(57)【要約】【課題】平滑コンデンサと負荷装置との間に、抵抗体を接続することで定常時に発生する損失を抑制可能な高信頼の直流電圧発生装置を提供する。【解決手段】単位構成の共振型コンバータの入力を複数台直流電源に並列接続し、この単位構成の共振型コンバータの出力を並列接続し、その出力電圧平滑用の平滑コンデンサを並列に接続した直流電圧発生装置において、平滑コンデンサの片側の端子と負荷装置との間に抵抗を直列接続し、この抵抗の抵抗値Ｒを、負荷装置が短絡した時の短絡電流をＩｓ（ｔ）、短絡時に発生する負荷装置内のアーク電圧をＶａ（Ｉ）、負荷装置に流入するエネルギの最大許容値をＥｍａｘとしたとき、Ｅｍａｘ　＞∫（Ｉｓ（ｔ）×Ｖａ（Ｉ））ｄｔを満足するＲとしたので、定常時に発生する損失を抑制し、かつ負荷装置短絡時のエネルギ流入量を許容値以下にすることができる。【選択図】　図１
2004104957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、
第１のスイッチング素子を正極側、第２のスイッチング素子を負極側とする第１のスイッチ直列接続回路と、第３のスイッチング素子を正極側、第４のスイッチング素子を負極側とする第２のスイッチ直列接続回路とが並列接続され、前記各スイッチ直列接続回路の正極側が前記直流電源の正極に接続され、前記各スイッチ直列接続回路の負極側が前記直流電源の負極に接続され、前記第１〜第４のスイッチング素子にそれぞれ環流用ダイオードが逆並列接続されたインバータ回路と、前記第１及び第２のスイッチング素子の相互接続点と前記第３及び第４のスイッチング素子の相互接続点との間に、キャパシタンスを介して１次巻線が接続されたトンランスと、前記トランスの２次巻線に接続された全波整流回路とで構成される単位構成の共振型コンバータと、
前記単位構成の共振型コンバータの入力を複数台、前記直流電源に並列接続し、前記単位構成の共振型コンバータの出力を並列接続し、複数台の共振型コンバータの出力に出力電圧平滑化のための平滑コンデンサを並列に接続した直流電圧発生装置において、
前記平滑コンデンサの片側の端子と負荷装置との間に抵抗を直列接続し、この抵抗の抵抗値Ｒを、
負荷装置が短絡した時の短絡電流をＩｓ（ｔ）、短絡時に発生する負荷装置内のアーク電圧をＶａ（Ｉ）、負荷装置に流入するエネルギの最大許容値をＥｍａｘとした時、
Ｅｍａｘ　＞∫（Ｉｓ（ｔ）×Ｖａ（Ｉ））ｄｔ
を満足するＲとしたことを特徴とする直流電圧発生装置。
【請求項２】
直流電源と、
第１のスイッチング素子を正極側、第２のスイッチング素子を負極側とする第１のスイッチ直列接続回路と、第３のスイッチング素子を正極側、第４のスイッチング素子を負極側とする第２のスイッチ直列接続回路とが並列接続され、前記各スイッチ直列接続回路の正極側が前記直流電源の正極に接続され、前記各スイッチ直列接続回路の負極側が前記直流電源の負極に接続され、前記第１〜第４のスイッチング素子にそれぞれ環流用ダイオードが逆並列接続されたインバータ回路と、前記第１及び第２のスイッチング素子の相互接続点と前記第３及び第４のスイッチング素子の相互接続点との間に、キャパシタンスを介して１次巻線が接続されたトンランスと、前記トランスの２次巻線に接続された全波整流回路とで構成される単位構成の共振型コンバータと、
前記単位構成の共振型コンバータの入力を複数台、前記直流電源に並列接続し、前記単位構成の共振型コンバータの出力を並列接続し、複数台の共振型コンバータの出力に出力電圧平滑化のための平滑コンデンサを並列に接続した直流電圧発生装置において、
前記平滑コンデンサの片側の端子と負荷装置との間に抵抗とインダクタを直列接続し、この抵抗の抵抗値Ｒを、
負荷装置が短絡した時の短絡電流Ｉｓ（ｔ）、短絡時に発生する負荷装置内のアーク電圧をＶａ（Ｉ）、負荷装置に流入するエネルギの最大許容値をＥｍａｘとした時、
Ｅｍａｘ＞∫（Ｉｓ（ｔ）×Ｖａ（Ｉ））ｄｔ
を満足するＲとしたことを特徴とする直流電圧発生装置。
【請求項３】
直流電源と、
第１のスイッチング素子を正極側、第２のスイッチング素子を負極側とする第１のスイッチ直列接続回路と、第３のスイッチング素子を正極側、第４のスイッチング素子を負極側とする第２のスイッチ直列接続回路とが並列接続され、前記各スイッチ直列接続回路の正極側が前記直流電源の正極に接続され、前記各スイッチ直列接続回路の負極側が前記直流電源の負極に接続され、前記第１〜第４のスイッチング素子にそれぞれ環流用ダイオードが逆並列接続されたインバータ回路と、前記第１及び第２のスイッチング素子の相互接続点と前記第３及び第４のスイッチング素子の相互接続点との間に、キャパシタンスを介して１次巻線が接続されたトンランスと、前記トランスの２次巻線に接続された全波整流回路とで構成される単位構成の共振型コンバータと、
前記単位構成の共振型コンバータの入力を複数台、前記直流電源に並列接続し、前記単位構成の共振型コンバータの出力を並列接続し、複数台の共振型コンバータの出力に出力電圧平滑化のための平滑コンデンサを並列に接続した直流電圧発生装置において、
前記平滑コンデンサの片側の端子と負荷装置との間に抵抗とインダクタを直列接続し、負荷装置の短絡電流を検出する電流検出手段と、前記短絡電流が流れた時に可変抵抗の抵抗値を変化させる抵抗値可変手段を備えたことを特徴とする直流電圧発生装置。
【請求項４】
直流電源と、
第１のスイッチング素子を正極側、第２のスイッチング素子を負極側とする第１のスイッチ直列接続回路と、第３のスイッチング素子を正極側、第４のスイッチング素子を負極側とする第２のスイッチ直列接続回路とが並列接続され、前記各スイッチ直列接続回路の正極側が前記直流電源の正極に接続され、前記各スイッチ直列接続回路の負極側が前記直流電源の負極に接続され、前記第１〜第４のスイッチング素子にそれぞれ環流用ダイオードが逆並列接続されたインバータ回路と、前記第１及び第２のスイッチング素子の相互接続点と前記第３及び第４のスイッチング素子の相互接続点との間に、キャパシタンスを介して１次巻線が接続されたトンランスと、前記トランスの２次巻線に接続された全波整流回路とで構成される単位構成の共振型コンバータと、
前記単位構成の共振型コンバータの入力を複数台、前記直流電源に並列接続し、前記単位構成の共振型コンバータの出力を並列接続し、複数台の共振型コンバータの出力に出力電圧平滑化のための平滑コンデンサを並列に接続した直流電圧発生装置において、
前記平滑コンデンサの片側の端子と負荷装置との間に、スイッチと抵抗を直列接続したものを複数列接続し、前記スイッチと抵抗との並列接続にインダクタを直列接続し、負荷装置の短絡電流を検出する電流検出手段と、前記短絡電流が流れた時にスイッチを開閉するスイッチ開閉手段を備えたことを特徴とする直流電圧発生装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４記載の直流電圧発生装置において、負荷装置が短絡した時の短絡電流をＩｓ（ｔ）、短絡時に発生する負荷装置内のアーク電圧をＶａ（Ｉ）、負荷装置に流入するエネルギの最大許容値をＥｍａｘとした時、抵抗値Ｒは負荷短絡時、
Ｅｍａｘ　＞∫（Ｉｓ（ｔ）×Ｖａ（Ｉ））ｄｔ
を満足するＲとし、定常状態では前記式を満足する最低の抵抗値以下としたことを特徴とする直流電圧発生装置。
【請求項６】
直流電源と、
第１のスイッチング素子を正極側、第２のスイッチング素子を負極側とする第１のスイッチ直列接続回路と、第３のスイッチング素子を正極側、第４のスイッチング素子を負極側とする第２のスイッチ直列接続回路とが並列接続され、前記各スイッチ直列接続回路の正極側が前記直流電源の正極に接続され、前記各スイッチ直列接続回路の負極側が前記直流電源の負極に接続され、前記第１〜第４のスイッチング素子にそれぞれ環流用ダイオードが逆並列接続されたインバータ回路と、前記第１及び第２のスイッチング素子の相互接続点と前記第３及び第４のスイッチング素子の相互接続点との間に、キャパシタンスを介して１次巻線が接続されたトンランスと、前記トランスの２次巻線に接続された全波整流回路とで構成される単位構成の共振型コンバータと、
前記単位構成の共振型コンバータの入力を複数台、前記直流電源に並列接続し、前記単位構成の共振型コンバータの出力を並列接続し、複数台の共振型コンバータの出力に出力電圧平滑化のための平滑コンデンサを並列に接続した直流電圧発生装置において、
前記平滑コンデンサの高圧側端子と負荷装置との間に、ヒューズと第１抵抗を直列接続したものを第２抵抗と並列に接続し、さらに、インダクタンスを直列接続したことを特徴とする直流電圧発生装置。
【請求項７】
請求項６記載の直流電圧発生装置において、
ヒューズは負荷装置が短絡した時の短絡電流によって溶断し、この負荷装置が短絡した時の短絡電流をＩｓ（ｔ）、短絡時に発生する負荷装置内のアーク電圧をＶａ（Ｉ）、負荷装置に流入するエネルギの最大許容値をＥｍａｘとした時、
負荷短絡が発生し、ヒューズが溶断した後の抵抗値Ｒは、
Ｅｍａｘ　＞∫（Ｉｓ（ｔ）×Ｖａ（Ｉ））ｄｔ
を満足するＲとし、定常状態では前述の式を満足する最低の抵抗値以下としたことを特徴とする直流電圧発生装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の直流電圧発生装置において、
平滑コンデンサと、負荷装置との間に接続されるインダクタのインダクタンス値Ｌは、重畳するリップル電圧の除去したい周波数ｆにおける平滑コンデンサのインピーダンスをＺＣ（ｆ）、接続されるインダクタンスのインピーダンスをＺＬ（ｆ）とすると、周波数ｆ以上において
ＺＣ（ｆ）＜ＺＬ（ｆ）
を満足するインダクタンス値としたことを特徴とする直流電圧発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電圧発生装置に係り、特に、小容量ユニットを複数台並列接続した構成により直流電力を供給し、負荷装置が短絡した時の流入エネルギを許容値以内に制限する高信頼性の直流電圧発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
共振型コンバータを複数台並列接続した従来の直流電圧発生装置を図８の回路図を参照して説明する。
図に示すように、共振型コンバータ１〜ｎは、直流電源１に接続された第１〜第４のスイッチング素子２ａ〜２ｄと、これら各スイッチング素子と逆並列に接続された環流用ダイオード３ａ〜３ｄで構成されるインバータ部と、共振用コンデンサ４と、昇圧用トランス５と、全波整流器６とで構成されている。
【０００３】
インバータ部の第１と第４のスイッチング素子を同時に点弧することにより共振用コンデンサ４と昇圧用トランス５の洩れインダクタンスによって構成される共振回路に共振電流が流れ、昇圧用トランス５によって昇圧され、全波整流器６によって整流され、整流された電荷によって平滑コンデンサ７を充電し電圧を発生させる。次に、インバータ部の第２と第３のスイッチング素子を同時に点弧することにより、前述と同様の共振電流が流れる。この動作を繰り返すことにより負荷装置８に対して直流電力を供給する。
【０００４】
図中の負荷装置８は四極管や、クライストロンといった真空管等の負荷であり、このような真空管負荷では、真空管内部でしばしば短絡が発生する。この時真空管内部に流入するエネルギを許容値以下にしないと、装置の破損に至る。
【０００５】
従来の直流電圧発生装置では、クローバ回路９と呼ばれる短絡保護回路を負荷装置８と並列に接続し、負荷装置８で短絡が発生した時、クローバ回路９を動作させ、クローバ回路９に短絡電流を流すことにより負荷装置８へのエネルギ流入量を制限していた。
【０００６】
また、出力電圧に重畳するリップル電圧は負荷装置８の出力の安定性を低下させるため、極力抑える必要がある。このため、出力の直流電圧に重畳するリップル電圧を抑制するため、従来の直流電圧発生装置では平滑コンデンサ７の容量を大きくすることで対応していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の直流電圧発生装置では、負荷装置での短絡電流によるエネルギ流入量を制限する目的でクローバ回路を接続していた。しかし、クローバ回路の寿命や誤動作による信頼性の低下、クローバ回路の設置に伴い直流電圧発生装置の小型化が困難であった。
【０００８】
また、出力の直流電圧に重畳するリップル電圧を抑制するための平滑コンデンサは、高電圧で周波数特性の良いコンデンサを製作することが困難であり、さらに出力電圧に重畳するリップル電圧が増大するという問題が生じていた。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、その課題は、平滑コンデンサと、負荷装置との間に適当な抵抗値をもつ抵抗体を接続することで定常時に発生する損失を抑制し、かつ負荷装置短絡時のエネルギ流入量を許容値以下に制限したままクローバ回路を除くことで高信頼な直流電圧発生装置を提供することにある。
【００１０】
また、直流電圧に重畳するリップル電圧を平滑コンデンサと負荷装置との間にインダクタを接続することで、低減するようにした直流電圧発生装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、直流電源と、
第１のスイッチング素子を正極側、第２のスイッチング素子を負極側とする第１のスイッチ直列接続回路と、第３のスイッチング素子を正極側、第４のスイッチング素子を負極側とする第２のスイッチ直列接続回路とが並列接続され、前記各スイッチ直列接続回路の正極側が前記直流電源の正極に接続され、前記各スイッチ直列接続回路の負極側が前記直流電源の負極に接続され、前記第１〜第４のスイッチング素子にそれぞれ環流用ダイオードが逆並列接続されたインバータ回路と、前記第１及び第２のスイッチング素子の相互接続点と前記第３及び第４のスイッチング素子の相互接続点との間に、キャパシタンスを介して１次巻線が接続されたトンランスと、前記トランスの２次巻線に接続された全波整流回路とで構成される単位構成の共振型コンバータと、
前記単位構成の共振型コンバータの入力を複数台、前記直流電源に並列接続し、前記単位構成の共振型コンバータの出力を並列接続し、複数台の共振型コンバータの出力に出力電圧平滑化のための平滑コンデンサを並列に接続した直流電圧発生装置において、
前記平滑コンデンサの片側の端子と負荷装置との間に抵抗を直列接続し、この抵抗の抵抗値Ｒを、
負荷装置が短絡した時の短絡電流をＩｓ（ｔ）、短絡時に発生する負荷装置内のアーク電圧をＶａ（Ｉ）、負荷装置に流入するエネルギの最大許容値をＥｍａｘとした時、
Ｅｍａｘ　＞∫（Ｉｓ（ｔ）×Ｖａ（Ｉ））ｄｔ
を満足するＲとしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の発明によると、負荷装置で短絡が発生した時のエネルギを抵抗で消費し、負荷装置に流入するエネルギを許容値以下に制限することが可能となる。このため、クローバ回路を除くことができ、直流電圧発生装置の信頼性を向上させ、装置を小型化することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、直流電源と、
第１のスイッチング素子を正極側、第２のスイッチング素子を負極側とする第１のスイッチ直列接続回路と、第３のスイッチング素子を正極側、第４のスイッチング素子を負極側とする第２のスイッチ直列接続回路とが並列接続され、前記各スイッチ直列接続回路の正極側が前記直流電源の正極に接続され、前記各スイッチ直列接続回路の負極側が前記直流電源の負極に接続され、前記第１〜第４のスイッチング素子にそれぞれ環流用ダイオードが逆並列接続されたインバータ回路と、前記第１及び第２のスイッチング素子の相互接続点と前記第３及び第４のスイッチング素子の相互接続点との間に、キャパシタンスを介して１次巻線が接続されたトンランスと、前記トランスの２次巻線に接続された全波整流回路とで構成される単位構成の共振型コンバータと、
前記単位構成の共振型コンバータの入力を複数台、前記直流電源に並列接続し、前記単位構成の共振型コンバータの出力を並列接続し、複数台の共振型コンバータの出力に出力電圧平滑化のための平滑コンデンサを並列に接続した直流電圧発生装置において、
前記平滑コンデンサの片側の端子と負荷装置との間に抵抗とインダクタを直列接続し、この抵抗の抵抗値Ｒを、
負荷装置が短絡した時の短絡電流Ｉｓ（ｔ）、短絡時に発生する負荷装置内のアーク電圧をＶａ（Ｉ）、負荷装置に流入するエネルギの最大許容値をＥｍａｘとした時、
Ｅｍａｘ　＞∫（Ｉｓ（ｔ）×Ｖａ（Ｉ））ｄｔ
を満足するＲとしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明によると、請求項１に記載の効果に加えて、接続したインダクタンスにより短絡電流の電流波高値を小さくすることができ、直流電圧に重畳するリップル電圧を抑制することができるので、負荷装置の出力を安定化することができる。
【００１５】
請求項３の発明は、直流電源と、
第１のスイッチング素子を正極側、第２のスイッチング素子を負極側とする第１のスイッチ直列接続回路と、第３のスイッチング素子を正極側、第４のスイッチング素子を負極側とする第２のスイッチ直列接続回路とが並列接続され、前記各スイッチ直列接続回路の正極側が前記直流電源の正極に接続され、前記各スイッチ直列接続回路の負極側が前記直流電源の負極に接続され、前記第１〜第４のスイッチング素子にそれぞれ環流用ダイオードが逆並列接続されたインバータ回路と、前記第１及び第２のスイッチング素子の相互接続点と前記第３及び第４のスイッチング素子の相互接続点との間に、キャパシタンスを介して１次巻線が接続されたトンランスと、前記トランスの２次巻線に接続された全波整流回路とで構成される単位構成の共振型コンバータと、
前記単位構成の共振型コンバータの入力を複数台、前記直流電源に並列接続し、前記単位構成の共振型コンバータの出力を並列接続し、複数台の共振型コンバータの出力に出力電圧平滑化のための平滑コンデンサを並列に接続した直流電圧発生装置において、
前記平滑コンデンサの片側の端子と負荷装置との間に抵抗とインダクタを直列接続し、負荷装置の短絡電流を検出する電流検出手段と、前記短絡電流が流れた時に可変抵抗の抵抗値を変化させる抵抗値可変手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明によると、定常状態の時と負荷装置が短絡した時の状態に応じて抵抗値を可変とすることにより、定常時抵抗による発生損失を低減し、負荷装置の短絡時は負荷装置への流入エネルギを制限することが可能となる。
【００１７】
また、接続したインダクタンスにより短絡電流の電流波高値を小さくすることができ、直流電圧に重畳するリップル電圧を抑制することができるので、負荷装置の出力を安定化することができる。
【００１８】
請求項４の発明は、直流電源と、
第１のスイッチング素子を正極側、第２のスイッチング素子を負極側とする第１のスイッチ直列接続回路と、第３のスイッチング素子を正極側、第４のスイッチング素子を負極側とする第２のスイッチ直列接続回路とが並列接続され、前記各スイッチ直列接続回路の正極側が前記直流電源の正極に接続され、前記各スイッチ直列接続回路の負極側が前記直流電源の負極に接続され、前記第１〜第４のスイッチング素子にそれぞれ環流用ダイオードが逆並列接続されたインバータ回路と、前記第１及び第２のスイッチング素子の相互接続点と前記第３及び第４のスイッチング素子の相互接続点との間に、キャパシタンスを介して１次巻線が接続されたトンランスと、前記トランスの２次巻線に接続された全波整流回路とで構成される単位構成の共振型コンバータと、
前記単位構成の共振型コンバータの入力を複数台、前記直流電源に並列接続し、前記単位構成の共振型コンバータの出力を並列接続し、複数台の共振型コンバータの出力に出力電圧平滑化のための平滑コンデンサを並列に接続した直流電圧発生装置において、
前記平滑コンデンサの片側の端子と負荷装置との間に、スイッチと抵抗を直列接続したものを複数列接続し、前記スイッチと抵抗との並列接続にインダクタを直列接続し、負荷装置の短絡電流を検出する電流検出手段と、前記短絡電流が流れた時にスイッチを開閉するスイッチ開閉手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明によると、定常状態の時と負荷装置が短絡した時の状態に応じて抵抗値を可変とする手段を、スイッチの開閉によって実現しているため、請求項３の効果を損うことなく、高速に抵抗値を変化させることができ、負荷装置へのエネルギ流入量を小さくすることができる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項３または請求項４記載の直流電圧発生装置において、
負荷装置が短絡した時の短絡電流をＩｓ（ｔ）、短絡時に発生する負荷装置内のアーク電圧をＶａ（Ｉ）、負荷装置に流入するエネルギの最大許容値をＥｍａｘとした時、抵抗値Ｒは負荷短絡時、
Ｅｍａｘ　＞∫（Ｉｓ（ｔ）×Ｖａ（Ｉ））ｄｔ
を満足するＲとし、定常状態では前記式を満足する最低の抵抗値以下としたことを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の発明によると、請求項３または請求項４のいずれかの直流電圧発生装置においては、接続する抵抗の抵抗値を前述の値とすることにより、負荷装置で短絡が発生した時は負荷装置に流入するエネルギを許容値以下にすることができ、定常状態の時抵抗で発生する損失を低減することができる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、直流電源と、
第１のスイッチング素子を正極側、第２のスイッチング素子を負極側とする第１のスイッチ直列接続回路と、第３のスイッチング素子を正極側、第４のスイッチング素子を負極側とする第２のスイッチ直列接続回路とが並列接続され、前記各スイッチ直列接続回路の正極側が前記直流電源の正極に接続され、前記各スイッチ直列接続回路の負極側が前記直流電源の負極に接続され、前記第１〜第４のスイッチング素子にそれぞれ環流用ダイオードが逆並列接続されたインバータ回路と、前記第１及び第２のスイッチング素子の相互接続点と前記第３及び第４のスイッチング素子の相互接続点との間に、キャパシタンスを介して１次巻線が接続されたトンランスと、前記トランスの２次巻線に接続された全波整流回路とで構成される単位構成の共振型コンバータと、
前記単位構成の共振型コンバータの入力を複数台、前記直流電源に並列接続し、前記単位構成の共振型コンバータの出力を並列接続し、複数台の共振型コンバータの出力に出力電圧平滑化のための平滑コンデンサを並列に接続した直流電圧発生装置において、
前記平滑コンデンサの高圧側端子と負荷装置との間に、ヒューズと第１抵抗を直列接続したものを第２抵抗と並列に接続し、さらに、インダクタンスを直列接続したことを特徴とする。
【００２３】
請求項６記載の発明によると、ヒューズの溶断によって抵抗値を変化させるため、請求項３または請求項４に示す抵抗値可変手段や、スイッチ可変手段などの回路を省略できるため容易に抵抗値を変化させることができ、定常状態での抵抗による発生損失を低減し、負荷装置の短絡時は負荷装置への流入エネルギを制限することが可能となる。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の直流電圧発生装置において、
ヒューズは負荷装置が短絡した時の短絡電流によって溶断し、この負荷装置が短絡した時の短絡電流をＩｓ（ｔ）、短絡時に発生する負荷装置内のアーク電圧をＶａ（Ｉ）、負荷装置に流入するエネルギの最大許容値をＥｍａｘとした時、
負荷短絡が発生し、ヒューズが溶断した後の抵抗値Ｒは、
Ｅｍａｘ　＞∫（Ｉｓ（ｔ）×Ｖａ（Ｉ））ｄｔ
を満足するＲとし、定常状態では前記式を満足する最低の抵抗値以下としたことを特徴とする。
【００２５】
請求項７記載の発明によると、前記ヒューズおよび抵抗値を選定することにより、請求項６に記載の効果を損うことなく、負荷装置が定常時は抵抗による発生損失を低減することができ、負荷装置で短絡が発生した時は負荷装置に流入するエネルギを許容値以下にすることができる。
【００２６】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の直流電圧発生装置において、
平滑コンデンサと、負荷装置との間に接続されるインダクタのインダクタンス値Ｌは、重畳するリップル電圧の除去したい周波数ｆにおける平滑コンデンサのインピーダンスをＺＣ（ｆ）、接続されるインダクタンスのインピーダンスをＺＬ（ｆ）とすると、周波数ｆ以上において
ＺＣ（ｆ）＜ＺＬ（ｆ）
を満足するインダクタンス値としたことを特徴とする。
【００２７】
請求項８記載の発明によると、平滑コンデンサと、負荷装置との間に接続するインダクタのインダクタンス値を前述のようにすることにより、直流電圧に重畳するリップル電圧は効果的に平滑コンデンサにより吸収することができ、負荷装置に発生するリップル電圧を抑制することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照し説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の回路図であり、既に説明した従来装置の図８と同一の要素には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
図に示すように、本実施形態では平滑コンデンサ７の片側の端子と負荷装置８との間に抵抗１０を直列接続し、この抵抗１０の抵抗値Ｒを、負荷装置８が短絡した時の短絡電流をＩｓ（ｔ）、負荷装置８に流入するエネルギの最大許容値をＥｍａｘとした時、
Ｅｍａｘ　＞∫（Ｉｓ（ｔ）×Ｖａ（Ｉ））ｄｔ
を満足するＲとするものである。
【００３０】
実際にアーク電圧を
Ｖａ（Ｉ）＝２５＋３４／８０００×Ｉ（ｔ）…（１）
として解析した結果を図２に示す。例えば図２から負荷装置８の許容流入エネルギが３０Ｊ以下であるとき、抵抗値として１Ω以上であれば良いことを示している。
【００３１】
式（１）については、ＩＥＥ　ＶＯＬ．　５４　ＮＯ．１　ＪＡＮＵＡＲＹ，１９９６　ｐｐ２３−３２　「Ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ　ＶＡＣＵＵＭ　ＧＡＰ　Ｊ．Ｍ．」ＬＡＦＦＥＲＴＹ著　参照
図３は、本発明の第２実施形態の回路図であり、既に説明した図１の第１実施形態と同一要素には同一符号を付してその説明は省略する。
図に示すように、本実施形態では平滑コンデンサ７の片側の端子と負荷装置８との間に抵抗１０とインダクタ１１を直列に接続している。負荷装置８内のアーク電圧をＶａ（Ｉ）、負荷装置８に流入するエネルギの最大許容値をＥｍａｘとした時、上記式（１）を満足するＲとするものである。
【００３２】
インダクタンスＬを挿入することにより、負荷装置に定常電流ＩＬが流れている時の蓄積エネルギＥＬが、平滑コンデンサに蓄えられているエネルギに加え、
ＥＬ＝１／２×Ｌ×ＩＬ２
増加するため、接続する抵抗値Ｒは、図２に示すように負荷装置８に流入するエネルギ量を同じにするためには、図１の抵抗値Ｒに比べて大きな抵抗を接続する必要がある。
【００３３】
しかし、直列接続したインダクタ１１の影響により、図４に示すように短絡電流の波高値が抑制され、負荷装置８の最大電流許容値に対する責務は低減することができる。
また、インダクタ１１を直列接続することにより直流電圧に重畳するリップル電圧を低減することができる。
【００３４】
図５は、本発明の第３実施形態の回路図であり、既に説明した図１の第１実施形態と同一要素には同一符号を付してその説明は省略する。
図に示すように、本実施形態では、平滑コンデンサ７の片側の端子と負荷装置８との間に、インダクタ１１と可変抵抗１２を直列接続したものである。可変抵抗１２は、負荷装置の短絡電流を電流検出手段１３を用いて検出し、抵抗値可変手段１４によって抵抗値を変化させる。
【００３５】
図６は、本発明の第４実施形態の回路図であり、既に説明した図１の第１実施形態と同一要素には同一符号を付してその説明は省略する。
図に示すように、本実施形態では、平滑コンデンサ７の片側の端子と負荷装置８との間にスイッチ１５（ａ，ｂ，ｃ…）と抵抗１６（ａ，ｂ，ｃ…）を直列に接続したものを複数並列接続し、前記スイッチ１５ｘと抵抗１６ｘとの並列接続に、インダクタンス１１を直列接続し、前記スイッチは負荷装置８の短絡電流を電流検出手段１３を用いて検出し、スイッチ開閉手段１７によってスイッチを開閉する。
【００３６】
本実施例ではスイッチと抵抗の直列接続を４並列した時を示している。定常時は全てのスイッチを閉じた状態とし、負荷装置で短絡が発生した時３個のスイッチを開いた状態とすると抵抗値は
Ｒ／４→Ｒ
に高速に変化させることが可能である。
【００３７】
本発明の第５実施形態は、図５の第３実施形態及び図６の第４実施形態において負荷装置が定常状態の時、上記式（１）を満足する抵抗値以下とし、負荷装置で短絡が発生した時は、定常時抵抗で発生する損失を低減することができ、負荷装置が短絡した時は上記式（１）を満足する抵抗値とすることで負荷装置に流入するエネルギを許容値以下にすることが可能となる。
【００３８】
図７は、本発明の第６実施形態の回路図であり、既に説明した図１の第１実施形態と同一要素には同一符号を付してその説明は省略する。
図に示すように、本実施形態では、平滑コンデンサ７の片側端子と負荷装置８との間に抵抗値ＲＦ１の抵抗１８ａと、ヒューズ１９と抵抗値ＲＦ２の抵抗１８ｂとの直列接続とを並列接続し、ヒューズＦ２は負荷装置８の短絡電流によって溶断することにより、定常状態と負荷装置８が短絡した時の抵抗値を
１／｛（１／ＲＦ１）＋（１／ＲＦ２）｝→ＲＦ１（ＲＦ１＞ＲＦ２）に変化させることが可能である。このときＲＦ１の値を上記式（１）を満足する値とすることで、定常時抵抗で発生する損失を低減することができ、負荷装置８が短絡した時は負荷装置に流入するエネルギを許容値以下にすることが可能となる。
【００３９】
本発明の第７実施形態では、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のインダクタのインダクタンス値Ｌを、直流電圧に重畳するリップル電圧の除去したい周波数ｆ以上において、平滑コンデンサのインピーダンスをＺＣ（ｆ）、接続するインダクタのインピーダンスをＺＬ（ｆ）とすると、
ＺＣ（ｆ）＜ＺＬ（ｆ）
とすることにより、効果的にリップル電圧を除去することができる。ここで、平滑コンデンサ容量をＣ、インダクタのインダクタンスをＬとすると、周波数ｆにおけるＺＣ（ｆ）、ＺＬ（ｆ）は次のように表すことができる。
【００４０】
ＺＣ（ｆ）＝１／（２×π×ｆ×Ｃ）
ＺＬ（ｆ）＝２×π×ｆ×Ｌ
従って、Ｌの値を
Ｌ＞１／（２×π×ｆ）２
とすることにより効果的にリップル電圧を除去することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の直流電圧発生装置によれば、平滑コンデンサと、負荷装置との間に適当な抵抗値をもつ抵抗を接続することで定常時に発生する損失を抑制し、かつ負荷装置短絡時のエネルギ流入量を許容値以下に制限したままクローバ回路を除くことで高信頼な直流電圧発生装置を供給することが可能となる。また、直流電圧に重畳するリップル電圧を平滑コンデンサと負荷装置との間にインダクタを接続することで、低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の回路図。
【図２】図１において、抵抗値と負荷装置流入エネルギの関係を示すグラフ。
【図３】本発明の第２実施形態の回路図。
【図４】図３において、インダクタンスの有無による短絡電流波形の影響を示すグラフ。
【図５】本発明の第３実施形態の回路図。
【図６】本発明の第４実施形態の回路図。
【図７】本発明の第６実施形態の回路図。
【図８】従来の直流電圧発生装置の回路図。
【符号の説明】
１…直流電源、２ａ〜２ｄ…第１〜第４のスイッチング素子、３ａ〜３ｄ…環流用ダイオード、４…共振用コンデンサ、５…昇圧用トランス、６…全波整流器、７…平滑コンデンサ、８…負荷装置、９…クローバ回路、１０，１５，１８ａ，１８ｂ…抵抗、１１…インダクタ、１２…可変抵抗、１３…電流検出手段、１４…抵抗値可変手段、１６…スイッチ、１７…スイッチ開閉手段、１９…ヒューズ。
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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