本發(fā)明涉及一種高電壓產(chǎn)生電路，特別地，涉及一種用在離子發(fā)生器中的高電壓產(chǎn)生電路。

背景技術(shù)：

通常，已經(jīng)公知一種用于將正負(fù)脈沖的高電壓施加于負(fù)載的高電壓電源(參考日本平開專利公報(bào)no.09-172787)。高電壓電源配備有多個(gè)切換元件，其中，使得電壓值和頻率能夠變化，從而在高電壓電源被用在靜電消除器中的情況下消除靜電消除的不均勻性。

進(jìn)一步，公知一種靜電消除裝置，該靜電消除裝置中，獨(dú)立地控制施加于電極工具的電壓的頻率以及正極和負(fù)極電壓的幅度(參考日本平開專利公報(bào)no.2000-058290)。這種靜電消除裝置包括：第一開關(guān)，第一開關(guān)打開和閉合當(dāng)正極高電壓被施加于電極工具時(shí)形成的第一電力供應(yīng)路線；和第二開關(guān)，第二開關(guān)打開和閉合當(dāng)負(fù)極高電壓被施加于電極工具時(shí)形成的第二電力供應(yīng)路線。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

上文引用的專利公報(bào)中公開的裝置需要通過多個(gè)切換元件切換正負(fù)極，不可避免產(chǎn)生切換噪音。進(jìn)一步，關(guān)于消耗的電流的大小或者電流量，尚有改善的空間。

考慮到這些問題，設(shè)計(jì)了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種高電壓產(chǎn)生電路，該高電壓產(chǎn)生電路通過簡(jiǎn)單的構(gòu)造產(chǎn)生正極和負(fù)極高電壓，而不需要使用切換元件切換極性。進(jìn)一步，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種高電壓產(chǎn)生電路，該高電壓產(chǎn)生電路消耗盡可能少的電流。

根據(jù)本發(fā)明的高電壓產(chǎn)生電路是用于將正脈沖高電壓和負(fù)脈沖高電壓交替地施加于負(fù)載的高電壓產(chǎn)生電路，其特征在于ac電源、正極高電壓產(chǎn)生電路、和負(fù)極高電壓產(chǎn)生電路。此外，相位轉(zhuǎn)換器布置在ac電源和正極高電壓產(chǎn)生電路之間，或布置在ac電源和負(fù)極高電壓產(chǎn)生電路之間，該相位轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造成轉(zhuǎn)換從ac電源供應(yīng)的ac電壓的相位。

根據(jù)上述高電壓產(chǎn)生電路，使用用于切換極性的切換元件被視為不必要，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高電壓產(chǎn)生電路，該高電壓產(chǎn)生電路能夠使得通過簡(jiǎn)單的構(gòu)造而產(chǎn)生正極和負(fù)極高電壓。進(jìn)一步，在這種情況下，消耗電流能夠盡可能地減少。

在上述高電壓產(chǎn)生電路中，優(yōu)選地，操作相位轉(zhuǎn)換器以反相從ac電源供應(yīng)的ac電壓的相位。依據(jù)此特征，能夠有效且交替地連續(xù)施加正脈沖高電壓和負(fù)脈沖高電壓。

在上述高電壓產(chǎn)生電路中，優(yōu)選地，正極高電壓產(chǎn)生電路和負(fù)極高電壓產(chǎn)生電路中的每一個(gè)包括變壓器和倍壓整流電路。依據(jù)此特征，能夠使得正極高電壓產(chǎn)生電路和負(fù)極高電壓產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

在這種情況下，優(yōu)選地，變壓器驅(qū)動(dòng)電路分別布置在ac電源和正極高電壓產(chǎn)生電路之間，以及ac電源和負(fù)極高電壓產(chǎn)生電路之間，該變壓器驅(qū)動(dòng)電路被構(gòu)造成調(diào)整電壓電平。依據(jù)此特征，能夠獨(dú)立地控制正極高電壓產(chǎn)生電路的輸出電壓和負(fù)極高電壓產(chǎn)生電路的輸出電壓。

而且，優(yōu)選地，兩個(gè)阻抗元件串聯(lián)連接在正極高電壓產(chǎn)生電路的輸出端子和負(fù)極高電壓產(chǎn)生電路的輸出端子之間，優(yōu)選地，負(fù)載被連接到阻抗元件的相互連接端。依據(jù)此特征，能夠容易地限制在負(fù)載中流動(dòng)的電流值。

進(jìn)一步，優(yōu)選地，負(fù)載是離子發(fā)生器的放電電極。依據(jù)此特征，利用簡(jiǎn)單的電路構(gòu)造，能夠從放電電極交替地輸出正極離子和負(fù)極離子。

依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的高電壓產(chǎn)生電路，能夠?qū)崿F(xiàn)高電壓產(chǎn)生電路，該高電壓產(chǎn)生電路通過簡(jiǎn)單的構(gòu)造產(chǎn)生正極和負(fù)極高電壓，并且能夠降低切換噪音。此外，在這種情況下，消耗電流也能夠盡可能地被減小，從而能夠抑制產(chǎn)生的熱量。

本發(fā)明的以上及其他目的、特征、和優(yōu)勢(shì)將從以下結(jié)合附圖的描述中變得更加明顯，其中，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例通過示例性的示例示出。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的高電壓產(chǎn)生電路的電路圖；

圖2是示出關(guān)于圖1的高電壓產(chǎn)生電路中施加于用于正極的變壓器的一次側(cè)的電壓、施加于用于負(fù)極的變壓器的一次側(cè)的電壓、和施加于放電電極的電壓的電壓波形的時(shí)間圖；

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的高電壓產(chǎn)生電路的電路圖；

圖4是示出根據(jù)比較例的高電壓產(chǎn)生電路的電路圖；

圖5是示出關(guān)于圖4的高電壓產(chǎn)生電路中施加于用于正極的變壓器的一次側(cè)的電壓、施加于用于負(fù)極的變壓器的一次側(cè)的電壓、和施加于放電電極的電壓的電壓波形的時(shí)間圖；

圖6a是關(guān)于圖1的高電壓產(chǎn)生電路中施加于用于正極的變壓器的一次側(cè)的電壓和在用于正極的變壓器的一次側(cè)消耗電流的時(shí)間圖；

圖6b是關(guān)于圖4的高電壓產(chǎn)生電路中施加于用于正極的變壓器的一次側(cè)的電壓和在用于正極的變壓器的一次側(cè)消耗電流的時(shí)間圖；以及

圖7是其中圖6a的消耗電流和圖6b的消耗電流彼此覆蓋并且進(jìn)行比較的時(shí)間圖。

具體實(shí)施方式

下文將參考附圖呈現(xiàn)和描述根據(jù)本發(fā)明的高電壓產(chǎn)生電路的優(yōu)選實(shí)施例。

參考圖1，將給出關(guān)于根據(jù)第一實(shí)施例的高電壓產(chǎn)生電路10的描述。高電壓產(chǎn)生電路10用在離子發(fā)生器中，離子發(fā)生器從放電電極32(負(fù)載)輸出正極離子和負(fù)極離子。如圖1所示，高電壓產(chǎn)生電路10配備有交流電源(ac電源)12、正極高電壓產(chǎn)生電路14、負(fù)極高電壓產(chǎn)生電路16、和相位轉(zhuǎn)換器18等。

正極高電壓產(chǎn)生電路14由用于正極的變壓器20(在下文中也稱為正極變壓器20)和用于正極的倍壓整流電路22(在下文中也稱為正極倍壓整流電路22)構(gòu)成。正極變壓器20的一次側(cè)連接到ac電源12，正極變壓器20的二次側(cè)連接到正極倍壓整流電路22。正極倍壓整流電路22是稱為考克羅夫-瓦耳頓(cockcroft-walton)電路的公知類電路，其由多個(gè)電容器和相同數(shù)目的二極管組合而成。本實(shí)施例的正極倍壓整流電路22配備有四個(gè)電容器和四個(gè)二極管，獲得了四倍于輸入電壓的直流電。

負(fù)極高電壓產(chǎn)生電路16由用于負(fù)極的變壓器24(在下文中也稱為負(fù)極變壓器24)和用于負(fù)極的倍壓整流電路26(在下文中也稱為負(fù)極倍壓整流電路26)構(gòu)成。負(fù)極變壓器24的一次側(cè)連接到ac電源12和相位轉(zhuǎn)換器18的組合，負(fù)極變壓器24的二次側(cè)連接到負(fù)極倍壓整流電路26。以與正極倍壓整流電路22相同的方式，負(fù)極倍壓整流電路26由多個(gè)電容器和相同數(shù)目的二極管組合而成。本實(shí)施例的負(fù)極倍壓整流電路26配備有四個(gè)電容器和四個(gè)二極管。

ac電源12是單相ac電源，其供應(yīng)具有預(yù)定電壓值和預(yù)定頻率的交流電壓(ac電壓)。相位轉(zhuǎn)換器18用以將從ac電源12供應(yīng)的ac電壓的相位轉(zhuǎn)換180度并且此后將ac電壓施加于負(fù)極變壓器24的一次側(cè)，相位轉(zhuǎn)換器18布置在ac電源12的一個(gè)端子和負(fù)極變壓器24的一次側(cè)的一個(gè)端子之間。因此，通過相位轉(zhuǎn)換器18使得從ac電源12供應(yīng)的ac電壓的相位反相，并且被施加于負(fù)極變壓器24的一次側(cè)。

離子發(fā)生器配備有放電電極32，用于交替地產(chǎn)生正離子和負(fù)離子。限制電流值的兩個(gè)電阻元件(阻抗元件)28、30串聯(lián)連接在正極高電壓產(chǎn)生電路14的輸出端子34和負(fù)極高電壓產(chǎn)生電路16的輸出端子36之間。放電電極32連接到電阻元件28和電阻元件30之間的連接點(diǎn)38。依據(jù)此特征，正極高電壓產(chǎn)生電路14的輸出電壓和負(fù)極高電壓產(chǎn)生電路16的輸出電壓之間的差動(dòng)電壓經(jīng)受分壓，然后被施加于放電電極32。根據(jù)本實(shí)施例，兩個(gè)電阻元件28和30的電阻值是相同的。

根據(jù)第一實(shí)施例的高電壓產(chǎn)生電路10基本上如上所述構(gòu)造。接下來，將參考圖2在下文描述高電壓產(chǎn)生電路10的操作。

來自ac電源12的ac電壓被施加于正極變壓器20的一次側(cè)，同時(shí)通過相位轉(zhuǎn)換器18使ac電壓的相位反相，并且被施加于負(fù)極變壓器24的一次側(cè)。在圖2的上部和中部中，相互并排地示出施加于正極變壓器20的一次側(cè)的電壓波形和施加于負(fù)極變壓器24的電壓波形。

施加于正極變壓器20的一次側(cè)的ac電壓在其二次側(cè)處被變壓，此后通過正極倍壓整流電路22整流成正極脈沖高電壓。施加于負(fù)極變壓器24的一次側(cè)的ac電壓在其二次側(cè)處被變壓，此后通過負(fù)極倍壓整流電路26被整流成負(fù)極脈沖高電壓。

施加于負(fù)極變壓器24的一次側(cè)的ac電壓的相位與施加于正極變壓器20的一次側(cè)的ac電壓的相位具有反相關(guān)系，因此，正極脈沖高電壓和負(fù)極脈沖高電壓及時(shí)被準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換。更具體地，以連續(xù)的方式交替地產(chǎn)生正極脈沖高電壓和負(fù)極脈沖高電壓。施加于放電電極32的脈沖高電壓的波形在圖2的下部示出。

當(dāng)產(chǎn)生正極脈沖高電壓時(shí)，從放電電極32輸出正極離子，而當(dāng)產(chǎn)生負(fù)極脈沖高電壓時(shí)，從放電電極32輸出負(fù)極離子。正極離子和負(fù)極離子被噴射到目標(biāo)物上，從而使目標(biāo)物成為中性。

接下來，參考圖3，將給出根據(jù)第二實(shí)施例的關(guān)于高電壓產(chǎn)生電路15的描述。與根據(jù)上述第一實(shí)施例的高電壓產(chǎn)生電路10中的構(gòu)成元件相同的構(gòu)成元件通過相同的參考標(biāo)號(hào)標(biāo)示，并省略這些特征的詳細(xì)說明。

根據(jù)高電壓產(chǎn)生電路15，用于正極的變壓器驅(qū)動(dòng)電路23(在下文中，稱為正極變壓器驅(qū)動(dòng)電路23)配備有可變電壓dc(直流)電源21，正極變壓器驅(qū)動(dòng)電路23布置在ac電源12和正極變壓器20之間。從ac電源12供應(yīng)的ac電壓在其電壓電平已經(jīng)通過正極變壓器驅(qū)動(dòng)電路23調(diào)整之后，被施加于正極變壓器20的一次側(cè)。

進(jìn)一步，用于負(fù)極的變壓器驅(qū)動(dòng)電路27(在下文中，也稱為負(fù)極變壓器驅(qū)動(dòng)電路27)配備有相位轉(zhuǎn)換器19和可變電壓dc電源25，負(fù)極變壓器驅(qū)動(dòng)電路27布置在ac電源12和負(fù)極變壓器24之間。從ac電源12供應(yīng)的ac電壓通過相位轉(zhuǎn)換器19轉(zhuǎn)換180度，而且其電壓電平通過負(fù)極變壓器驅(qū)動(dòng)電路27被調(diào)整。此后，將ac電壓施加于負(fù)極變壓器24的一次側(cè)。

依據(jù)根據(jù)第二實(shí)施例的高電壓產(chǎn)生電路15，能夠獨(dú)立地控制施加于正極變壓器20的一次側(cè)的ac電壓的電壓電平和施加于負(fù)極變壓器24的一次側(cè)的ac電壓的電壓電平。因此，能夠獨(dú)立地控制正極高電壓產(chǎn)生電路14的輸出電壓和負(fù)極高電壓產(chǎn)生電路16的輸出電壓。

圖4示出根據(jù)比較例的高電壓產(chǎn)生電路40。高電壓產(chǎn)生電路40配備有dc電源42。第一電子開關(guān)62布置在dc電源42和正極高電壓產(chǎn)生電路44之間，第二電子開關(guān)64布置在dc電源42和負(fù)極高電壓產(chǎn)生電路46之間。

以與本發(fā)明的每一個(gè)實(shí)施例中相同的方式，正極高電壓產(chǎn)生電路44由正極變壓器50和正極倍壓整流電路52構(gòu)成。以與本發(fā)明的每一個(gè)實(shí)施例中相同的方式，負(fù)極高電壓產(chǎn)生電路46由負(fù)極變壓器54和負(fù)極倍壓整流電路56構(gòu)成。進(jìn)一步，由于兩個(gè)電阻元件58、60串聯(lián)連接在正極高電壓產(chǎn)生電路44的輸出端子和負(fù)極高電壓產(chǎn)生電路46的輸出端子之間，放電電極48連接到電阻元件58和電阻元件60之間的連接點(diǎn)，比較例與本發(fā)明的每一個(gè)實(shí)施例類似。

第一電子開關(guān)62和第二電子開關(guān)64以周期性的方式被交替地打開和關(guān)閉。結(jié)果，脈沖電壓周期且交替地被施加于正極變壓器50的一次側(cè)和負(fù)極變壓器54的一次側(cè)。在圖5的上部和中部，相互并排地示出施加于正極變壓器50的一次側(cè)的電壓波形和施加于負(fù)極變壓器54的一次側(cè)的電壓波形。在圖5的下部示出施加于放電電極48的脈沖高電壓的波形。

下文，參考圖6a、圖6b、和圖7，在根據(jù)第一實(shí)施例的高電壓產(chǎn)生電路10和比較例的高電壓產(chǎn)生電路40之間的比較中，將描述消耗電流和產(chǎn)生的熱量的差異。在第一實(shí)施例和比較例中，被施加于放電電極的脈沖高電壓的大小和波形基本上都相同。進(jìn)一步，在以下描述中，為了方便，僅通過與比較例比較的方式描述第一實(shí)施例。然而，第二實(shí)施例與比較例比較的情況基本上相同。

在圖6a中，關(guān)于第一實(shí)施例，施加于正極變壓器的一次側(cè)的電壓和在正極變壓器的一次側(cè)處的消耗電流對(duì)齊且豎直地排列。在圖6b中，關(guān)于比較例，施加于正極變壓器的一次側(cè)的電壓和在正極變壓器的一次側(cè)處的消耗電流對(duì)齊且豎直地排列。在圖中，省略豎直軸線和水平軸線上的單位和刻度，然而，在第一實(shí)施例和比較例中，施加于變壓器的一次側(cè)的電壓的峰-峰值都是10v。

根據(jù)比較例，如參考字符c的區(qū)域中所示，存在一部分波形，其中當(dāng)消耗電流的方向被改變到一個(gè)方向時(shí)瞬間顯現(xiàn)波峰。進(jìn)一步，如參考字符d的區(qū)域中所示，存在一部分波形，其中當(dāng)消耗電流的方向被改變到另一個(gè)方向時(shí)瞬間顯現(xiàn)波峰。與之相反地，根據(jù)第一實(shí)施例，從圖中能夠看到，沒有呈現(xiàn)這些波形部分(參考參考字符a和b的區(qū)域)，因此抑制了噪音。在比較例中，在一個(gè)方向的消耗電流的最大值，即在參考字符c的區(qū)域中的消耗電流的最大值，是300ma，其大于第一實(shí)施例的在一個(gè)方向的消耗電流的最大值，即根據(jù)第一實(shí)施例的參考字符a的區(qū)域中的消耗電流的最大值。

在圖7中，第一實(shí)施例和比較例的消耗電流彼此覆蓋并且互相比較。實(shí)線表示根據(jù)第一實(shí)施例的消耗電流，而虛線表示根據(jù)比較例的消耗電流。在第一實(shí)施例中，施加于變壓器的一次側(cè)的電壓按正弦曲線連續(xù)地變化，消耗電流小的時(shí)間段比在比較例中更加頻繁地出現(xiàn)，在比較例中，施加于變壓器的一次側(cè)的電壓是脈沖形態(tài)。因此，能夠理解為，在第一實(shí)施例中，將消耗電流對(duì)時(shí)間求積分所得到的值即在消耗電流曲線和時(shí)間軸線之間形成的面積更小，相應(yīng)地，在第一實(shí)施例中，通過變壓器產(chǎn)生的熱量更小。隨著測(cè)量變壓器附近的溫度，根據(jù)比較例的溫度是55℃，而根據(jù)第一實(shí)施例的溫度是52℃。

依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高電壓產(chǎn)生電路10、15，能夠?qū)崿F(xiàn)一種高電壓產(chǎn)生電路，該高電壓產(chǎn)生電路通過簡(jiǎn)單的構(gòu)造產(chǎn)生正極和負(fù)極高電壓，并且能夠減少切換噪音。此外，在這種情況下，消耗電流能夠盡可能地被減小，從而能夠抑制產(chǎn)生的熱量。

進(jìn)一步，能夠從離子發(fā)生器的放電電極32交替地輸出正極離子和負(fù)極離子。

而且，依據(jù)根據(jù)第二實(shí)施例的高電壓產(chǎn)生電路15，能夠獨(dú)立地控制正極高電壓產(chǎn)生電路14的輸出電壓和負(fù)極高電壓產(chǎn)生電路16的輸出電壓。

從ac電源12供應(yīng)到正極變壓器20和負(fù)極變壓器24的ac電壓并不局限于始終具有預(yù)定電壓值和預(yù)定頻率的電壓，而能夠是電壓值和頻率可變的電壓。

根據(jù)本發(fā)明的高電壓產(chǎn)生電路并不局限于上述實(shí)施例，在不偏離附加的權(quán)利要求所述的范圍的情況下，顯然能夠采用各種修改或者附加構(gòu)造。