iがオフで、且つスイッチユニット４２iがオンになっている状態では、スイッチユニット４１iの両端間に、第ｉ段直流電圧変換回路４０iの出力電圧である直流電圧ｅbiとほぼ同等の電圧が作用するが、その電圧は、スイッチユニット４１iの抵抗４６によりスイッチ素子４４の個数分に分圧される。そして、その分圧された電圧が、スイッチユニット４１iの各スイッチ素子４４およびダイオード４５の並列回路に作用することとなる。同様に、スイッチユニット４１iがオンで、且つスイッチユニット４２iがオフになっている状態では、スイッチユニット４２iの両端間に作用する電圧（≒ｅbi）は、スイッチユニット４２iの抵抗４６によりスイッチ素子４４の個数分に分圧され、その分圧された電圧が、スイッチユニット４２iの各スイッチ素子４４およびダイオード４５の並列回路に作用することとなる。
【００５６】
従って、各スイッチユニット４１i，４２iのスイッチ素子４４の個数を前記したように設定しておくことにより、基準電位部９iと高圧側正電位部１０iとの間の直流電圧ｅbi（直流電圧変換回路４０iの出力電圧）が比較的大きな電圧であっても、各スイッチ素子４４およびダイオード４５にそれらの耐圧を超えるような過大な電圧が作用するのを防止できる。このため、各スイッチ素子４４およびダイオード４５の耐圧を、図１の直流電圧変換回路１のスイッチ素子２，３およびダイオード７，８の耐圧と同じとした場合、第２段以降の各直流電圧変換回路４０iは、直流電圧変換回路１よりも、より高い出力電圧を発生させることができることとなる。
【００５７】
本実施形態の正極性高圧電源回路１００は、図４に示す如く、これらの直流電圧変換回路４０i（ｉ＝１〜Ｎ）を直列に接続して構成されている。すなわち、ｎを２〜Ｎまでの任意の整数としたとき、第ｎ段直流電圧変換回路４０nの基準電位部９nおよび低圧側正電位部１２nがそれぞれ、第ｎ−１段直流電圧変換回路４０n-1の基準電位部９n-1、高圧側正電位部１０n-1に同電位に接続されている。これにより、第ｎ−１段直流電圧変換回路４０n-1の出力電圧ｅbn-1が、第ｎ段直流電圧変換回路４０nに直流入力電圧ｅanとして入力されるようになっている。
【００５８】
以上のように構成された本実施形態の正極性高圧電源回路１００では、それを構成する第ｉ段直流電圧変換回路４０iは、ｉの値が大きくなるほど、出力電圧ｅbiが大きくなるものの、第２段以降の各直流電圧変換回路４０i（ｉ＝２〜Ｎ）の各スイッチユニット４１i，４２iが前記したように構成されている。このため、各スイッチユニット４１i，４２iに含まれる各スイッチ素子４４やダイオード４５に、それらの耐圧を超える過剰な電圧が作用するのを防止できる。従って、最終的に第Ｎ段直流電圧変換回路４０Nから高圧の直流電圧を出力させることができる。
【００５９】
この場合、第１段直流電圧変換回路４０1を含めて各直流電圧変換回路４０iは、いずれも、その入力側と出力側との間で双方向の電力伝達が可能であるので、第１段直流電圧変換回路４０1に入力する直流電圧ｅa1が比較的高速で変化するような波形のものであっても、それに高い応答性で追従する高圧の直流電圧ｅbNを正極性高圧電源回路１００で生成することができる。
【００６０】
次に、本発明の負極性高圧電源回路の一実施形態を図６および前記図５を参照して説明する。図６は本実施形態の負極性高圧電源回路の回路構成図である。
【００６１】
図６を参照して、本実施形態の負極性高圧電源回路２００は、複数（Ｎ個）の直流電圧変換回路５０i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を、順次（添え字ｉの順番で）、直列に接続して構成されている。図示の例では、Ｎ＝３である。なお、以降、前記正極性高圧電源回路１００の場合と同様に、各直流電圧変換回路５０iを、第ｉ段直流電圧変換回路５０ｉということがある。また、各直流電圧変換回路５０iの構成要素を区別するために、その構成要素の参照符号に必要に応じて添え字「i」を付する。
【００６２】
各直流電圧変換回路５０iは、前記図３に示した直流電圧変換回路２１と同一か、もしくは、その一部の構成を変更したものである。本実施形態では、第１段直流電圧変換回路５０1は、図３の直流電圧変換回路２１と同一である。従って、第１段直流電圧変換回路５０1については、その構成要素に図３と同一の参照符号（もしくは添え字「１」を付加した参照符号）を付し、説明を省略する。
【００６３】
一方、本実施形態では、第２段直流電圧変換回路５０2から第Ｎ段直流電圧変換回路５０Mまでの各直流電圧変換回路５０i（ｉ＝２〜Ｎ）は、前記直流電圧変換回路２１のスイッチ素子２２およびダイオード２７からなる並列回路と、スイッチ素子２３およびダイオード２８からなる並列回路とを、それぞれスイッチユニット４１i，４２iで置き換えた形態の回路構成とされている。このスイッチユニット４１i，４２iは、前記図５に示したスイッチユニットと同じ回路構成のものである。ただし、本実施形態では、各スイッチユニット４１i，４２iは、図４に示すものと上下が反転されており、スイッチユニット４１iの電流入出部４３ａ，４３ｂのうちの電流入出部４３ｂと、スイッチユニット４２iの電流入出部４３ａ，４３ｂのうちの電流入出部４３ａとを互いに接続することにより、スイッチユニット４１i，４２iが直列に接続されている。そして、スイッチユニット４１iの電流入出部４３ａと、スイッチユニット４２iの電流入出部４３ｂとをそれぞれ第ｉ段直流電圧変換回路５０iの基準電位部２９i、高圧側電位部３０iとし、これらの間で、スイッチユニット４１i，４２iの直列回路と並列にコンデンサ２６iが接続されている。また、スイッチユニット４１iとスイッチユニット４２iとの間の箇所にコイル２５iの一端が接続され、該コイル２５iの他端が低圧側負電位部３２iとされている。
【００６４】
なお、本実施形態では、各スイッチユニット４１i，４２iの各スイッチ素子４４をｎチャネルＦＥＴにより構成したが、ｐチャネルＦＥＴを使用してもよく、あるいは、スイッチングトランジスタを使用してもよい。
【００６５】
また、各スイッチユニット４１i，４２iに含まれるスイッチ素子４４の個数は直流電圧変換回路５０iの出力電圧−ｅbiをその個数で除算してなる電圧値が個々のスイッチ素子４４およびダイオード４５の耐圧を超えないように設定されている。
【００６６】
補足すると、本実施形態では、スイッチユニット４１iの複数のスイッチ素子４４の直列回路とスイッチユニット４２iの複数のスイッチ素子４４の直列回路との直列接続によって、本発明の負極性高圧電源回路におけるスイッチ素子回路が構成されることとなる。また、スイッチユニット４１iに含まれる全てのスイッチ素子によって、本発明の負極性高圧電源回路における第１のスイッチ手段が構成され、スイッチユニット４２iに含まれる全てのスイッチ素子によって、本発明の負極性高圧電源回路における第２のスイッチ手段が構成されることとなる。また、スイッチユニット４１iの最も電流入出部４３ｂ寄りのスイッチ素子４４（図５の最下段のスイッチ素子４４）と、スイッチユニット４２iの最も電流入出部４３ａ寄りのスイッチ素子４４（図５の最上段のスイッチ素子４４）とが本発明の負極性高圧電源回路における所定の一組のスイッチ素子に相当するものとなる。さらに、第１段直流電圧変換回路５０1については、スイッチ素子２２，２３によって、それぞれ本発明の負極性高圧電源回路における第１のスイッチ手段、第２のスイッチ手段が構成されると共に、スイッチ素子２２，２３が所定の一組のスイッチ素子に相当するものとなる。
【００６７】
以上説明した第２段以降の各直流電圧変換回路５０i（ｉ＝２〜Ｎ）では、コイル２５iの他端である低圧側正電位部３２iと基準電位部２９iとの間に負極性の直流電圧−ｅai（定電圧または周期的に変化する直流電圧）を印加しつつ、スイッチユニット４１i，４２iを交互にオン・オフさせることにより、図３の直流電圧変換回路２１と同様に、直流電圧変換回路５０iの昇圧動作が行なわれ、高圧側負電位部３０iと基準電位部２９iとの間に、直流電圧−ｅaiを昇圧してなる負極性の直流電圧−ｅbi（基準電位部２９iに対して高圧側負電位部３０iが負極性となる直流電圧）が発生することとなる。なお、各スイッチユニット４１i，４２iのオン・オフの意味は、前記正極性高圧電源回路１００の場合と同じである。
【００６８】
この場合、各スイッチユニット４１i，４２iのスイッチ素子４４の個数を前記したように設定しておくことにより、正極性高圧電源回路１００の場合と同様に、基準電位部２９iと高圧側負電位部３０iとの間の直流電圧−ｅbi（直流電圧変換回路５０iの出力電圧）が比較的大きな電圧であっても、各スイッチ素子４４およびダイオード４５にそれらの耐圧を超えるような過大な電圧が作用するのを防止できる。このため、各スイッチ素子４４およびダイオード４５の耐圧を、図３の直流電圧変換回路２１のスイッチ素子２２，２３およびダイオード２７，２８の耐圧と同じとした場合、第２段以降の各直流電圧変換回路５０iは、直流電圧変換回路２１よりも、より高い出力電圧を発生させることができることとなる。
【００６９】
本実施形態の負極性高圧電源回路２００は、図６に示す如く、これらの直流電圧変換回路５０i（ｉ＝１〜Ｎ）を直列に接続して構成されている。すなわち、第ｎ段直流電圧変換回路４０n（ｎは２〜Ｎまでの任意の整数）の基準電位部９nおよび低圧側負電位部３２nがそれぞれ、第ｎ−１段直流電圧変換回路５０n-1の基準電位部２９n-1、高圧側負電位部３０n-1に同電位に接続されている。これにより、第ｎ−１段直流電圧変換回路５０n-1の出力電圧−ｅbn-1が、第ｎ段直流電圧変換回路５０nに直流入力電圧−ｅanとして入力されるようになっている。
【００７０】
以上のように構成された本実施形態の負極性高圧電源回路２００では、それを構成する第ｉ段直流電圧変換回路５０iは、ｉの値が大きくなるほど、出力電圧−ｅbiの大きさが大きくなるものの、前記正極性高圧電源回路１００の場合と同様に、各スイッチユニット４１i，４２iに含まれる各スイッチ素子４４やダイオード４５に、それらの耐圧を超える過剰な電圧が作用するのを防止できる。従って、最終的に第Ｎ段直流電圧変換回路５０Nから高圧の直流電圧を出力させることができる。
【００７１】
また、第１段直流電圧変換回路５０1を含めて各直流電圧変換回路５０iは、いずれも、その入力側と出力側との間で双方向の電力伝達が可能であるので、第１段直流電圧変換回路５０1に入力する直流電圧−ｅa1が比較的高速で変化するような波形のものであっても、それに高い応答性で追従する高圧の直流電圧−ｅbNを負極性高圧電源回路２００で生成することができる。
【００７２】
なお、以上説明した各実施形態では、正極性または負極性高圧電源回路１００または２００を、３段構成としたが、２段構成、あるいは、４段以上の構成であってもよい。また、第１段直流電圧変換回路４０1または５０1は、２つのスイッチ素子２，３または２２，２３だけを備えるものとしたが、第２段〜第Ｎ段直流電圧変換回路４０2〜４０Nまたは５０2〜５０Nと同様に、前記したスイッチユニット４１，４２を備える構成としてもよい。
【００７３】
また、以上説明した各実施形態では、正極性または負極性の直流高電圧だけを生成するものを示したが、それらの正極性高圧電源回路１００および負極性高圧電源回路２００を組合わせることにより、両極性の直流高電圧を生成するようにしてもよい。あるいは、例えば、正極性高圧電源回路１００および負極性高圧電源回路２００の出力電圧をそれぞれ周期的に変化させるようにして、それらの出力電圧を周期的に交互に切り換えることによって、交流高電圧を生成するようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の正極性高圧電源回路の実施形態に関連する直流電圧変換回路の回路構成図。
【図２】図１の直流電圧変換回路のスイッチ素子の動作を示すタイミングチャート。
【図３】本発明の負極性高圧電源回路の実施形態に関連する直流電圧変換回路の回路構成図。
【図４】本発明の正極性高圧電源回路の実施形態の回路構成図。
【図５】図４の回路に備えたスイッチユニットの回路構成図。
【図６】本発明の負極性高圧電源回路の実施形態の回路構成図。
【符号の説明】
【００７５】
２，３，２２，２３，４４…スイッチ素子、７，８，２７，２８，４５…ダイオード、４６…抵抗、５（５i），２５（２５i）…コイル、６（６i），２６（２６i）…コンデンサ、９（９i），２９（２９i）…基準電位部、１０（１０i）…高圧側正電位部、１２（１２i）…低圧側正電位部、３０（３０i）…高圧側負電位部、３２（３２i）…低圧側負電位部、１００…正極性高圧電源回路、２００…負極性高圧電源回路。
【図１】
2008206317.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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