(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次巻線に交流電圧を入力するトランスと、
前記トランスの二次巻線の一端と基準電位線との間に接続された第１のダイオードと、
前記二次巻線の他端と基準電位線との間に接続された第２のダイオードと、
前記二次巻線に接続され、コンデンサ及びダイオードを含む回路部分が複数段組み合わされることにより、該二次巻線に生じる交流電圧を整流及び昇圧する第１の昇圧整流回路部と、
前記二次巻線に接続され、コンデンサ及びダイオードを含む回路部分が複数段組み合わされることにより、該二次巻線に生じる交流電圧を前記第１の昇圧整流回路部とは逆位相でもって整流及び昇圧する第２の昇圧整流回路部と、
前記第１の昇圧整流回路部からの出力電圧と、前記第２の昇圧整流回路部からの出力電圧とを合成する電圧合成部と、
を備えることを特徴とする、昇圧整流回路。
【請求項２】
前記基準電位線に一端が接続され、前記電圧合成部における前記第１の昇圧整流回路部と前記第２の昇圧整流回路部との接続点に他端が接続されたコンデンサ直列回路と、
前記コンデンサ直列回路の互いに隣り合うコンデンサ同士の接続点と前記第１の昇圧整流回路部の途中段とを接続する第１のダイオードと、
前記コンデンサ直列回路の互いに隣り合うコンデンサ同士の接続点と前記第２の昇圧整流回路部の途中段とを接続する第２のダイオードと、
を更に備え、
前記第１及び第２のダイオードは、前記第１の昇圧整流回路部の途中段の電圧と、前記第２の昇圧整流回路部の途中段の電圧とを合成する、請求項１に記載の昇圧整流回路。
【請求項３】
一次巻線に交流電圧を入力するとともに、二次巻線の一端と他端との間において基準電位線に接続されたトランスと、
Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の第１のコンデンサ及びＮ個の第２のコンデンサが交互に直列接続されて成る第１の直列回路部と、
Ｎ個のコンデンサが直列接続されて成る第２の直列回路部と、
Ｎ個のコンデンサが直列接続されて成る第３の直列回路部と、
を備え、
前記第２の直列回路部の一端が前記二次巻線の前記一端に接続されており、
前記第３の直列回路部の一端が前記二次巻線の前記他端に接続されており、
前記第１の直列回路部の一端が前記基準電位線に接続されており、
前記第２の直列回路部の前記コンデンサと前記第１の直列回路部の前記第１のコンデンサとが半波整流型コッククロフト・ウォルトン昇圧整流回路を構成しており、
前記第３の直列回路部の前記コンデンサと前記第１の直列回路部の前記第２のコンデンサとが別の半波整流型コッククロフト・ウォルトン昇圧整流回路を構成していることを特徴とする、昇圧整流回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇圧整流回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スイッチング方式を用いて昇圧を行う回路が用いられている。例えば、特許文献１には、コッククロフト・ウォルトン昇圧整流回路（以下、ＣＷ回路と称する）を備える直流高電圧発生装置が記載されている。この回路は、直列に接続された複数のコンデンサを含む２つのコンデンサ列と、該２つのコンデンサ列を相互に接続する複数のダイオードとを備える。この装置は、２つのコンデンサ列の出力端の間に２つの抵抗器を直列接続するとともに、２つの抵抗器の接続点から延びる直流高電圧の出力線上に可変抵抗器を配置することにより、直流高電圧のリップルを抑えることを企図している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３６０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スイッチング方式の昇圧整流回路では、コンデンサ及びダイオードが組み合わされることによって整流が行われる。このような昇圧整流回路では、昇圧後の直流出力電圧にスイッチング周波数成分が重畳し、リップルが発生する。例えば電源電圧の変動に敏感なデバイスを駆動するような場合には、リップルの大きさがデバイスの動作特性に大きく影響するので、リップルはできるだけ小さいことが望ましい。リップルを小さくする方法の一つとして、昇圧整流回路の出力端にローパスフィルタ回路を設けることが考えられる。しかしながら、直流出力電圧が高いほど、ローパスフィルタ回路を構成する各部品に高い耐圧性能が要求される。従って、昇圧整流回路全体の大型化を招いてしまうという問題がある。なお、特許文献１に記載された回路では、出力電流の経路上に複数の抵抗器が設けられるので、電力損失が大きくなってしまう。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、回路の大型化及び電力損失を抑えつつ、リップルを低減することができる昇圧整流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】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明による第１の昇圧整流回路は、一次巻線に交流電圧を入力するトランスと、トランスの二次巻線の一端と基準電位線との間に接続された第１のダイオードと、二次巻線の他端と基準電位線との間に接続された第２のダイオードと、二次巻線に接続され、コンデンサ及びダイオードを含む回路部分が複数段組み合わされることにより、該二次巻線に生じる交流電圧を整流及び昇圧する第１の昇圧整流回路部と、二次巻線に接続され、コンデンサ及びダイオードを含む回路部分が複数段組み合わされることにより、該二次巻線に生じる交流電圧を第１の昇圧整流回路部とは逆位相でもって整流及び昇圧する第２の昇圧整流回路部と、第１の昇圧整流回路部からの出力電圧と、第２の昇圧整流回路部からの出力電圧とを合成する電圧合成部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明による第２の昇圧整流回路は、一次巻線に交流電圧を入力するとともに、二次巻線の一端と他端との間において基準電位線に接続されたトランスと、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の第１のコンデンサ及びＮ個の第２のコンデンサが交互に直列接続されて成る第１の直列回路部と、Ｎ個のコンデンサが直列接続されて成る第２の直列回路部と、Ｎ個のコンデンサが直列接続されて成る第３の直列回路部と、を備え、第２の直列回路部の一端が二次巻線の一端に接続されており、第３の直列回路部の一端が二次巻線の他端に接続されており、第１の直列回路部の一端が基準電位線に接続されており、第２の直列回路部のコンデンサと第１の直列回路部の第１のコンデンサとが半波整流型ＣＷ回路を構成しており、第３の直列回路部のコンデンサと第１の直列回路部の第２のコンデンサとが別の半波整流型ＣＷ回路を構成していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による昇圧整流回路によれば、回路の大型化及び電力損失を抑えつつ、リップルを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る昇圧整流回路の構成を示す回路図である。
【図２】第１の比較例に係る半波整流方式のＣＷ回路の構成を示す回路図である。
【図３】第１実施形態に係る昇圧整流回路による出力波形と、第１の比較例に係るＣＷ回路（半波整流方式）による出力波形とのシミュレーション結果を示す図である。
【図４】昇圧整流回路において実測された出力電圧波形を示すグラフである。
【図５】第２の比較例に係る両波整流方式のＣＷ回路の構成を示す回路図である。
【図６】第３の比較例に係るバランス型のＣＷ回路の構成を示す回路図である。
【図７】（ａ）ローパスフィルタ回路の構成を示す回路図である。（ｂ）ローパスフィルタ回路の周波数特性の一例を示すグラフである。
【図８】第１実施形態の昇圧整流回路の出力波形を示す図である。
【図９】第２の比較例の出力波形を示す図である。
【図１０】第３の比較例の出力波形を示す図である。
【図１１】第１実施形態の一変形例に係る多段出力型の昇圧整流回路の構成を示す回路図である。
【図１２】第４の比較例の出力波形を示す図である。
【図１３】（ａ）第１の比較例に係る昇圧整流回路を多段出力型とした場合のシミュレーション結果を示すグラフである。（ｂ）一変形例に係る多段出力型の昇圧整流回路についてのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る昇圧整流回路の構成を示す回路図である。
【図１５】第５の比較例に係る半波整流方式のＣＷ回路の構成を示す回路図である。
【図１６】本実施形態に係る昇圧整流回路による出力波形と、第５の比較例に係るＣＷ回路による出力波形とのシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明による昇圧整流回路の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明において、「高電圧側」とは電圧値の絶対値が高い側を指し、「低電圧側」とは電圧値の絶対値が低い側を指す。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る昇圧整流回路の構成を示す回路図である。図１に示されるように、本実施形態の昇圧整流回路１Ａは、直流電源１１と、Ｈブリッジ回路１２と、トランス２１及び２２と、第１のダイオード２３と、第２のダイオード２４と、第１の昇圧整流回路部３０と、第２の昇圧整流回路部４０と、電圧合成部５０とを備えている。トランス２１は、一次巻線２１ａおよび二次巻線２１ｂを有する。トランス２２は、一次巻線２２ａおよび二次巻線２２ｂを有する。
【００１２】
直流電源１１は、直流電圧を出力する。直流電源１１の一端は基準電位線（接地電位線又はグランド電位線ともいう）ＧＮＤに接続されており、他端は抵抗１３ａを介してＨブリッジ回路１２の入力端に接続されている。Ｈブリッジ回路１２の一方の出力端１２ａは、抵抗１３ｂ、コンデンサ１４ａ、及びインダクタ１５ａを介して、接続点１６ａに接続されている。接続点１６ａは、抵抗１３ｃ及びインダクタ１５ｂを介してトランス２１の一次巻線２１ａの一端に接続されるとともに、抵抗１３ｄ及びインダクタ１５ｃを介してトランス２２の一次巻線２２ａの一端に接続されている。また、Ｈブリッジ回路１２の他方の出力端１２ｂは、トランス２１の一次巻線２１ａの他端、及びトランス２２の一次巻線２２ａの他端に接続されている。一次巻線２１ａの両端は、互いに並列に設けられたインダクタ１５ｄ及びコンデンサ１４ｂを介して互いに接続されている。同様に、一次巻線２２ａの両端は、互いに並列に設けられたインダクタ１５ｅ及びコンデンサ１４ｃを介して互いに接続されている。
【００１３】
上記の回路においては、直流電源１１から直流電圧が出力されると、この直流電圧は、Ｈブリッジ回路１２によって２つの出力端１２ａ及び１２ｂに周期的に振り分けられる。すなわち、２つの出力端１２ａ及び１２ｂからは、互いに逆位相の矩形波が出力される。この矩形波は、上述した抵抗、インダクタ、及びコンデンサによって交流電圧に変換され、該交流電圧がトランス２１及び２２の各一次巻線２１ａ及び２２ａに入力される。なお、トランス２２の一次巻線２２ａに交流電圧を印加できるものであれば、Ｈブリッジ回路１２に代えて他の回路（例えばプッシュプル回路など）が用いられてもよい。
【００１４】
トランス２１の二次巻線２１ｂとトランス２２の二次巻線２２ｂとは、互いに直列に接続されている。第１のダイオード２３のアノードは、二次巻線２１ｂ及び２２ｂからなる直列回路の一端、具体的には二次巻線２１ｂの両端のうち二次巻線２２ｂに接続された端とは反対側の端に接続されている。第１のダイオード２３のカソードは、基準電位線ＧＮＤに接続されている。第２のダイオード２４のアノードは、該直列回路の他端、具体的には二次巻線２２ｂの両端のうち二次巻線２１ｂに接続された端とは反対側の端に接続されている。第２のダイオード２４のカソードは、基準電位線ＧＮＤに接続されている。なお、本実施形態の昇圧整流回路１Ａは２個のトランス２１，２２を備えているが、トランスの個数はこれに限定されない。本実施形態では、二次巻線が単巻き線構造（一本の二次巻線からなる構造、或いは複数本の二次巻線が直列に短絡され、且つセンタータップ等を有していない構造）であればよい。本実施形態では、後述する両波整流方式のＣＷ回路との比較、及びトランスを２個使用する際に発生する各トランスのバラツキによるリップル波形への影響が軽微であることを示す為に、２個のトランス２１，２２を使用している。
【００１５】
第１の昇圧整流回路部３０は、二次巻線２１ｂ及び２２ｂからなる単巻き線構造である直列回路の両端に接続されている。第１の昇圧整流回路部３０は、コンデンサ及びダイオードを含む回路部分が複数段組み合わされることにより、二次巻線２１ｂ及び２２ｂからなる直列回路の両端に生じる交流電圧の整流及び昇圧を行う。本実施形態の第１の昇圧整流回路部３０は、半波整流型のＣＷ回路によって構成されている。
【００１６】
具体的には、第１の昇圧整流回路部３０は、Ｎ１個（Ｎ１は２以上の整数。図にはＮ１＝５の場合を例示）のコンデンサＣａ（１）〜Ｃａ（Ｎ１）と、Ｎ１個のダイオードＤａ（１）〜Ｄａ（Ｎ１）とを有する。偶数段のコンデンサＣａ（２ｍ）（但し、ｍ＝１，２，３，・・・）は互いに直列に接続されており、その一端は二次巻線２１ｂ及び２２ｂからなる直列回路の一端に接続されている。また、奇数段のコンデンサＣａ（２ｍ−１）は互いに直列に接続されており、その一端は抵抗Ｒ１を介して該直列回路の他端に接続されている。そして、ダイオードＤａ（ｎ）（但し、ｎ＝１，２，３，・・・）のアノードはコンデンサＣａ（ｎ）の高電圧側の電極に接続され、ダイオードＤａ（ｎ）のカソードはコンデンサＣａ（ｎ＋１）の低電圧側の電極に接続されている。但し、最終段のダイオードＤａ（Ｎ１）のカソードは、コンデンサＣａ（Ｎ１−１）の高電圧側の電極に接続されている。
【００１７】
すなわち、第１の昇圧整流回路部３０は、コンデンサＣａ（ｎ）及びダイオードＤａ（ｎ）をそれぞれ含むＮ１段の回路部分が組み合わされることにより構成されている。これにより、第１の昇圧整流回路部３０の出力端すなわちコンデンサＣａ（Ｎ１）の高電圧側の電極から、二次巻線２１ｂ及び２２ｂにおける交流電圧が整流及び昇圧されて得られた直流電圧ＶＤＣ１が出力される。
【００１８】
第２の昇圧整流回路部４０は、二次巻線２１ｂ及び２２ｂからなる直列回路の両端に接続されている。第２の昇圧整流回路部４０は、コンデンサ及びダイオードを含む回路部分が複数段組み合わされることにより、二次巻線２１ｂ及び２２ｂからなる直列回路の両端に生じる交流電圧を、上記第１の昇圧整流回路部３０とは逆位相（位相が１８０°異なる）でもって整流及び昇圧を行う。本実施形態の第２の昇圧整流回路部４０は、第１の昇圧整流回路部３０と同様に、半波整流型のＣＷ回路によって構成されている。
【００１９】
具体的には、第２の昇圧整流回路部４０は、Ｎ１個のコンデンサＣｂ（１）〜Ｃｂ（Ｎ１）と、Ｎ１個のダイオードＤｂ（１）〜Ｄｂ（Ｎ１）とを有する。偶数段のコンデンサＣｂ（２ｍ）は互いに直列に接続されており、その一端は二次巻線２１ｂ及び２２ｂからなる直列回路の他端に接続されている。また、奇数段のコンデンサＣｂ（２ｍ−１）は互いに直列に接続されており、その一端は抵抗Ｒ２を介して該直列回路の一端に接続されている。そして、ダイオードＤｂ（ｎ）のアノードはコンデンサＣｂ（ｎ）の高電圧側の電極に接続され、ダイオードＤｂ（ｎ）のカソードはコンデンサＣｂ（ｎ＋１）の低電圧側の電極に接続されている。但し、最終段のダイオードＤｂ（Ｎ１）のカソードは、コンデンサＣｂ（Ｎ１−１）の高電圧側の電極に接続されている。
【００２０】
すなわち、第２の昇圧整流回路部４０は、コンデンサＣｂ（ｎ）及びダイオードＤｂ（ｎ）をそれぞれ含むＮ１段の回路部分が組み合わされることにより構成されている。これにより、第２の昇圧整流回路部４０の出力端すなわちコンデンサＣｂ（Ｎ１）の高電圧側の電極から、二次巻線２１ｂ及び２２ｂにおける交流電圧が整流及び昇圧されて得られた直流電圧ＶＤＣ２が出力される。
【００２１】
電圧合成部５０は、第１の昇圧整流回路部３０から出力される直流電圧ＶＤＣ１と、第２の昇圧整流回路部４０から出力される直流電圧ＶＤＣ２とを合成する。本実施形態の電圧合成部５０は、２つのダイオード５１ａ及び５１ｂによって構成されている。ダイオード５１ａのカソードは、第１の昇圧整流回路部３０の出力端（コンデンサＣａ（Ｎ１）の高電圧側の電極）に接続されている。ダイオード５１ｂのカソードは、第２の昇圧整流回路部４０の出力端（コンデンサＣｂ（Ｎ１）の高電圧側の電極）に接続されている。ダイオード５１ａのアノードとダイオード５１ｂのアノードとは、接続点５２において互いに接続されている。このような構成により、直流電圧ＶＤＣ１と直流電圧ＶＤＣ２とが合成され、昇圧整流回路１Ａの出力電圧ＶＤＣ３として接続点５２から出力される。なお、図中に示されるコンデンサ６１及び抵抗６２は、負荷を表している。
【００２２】
以上の構成を備える本実施形態の昇圧整流回路１Ａによって得られる効果について、以下に説明する。図２は、第１の比較例に係る半波整流方式のＣＷ回路１００Ａの構成を示す回路図である。ＣＷ回路１００Ａは、Ｎ２個（図にはＮ２＝６の場合を例示）のコンデンサＣｄ（１）〜Ｃｄ（Ｎ２）と、Ｎ２個のダイオードＤｄ（１）〜Ｄｄ（Ｎ２）とを有する。奇数段のコンデンサＣｄ（２ｍ−１）は互いに直列に接続されており、その一端は二次巻線２１ｂ及び２２ｂからなる直列回路の一端に接続されている。また、偶数段のコンデンサＣｄ（２ｍ）は互いに直列に接続されており、その一端は該直列回路の他端に接続されている。なお、該直列回路の他端は基準電位線ＧＮＤに接続されている。そして、Ｄｄ（ｎ）のアノードはコンデンサＣｄ（ｎ）の高電圧側の電極に接続され、Ｄｄ（ｎ）のカソードはコンデンサＣｄ（ｎ＋１）の低電圧側の電極に接続されている。但し、最終段のダイオードＤｄ（Ｎ２）のカソードは、コンデンサＣｄ（Ｎ２−１）の高電圧側の電極に接続されている。なお、この比較例では負の高電圧を出力するための昇圧整流回路１００Ａを例示しているが、正の高電圧を出力するための昇圧整流回路である場合には、ダイオードＤｄ（１）〜Ｄｄ（Ｎ２）の向きは逆になる。
【００２３】
図３は、本実施形態に係る昇圧整流回路１Ａによる出力波形と、第１の比較例に係るＣＷ回路１００Ａ（半波整流方式）による出力波形とのシミュレーション結果を示す図である。図３（ａ）は、第１の比較例における入力電流波形（グラフＧ１１、５Ａ／ｄｉｖ）、共振電流波形（グラフＧ１２、５Ａ／ｄｉｖ）、及び出力電圧波形（グラフＧ１３、電圧値は縦軸を参照）を示す。図３（ｂ）は、本実施形態における入力電流波形（グラフＧ２１、５Ａ／ｄｉｖ）、共振電流波形（グラフＧ２２、５Ａ／ｄｉｖ）、及び出力電圧波形（グラフＧ２３、電圧値は縦軸を参照）を示す。なお、双方の回路共に出力電圧を−２１００Ｖとし、負荷を５０ｋΩとした。また、これらの回路のトランス巻線比は互いに等しい。
【００２４】
図３を参照すると、昇圧整流回路１Ａ及び１００Ａに同じ入力電流を与えた場合、昇圧整流回路１Ａのリップル周波数はＣＷ回路１００Ａの２倍となり、昇圧整流回路１Ａのリップル電圧（図中の電圧ＶＲ）はＣＷ回路１００Ａの１／４となっていることがわかる。このように、本実施形態の昇圧整流回路１Ａによれば、半波整流方式のＣＷ回路１００Ａと比較して、リップルを大幅に低減することができる。また、本実施形態の昇圧整流回路１Ａによれば、リップルを小さくするためのローパスフィルタ回路の省略もしくは大幅な小型化が可能であり、昇圧整流回路全体の大型化を抑えることができる。更に、本実施形態の昇圧整流回路１Ａによれば、特許文献１のように出力電流の経路上に複数の抵抗器を設ける必要がないので、電力損失を抑えることができる。
【００２５】
図４は、昇圧整流回路１Ａ及び１００Ａにおいて実測された出力電圧波形を示すグラフである。図４（ａ）はＣＷ回路１００Ａの出力電圧波形を示し、図４（ｂ）は昇圧整流回路１Ａの出力電圧波形を示す。なお、図４（ｂ）の縦軸（電圧値）のスケールは、図４（ａ）の縦軸（電圧値）のスケールの１／５である。また、図４（ｂ）の横軸（時間）のスケールは、図４（ａ）の横軸（時間）のスケールの１／２である。図４を参照すると、前述のシミュレーションのとおり、昇圧整流回路１Ａのリップル周波数はＣＷ回路１００Ａの２倍となり、昇圧整流回路１Ａのリップル電圧はＣＷ回路１００Ａの１／４となっていることがわかる。
【００２６】
図５は、第２の比較例に係る両波整流方式のＣＷ回路１００Ｂの構成を示す回路図である。ＣＷ回路１００Ｂでは、二次巻線２１ｂと二次巻線２２ｂとの間に２つの抵抗Ｒ３、Ｒ４が直列に接続されており、抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続点が基準電位線ＧＮＤに接続されている。また、このＣＷ回路１００Ｂは、Ｎ３個（図にはＮ３＝３の場合を例示）のコンデンサＣｅ（１）〜Ｃｅ（Ｎ３）と、Ｎ３個のコンデンサＣｆ（１）〜Ｃｆ（Ｎ３）と、Ｎ３個のコンデンサＣｇ（１）〜Ｃｇ（Ｎ３）とを有する。コンデンサＣｅ（ｎ）は互いに直列に接続されており、その一端は抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続点に接続されている。コンデンサＣｆ（ｎ）は互いに直列に接続されており、その一端は二次巻線２１ｂ及び２２ｂ並びに抵抗Ｒ３及びＲ４からなる直列回路の一端に接続されている。また、コンデンサＣｇ（ｎ）は互いに直列に接続されており、その一端は該直列回路の他端に接続されている。
【００２７】
このＣＷ回路１００Ｂは、２Ｎ３個のダイオードＤｅ（１）〜Ｄｅ（２Ｎ３）と、２Ｎ３個のダイオードＤｆ（１）〜Ｄｆ（２Ｎ３）とを更に有する。奇数番目のダイオードＤｅ（２ｍ−１）のカソードはコンデンサＣｆ（ｎ）の高電圧側の電極に接続され、ダイオードＤｅ（２ｍ−１）のアノードはコンデンサＣｅ（ｎ）の低電圧側の電極に接続されている。偶数番目のダイオードＤｅ（２ｍ）のカソードはコンデンサＣｅ（ｎ）の高電圧側の電極に接続され、ダイオードＤｅ（２ｍ）のアノードはコンデンサＣｆ（ｎ＋１）の低電圧側の電極に接続されている。但し、最終段のダイオードＤｅ（２Ｎ３）のアノードは、コンデンサＣｆ（Ｎ３）の高電圧側の電極に接続されている。
【００２８】
また、奇数番目のダイオードＤｆ（２ｍ−１）のカソードはコンデンサＣｇ（ｎ）の高電圧側の電極に接続され、ダイオードＤｆ（２ｍ−１）のアノードはコンデンサＣｅ（ｎ）の低電圧側の電極に接続されている。偶数番目のダイオードＤｆ（２ｍ）のカソードはコンデンサＣｅ（ｎ）の高電圧側の電極に接続され、ダイオードＤｆ（２ｍ）のアノードはコンデンサＣｇ（ｎ＋１）の低電圧側の電極に接続されている。但し、最終段のダイオードＤｆ（２Ｎ３）のアノードは、コンデンサＣｇ（Ｎ３）の高電圧側の電極に接続されている。
【００２９】
図６は、第３の比較例に係るバランス型のＣＷ回路１００Ｃの構成を示す回路図である。ＣＷ回路１００Ｃでは、二次巻線２１ｂと二次巻線２２ｂとの間に２つの抵抗Ｒ３、Ｒ４が直列に接続されており、抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続点が基準電位線ＧＮＤに接続されている。また、ＣＷ回路１００Ｃは、Ｎ４個（図にはＮ４＝３の場合を例示）のコンデンサＣｈ（１）〜Ｃｈ（Ｎ４）と、Ｎ４個のコンデンサＣｉ（１）〜Ｃｉ（Ｎ４）と、Ｎ４個のダイオードＤｈ（１）〜Ｄｈ（Ｎ４）と、Ｎ４個のダイオードＤｉ（１）〜Ｄｉ（Ｎ４）とを有する。コンデンサＣｈ（ｎ）は互いに直列に接続されており、その一端は二次巻線２１ｂ及び２２ｂ並びに抵抗Ｒ３及びＲ４からなる直列回路の一端に接続されている。コンデンサＣｉ（ｎ）は互いに直列に接続されており、その一端は該直列回路の他端に接続されている。そして、Ｄｈ（ｎ）のカソードはコンデンサＣｈ（ｎ）の高電圧側の電極に接続され、Ｄｈ（ｎ）のアノードはコンデンサＣｉ（ｎ）の低電圧側の電極に接続されている。同様に、Ｄｉ（ｎ）のカソードはコンデンサＣｉ（ｎ）の高電圧側の電極に接続され、Ｄｉ（ｎ）のアノードはコンデンサＣｈ（ｎ）の低電圧側の電極に接続されている。なお、最終段のコンデンサＣｈ（Ｎ４）及びＣｉ（Ｎ４）それぞれの高電圧側の電極は、ダイオード１０１ａ及び１０１ｂそれぞれのアノードに接続されている。また、ダイオード１０１ａのカソードとダイオード１０１ｂのカソードとは互いに接続されている。このような構成により、最終段のコンデンサＣｈ（Ｎ４）及びＣｉ（Ｎ４）の高電圧側の電極電位が合成され、ダイオード１０１ａ及び１０１ｂの接続点から出力される。
【００３０】
以下、上述した両波整流方式及びバランス型のＣＷ回路と本実施形態の昇圧整流回路１Ａとを比較する。ここで、これらの回路の出力端に、図７（ａ）に示されるローパスフィルタ回路２００を接続する。ローパスフィルタ回路２００は、入力端２０１と負荷２０２との間において直列に接続された抵抗２０４及びインダクタ２０６を有する。インダクタ２０６と負荷２０２との間の接続点は、コンデンサ２０８を介して基準電位線ＧＮＤに接続される。図７（ｂ）は、ローパスフィルタ回路２００の周波数特性の一例を示すグラフである。なお、ここで出力端にローパスフィルタ回路２００を接続するのは、次の理由による。複数のトランスのインダクタンスや昇圧コンデンサ容量には、個体差（バラツキ）が存在する。このようなバラツキ等により、最終的な高電圧出力に含まれるリップル電圧の大きさに差が生じる。その際、低周波側に周波数成分がシフトするが、ローパスフィルタ回路が用いられていると、低周波側へのシフトによる影響が現れる。この影響は、ローパスフィルタ回路の次数が高いほど顕著になる。このような現象を示す為に、ローパスフィルタ回路２００を接続している。
【００３１】
図８〜図１０それぞれは、本実施形態の昇圧整流回路１Ａ（図１を参照）、第２の比較例（図５を参照）、及び第３の比較例（図６を参照）それぞれによる出力波形を示す図である。図８〜図１０の（ａ）は、トランスの一次巻線のインダクタンスに誤差がない場合の入力電流波形（グラフＧ３１，Ｇ５１及びＧ７１、５Ａ／ｄｉｖ）、共振電流波形（グラフＧ３２，Ｇ５２及びＧ７２、５Ａ／ｄｉｖ）、及び出力電圧波形（グラフＧ３３，Ｇ５３及びＧ７３、電圧値は縦軸を参照）を示す。また、図８〜図１０の（ｂ）は、トランスの一次巻線のインダクタンスに±２０％の誤差が生じた場合の入力電流波形（グラフＧ４１，Ｇ６１及びＧ８１、５Ａ／ｄｉｖ）、共振電流波形（グラフＧ４２，Ｇ６２及びＧ８２、５Ａ／ｄｉｖ）、及び出力電圧波形（グラフＧ４３，Ｇ６３及びＧ８３、電圧値は縦軸を参照）を示す。
【００３２】
図８〜図１０に示されるように、本実施形態では、一次巻線のインダクタンスに誤差がない場合のリップル電圧は１３．４８ｍＶであり、誤差（±２０％）がある場合のリップル電圧は１３．４６ｍＶであり、その差は０．０２ｍＶであった。これに対し、第２の比較例では、一次巻線のインダクタンスに誤差がない場合のリップル電圧は１４．２９ｍＶであり、誤差（±２０％）がある場合のリップル電圧は３６．０９ｍＶであり、その差は２１．８ｍＶであった。また、第３の比較例では、一次巻線のインダクタンスに誤差がない場合のリップル電圧は１１．１７ｍＶであり、誤差（±２０％）がある場合のリップル電圧は１７．９４ｍＶであり、その差は６．７７ｍＶであった。このように、本実施形態によれば、トランスの一次巻線のインダクタンス誤差に起因するリップル電圧の大きさを効果的に低減することができる。
【００３３】
また、表１は、本実施形態に係る昇圧整流回路１Ａと、第１〜第３の比較例に係るＣＷ回路１００Ａ〜１００Ｃとにおける昇圧部コンデンサ数、負荷部コンデンサ数、トランス巻線比、ダイオード耐圧、及びダイオード数の比較を示す表である。なお、表１において、ダイオード耐圧は昇圧部の２段目の電位をＶｃｗとして表されている。また、比較例３のダイオード数は８個であるが、他の比較例及び本実施形態と比べてダイオードに必要な耐圧が２倍となる。従って、他の比較例及び本実施形態と同等の耐圧のものに換算すると、約２倍（１４個）必要となる。
【表１】
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【００３４】
表１に示されるように、本実施形態の昇圧整流回路１Ａに必要なコンデンサ及びダイオードの個数は、第２及び第３の比較例とほぼ同等である。言い換えれば、本実施形態の昇圧整流回路１Ａによれば、従来の両波整流方式やバランス型のＣＷ回路とほぼ同等の回路規模で、大幅なリップル電圧の低減が可能となる。
【００３５】
以上に説明したように、本実施形態の昇圧整流回路１Ａは、トランス２１，２２の二次巻線２１ｂ，２２ｂからなる二次巻線の一端と基準電位線ＧＮＤとの間に接続された第１のダイオード２３、二次巻線２１ｂ，２２ｂからなる二次巻線の他端と基準電位線ＧＮＤとの間に接続された第２のダイオード２４、二次巻線２１ｂ，２２ｂに生じる交流電圧を整流及び昇圧する第１の昇圧整流回路部３０、二次巻線２１ｂ，２２ｂに生じる交流電圧を第１の昇圧整流回路部３０とは逆位相でもって整流及び昇圧する第２の昇圧整流回路部４０、並びに第１の昇圧整流回路部３０からの出力電圧と第２の昇圧整流回路部４０からの出力電圧とを合成する電圧合成部５０とを備える。この昇圧整流回路１Ａによれば、第１の昇圧整流回路部３０において生じるリップル電圧と、第２の昇圧整流回路部４０において生じるリップル電圧とは位相が１８０度ずれている。故に、寄生容量に起因する空間伝播カップリングによるリップル電圧の直流出力部への重畳は、これらのリップル電圧が互いに打ち消し合うことにより、極力排除されることが可能である。特に、第１の昇圧整流回路部３０と第２の昇圧整流回路部４０とを空間的に線対称に配置した場合には、そのような効果が更に顕著となる。また、最終直流出力に含まれるリップル電圧の周波数は、第１の昇圧整流回路部３０からのリップル電圧と第２の昇圧整流回路部４０からのリップル電圧との加算の結果、２倍となる。よって上述のように大幅にリップルを低減することができる。また、高い耐圧性能が要求されるローパスフィルタ回路の省略もしくは大幅な小型化が可能となり、回路の大型化を回避することができる。更に、特許文献１に記載された回路のように出力電流の経路上に複数の抵抗器を設ける必要もないので、電力損失を小さく抑えることができる。また、本実施形態によれば、位相が互いに反転する２つの昇圧整流回路部３０，４０が設けられることにより、第２及び第３の比較例のように二次巻線２１ｂ，２２ｂの間を基準電位線ＧＮＤに接続する（すなわちセンタータップの）必要がなく単巻き線構造とすることができるので、トランスの２次側の構成を簡易なものとしつつ昇圧整流を行うことができ、トランス及びその周辺の回路を小型にすることができる。特に、２次側の耐圧を確保する目的での分割ボビン使用時には有効である。
【００３６】
また、本実施形態の昇圧整流回路１Ａによれば、センタータップ出力比で２倍の電圧が得られるので、二次巻線の巻上げ数を半分にできる。故に、線間静電容量を低減することができ、駆動周波数を高めてトランスの小型化が可能となる。また、本実施形態の昇圧整流回路１Ａによれば、トランスの各巻き線間のカップリング効率、及び２つ以上のトランスを使用する際のトランス間の特性のバラツキを考慮する必要がなくなる。また、本実施形態の昇圧整流回路１Ａによれば、通常のＣＷ回路と比較してリップル周波数が２倍となるので、必要なスペックを得る為のスイッチング周波数を低減できる。
【００３７】
（第１の変形例）
上記実施形態の昇圧整流回路１Ａは、昇圧整流回路部の各コンデンサから電圧を取り出す多段出力型の昇圧整流回路として変形されることが可能である。図１１は、上記実施形態の一変形例に係る多段出力型の昇圧整流回路１Ｂの構成を示す回路図である。同図に示されるように、この昇圧整流回路１Ｂは、交流電源１６と、トランス２５と、第１のダイオード２６と、第２のダイオード２７と、第１の昇圧整流回路部３１と、第２の昇圧整流回路部４１と、電圧合成部５３とを備えている。トランス２５は、一次巻線２５ａおよび二次巻線２５ｂを有する。
【００３８】
交流電源１６は、交流電圧を出力する。交流電源１６の一端は一次巻線２５ａの一端に接続されており、交流電源１６の他端は一次巻線２５ａの他端に接続されている。一次巻線２５ａの一端と他端との間には、コンデンサ１４ｄが接続されている。なお、交流電源１６は、例えば第１実施形態の直流電源１１、Ｈブリッジ回路１２、抵抗１３ａ〜１３ｄ、コンデンサ１４ａ、及びインダクタ１５ａ〜１５ｅによって好適に実現される。
【００３９】
第１のダイオード２６のアノードは、二次巻線２５ｂの一端に接続されている。第１のダイオード２６のカソードは、基準電位線ＧＮＤに接続されている。第２のダイオード２７のアノードは、二次巻線２５ｂの他端に接続されている。第２のダイオード２７のカソードは、基準電位線ＧＮＤに接続されている。
【００４０】
第１の昇圧整流回路部３１は、二次巻線２５ｂの両端に接続されている。第１の昇圧整流回路部３１は、コンデンサ及びダイオードを含む回路部分が複数段組み合わされることにより、二次巻線２５ｂの両端に生じる交流電圧の第１の半波の整流及び昇圧を行う。本実施形態の第１の昇圧整流回路部３１は、半波整流型のＣＷ回路によって構成されている。
【００４１】
具体的には、第１の昇圧整流回路部３１は、Ｎ１個（図にはＮ１＝５の場合を例示）のコンデンサＣｊ（１）〜Ｃｊ（Ｎ１）と、ダイオードＤｊ（１）〜Ｄｊ（Ｎ１）とを有する。偶数段のコンデンサＣｊ（２ｍ）は互いに直列に接続されており、その一端は二次巻線２５ｂの一端に接続されている。また、奇数段のコンデンサＣｊ（２ｍ−１）は互いに直列に接続されており、その一端は二次巻線２５ｂの他端に接続されている。そして、ダイオードＤｊ（ｎ）のアノードはコンデンサＣｊ（ｎ）の高電圧側の電極に接続され、ダイオードＤｊ（ｎ）のカソードはコンデンサＣｊ（ｎ＋１）の低電圧側の電極に接続されている。但し、最終段のダイオードＤｊ（Ｎ１）のカソードは、コンデンサＣｊ（Ｎ１−１）の高電圧側の電極に接続されている。また、偶数段のダイオードＤｊ（２ｍ）は互いに順方向直列に接続された２つのダイオードによって構成されている。
【００４２】
すなわち、第１の昇圧整流回路部３１は、コンデンサＣｊ（ｎ）及びダイオードＤｊ（ｎ）をそれぞれ含むＮ１段の回路部分が組み合わされることにより構成されている。これにより、コンデンサＣｊ（Ｎ１）の高電圧側の電極から、整流及び昇圧により得られた直流電圧ＶＤＣ１が出力される。
【００４３】
第２の昇圧整流回路部４１は、二次巻線２５ｂの両端に接続されている。第２の昇圧整流回路部４１は、コンデンサ及びダイオードを含む回路部分が複数段組み合わされることにより、二次巻線２５ｂの両端に生じる交流電圧の別の半波、すなわち上記第１の半波に対して逆位相である（位相が１８０°異なる）第２の半波の整流及び昇圧を行う。本実施形態の第２の昇圧整流回路部４１は、第１の昇圧整流回路部３１と同様に、半波整流型のＣＷ回路によって構成されている。
【００４４】
具体的には、第２の昇圧整流回路部４１は、Ｎ１個のコンデンサＣｋ（１）〜Ｃｋ（Ｎ１）と、複数のダイオードＤｋ（１）〜Ｄｋ（Ｎ１）とを有する。偶数段のコンデンサＣｋ（２ｍ）は互いに直列に接続されており、その一端は二次巻線２５ｂの他端に接続されている。また、奇数段のコンデンサＣｋ（２ｍ−１）は互いに直列に接続されており、その一端は二次巻線２５ｂの一端に接続されている。そして、Ｄｋ（ｎ）のアノードはコンデンサＣｋ（ｎ）の高電圧側の電極に接続され、Ｄｋ（ｎ）のカソードはコンデンサＣｋ（ｎ＋１）の低電圧側の電極に接続されている。但し、最終段のダイオードＤｋ（Ｎ１）のカソードは、コンデンサＣｋ（Ｎ１−１）の高電圧側の電極に接続されている。また、偶数段のダイオードＤｋ（２ｍ）は互いに順方向直列に接続された２つのダイオードによって構成されている。
【００４５】
すなわち、第２の昇圧整流回路部４１は、コンデンサＣｋ（ｎ）及びダイオードＤｋ（ｎ）をそれぞれ含むＮ１段の回路部分が組み合わされることにより構成されている。これにより、コンデンサＣｋ（Ｎ１）の高電圧側の電極から、整流及び昇圧により得られた直流電圧ＶＤＣ２（ｎ）が出力される。
【００４６】
電圧合成部５３は、第１の昇圧整流回路部３１から出力される直流電圧ＶＤＣ１と、第２の昇圧整流回路部４１から出力される直流電圧ＶＤＣ２とを合成する。電圧合成部５３は、２つのダイオード５４ａ及び５４ｂによって構成されている。ダイオード５４ａのカソードは、第１の昇圧整流回路部３１の出力端（コンデンサＣｊ（Ｎ１）の高電圧側の電極）に接続されている。ダイオード５１ｂのカソードは、第２の昇圧整流回路部４１の出力端（コンデンサＣｋ（Ｎ１）の高電圧側の電極）に接続されている。ダイオード５４ａのアノードとダイオード５４ｂのアノードとは、接続点５５において互いに接続されている。このような構成により、直流電圧ＶＤＣ１と直流電圧ＶＤＣ２とが合成され、昇圧整流回路１Ｂの出力電圧として接続点５５から出力される。なお、図中に示される抵抗６３は、負荷を表している。
【００４７】
また、本変形例の昇圧整流回路１Ｂは、互いに直列に接続されたＮ５個（Ｎ５はＮ１／２以上（Ｎ１／２＋１）以下の整数）のコンデンサＣｍ（１）〜Ｃｍ（Ｎ５）を更に備えている。コンデンサＣｍ（１）〜Ｃｍ（Ｎ５）からなる直列回路の一端は基準電位線ＧＮＤに接続されており、他端は電圧合成部５３の接続点５５に接続されている。更に、Ｃｍ（ｎ）とＣｍ（ｎ＋１）との間には、第１の昇圧整流回路部３１の偶数段のダイオードＤｊ（２ｍ）を構成する２つのダイオード間の接続点と、第２の昇圧整流回路部４１の偶数段のダイオードＤｋ（２ｍ）を構成する２つのダイオード間の接続点とが接続されている。各コンデンサＣｍ（１）〜Ｃｍ（Ｎ５）間の各接続点からは、多段出力のための（Ｎ５−１）個の出力電圧がそれぞれ出力される。なお、図中の抵抗Ｒａ（１）〜Ｒａ（Ｎ５−１）は負荷を表している。
【００４８】
図１２は、第４の比較例に係るＣＷ回路１００Ｄの構成を示す回路図である。ＣＷ回路１００Ｄでは、図１１に示された昇圧整流回路１Ｂと同様に、交流電源１６と、トランス２５とを備えている。交流電源１６の一端はトランス２５の一次巻線２５ａの一端に接続されており、交流電源１６の他端は一次巻線２５ａの他端に接続されている。一次巻線２５ａの一端と他端との間には、コンデンサ１４ｄが接続されている。また、トランス２５の二次巻線２５ｂには、図２に示されたＣＷ回路１００Ａの二次巻線側の回路（コンデンサＣｄ（１）〜Ｃｄ（Ｎ２）、ダイオードＤｄ（１）〜Ｄｄ（Ｎ２））が接続されている。図中の抵抗Ｒａ（ｎ）は負荷を表している。
【００４９】
図１３（ａ）は、上記ＣＷ回路１００Ｄについてのシミュレーション結果を示すグラフである。図１３（ｂ）は、本変形例に係る多段出力型の昇圧整流回路１Ｂについてのシミュレーション結果を示すグラフである。図１３（ａ）において、グラフＧ９１は出力電圧波形を示しており、グラフＧ９２は図１２に示されるコンデンサＣｄ（１）の高電圧側の電圧波形（１８０Ｖｐ−ｐ）を示している。また、図１３（ｂ）において、グラフＧ１０１は出力電圧波形を示しており、グラフＧ１０２は図１１に示される二次巻線２５ｂの一端（すなわちコンデンサＣｊ（２）及びＣｋ（１）の低電圧側）の電圧波形（１８０Ｖｐ−ｐ）を示しており、グラフＧ１０３は図１１に示される二次巻線２５ｂの他端（すなわちコンデンサＣｊ（１）及びＣｋ（２）の低電圧側）の電圧波形（１８０Ｖｐ−ｐ）を示している。なお、これらのシミュレーションにおいて、昇圧整流回路１Ｂ及びＣＷ回路１００Ｄの抵抗６３は３０ＭΩであり、抵抗Ｒａ（２）は１０ＭΩであり、抵抗Ｒａ（１）は５ＭΩであった。また、トランス２５の一次巻線２５ａに印加される交流電圧波形は正弦波であり、その周波数は５０ｋＨｚであり、振幅は１０Ｖであった。更に、コンデンサＣｍ（１）〜Ｃｍ（Ｎ５）は全て１００ｎＦであり、コンデンサＣｊ（１）〜Ｃｊ（Ｎ１）及びＣｋ（１）〜Ｃｋ（Ｎ１）は全て１０ｎＦであり、コンデンサＣｄ（１）〜Ｃｄ（Ｎ２）は全て１００ｎＦであった。
【００５０】
図１３を参照すると、第４の比較例に係るＣＷ回路１００Ｄ及び本変形例の昇圧整流回路１Ｂ共に直流出力電圧は−１０８６Ｖであったが、ＣＷ回路１００Ｄのリップル電圧が１０１．９ｍＶであったのに対し、昇圧整流回路１Ｂのリップル電圧は３１．０５ｍＶであった。このように、本変形例のリップル電圧は第４の比較例のリップル電圧の１／３となった。なお、本変形例のリップル周波数は第４の比較例の２倍となった。このように、本変形例の昇圧整流回路１Ｂによれば、リップル電圧を低減し、フィルタ回路の省略もしくは大幅な小型化によって回路の小型化に寄与できる。また、交流部のコンデンサの大幅な小型化（比較例の１／１０以下）が可能となる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
図１４は、本発明の第２実施形態に係る昇圧整流回路１Ｃの構成を示す回路図である。この昇圧整流回路１Ｃは、直流電源１７と、共振回路１８と、トランス２８と、第１の直列回路部７０と、第２の直列回路部８０と、第３の直列回路部９０とを備えている。トランス２８は、一次巻線２８ａおよび二次巻線２８ｂを有する。二次巻線２８ｂの一端と他端との間の接続点は、基準電位線ＧＮＤに接続されている。
【００５２】
直流電源１７は、直流電圧を出力する。直流電源１７の一端は基準電位線ＧＮＤに接続されており、直流電源１７の他端は、互いに直列に接続された共振回路１８の抵抗１３ｆ、トランス２８の一次巻線２８ａ、抵抗１３ｇ、及びコンデンサ１４ｆを介して基準電位線ＧＮＤに接続されている。更に、共振回路１８では、コンデンサ１４ｆと並列に、ダイオード１８ａと、スイッチ素子１８ｂとが接続されている。なお、図１４では、トランス２８の一次側インダクタンス１５ｆが明示されている。
【００５３】
上記の回路においては、直流電源１７から直流電圧が出力されると、この直流電圧は、共振回路１８での共振作用によって交流電圧に変換され、該交流電圧がトランス２８の一次巻線２８ａに入力される。
【００５４】
第１の直列回路部７０は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数。図にはＮ＝３の場合を例示）の第１のコンデンサＣｐ（２）、Ｃｐ（４）、・・・、Ｃｐ（２Ｎ）、及びＮ個の第２のコンデンサＣｑ（２）、Ｃｑ（４）、・・・、Ｃｑ（２Ｎ）が交互に直列接続されて成る。第１の直列回路部７０の一端は、基準電位線ＧＮＤに接続されている。第２の直列回路部８０は、Ｎ個のコンデンサＣｐ（１）、Ｃｐ（３）、・・・、Ｃｐ（２Ｎ−１）が直列接続されて成る。第２の直列回路部８０の一端は、抵抗Ｒ７を介して二次巻線２８ｂの一端に接続されている。第３の直列回路部９０は、Ｎ個のコンデンサＣｑ（１）、Ｃｑ（３）、・・・、Ｃｑ（２Ｎ−１）が直列接続されて成る。第３の直列回路部９０の一端は、抵抗Ｒ８を介して二次巻線２８ｂの他端に接続されている。
【００５５】
そして、ダイオードＤｐ（ｎ）（但し、ｎ＝１，２，３，・・・）のアノードはコンデンサＣｐ（ｎ）の高電圧側の電極に接続され、ダイオードＤｐ（ｎ）のカソードはコンデンサＣｐ（ｎ＋１）の低電圧側の電極に接続されている。但し、最終段のダイオードＤｐ（２Ｎ）のカソードは、コンデンサＣｐ（２Ｎ）の高電圧側の電極に接続されている。同様に、ダイオードＤｑ（ｎ）のアノードはコンデンサＣｑ（ｎ）の高電圧側の電極に接続され、ダイオードＤｑ（ｎ）のカソードはコンデンサＣｑ（ｎ＋１）の低電圧側の電極に接続されている。但し、最終段のダイオードＤｑ（２Ｎ）のカソードは、コンデンサＣｑ（２Ｎ）の高電圧側の電極に接続されている。
【００５６】
このように、本実施形態では、第２の直列回路部８０のコンデンサＣｐ（１）、Ｃｐ（３）、・・・、Ｃｐ（２Ｎ−１）と、第１の直列回路部７０の第１のコンデンサＣｐ（２）、Ｃｐ（４）、・・・、Ｃｐ（２Ｎ）とが半波整流型ＣＷ回路を構成している。また、第３の直列回路部９０のコンデンサＣｑ（１）、Ｃｑ（３）、・・・、Ｃｑ（２Ｎ−１）と第１の直列回路部７０の第２のコンデンサＣｑ（２）、Ｃｑ（４）、・・・、Ｃｑ（２Ｎ）とが別の半波整流型ＣＷ回路を構成している。
【００５７】
以上の構成により、第１の直列回路部７０の他端における電位が、昇圧整流回路１Ｃの出力電圧として出力される。
【００５８】
以上の構成を備える本実施形態の昇圧整流回路１Ｃによって得られる効果について、以下に説明する。この昇圧整流回路１Ｃでは、半波整流型ＣＷ回路の交流昇圧部分（第２の直列回路部８０、第３の直列回路部９０）のコンデンサが、直流部分（第１の直列回路部７０）のコンデンサに対して対称に配置され、且つ、トランス２８の二次巻線２８ｂがセンタータップ構造を有する。これにより、トランス２８側から数えて同じ段数に存在する交流昇圧部分のコンデンサに発生するリップル振幅が原理的に等しくなる。故に、直流部分への交流リップルの重畳を低減することができる。従って、この昇圧整流回路１Ｃによれば、リップルを大幅に低減することができる。また、本実施形態の昇圧整流回路１Ｃによれば、リップルを小さくするためのローパスフィルタ回路の省略もしくは大幅な小型化が可能であり、昇圧整流回路全体の大型化を抑えることができる。更に、本実施形態の昇圧整流回路１Ｃによれば、特許文献１のように出力電流の経路上に複数の抵抗器を設ける必要がないので、電力損失を抑えることができる。
【００５９】
図１５は、第５の比較例に係る半波整流方式のＣＷ回路１００Ｅの構成を示す回路図である。ＣＷ回路１００Ｅは、２Ｎ個のコンデンサＣｒ（１）〜Ｃｒ（２Ｎ）と、２Ｎ個のダイオードＤｒ（１）〜Ｄｒ（２Ｎ）とを有する。奇数段のコンデンサＣｒ（１）、Ｃｒ（３）、・・・、Ｃｒ（２Ｎ−１）は互いに直列に接続されており、その一端は抵抗Ｒ５を介して二次巻線２８ｂの一端に接続されている。また、偶数段のコンデンサＣｒ（２）、Ｃｒ（４）、・・・、Ｃｒ（２Ｎ）は互いに直列に接続されており、その一端は二次巻線２８ｂの他端に接続されている。なお、二次巻線２８ｂの他端は基準電位線ＧＮＤに接続されており、二次巻線２８ｂの一端と他端との間は基準電位線ＧＮＤに接続されていない。そして、ダイオードＤｒ（ｎ）のアノードはコンデンサＣｒ（ｎ）の高電圧側の電極に接続され、ダイオードＤｒ（ｎ）のカソードはコンデンサＣｒ（ｎ＋１）の低電圧側の電極に接続されている。但し、最終段のダイオードＤｒ（２Ｎ）のアノードは、コンデンサＣｒ（２Ｎ−１）の高電圧側の電極に接続されている。
【００６０】
図１６は、本実施形態に係る昇圧整流回路１Ｃによる出力波形と、第５の比較例に係るＣＷ回路１００Ｅによる出力波形とのシミュレーション結果を示す図である。図１６（ａ）は、第５の比較例における出力電圧波形（電圧値は縦軸を参照）を示す。図１６（ｂ）は、本実施形態における第２の直列回路部８０のコンデンサＣｐ（５）の高電圧側の電極電位（グラフＧ１１１）と、第３の直列回路部９０のコンデンサＣｑ（５）の高電圧側の電極電位（グラフＧ１１２）と、出力電圧波形（グラフＧ１１３）とを示す。なお、双方の回路共に直流部分のコンデンサ容量を１０ｎＦとし、交流昇圧部分のコンデンサ容量を３００ｐＦとした。また、負荷抵抗の大きさを３．３ＭΩ、高電圧出力を１５００Ｖとした。トランス巻線比、インダクタンス、入力電圧、及び駆動周波数は本実施形態と第５の比較例とで全く同一とした。
【００６１】
図１６を参照すると、昇圧整流回路１Ｃ及び１００Ｅに同じ入力電流を与えた場合、昇圧整流回路１Ｃのリップル電圧（図中の電圧ＶＲ）は７２４．５ｍＶであり、ＣＷ回路１００Ｅのリップル電圧は２．５８３Ｖであった。このように、本実施形態の昇圧整流回路１Ｃによれば、半波整流方式のＣＷ回路１００Ｅと比較して、リップルを大幅に低減することができる。これは、グラフＧ１１１及びＧ１１２に示されるように、第２の直列回路部８０に生じるリップル電圧（図では４．０７６Ｖ）と、第３の直列回路部９０に生じるリップル電圧（図では４．０６９Ｖ）とが極めて近く、リップル振幅が原理的に打ち消されるからである。浮遊容量等により第１の直列回路部７０に静電結合したとしても、これらのリップル電圧は互いに打ち消される。このように、本実施形態の昇圧整流回路１Ｃでは、図１５に示された比較例に対してコンデンサ及びダイオードの個数を増加させることなく、リップルを大幅に低減することができる。
【００６２】
本発明による昇圧整流回路は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態では負の高電圧を出力するための昇圧整流回路を例示しているが、正の高電圧を出力するための昇圧整流回路にも本発明を適用可能である。その場合、各実施形態におけるダイオードの向きは逆になる。また、上記第１実施形態に係る昇圧整流回路の各昇圧整流回路部はＣＷ回路によって構成されているが、第１実施形態の昇圧整流回路部は、ＣＷ回路に限らず他の様々な昇圧整流回路によって構成されることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１Ａ〜１Ｃ…昇圧整流回路、１１，１７…直流電源、１２…Ｈブリッジ回路、１６…交流電源、１８…共振回路、２１，２２，２５，２８…トランス、２１ａ，２２ａ，２５ａ，２８ａ…一次巻線、２１ｂ，２２ｂ，２５ｂ，２８ｂ…二次巻線、３０，３１…第１の昇圧整流回路部、４０，４１…第２の昇圧整流回路部、５０，５３…電圧合成部、７０…第１の直列回路部、８０…第２の直列回路部、９０…第３の直列回路部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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