本發明涉及一種高電壓產生電路，特別地，涉及一種用在離子發生器中的高電壓產生電路。

背景技術：

通常，已經公知一種用于將正負脈沖的高電壓施加于負載的高電壓電源(參考日本平開專利公報no.09-172787)。高電壓電源配備有多個切換元件，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。

進一步，公知一種靜電消除裝置，該靜電消除裝置中，獨立地控制施加于電極工具的電壓的頻率以及正極和負極電壓的幅度(參考日本平開專利公報no.2000-058290)。這種靜電消除裝置包括：第一開關，第一開關打開和閉合當正極高電壓被施加于電極工具時形成的第一電力供應路線；和第二開關，第二開關打開和閉合當負極高電壓被施加于電極工具時形成的第二電力供應路線。

技術實現要素：

上文引用的專利公報中公開的裝置需要通過多個切換元件切換正負極，不可避免產生切換噪音。進一步，關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，設計了本發明，本發明的目的是實現一種高電壓產生電路，該高電壓產生電路通過簡單的構造產生正極和負極高電壓，而不需要使用切換元件切換極性。進一步，本發明的另一個目的是提供一種高電壓產生電路，該高電壓產生電路消耗盡可能少的電流。

根據本發明的高電壓產生電路是用于將正脈沖高電壓和負脈沖高電壓交替地施加于負載的高電壓產生電路，其特征在于ac電源、正極高電壓產生電路、和負極高電壓產生電路。此外，相位轉換器布置在ac電源和正極高電壓產生電路之間，或布置在ac電源和負極高電壓產生電路之間，該相位轉換器被構造成轉換從ac電源供應的ac電壓的相位。

根據上述高電壓產生電路，使用用于切換極性的切換元件被視為不必要，并且能夠實現高電壓產生電路，該高電壓產生電路能夠使得通過簡單的構造而產生正極和負極高電壓。進一步，在這種情況下，消耗電流能夠盡可能地減少。

在上述高電壓產生電路中，優選地，操作相位轉換器以反相從ac電源供應的ac電壓的相位。依據此特征，能夠有效且交替地連續施加正脈沖高電壓和負脈沖高電壓。

在上述高電壓產生電路中，優選地，正極高電壓產生電路和負極高電壓產生電路中的每一個包括變壓器和倍壓整流電路。依據此特征，能夠使得正極高電壓產生電路和負極高電壓產生電路的結構簡單。

在這種情況下，優選地，變壓器驅動電路分別布置在ac電源和正極高電壓產生電路之間，以及ac電源和負極高電壓產生電路之間，該變壓器驅動電路被構造成調整電壓電平。依據此特征，能夠獨立地控制正極高電壓產生電路的輸出電壓和負極高電壓產生電路的輸出電壓。

而且，優選地，兩個阻抗元件串聯連接在正極高電壓產生電路的輸出端子和負極高電壓產生電路的輸出端子之間，優選地，負載被連接到阻抗元件的相互連接端。依據此特征，能夠容易地限制在負載中流動的電流值。

進一步，優選地，負載是離子發生器的放電電極。依據此特征，利用簡單的電路構造，能夠從放電電極交替地輸出正極離子和負極離子。

依據根據本發明的高電壓產生電路，能夠實現高電壓產生電路，該高電壓產生電路通過簡單的構造產生正極和負極高電壓，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，從而能夠抑制產生的熱量。

本發明的以上及其他目的、特征、和優勢將從以下結合附圖的描述中變得更加明顯，其中，本發明的優選實施例通過示例性的示例示出。

附圖說明

圖1是示出根據本發明的第一實施例的高電壓產生電路的電路圖；

圖2是示出關于圖1的高電壓產生電路中施加于用于正極的變壓器的一次側的電壓、施加于用于負極的變壓器的一次側的電壓、和施加于放電電極的電壓的電壓波形的時間圖；

圖3是示出根據本發明的第二實施例的高電壓產生電路的電路圖；

圖4是示出根據比較例的高電壓產生電路的電路圖；

圖5是示出關于圖4的高電壓產生電路中施加于用于正極的變壓器的一次側的電壓、施加于用于負極的變壓器的一次側的電壓、和施加于放電電極的電壓的電壓波形的時間圖；

圖6a是關于圖1的高電壓產生電路中施加于用于正極的變壓器的一次側的電壓和在用于正極的變壓器的一次側消耗電流的時間圖；

圖6b是關于圖4的高電壓產生電路中施加于用于正極的變壓器的一次側的電壓和在用于正極的變壓器的一次側消耗電流的時間圖；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行比較的時間圖。

具體實施方式

下文將參考附圖呈現和描述根據本發明的高電壓產生電路的優選實施例。

參考圖1，將給出關于根據第一實施例的高電壓產生電路10的描述。高電壓產生電路10用在離子發生器中，離子發生器從放電電極32(負載)輸出正極離子和負極離子。如圖1所示，高電壓產生電路10配備有交流電源(ac電源)12、正極高電壓產生電路14、負極高電壓產生電路16、和相位轉換器18等。

正極高電壓產生電路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)構成。正極變壓器20的一次側連接到ac電源12，正極變壓器20的二次側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，其由多個電容器和相同數目的二極管組合而成。本實施例的正極倍壓整流電路22配備有四個電容器和四個二極管，獲得了四倍于輸入電壓的直流電。

負極高電壓產生電路16由用于負極的變壓器24(在下文中也稱為負極變壓器24)和用于負極的倍壓整流電路26(在下文中也稱為負極倍壓整流電路26)構成。負極變壓器24的一次側連接到ac電源12和相位轉換器18的組合，負極變壓器24的二次側連接到負極倍壓整流電路26。以與正極倍壓整流電路22相同的方式，負極倍壓整流電路26由多個電容器和相同數目的二極管組合而成。本實施例的負極倍壓整流電路26配備有四個電容器和四個二極管。

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

離子發生器配備有放電電極32，用于交替地產生正離子和負離子。限制電流值的兩個電阻元件(阻抗元件)28、30串聯連接在正極高電壓產生電路14的輸出端子34和負極高電壓產生電路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38。依據此特征，正極高電壓產生電路14的輸出電壓和負極高電壓產生電路16的輸出電壓之間的差動電壓經受分壓，然后被施加于放電電極32。根據本實施例，兩個電阻元件28和30的電阻值是相同的。

根據第一實施例的高電壓產生電路10基本上如上所述構造。接下來，將參考圖2在下文描述高電壓產生電路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，同時通過相位轉換器18使ac電壓的相位反相，并且被施加于負極變壓器24的一次側。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的一次側的電壓波形和施加于負極變壓器24的電壓波形。

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

施加于負極變壓器24的一次側的ac電壓的相位與施加于正極變壓器20的一次側的ac電壓的相位具有反相關系，因此，正極脈沖高電壓和負極脈沖高電壓及時被準確地轉換。更具體地，以連續的方式交替地產生正極脈沖高電壓和負極脈沖高電壓。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。

當產生正極脈沖高電壓時，從放電電極32輸出正極離子，而當產生負極脈沖高電壓時，從放電電極32輸出負極離子。正極離子和負極離子被噴射到目標物上，從而使目標物成為中性。

接下來，參考圖3，將給出根據第二實施例的關于高電壓產生電路15的描述。與根據上述第一實施例的高電壓產生電路10中的構成元件相同的構成元件通過相同的參考標號標示，并省略這些特征的詳細說明。

根據高電壓產生電路15，用于正極的變壓器驅動電路23(在下文中，稱為正極變壓器驅動電路23)配備有可變電壓dc(直流)電源21，正極變壓器驅動電路23布置在ac電源12和正極變壓器20之間。從ac電源12供應的ac電壓在其電壓電平已經通過正極變壓器驅動電路23調整之后，被施加于正極變壓器20的一次側。

進一步，用于負極的變壓器驅動電路27(在下文中，也稱為負極變壓器驅動電路27)配備有相位轉換器19和可變電壓dc電源25，負極變壓器驅動電路27布置在ac電源12和負極變壓器24之間。從ac電源12供應的ac電壓通過相位轉換器19轉換180度，而且其電壓電平通過負極變壓器驅動電路27被調整。此后，將ac電壓施加于負極變壓器24的一次側。

依據根據第二實施例的高電壓產生電路15，能夠獨立地控制施加于正極變壓器20的一次側的ac電壓的電壓電平和施加于負極變壓器24的一次側的ac電壓的電壓電平。因此，能夠獨立地控制正極高電壓產生電路14的輸出電壓和負極高電壓產生電路16的輸出電壓。

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

以與本發明的每一個實施例中相同的方式，正極高電壓產生電路44由正極變壓器50和正極倍壓整流電路52構成。以與本發明的每一個實施例中相同的方式，負極高電壓產生電路46由負極變壓器54和負極倍壓整流電路56構成。進一步，由于兩個電阻元件58、60串聯連接在正極高電壓產生電路44的輸出端子和負極高電壓產生電路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，比較例與本發明的每一個實施例類似。

第一電子開關62和第二電子開關64以周期性的方式被交替地打開和關閉。結果，脈沖電壓周期且交替地被施加于正極變壓器50的一次側和負極變壓器54的一次側。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的一次側的電壓波形和施加于負極變壓器54的一次側的電壓波形。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，在根據第一實施例的高電壓產生電路10和比較例的高電壓產生電路40之間的比較中，將描述消耗電流和產生的熱量的差異。在第一實施例和比較例中，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施例。然而，第二實施例與比較例比較的情況基本上相同。

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

根據比較例，如參考字符c的區域中所示，存在一部分波形，其中當消耗電流的方向被改變到一個方向時瞬間顯現波峰。進一步，如參考字符d的區域中所示，存在一部分波形，其中當消耗電流的方向被改變到另一個方向時瞬間顯現波峰。與之相反地，根據第一實施例，從圖中能夠看到，沒有呈現這些波形部分(參考參考字符a和b的區域)，因此抑制了噪音。在比較例中，在一個方向的消耗電流的最大值，即在參考字符c的區域中的消耗電流的最大值，是300ma，其大于第一實施例的在一個方向的消耗電流的最大值，即根據第一實施例的參考字符a的區域中的消耗電流的最大值。

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

依據根據本發明的實施例的高電壓產生電路10、15，能夠實現一種高電壓產生電路，該高電壓產生電路通過簡單的構造產生正極和負極高電壓，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，從而能夠抑制產生的熱量。

進一步，能夠從離子發生器的放電電極32交替地輸出正極離子和負極離子。

而且，依據根據第二實施例的高電壓產生電路15，能夠獨立地控制正極高電壓產生電路14的輸出電壓和負極高電壓產生電路16的輸出電壓。

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

根據本發明的高電壓產生電路并不局限于上述實施例，在不偏離附加的權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造。