改善された電力効率を有する電圧逓倍回路及びそのような電圧逓倍回路を設けられた機器
電圧逓倍回路は逓倍回路段のチェーン接続を有する。夫々の逓倍回路段ＳＴＧｊは、第１及び第２の入力ＩＰ１ｊ、ＩＰ２ｊと、第１及び第２の出力ＯＰ１ｊ、ＯＰ２ｊとを有し、逓倍回路段の第１及び第２の出力は、他の逓倍回路段の夫々の第１及び第２の入力へ結合され、夫々の逓倍回路段ＳＴＧｊは、第１の入力ＩＰ１ｊと第１の出力ＯＰ１ｊとの間に同じ導電方向で結合される２つのダイオードＤ１ｊ、Ｄ２ｊの直列ダイオード配置を有する。夫々の逓倍回路段ＳＴＧｊは、第１の入力ＩＰ１ｊと第１の出力ＯＰ１ｊとの間に結合される第１のコンデンサＣ１ｊと、第２の入力ＩＰ２ｊと第２の出力ＯＰ２ｊとの間に結合される第２のコンデンサＣ２ｊとを更に有する。夫々の逓倍回路段ＳＴＧｊは、ダイオードＤ１ｊ、Ｄ２ｊを流れる電流の時間の関数としての電流分布を一様にする等化手段ＶＬＳｊ；Ｃ２ｊ、Ｃ３ｊ、Ｃ４ｊ、望ましくはコンデンサＣｓｉを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、比較的低い交流（ＡＣ）電圧を、比較的高い直流（ＤＣ）電圧に変換する電圧逓倍回路に関する。このような電圧逓倍回路は、高い直流電圧によって給電されるべき部品又はモジュールを有する全ての種類の装置において使用され得る。このような部品は、例えば、テレビ受像機又はコンピュータにおける陰極線管でありうる。電圧逓倍回路は、また、レーザ及びプラズマ発生用途でも使用される。
【０００２】
より具体的に、本発明は、Ｘ線を発生させるＸ線管であって、高い直流電圧によりＸ線管に電源を供給する装置を必要とするＸ線管を有するＸ線装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
低ＡＣ電圧を高ＤＣ電圧に変換する電圧逓倍回路は、幅広く使用されている。所謂“コッククロフト−ウォルトン（Cockroft and Walton）”カスケード整流器は、数十年間使用されている。このような電圧逓倍回路は、電圧逓倍回路、即ち、ＡＣ入力電圧をＮ倍高いＤＣ電圧に変換する回路を形成するよう、一連の整流器ダイオード及びコンデンサによって構成される。なお、Ｎは整流器段の数である。このような電圧逓倍回路は、例えば、特開平３−０２８２７０号（ＪＰ３０２８２７０Ａ）の図５に開示されている。この回路で、最初の段はダイオードＤ１及びＤ２と、コンデンサＣ１及びＣ５とから構成され、２番目の段はダイオードＤ３及びＤ４と、コンデンサＣ２及びＣ６とから構成され、その他同様に構成される。夫々の段は、ＡＣ入力電圧を受け取って、ＤＣ電圧を生成する最初の段を除いて、自身の前の段によって供給されるＤＣ電圧を増大させる。
【０００４】
一般的に、不必要な電力消費及び熱生成を回避するよう、高い電力効率を有する電圧逓倍回路を開発する必要がある。このことは、特に、携帯用途の場合に言える。電力効率が悪い主たる理由は、特に、高い動作周波数が使用される場合に、ダイオードでのエネルギー損失である。Ｘ線用途では、Ｘ線管に必要とされるＤＣ電圧は、通常、極めて高く、例えば７５ｋＶである。ＣＴ（コンピュータ断層撮影）用途では、高出力のＸ線ビームが、例えば最大２０秒間必要とされる。これは、その陽極が接地電位にあり、陰極が例えば−１５０ｋＶにある、所謂回転陽極間（rotating anode tube）を必要とする。このような高電圧は、変圧器の絶縁によって適当に処理され得ない。従って、電圧逓倍回路は、変圧器を、例えば４０ｋVといった、より低い電圧としたまま、適用される。
【０００５】
管では、その経年劣化に随伴して、管アーク放電がますます起こる。この管アーク放電は、その管の中で不要なガス及び不純物が増えることによって引き起こされる破裂放電である。通常、アーク放電電流は、抵抗によって制限され、高電圧発生器、例えば電圧逓倍回路をオフすることができる制御電子回路によって検出される。しかし、電圧逓倍回路は、幾らかの出力キャパシタンスを有する。多くの場合において、この出力キャパシタンスは、ＤＣ出力電圧におけるＡＣリップル電圧を最小限とするよう、平滑コンデンサの付加によって、意図的に更に大きくされる。従って、たとえ電圧逓倍回路が制御電子回路によってオフされたとしても、出力キャパシタンスの電荷が、管を通る放電電流を生じさせる。これは、更に管にダメージを与えうる。従って、電圧逓倍回路の出力キャパシタンスを小さくする必要がある。しかし、この出力キャパシタンスは、動作周波数（従って、逓倍回路のＡＣ入力電圧）が増大する場合にのみ下げられ得る。そうでない場合には、ＡＣリップル電圧は大きくなりすぎる。しかし、追加の手段を用いずとも、電圧逓倍回路の電力効率は、ダイオードにおいてエネルギー損失を増大させる動作周波数の増大により、下げられ得る。
【特許文献１】特開平３−０２８２７０号（ＪＰ３０２８２７０Ａ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明は、増大した電力効率を有する電圧逓倍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】
【０００７】
本発明の実施形態で、電圧逓倍回路は、逓倍回路段のチェーン接続を有する。夫々の逓倍回路段は、第１及び第２の入力と、第１及び第２の出力とを有し、一の逓倍回路段の第１及び第２の出力は、最後の逓倍回路段を除く他の逓倍回路段の夫々の第１及び第２の入力へ結合され、最初の逓倍回路段の第１及び第２の入力は、前記チェーン接続の第１及び第２の入力を構成し、夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に同じ導電方向で結合される２つのダイオードの直列ダイオード配置と、前記ダイオードを流れる電流の時間の関数としての電流分布を一様にする等化手段とを有する。
【０００８】
本発明は、従来の電圧逓倍回路で、導通しているダイオードを流れる電流がおおよそ順々に生ずるという見識に基づく。このことは、ダイオードで相当なエネルギー損失を引き起こす鋭いパルスの波形を生じさせる。本発明の電圧逓倍回路では、かかるパルスは、おおよそ同時に発生し、また、時間とともに広げられているので、それほど急でない。結果として、ダイオードにおけるエネルギー損失は小さくなり、電圧逓倍回路の電力効率は増大する。
【０００９】
本発明の更なる実施形態で、電圧逓倍回路は、夫々の逓倍回路段が、前記第１の入力と前記第１の出力との間に結合される第１のコンデンサと、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第２のコンデンサとを有し、前記逓倍回路段のうちの少なくとも１つで、前記等化手段が、前記第２の出力と前記２つのダイオードの接点との間に結合される時間依存電圧レベルシフタを有し、残りの前記逓倍回路段で、前記等化手段は、前記第２の出力と前記２つのダイオードの接点との間との間に電気的結合を有する、ことを特徴とする。
【００１０】
望ましくは、前記時間依存電圧レベルシフタは、平均電圧がおよそ零であるように設計され、従って、前記レベルシフタは、ダイオードの交流成分の電圧降下としてのみ機能する。このため、前記時間依存電圧レベルシフタは、望ましくは、電圧レベルシフトコンデンサによって実施される。そうすることによって、適切に設計されるならば、全ての逓倍回路段において、導通しているダイオードにおける等しい電流分布又は等しい電流をもたらすことが可能である。
【００１１】
前記時間依存電圧レベルシフタとして機能するレベルシフトコンデンサが大いに好ましいが、例えば、時間依存の電流によってバイアスをかけられる抵抗のように、他の手段が、また、前記時間依存電圧レベルシフタの役目を果たすことができる。留意すべきは、特開昭６３−２４０３７４号（ＪＰ６３２４０３７４Ａ）は、図１で、ダイオードへの電流経路に抵抗を設けられた電圧逓倍回路を開示する。しかし、かかる抵抗は、時間依存の電流によってバイアスをかけられず、従って、本発明の電圧逓倍回路のようには機能しない。このように、かかる抵抗は、本発明で使用される時間依存電圧レベルシフタの定義に該当しない。ＪＰ６３２４０３７４Ａで、抵抗は、ダイオードを流れるラッシュ電流を小さくする働きしかしない。このことは、また、若干は電力効率を増大させるのに役立つが、ダイオードを流れる波形は依然として急であり、連続して互いの後に続き、それによって、本発明の電圧逓倍回路とは対照的に、相当量のエネルギー損失を引き起こす。
【００１２】
本発明の他の更なる実施形態で、所謂“星形配置（star arrangement）”における３つの接続されたコンデンサのグループは、所謂“三角形配置（triangle arrangement）”における３つのコンデンサによって置換される。電圧増倍回路の機能は、前記３つのコンデンサが適切に設計されるならば変化しない。どのように“三角形配置”における３つのコンデンサの大きさ決定が“星形配置”から導き出されるべきかは、所謂“星形−三角形変形（star-triangle transformation）”が、例えば、“Delftse Uitgevers Maatschappij”（１９８１年第３版発行）における第２章第７項の５４〜５７頁に公表された、著者ir.A.Hendersonによるオランダ語テキスト“ELEKTRISCHE NETWERKEN”に記載される周知の技術であることから明らかである。
【００１３】
本発明の全ての実施形態で、平滑コンデンサが随意に付加されても良い。この平滑コンデンサは、最後の逓倍回路段の第１の出力と、最初の逓倍回路段の第１の入力との間に結合される。
【００１４】
本発明は、半波又は全波電圧逓倍回路において適用され得る。全波逓倍回路が使用されるならば、逓倍回路段の第１の出力と第１の入力との間に結合されるコンデンサは、特に、同時に選択肢として前記平滑コンデンサを付加することが選択された場合に、望まれても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明について、添付の図面を参照して、より詳細に記載する。
【００１６】
図面において、同様の機能若しくは目的を有する部分又は要素は、同じ参照符号を付される。故に、例えば、図９における段ＳＴＧ１の第１のコンデンサＣ２１は、図５における段ＳＴＧ１の第２のコンデンサＣ２１と同じ機能を有する。
【００１７】
図１は、一般にＮ個の逓倍回路段ＳＴＧ１〜ＳＴＧＮのチェーン接続を有する従来の半波電圧逓倍回路ＶＭを示す。
【００１８】
本出願の全体にわたって、整数ｊは特定の段を参照するために使用される（ＳＴＧｊ）。このように、例えば、コンデンサＣ１ｊ（ｊ＝１）は、概して、ｊ番目の段ＳＴＧｊにおけるコンデンサＣ１の表示であり、より具体的には、Ｃ１１（ｊ＝１）は、１番目の段ＳＴＧ１におけるコンデンサＣ１を意味し、Ｃ１２は、２番目の段ＳＴＧ２におけるコンデンサＣ２を意味し、Ｃ１Ｎ（ｊ＝Ｎ）は、Ｎ番目（即ち、最後）の段ＳＴＧＮにおけるコンデンサＣ１を意味し、以下同様である。以降、整数Ｎは、一例として、明細書及び図面の全体にわたって、４であるとする。しかし、整数Ｎは自由に選択され得る。Ｎの適切な値は、チェーン接続の第１及び第２の入力ＩＶＭ１、ＩＶＭ２の間の交流電圧Ｕ１の振幅と、チェーン接続のノードにおける直流出力電圧の所望の値とに従って、選択されるべきである。チェーン接続のノードは、例えば、チェーン接続の出力ＯＰであっても良い。
【００１９】
夫々の段ＳＴＧｊは、第１及び第２の入力ＩＰ１ｊ、ＩＰ２ｊと、第１及び第２の出力ＯＰ１ｊ、ＯＰ２ｊとを有する。最初の段ＳＴＧ１の第１及び第２の入力ＩＰ１１、ＩＰ２１は入力ＩＶＭ１、ＩＶＭ２を構成する。一の段ＳＴＧｊの第１及び第２の出力ＯＰ１ｊ、ＯＰ２ｊは、最後の段ＳＴＧ４を除く他の段ＳＴＧｊの夫々の第１及び第２の入力ＩＰ１ｊ、ＩＰ２ｊへ接続されている。夫々の逓倍回路段ＳＴＧｊは、第１の入力ＩＰ１ｊと第１の出力ＯＰ１ｊとの間に接続された第１のコンデンサＣ１ｊと、第２の入力ＩＰ２ｊと第２の出力ＯＰ２ｊとの間に接続された第２のコンデンサＣ２ｊとを有する。夫々の逓倍回路段ＳＴＧｊは、第１の入力ＩＰ１ｊと第１の出力ＯＰ１ｊとの間に接続された２つのダイオードの直列ダイオード配置を更に有する。例えば、最初の段ＳＴＧ１で、第１のダイオードＤ１１は、その陽極を第１の入力ＩＰ１１に接続され、その陰極を第２のダイオードＤ２１の陽極に接続されている。第２のダイオードＤ２１の陰極は、出力ＯＰ１１に接続されている。ダイオードＤ１１及びＤ２１の陽極及び陰極は、また、全てを逆にされても良い。ダイオードＤ１１及びＤ２１は同じ導電方向を有するべきである。従って、ダイオードＤ１１及びＤ２１のダイオード直列配置の接点は、常に、ダイオードＤ１１及びＤ２１の陽極及び陰極によって形成される。他の全ての段ＳＴＧｊに関しても同様である。更に、電圧逓倍回路ＶＭにおける全てのダイオードの導電方向は等しくあるべきである。それは、基本的に、電圧逓倍回路ＶＭにおける全てのダイオードが同じ導電方向で直列に接続されることを意味する。夫々の段ＳＴＧｊにおける第１のダイオードＤ１ｊを流れる電流はＩｊによって示される。夫々の段ＳＴＧｊで、直列ダイオード配置の接点は、第１の出力ＯＰ２ｊに接続されている。
【００２０】
このような半波電圧逓倍回路ＶＭの動作原理は、先行技術から一般に知られている。簡単に述べると、動作は以下の通りである。周期的な交流（ＡＣ）入力電圧Ｕ１が、第１及び第２の入力ＩＶＭ１、ＩＶＭ２の間に印加され得るとする。この入力電圧は、通常は正弦波である。しかし、また、他の波形が使用されても良い。図１の例で、第２の入力ＩＶＭ２での電位（電圧）が第１の入力ＩＶＭ１での電位よりも高いならば、ダイオードＤ１１は電流を導き、結果として、コンデンサ２１は充電され得る。第２の入力ＩＶＭ２での電位が最大値に達する場合に、コンデンサＣ２１は完全に充電され得る。次いで、第２の入力ＩＶＭ２での電圧は下がり始める。結果として、ダイオードＤ１１は非導通状態となる。これは、コンデンサＣ２１の両端の電圧が、初期状態で一定のままであるためである。更に、第２の入力ＩＶＭ２での電位が下がるのと同時に、第１の入力ＩＶＭ１での電位が増大する。故に、周期的なＡＣ入力電圧の時間周期の半分が過ぎた後、入力ＩＶＭ１及びＩＶＭ２での電位は逆転する。即ち、第１の入力ＩＶＭ１での電位は最大値に達し、第２の入力ＩＶＭ２での電位は最小値（負側の最大値）に達する。電位反転プロセスの最後の半周期の間、ダイオードＤ２１は導通状態であり、コンデンサＣ２１の電荷の一部をコンデンサＣ１１へ伝送する。周期的なＡＣ入力電圧Ｕ１の多数の周期の後、電圧逓倍回路ＶＭは、所謂“定常状態”に達し、全ての第１のコンデンサＣ１ｊ及び全ての第２のコンデンサＣ２ｊは完全に充電され得る。夫々の第１のコンデンサＣ１ｊの両端の電圧は、およそＡＣ入力電圧Ｕ１のピーク・ツー・ピーク（peak-to-peak）値の２倍に等しくなりうる。従って、図１では４個の段（Ｎ＝４）が使用されるので、電圧逓倍回路ＶＭの出力ＯＰと第２の入力ＩＶＭ２との間の直流（ＤＣ）出力電圧は、およそＡＣ入力電圧Ｕ１のピーク・ツー・ピーク値の８倍に等しくなりうる。
【００２１】
上記例では、電圧逓倍回路ＶＭは出力負荷に結合されていないとされた。例として、Ｘ線管が、例えば出力ＯＰに結合されている場合には、コンデンサでの電圧は減少し、結果として、出力ＯＰでの出力電圧は減少しうる。その場合に、出力電圧はまた、リップルを有しうる。出力電圧は減少し、同時に、リップル電圧は、出力（負荷）電流の増大に随伴して増大する。しかし、夫々の段ＳＴＧｊでの第１及び第２の両コンデンサＣ１ｊ、Ｃ２ｊの値が高くなればなるほど、出力電圧の減少は小さくなり、また、リップルの増大も小さくなる。しかし、電圧逓倍回路のi.a.weightのために、キャパシタンス値は、必要以上に高く選択されるべきではない。
【００２２】
図２は、従来の全波電圧逓倍回路ＶＭを示す。それは、基本的に、２つの半波電圧逓倍回路を有する。かかる半波電圧逓倍回路は結合されて、夫々の段ＳＴＧｊにおいて第１のＣ１ｊを共有する。（図１に対応する）段ＳＴＧｊは、破線長方形により示されている。図１の実施例に加えて、夫々の段ＳＴＧｊは、２つのダイオードＤ１ｊＡ、Ｄ２ｊＡの更なる直列ダイオード配置と、第３のコンデンサＣ２ｊＡとを有する。文字“Ａ”で終わっている参照符号を有する要素は、最後の文字“Ａ”を有さない点を除いて同じ参照符号を有する対応する要素に対応しており、同様の機能を有する。このように、例えば、ダイオードＤ１１Ａは、ダイオードＤ１１と同様の機能を有する。
【００２３】
この全波電圧逓倍回路ＶＭは、第３の入力ＩＶＭ３を有する。図２には、一次巻線及び二次巻線を有する変圧器Ｔが示されている。この変圧器Ｔは、一次巻線の端子間の交流電圧（図２には図示せず。）を、電圧逓倍回路ＶＭの第２の入力ＩＶＭ２と第３の入力ＩＶＭ３との間のＡＣ入力電圧Ｕｉに変換するために使用される。ＡＣ入力電圧Ｕｉは、望ましくは可能な限り高く選択されるが、変圧器Ｔの絶縁が電圧Ｕｉを扱うことができないほど高くは選択されない。電圧逓倍回路ＶＭは、更に、このＡＣ入力電圧Ｕｉを、より一層高く、更には整流された、例えば出力端子ＯＰでの出力電圧へ変換する。
【００２４】
半波電圧逓倍回路と比較される全波電圧逓倍回路の利点は、出力電圧におけるリップルが低減される点である。随意に、変圧器Ｔの二次巻線は、第１の入力ＩＶＭ１へ接続されている（破線によって示される）中点を設けられる。この中点が、例えば、接地することによって、基準電圧として使用されるならば、二次巻線での如何なる点での最大絶対電圧も、ＡＣ入力電圧Ｕｉのピーク・ツー・ピーク電圧の半分の電圧よりも高くはない。これは、変圧器Ｔの絶縁に関して有利である。第２の入力ＩＶＭ２と第１の入力ＩＶＭ１との間の電圧差はＵ１によって示され、第１の入力ＩＶＭ１と第３の入力ＩＶＭ３との間の電圧差はＵ２によって示される。
【００２５】
図３は、図１に従う従来の半波電圧逓倍回路ＶＭのダイオード又は図２の全波電圧逓倍回路ＶＭの上側若しくは下側のダイオードを流れる電流のダイアグラムを示す。故に、一例として、図１を参照して、夫々のダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３及びＤ１４を流れる電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３及びＩ４は、電圧逓倍回路ＶＭがその定常状態に達した状態で、図３に示される。図３から明らかなように、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３及びＩ４は、おおよそ互いの後に続き、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３及びＤ１４において相当のエネルギー損失を引き起こす鋭いパルスの波形を、共に形成する。このような鋭いパルス波形は、第２の入力ＩＶＭ２での電圧が第１の入力ＩＶＭ１での電圧よりも高くなるところのＡＣ入力電圧Ｕｉの半周期の間に起こる。第１の入力ＩＶＭ１での電圧が第２の入力ＩＶＭ２での電圧よりも高くなるところのＡＣ入力電圧Ｕｉの残り半周期の間、同様の鋭いパルス波形が、おおよそ続いて起こる夫々のダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３及びＤ１４を流れる電流（図示せず。）によって生ずる。
【００２６】
図５は、半波又は全波電圧逓倍回路ＶＭの第１の本発明の実施例の回路図を示す。図２の回路図との相違は、電圧逓倍回路ＶＭが、ダイオードＤ１ｊ、Ｄ２ｊを流れる電流Ｉｊの時間の関数としての電流分布を均一にする等化手段を更に有し、全波電圧逓倍回路の場合には、この等化手段は、また、ダイオードＤ１ｊＡ、Ｄ２ｊＡを流れる電流ＩｊＡの時間の関数としての電流分布を均一にする点である。以下で、一例として、この回路の作用は、破線長方形の中に示された半波電圧逓倍回路ＶＭのみを参照することによって説明される。等化手段は、望ましくは、夫々の段ＳＴＧｊにおいて、第２の出力ＯＰ２ｊと、２つのダイオードＤ１ｊ、Ｄ２ｊの接点との間に結合された時間依存電圧レベルシフタＶＬＳｊを有する。望ましくは、且つ、最も容易に、時間依存電圧レベルシフタＶＬＳｊは、電圧レベルシフトコンデンサＣｓｊによって実施される。たとえ望ましくとも、厳密には、従来の電圧逓倍回路に対して向上した電力効率を得るために、全ての段に電圧レベルシフトコンデンサＣｓｊを挿入する必要はない。
【００２７】
図６は、第１の実施例と比較してコンデンサの数が少ない半波又は全波電圧逓倍回路の第２の本発明の実施例の回路図を示す。図５に示される第１の実施例との相違は、最初の段ＳＴＧ１で、第２のコンデンサＣ２１が電気的接続に置き換えられ、最後の段ＳＴＧ４で、電圧レベルシフトコンデンサＣｓ４が、また、電気的接続に置き換えられている点である。最後の段ＳＴＧ４に関し、それは、第２のコンデンサＣ２４がレベルシフトコンデンサＣｓ４（図５）の機能を引き継ぐことを意味する。図５及び６の回路の動作は同様である。
【００２８】
一例として、電圧レベルシフトコンデンサＣｓｊの部品決定について図６を参照して説明する。全てのダイオードはおおよそ同じＩ−Ｖ特性を有するとする。これは、そのような状態が最も良い結果をもたらすことによる。説明において、電流は、ＡＣ入力電圧Ｕｉの半周期の間、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３及びＤ１４を流れているとする。（ＡＣ入力電圧Ｕｉの残り半周期の間、ダイオードＤ２１、Ｄ２２、Ｄ２３及びＤ２４は、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３及びＤ１４に代わって電流を導き、ＡＣ入力電圧Ｕｉの当該半周期の間の計算は、同じ結果をもたらしうる。）電力効率において最良の高まりを得るために、図３に示されるような鋭いパルス波形を、より鋭くないパルス波形に変換することが望ましい。このとき、電流Ｉｊは、図４を参照して、おおよそ同じタイミングで生ずる。電流Ｉｊに関して、式［１］が有効である：
∀ｊ：Ｉｊ＝Ｉ ［１］。
【００２９】
結果として、コンデンサＣ２４、Ｃｓ３、Ｃｓ２及びＣｓ１を流れる電流はＩに等しく、コンデンサＣ２３を流れる電流は２Ｉに等しく、コンデンサＣ２２を流れる電流は３Ｉに等しい。更に、式［１］の結果として、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３及びＤ１４の両端での電圧降下は等しい。一般的な既知の物理法則（特にキルヒホッフの第１及び第２の法則）を上記情報に補足することにより、エレクトロニクス分野において通常の知識を有する者であれば、コンデンサＣｓｊとコンデンサＣ２ｊとの間の所要の関係を計算することができる。
【００３０】
特に、Ｘ線応用に関しては、電圧逓倍回路の高い動特性が好ましい。この動特性は、コンデンサＣ２ｊの両端でリップル電圧の平衡を保つことによって、最適化され得る。これは、式［２］で表されるように：
∀ｊ：Ｃ２ｊ＝Ｃ ［２］、
夫々のコンデンサＣ２ｊに関して同じコンデンサ値Ｃを選択することによって行われ得る。
【００３１】
式［２］の仮定の下で、コンデンサＣｓｊの一般式は導き出され、式［３］：
【数１】
に示される。
【００３２】
例えば、Ｎ＝４（４個の段が図示されるように使用される）ならば、以下の式［４］：
【数２】
が式［３］から得られる。これより、コンデンサＣｓｊに関して、以下の値が得られる：
ｊ＝３ ＝＞ Ｃｓ３＝Ｃ、
ｊ＝２ ＝＞ Ｃｓ２＝Ｃ／３、
ｊ＝１ ＝＞ Ｃｓ１＝Ｃ／６。
【００３３】
図７は、半波又は全波電圧逓倍回路の第３の本発明の実施例の回路図を示す。それは、（半波逓倍回路に関して、）夫々の段ＳＴＧｊで、コンデンサＣｓｊが、第２の入力ＩＰ２ｊと第２の出力ＯＰ２ｊとの間に接続された第３及び第４のコンデンサＣ３ｊ、Ｃ４ｊの直列コンデンサ配置に置き換えられ、その直列コンデンサ配置の接点が、直列ダイオード配置の接点に接続されている点で、図５に示される第１の実施例と相違する。
【００３４】
上述されたように、どのように、所謂“星形配置（star arrangement）”における３つの接続されたコンデンサのグループが、所謂“三角形配置（triangle arrangement）”における３つのコンデンサによって置換され得るかは、一般に知られている。図５から、例えば、コンデンサＣ２１、Ｃｓ１及びＣ２２が、図７におけるコンデンサＣ２１、Ｃ３１及びＣ４１によって形成される“三角形配置”に変形され得る“星形配置”を形成することは明らかである。しかし、コンデンサＣ２１、Ｃｓ１及びＣ２２（図５）は、全て同じ段にあるわけではない。これにより、全てのコンデンサＣ２ｊ及びＣｓｊに対して変形を行うことは困難となる。これは、その場合に、例えば、２番目の段がコンデンサＣｓ２のみを持ち続けることによる。従って、一般に、変形を行うための好ましい方法は、夫々のコンデンサＣ２ｊを、２つのコンデンサの直列配置に（念のために）分けることである。このとき、夫々の直列配置は、“元の”単一コンデンサＣ２ｊのキャパシタンスと同じ置換値の総キャパシタンスを有する。必ずしも必要ではないが、“元の”単一コンデンサＣ２ｊのキャパシタンス値の２倍の値を夫々有する直列な２つのコンデンサを（念のために）使用することが好ましく、且つ、最も都合が良い。その場合に、図５における夫々の段ＳＴＧｊが、“三角形配置”（図７参照。）に容易に変形され得る“星形配置”を有すると考えられることは、容易に理解され得る。特別の注意が最初の段ＳＴＧ１には必要とされる。最初の段ＳＴＧ１では、コンデンサＣ２１を２つの部分に（念のために）分けることは適切でない。これは、コンデンサＣ２１が他の段に接続されず、第２の入力ＩＶＭ２に接続されているためである。同様に、特別の注意が、より高次の段への接続を当然に有さない最後の段ＳＴＧ４にも必要とされる。このように、“不足している（missing）”コンデンサは、（念のために）付加されて、一方の端部がコンデンサＣ２４及びコンデンサＣｓ４の接点へ接続され、他の端部が接続されないままであるべきである。
【００３５】
図８は、図７に示される第３の実施例と比較してコンデンサの数が少ない半波又は全波電圧逓倍回路の第４の本発明の実施例の回路図を示す。図７に示される第３の実施例との相違は、最初の段ＳＴＧ１で、コンデンサＣ２１及びＣ３１が除かれて、電気的接続が第２の入力ＩＰ２１と第２の出力ＯＰ２１との間で形成され、且つ、最後の段ＳＴＧ４で、コンデンサＣ２４、Ｃ３４及びＣ４４が除かれて、電気的接続が第２の入力ＩＰ２４、第２の出力ＯＰ２４、及び直列ダイオード配置の接点の間に形成されている点である。エレクトロニクス分野で通常の知識を有する者ならば、必要ならば、式［１］及び［２］を参照して先に説明されたのと同じ原理の下で、電力効率の最適な高まりを再び得るために、コンデンサの値を適合させることができる。
【００３６】
図９は、全波電圧逓倍回路ＶＭの第５の本発明の実施例の回路図を示す。図５に示される第１の実施例との相違は、この第５の実施例では、図５の第１のコンデンサＣ１ｊが図９において除かれている点である。しかし、これは、全波電圧逓倍回路においてのみ可能である。（図９の破線長方形と、図５の破線長方形とを比較されたし。）従って、図９で、夫々の逓倍回路段ＳＴＧｊは、同様に、更なる直列ダイオード配置のダイオードＤ１ｊＡ及びＤ２ｊＡと、更なるレベルシフトコンデンサＣｓ１Ａとを有する。第２の実施例に対する第５の実施例の利点は、全波電圧逓倍回路ＶＭの大きさ及び重さが削減される点である。請求項６の目的のために、夫々の段ＳＴＧｊで、目下、コンデンサＣ２ｊは第１のコンデンサと称され、コンデンサＣ２ｊＡは第２のコンデンサと称される。
【００３７】
図１０は、第５の実施例と比較してコンデンサの数が少ない全波電圧逓倍回路の第６の本発明の実施例の回路図を示す。図９に示される第５の実施例との相違は、最初の段ＳＴＧ１で、第１のコンデンサＣ２１が電気的接続に置き換えられ、第２のコンデンサＣ２１Ａが電気的接続に置き換えられ、且つ、最後の段ＳＴＧ４で、電圧レベルシフトコンデンサＣｓ４が電気的接続に置き換えられ、更なる電圧レベルシフトコンデンサＣｓ４Ａが電気的接続に置き換えられている点である。最後の段ＳＴＧ４に関し、それは、第１のコンデンサＣ２４がレベルシフトコンデンサＣｓ４（図９）の機能を引き継ぎ、第２のコンデンサＣ２４Ａが更なるレベルシフトコンデンサＣｓ４Ａ（図９）の機能を引き継ぐことを意味する。図９及び図１０の回路の動作は同様である。
【００３８】
図１１は、全波電圧逓倍回路の第７の本発明の実施例の回路図を示す。図７に示される第３の実施例との相違は、この第７の実施例で、図７の第１のコンデンサＣ１ｊが図１１では除かれている点である。しかし、これは、全波電圧逓倍回路でのみ可能である。従って、図１１で、夫々の逓倍回路段ＳＴＧｊは、また、更なる直列ダイオード配置のダイオードＤ１ｊＡ及びＤ２ｊＡと、更なる直列コンデンサ配置のコンデンサＣ３ｊＡ及びＣ４ｊＡとを有するべきである。（図１１の破線長方形と、図７の破線長方形とを比較されたし。）第３の実施例に対する第７の実施例の利点は、全波電圧逓倍回路ＶＭの大きさ及び重さが削減される点である。請求項８の目的のために、夫々の段ＳＴＧｊで、目下、コンデンサＣ２ｊは第１のコンデンサと称され、コンデンサＣ２ｊＡは第２のコンデンサと称され、コンデンサＣ３ｊは第３のコンデンサと称され、コンデンサＣ４ｊは第４のコンデンサと称され、コンデンサＣ３ｊＡは第５のコンデンサと称され、コンデンサＣ４ｊＡは第６のコンデンサと称される。
【００３９】
図１２は、全波電圧逓倍回路の第８の本発明の実施例の回路図を示す。図１１に示される第７の実施例との相違は、最初の段ＳＴＧ１で、コンデンサＣ２１、Ｃ３２、Ｃ２１Ａ及びＣ３１Ａが除かれて、電気的接続が第２の入力ＩＰ２１と第２の出力ＯＰ２１との間に形成され、電気的接続が第３の入力ＩＰ３１と第３の出力ＯＰ３１との間に形成され、且つ、最後の段ＳＴＧ４で、コンデンサＣ２４、Ｃ３４、Ｃ４４、Ｃ２４Ａ、Ｃ３４Ａ及びＣ４４Ａが除かれて、電気的接続が第２の入力ＩＰ２４、第２の出力ＯＰ２４、及び直列ダイオード配置の接点の間に形成され、電気的接続が第３の入力ＩＰ３４、第３の出力ＯＰ３４、及び更なる直列ダイオード配置の接点の間に形成されている点である。エレクトロニクス分野で通常の知識を有する者ならば、必要ならば、式［１］及び［２］を参照して先に説明されたのと同じ原理の下で、電力効率の最適な高まりを再び得るために、コンデンサの値を適合させることができる。
【００４０】
図１３は、Ｎ個の段を有し、平滑コンデンサＣ０を設けられた半波又は全波電圧逓倍回路の第９の本発明の実施例を示す。平滑コンデンサＣ０は、最後の逓倍回路段ＳＴＧＮの出力ＯＰ１Ｎと、最初の逓倍回路段ＳＴＧ１の入力ＩＰ１１との間に接続されている。幾つかの用途で、出力電圧におけるリップルを更に低減するためにこの平滑コンデンサＣ０を適用することが有利である。特に、図９、１０、１１及び１２の夫々で示された第５、第６、第７及び第８の実施例において有利である。これは、かかる実施例では、コンデンサＣ１ｊが除かれているためである。しかし、留意すべきは、通常、平滑コンデンサＣ０（又はその一部）として働く寄生キャパシタンスは、例えば出力ＯＰに接続された（部分的に）容量性の負荷によって与えられる点である。このような容量性の負荷は、例えば、出力ＯＰとＸ線管（及びＸ線管自体）との間の高電圧接続ケーブルでありうる。
【００４１】
図１４は、高電圧発生装置を有するＸ線装置ＸＲの図の例を示す。高電圧発生装置は、ガラス真空Ｘ線管ＸＲＴの陽極Ａと陰極Ｃとの間に高電圧を供給する本発明の電圧逓倍回路ＶＭを有する。電圧逓倍回路ＶＭは、出力ＯＰからケーブルＣＢＬを介して、正の高電圧を陽極Ａへ供給する。陰極Ｃは接地されており、従って、本例では、変圧器Ｔの中点へ接続されている。（陽極Ａを接地して、高い負電圧を陰極Ｃへ供給することも可能である。）陰極Ｃは加熱フィラメントである。動作の間、電流はフィラメントを流れ、そのフィラメントを温める。熱は、フィラメント表面から電子を跳ね飛ばす。通常はタングステンから作られた平坦なディスクである陽極Ａは、正に帯電されており、管ＸＲＴを越えて電子を引き込む。陽極Ａと陰極Ｃとの間の電圧差は極めて高く、故に、電子（電子ビームＥＢ）は、多大な力を伴って管ＸＲＴを飛ぶ。高速で動いている電子がタングステン原子に衝突すると、その電子は、原子のより低い軌道の１つにある電子を押し出す。より高い軌道にある電子は、直ぐに、より低いエネルギーレベルに下がり、その余剰エネルギーを光子の形で放つ。それは大きな降下であるので、光子は高いエネルギーを有し、従って、それがＸ線光子となる。Ｘ線生成における衝撃力の大きい衝突は、多くの熱を発生させる。このため、モータＭは陽極Ａを回転させる。従って、電子ビームＥＢは、必ずしも常に、陽極Ａの同じ領域に焦点を合わせられているわけではない。これによって、陽極Ａ（の一部）が溶解することが回避される。管容器を囲む冷却油浴ＯＢも熱を吸収する。管ＸＲＴは、厚い鉛遮蔽体ＰＢによって囲まれている。これにより、Ｘ線が全ての方向に漏れることが防がれる。遮蔽体ＰＢにおける小さな窓は、狭Ｘ線ビームＸＲＢにおいて、Ｘ線光子の一部を逃がす。ビームＸＲＢは、例えば患者に至る途中で、一続きのフィルタＦを通る。
【００４２】
図１５は、スクリーンＳＣＲ上に画像を生成する陰極線管ＣＲＴを有する機器の図を示す。陰極線管ＣＲＴは、この陰極線管の電極の間に１又はそれ以上の高電圧を供給する本発明の電圧逓倍回路ＶＭを備えた高電圧発生装置を有する。ＣＲＴは、例えば、ＴＶ、コンピュータモニタ、オシロスコープ、スペクトラムアナライザ等で使用される。本例で、ＣＲＴは、陽極Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４及びＡ５における（陽極Ｃに対して）高い正電圧によって、スクリーンＳＣＲに向けて電子ビームＥＢを放射することができる陰極Ｃを有する。集束コイルＦＣＬＳはビームＥＢの焦点を合わせ、偏向コイルＤＣＬＳはビームＥＢを偏向させる。従って、鮮明且つ十分に形成された画像がスクリーンＳＣＲから伝えられる。本例で、ＣＲＴは、陽極Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４及びＡ５で、幾つかの高電圧を必要とする。かかる高電圧のうちの一部は異なる値を有する。このため、電圧逓倍回路ＶＭは複数の出力を設けられる。（最も高い高電圧を有する）出力ＯＰは陽極Ａ１に接続され、（最も低い高電圧を有する）出力ＯＰＡ及びＯＰＢは陽極Ａ４及びＡ５に接続され、（中間の高電圧を有する）出力ＯＰＣ及びＯＰＤは陽極Ａ２及びＡ３に接続されている。
【００４３】
逓倍回路段ＳＴＧｊの一部に関してのみ、接続されたコンデンサのグループに所謂“星形−三角形変形（star-triangle transformation）”を適用することが可能である。従って、複合構造が可能である。例えば、第１の実施例（図５）及び第３の実施例（図７）からの段の複合が、電圧逓倍回路を構成するために使用されても良い。
【００４４】
留意すべきは、ＥＭＩ（電磁波妨害雑音）の発生を低減するために、抵抗及びコンデンサのＥＭＩ直列配置は、電圧逓倍回路ＶＭの第１、第２、及び第３の入力ＩＶＭ１、ＩＶＭ２、ＩＶＭ３のうちの少なくとも１つと直列に接続されても良い点である。変圧器Ｔが中点を設けられる全波電圧逓倍回路の実施例の場合に、望ましくは、ＥＭＩ直列配置は、電圧逓倍回路ＶＭの第１の入力ＩＶＭ１と、変圧器Ｔの中点との間に接続される。
【００４５】
留意すべきは、上述された実施例は、本発明を限定しているのではなく、説明している点である。また、留意すべきは、当該技術において通常の知識を有する者であれば、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を逸脱することなく、代替の実施例を設計することができる点である。特許請求の範囲で、括弧内の如何なる参照符号も、特許請求の範囲を限定するよう解釈されるべきではない。語“有する（comprising及びcomprises）”及び同様のものは、いずれかの請求項に又は本願の全体において挙げられている以外の要素の存在を排除しているわけではない。要素の単一参照は、そのような要素の複数参照を排除しているわけではない。ある手段が相互に異なる従属請求項に挙げられているという単なる事実は、かかる手段の組合せが使用されないことを示しているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】従来の半波電圧逓倍回路を示す。
【図２】従来の全波電圧逓倍回路を示す。
【図３】図１に従う従来の半波電圧逓倍回路のダイオード又は図２の全波電圧逓倍回路の上側若しくは下側のダイオードを流れる電流のダイアグラムを示す。
【図４】本発明に従う半波電圧逓倍回路のダイオード又は本発明に従う全波電圧逓倍回路の上側若しくは下側のダイオードを流れる電流のダイアグラムを示す。
【図５】ダイオードへの電流経路に電圧レベルシフトコンデンサを設けられた半波又は全波電圧逓倍回路の第１の本発明の実施例（請求項２に対応。）の回路図を示す。
【図６】第１の実施例と比較してコンデンサの数が少ない半波又は全波電圧逓倍回路の第２の本発明の実施例（請求項３に対応。）の回路図を示す。
【図７】３つの接続されたコンデンサのグループに対する所謂“星形−三角形変形（star-triangle transformation）”が適用される点で第１の実施例と相違する半波又は全波電圧逓倍回路の第３の本発明の実施例（請求項４に対応。）の回路図を示す。
【図８】第３の実施例と比較してコンデンサの数が少ない半波又は全波電圧逓倍回路の第４の本発明の実施例（請求項５に対応。）の回路図を示す。
【図９】全波電圧逓倍回路の第５の本発明の実施例（請求項６に対応。）の回路図を示す。
【図１０】第５の実施例と比較してコンデンサの数が少ない全波電圧逓倍回路の第６の本発明の実施例（請求項７に対応。）の回路図を示す。
【図１１】３つの接続されたコンデンサのグループに対する所謂“星形−三角形変形”が適用される点で第５の実施例と相違する全波電圧逓倍回路の第７の本発明の実施例（請求項８に対応。）の回路図を示す。
【図１２】第７の実施例と比較してコンデンサの数が少ない全波電圧逓倍回路の第８の本発明の実施例（請求項９に対応。）の回路図を示す。
【図１３】Ｎ個の段を有し、最後の逓倍回路段の出力と最初の逓倍回路段の入力との間に結合される平滑コンデンサを設けられた半波又は全波電圧逓倍回路の第９の本発明の実施例を示す。
【図１４】Ｘ線管の陽極と陰極との間に高電圧を供給する本発明の電圧逓倍回路を有する高電圧発生装置を備えたＸ線装置の図を示す。
【図１５】陰極線管の電極間に１又はそれ以上の高電圧を供給する本発明の電圧逓倍回路を有する高電圧発生装置を有するスクリーン上に画像を生成する陰極線管を備えた機器の図を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、比較的低い交流（ＡＣ）電圧を、比較的高い直流（ＤＣ）電圧に変換する電圧逓倍回路に関する。このような電圧逓倍回路は、高い直流電圧によって給電されるべき部品又はモジュールを有する全ての種類の装置において使用され得る。このような部品は、例えば、テレビ受像機又はコンピュータにおける陰極線管でありうる。電圧逓倍回路は、また、レーザ及びプラズマ発生用途でも使用される。
【０００２】
より具体的に、本発明は、Ｘ線を発生させるＸ線管であって、高い直流電圧によりＸ線管に電源を供給する装置を必要とするＸ線管を有するＸ線装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
低ＡＣ電圧を高ＤＣ電圧に変換する電圧逓倍回路は、幅広く使用されている。所謂“コッククロフト−ウォルトン（Cockroft and Walton）”カスケード整流器は、数十年間使用されている。このような電圧逓倍回路は、電圧逓倍回路、即ち、ＡＣ入力電圧をＮ倍高いＤＣ電圧に変換する回路を形成するよう、一連の整流器ダイオード及びコンデンサによって構成される。なお、Ｎは整流器段の数である。このような電圧逓倍回路は、例えば、特開平３−０２８２７０号（ＪＰ３０２８２７０Ａ）の図５に開示されている。この回路で、最初の段はダイオードＤ１及びＤ２と、コンデンサＣ１及びＣ５とから構成され、２番目の段はダイオードＤ３及びＤ４と、コンデンサＣ２及びＣ６とから構成され、その他同様に構成される。夫々の段は、ＡＣ入力電圧を受け取って、ＤＣ電圧を生成する最初の段を除いて、自身の前の段によって供給されるＤＣ電圧を増大させる。
【０００４】
一般的に、不必要な電力消費及び熱生成を回避するよう、高い電力効率を有する電圧逓倍回路を開発する必要がある。このことは、特に、携帯用途の場合に言える。電力効率が悪い主たる理由は、特に、高い動作周波数が使用される場合に、ダイオードでのエネルギー損失である。Ｘ線用途では、Ｘ線管に必要とされるＤＣ電圧は、通常、極めて高く、例えば７５ｋＶである。ＣＴ（コンピュータ断層撮影）用途では、高出力のＸ線ビームが、例えば最大２０秒間必要とされる。これは、その陽極が接地電位にあり、陰極が例えば−１５０ｋＶにある、所謂回転陽極間（rotating anode tube）を必要とする。このような高電圧は、変圧器の絶縁によって適当に処理され得ない。従って、電圧逓倍回路は、変圧器を、例えば４０ｋVといった、より低い電圧としたまま、適用される。
【０００５】
管では、その経年劣化に随伴して、管アーク放電がますます起こる。この管アーク放電は、その管の中で不要なガス及び不純物が増えることによって引き起こされる破裂放電である。通常、アーク放電電流は、抵抗によって制限され、高電圧発生器、例えば電圧逓倍回路をオフすることができる制御電子回路によって検出される。しかし、電圧逓倍回路は、幾らかの出力キャパシタンスを有する。多くの場合において、この出力キャパシタンスは、ＤＣ出力電圧におけるＡＣリップル電圧を最小限とするよう、平滑コンデンサの付加によって、意図的に更に大きくされる。従って、たとえ電圧逓倍回路が制御電子回路によってオフされたとしても、出力キャパシタンスの電荷が、管を通る放電電流を生じさせる。これは、更に管にダメージを与えうる。従って、電圧逓倍回路の出力キャパシタンスを小さくする必要がある。しかし、この出力キャパシタンスは、動作周波数（従って、逓倍回路のＡＣ入力電圧）が増大する場合にのみ下げられ得る。そうでない場合には、ＡＣリップル電圧は大きくなりすぎる。しかし、追加の手段を用いずとも、電圧逓倍回路の電力効率は、ダイオードにおいてエネルギー損失を増大させる動作周波数の増大により、下げられ得る。
【特許文献１】特開平３−０２８２７０号（ＪＰ３０２８２７０Ａ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明は、増大した電力効率を有する電圧逓倍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】
【０００７】
本発明の実施形態で、電圧逓倍回路は、逓倍回路段のチェーン接続を有する。夫々の逓倍回路段は、第１及び第２の入力と、第１及び第２の出力とを有し、一の逓倍回路段の第１及び第２の出力は、最後の逓倍回路段を除く他の逓倍回路段の夫々の第１及び第２の入力へ結合され、最初の逓倍回路段の第１及び第２の入力は、前記チェーン接続の第１及び第２の入力を構成し、夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に同じ導電方向で結合される２つのダイオードの直列ダイオード配置と、前記ダイオードを流れる電流の時間の関数としての電流分布を一様にする等化手段とを有する。
【０００８】
本発明は、従来の電圧逓倍回路で、導通しているダイオードを流れる電流がおおよそ順々に生ずるという見識に基づく。このことは、ダイオードで相当なエネルギー損失を引き起こす鋭いパルスの波形を生じさせる。本発明の電圧逓倍回路では、かかるパルスは、おおよそ同時に発生し、また、時間とともに広げられているので、それほど急でない。結果として、ダイオードにおけるエネルギー損失は小さくなり、電圧逓倍回路の電力効率は増大する。
【０００９】
本発明の更なる実施形態で、電圧逓倍回路は、夫々の逓倍回路段が、前記第１の入力と前記第１の出力との間に結合される第１のコンデンサと、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第２のコンデンサとを有し、前記逓倍回路段のうちの少なくとも１つで、前記等化手段が、前記第２の出力と前記２つのダイオードの接点との間に結合される時間依存電圧レベルシフタを有し、残りの前記逓倍回路段で、前記等化手段は、前記第２の出力と前記２つのダイオードの接点との間との間に電気的結合を有する、ことを特徴とする。
【００１０】
望ましくは、前記時間依存電圧レベルシフタは、平均電圧がおよそ零であるように設計され、従って、前記レベルシフタは、ダイオードの交流成分の電圧降下としてのみ機能する。このため、前記時間依存電圧レベルシフタは、望ましくは、電圧レベルシフトコンデンサによって実施される。そうすることによって、適切に設計されるならば、全ての逓倍回路段において、導通しているダイオードにおける等しい電流分布又は等しい電流をもたらすことが可能である。
【００１１】
前記時間依存電圧レベルシフタとして機能するレベルシフトコンデンサが大いに好ましいが、例えば、時間依存の電流によってバイアスをかけられる抵抗のように、他の手段が、また、前記時間依存電圧レベルシフタの役目を果たすことができる。留意すべきは、特開昭６３−２４０３７４号（ＪＰ６３２４０３７４Ａ）は、図１で、ダイオードへの電流経路に抵抗を設けられた電圧逓倍回路を開示する。しかし、かかる抵抗は、時間依存の電流によってバイアスをかけられず、従って、本発明の電圧逓倍回路のようには機能しない。このように、かかる抵抗は、本発明で使用される時間依存電圧レベルシフタの定義に該当しない。ＪＰ６３２４０３７４Ａで、抵抗は、ダイオードを流れるラッシュ電流を小さくする働きしかしない。このことは、また、若干は電力効率を増大させるのに役立つが、ダイオードを流れる波形は依然として急であり、連続して互いの後に続き、それによって、本発明の電圧逓倍回路とは対照的に、相当量のエネルギー損失を引き起こす。
【００１２】
本発明の他の更なる実施形態で、所謂“星形配置（star arrangement）”における３つの接続されたコンデンサのグループは、所謂“三角形配置（triangle arrangement）”における３つのコンデンサによって置換される。電圧増倍回路の機能は、前記３つのコンデンサが適切に設計されるならば変化しない。どのように“三角形配置”における３つのコンデンサの大きさ決定が“星形配置”から導き出されるべきかは、所謂“星形−三角形変形（star-triangle transformation）”が、例えば、“Delftse Uitgevers Maatschappij”（１９８１年第３版発行）における第２章第７項の５４〜５７頁に公表された、著者ir.A.Hendersonによるオランダ語テキスト“ELEKTRISCHE NETWERKEN”に記載される周知の技術であることから明らかである。
【００１３】
本発明の全ての実施形態で、平滑コンデンサが随意に付加されても良い。この平滑コンデンサは、最後の逓倍回路段の第１の出力と、最初の逓倍回路段の第１の入力との間に結合される。
【００１４】
本発明は、半波又は全波電圧逓倍回路において適用され得る。全波逓倍回路が使用されるならば、逓倍回路段の第１の出力と第１の入力との間に結合されるコンデンサは、特に、同時に選択肢として前記平滑コンデンサを付加することが選択された場合に、望まれても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明について、添付の図面を参照して、より詳細に記載する。
【００１６】
図面において、同様の機能若しくは目的を有する部分又は要素は、同じ参照符号を付される。故に、例えば、図９における段ＳＴＧ１の第１のコンデンサＣ２１は、図５における段ＳＴＧ１の第２のコンデンサＣ２１と同じ機能を有する。
【００１７】
図１は、一般にＮ個の逓倍回路段ＳＴＧ１〜ＳＴＧＮのチェーン接続を有する従来の半波電圧逓倍回路ＶＭを示す。
【００１８】
本出願の全体にわたって、整数ｊは特定の段を参照するために使用される（ＳＴＧｊ）。このように、例えば、コンデンサＣ１ｊ（ｊ＝１）は、概して、ｊ番目の段ＳＴＧｊにおけるコンデンサＣ１の表示であり、より具体的には、Ｃ１１（ｊ＝１）は、１番目の段ＳＴＧ１におけるコンデンサＣ１を意味し、Ｃ１２は、２番目の段ＳＴＧ２におけるコンデンサＣ２を意味し、Ｃ１Ｎ（ｊ＝Ｎ）は、Ｎ番目（即ち、最後）の段ＳＴＧＮにおけるコンデンサＣ１を意味し、以下同様である。以降、整数Ｎは、一例として、明細書及び図面の全体にわたって、４であるとする。しかし、整数Ｎは自由に選択され得る。Ｎの適切な値は、チェーン接続の第１及び第２の入力ＩＶＭ１、ＩＶＭ２の間の交流電圧Ｕ１の振幅と、チェーン接続のノードにおける直流出力電圧の所望の値とに従って、選択されるべきである。チェーン接続のノードは、例えば、チェーン接続の出力ＯＰであっても良い。
【００１９】
夫々の段ＳＴＧｊは、第１及び第２の入力ＩＰ１ｊ、ＩＰ２ｊと、第１及び第２の出力ＯＰ１ｊ、ＯＰ２ｊとを有する。最初の段ＳＴＧ１の第１及び第２の入力ＩＰ１１、ＩＰ２１は入力ＩＶＭ１、ＩＶＭ２を構成する。一の段ＳＴＧｊの第１及び第２の出力ＯＰ１ｊ、ＯＰ２ｊは、最後の段ＳＴＧ４を除く他の段ＳＴＧｊの夫々の第１及び第２の入力ＩＰ１ｊ、ＩＰ２ｊへ接続されている。夫々の逓倍回路段ＳＴＧｊは、第１の入力ＩＰ１ｊと第１の出力ＯＰ１ｊとの間に接続された第１のコンデンサＣ１ｊと、第２の入力ＩＰ２ｊと第２の出力ＯＰ２ｊとの間に接続された第２のコンデンサＣ２ｊとを有する。夫々の逓倍回路段ＳＴＧｊは、第１の入力ＩＰ１ｊと第１の出力ＯＰ１ｊとの間に接続された２つのダイオードの直列ダイオード配置を更に有する。例えば、最初の段ＳＴＧ１で、第１のダイオードＤ１１は、その陽極を第１の入力ＩＰ１１に接続され、その陰極を第２のダイオードＤ２１の陽極に接続されている。第２のダイオードＤ２１の陰極は、出力ＯＰ１１に接続されている。ダイオードＤ１１及びＤ２１の陽極及び陰極は、また、全てを逆にされても良い。ダイオードＤ１１及びＤ２１は同じ導電方向を有するべきである。従って、ダイオードＤ１１及びＤ２１のダイオード直列配置の接点は、常に、ダイオードＤ１１及びＤ２１の陽極及び陰極によって形成される。他の全ての段ＳＴＧｊに関しても同様である。更に、電圧逓倍回路ＶＭにおける全てのダイオードの導電方向は等しくあるべきである。それは、基本的に、電圧逓倍回路ＶＭにおける全てのダイオードが同じ導電方向で直列に接続されることを意味する。夫々の段ＳＴＧｊにおける第１のダイオードＤ１ｊを流れる電流はＩｊによって示される。夫々の段ＳＴＧｊで、直列ダイオード配置の接点は、第１の出力ＯＰ２ｊに接続されている。
【００２０】
このような半波電圧逓倍回路ＶＭの動作原理は、先行技術から一般に知られている。簡単に述べると、動作は以下の通りである。周期的な交流（ＡＣ）入力電圧Ｕ１が、第１及び第２の入力ＩＶＭ１、ＩＶＭ２の間に印加され得るとする。この入力電圧は、通常は正弦波である。しかし、また、他の波形が使用されても良い。図１の例で、第２の入力ＩＶＭ２での電位（電圧）が第１の入力ＩＶＭ１での電位よりも高いならば、ダイオードＤ１１は電流を導き、結果として、コンデンサ２１は充電され得る。第２の入力ＩＶＭ２での電位が最大値に達する場合に、コンデンサＣ２１は完全に充電され得る。次いで、第２の入力ＩＶＭ２での電圧は下がり始める。結果として、ダイオードＤ１１は非導通状態となる。これは、コンデンサＣ２１の両端の電圧が、初期状態で一定のままであるためである。更に、第２の入力ＩＶＭ２での電位が下がるのと同時に、第１の入力ＩＶＭ１での電位が増大する。故に、周期的なＡＣ入力電圧の時間周期の半分が過ぎた後、入力ＩＶＭ１及びＩＶＭ２での電位は逆転する。即ち、第１の入力ＩＶＭ１での電位は最大値に達し、第２の入力ＩＶＭ２での電位は最小値（負側の最大値）に達する。電位反転プロセスの最後の半周期の間、ダイオードＤ２１は導通状態であり、コンデンサＣ２１の電荷の一部をコンデンサＣ１１へ伝送する。周期的なＡＣ入力電圧Ｕ１の多数の周期の後、電圧逓倍回路ＶＭは、所謂“定常状態”に達し、全ての第１のコンデンサＣ１ｊ及び全ての第２のコンデンサＣ２ｊは完全に充電され得る。夫々の第１のコンデンサＣ１ｊの両端の電圧は、およそＡＣ入力電圧Ｕ１のピーク・ツー・ピーク（peak-to-peak）値の２倍に等しくなりうる。従って、図１では４個の段（Ｎ＝４）が使用されるので、電圧逓倍回路ＶＭの出力ＯＰと第２の入力ＩＶＭ２との間の直流（ＤＣ）出力電圧は、およそＡＣ入力電圧Ｕ１のピーク・ツー・ピーク値の８倍に等しくなりうる。
【００２１】
上記例では、電圧逓倍回路ＶＭは出力負荷に結合されていないとされた。例として、Ｘ線管が、例えば出力ＯＰに結合されている場合には、コンデンサでの電圧は減少し、結果として、出力ＯＰでの出力電圧は減少しうる。その場合に、出力電圧はまた、リップルを有しうる。出力電圧は減少し、同時に、リップル電圧は、出力（負荷）電流の増大に随伴して増大する。しかし、夫々の段ＳＴＧｊでの第１及び第２の両コンデンサＣ１ｊ、Ｃ２ｊの値が高くなればなるほど、出力電圧の減少は小さくなり、また、リップルの増大も小さくなる。しかし、電圧逓倍回路のi.a.weightのために、キャパシタンス値は、必要以上に高く選択されるべきではない。
【００２２】
図２は、従来の全波電圧逓倍回路ＶＭを示す。それは、基本的に、２つの半波電圧逓倍回路を有する。かかる半波電圧逓倍回路は結合されて、夫々の段ＳＴＧｊにおいて第１のＣ１ｊを共有する。（図１に対応する）段ＳＴＧｊは、破線長方形により示されている。図１の実施例に加えて、夫々の段ＳＴＧｊは、２つのダイオードＤ１ｊＡ、Ｄ２ｊＡの更なる直列ダイオード配置と、第３のコンデンサＣ２ｊＡとを有する。文字“Ａ”で終わっている参照符号を有する要素は、最後の文字“Ａ”を有さない点を除いて同じ参照符号を有する対応する要素に対応しており、同様の機能を有する。このように、例えば、ダイオードＤ１１Ａは、ダイオードＤ１１と同様の機能を有する。
【００２３】
この全波電圧逓倍回路ＶＭは、第３の入力ＩＶＭ３を有する。図２には、一次巻線及び二次巻線を有する変圧器Ｔが示されている。この変圧器Ｔは、一次巻線の端子間の交流電圧（図２には図示せず。）を、電圧逓倍回路ＶＭの第２の入力ＩＶＭ２と第３の入力ＩＶＭ３との間のＡＣ入力電圧Ｕｉに変換するために使用される。ＡＣ入力電圧Ｕｉは、望ましくは可能な限り高く選択されるが、変圧器Ｔの絶縁が電圧Ｕｉを扱うことができないほど高くは選択されない。電圧逓倍回路ＶＭは、更に、このＡＣ入力電圧Ｕｉを、より一層高く、更には整流された、例えば出力端子ＯＰでの出力電圧へ変換する。
【００２４】
半波電圧逓倍回路と比較される全波電圧逓倍回路の利点は、出力電圧におけるリップルが低減される点である。随意に、変圧器Ｔの二次巻線は、第１の入力ＩＶＭ１へ接続されている（破線によって示される）中点を設けられる。この中点が、例えば、接地することによって、基準電圧として使用されるならば、二次巻線での如何なる点での最大絶対電圧も、ＡＣ入力電圧Ｕｉのピーク・ツー・ピーク電圧の半分の電圧よりも高くはない。これは、変圧器Ｔの絶縁に関して有利である。第２の入力ＩＶＭ２と第１の入力ＩＶＭ１との間の電圧差はＵ１によって示され、第１の入力ＩＶＭ１と第３の入力ＩＶＭ３との間の電圧差はＵ２によって示される。
【００２５】
図３は、図１に従う従来の半波電圧逓倍回路ＶＭのダイオード又は図２の全波電圧逓倍回路ＶＭの上側若しくは下側のダイオードを流れる電流のダイアグラムを示す。故に、一例として、図１を参照して、夫々のダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３及びＤ１４を流れる電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３及びＩ４は、電圧逓倍回路ＶＭがその定常状態に達した状態で、図３に示される。図３から明らかなように、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３及びＩ４は、おおよそ互いの後に続き、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３及びＤ１４において相当のエネルギー損失を引き起こす鋭いパルスの波形を、共に形成する。このような鋭いパルス波形は、第２の入力ＩＶＭ２での電圧が第１の入力ＩＶＭ１での電圧よりも高くなるところのＡＣ入力電圧Ｕｉの半周期の間に起こる。第１の入力ＩＶＭ１での電圧が第２の入力ＩＶＭ２での電圧よりも高くなるところのＡＣ入力電圧Ｕｉの残り半周期の間、同様の鋭いパルス波形が、おおよそ続いて起こる夫々のダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３及びＤ１４を流れる電流（図示せず。）によって生ずる。
【００２６】
図５は、半波又は全波電圧逓倍回路ＶＭの第１の本発明の実施例の回路図を示す。図２の回路図との相違は、電圧逓倍回路ＶＭが、ダイオードＤ１ｊ、Ｄ２ｊを流れる電流Ｉｊの時間の関数としての電流分布を均一にする等化手段を更に有し、全波電圧逓倍回路の場合には、この等化手段は、また、ダイオードＤ１ｊＡ、Ｄ２ｊＡを流れる電流ＩｊＡの時間の関数としての電流分布を均一にする点である。以下で、一例として、この回路の作用は、破線長方形の中に示された半波電圧逓倍回路ＶＭのみを参照することによって説明される。等化手段は、望ましくは、夫々の段ＳＴＧｊにおいて、第２の出力ＯＰ２ｊと、２つのダイオードＤ１ｊ、Ｄ２ｊの接点との間に結合された時間依存電圧レベルシフタＶＬＳｊを有する。望ましくは、且つ、最も容易に、時間依存電圧レベルシフタＶＬＳｊは、電圧レベルシフトコンデンサＣｓｊによって実施される。たとえ望ましくとも、厳密には、従来の電圧逓倍回路に対して向上した電力効率を得るために、全ての段に電圧レベルシフトコンデンサＣｓｊを挿入する必要はない。
【００２７】
図６は、第１の実施例と比較してコンデンサの数が少ない半波又は全波電圧逓倍回路の第２の本発明の実施例の回路図を示す。図５に示される第１の実施例との相違は、最初の段ＳＴＧ１で、第２のコンデンサＣ２１が電気的接続に置き換えられ、最後の段ＳＴＧ４で、電圧レベルシフトコンデンサＣｓ４が、また、電気的接続に置き換えられている点である。最後の段ＳＴＧ４に関し、それは、第２のコンデンサＣ２４がレベルシフトコンデンサＣｓ４（図５）の機能を引き継ぐことを意味する。図５及び６の回路の動作は同様である。
【００２８】
一例として、電圧レベルシフトコンデンサＣｓｊの部品決定について図６を参照して説明する。全てのダイオードはおおよそ同じＩ−Ｖ特性を有するとする。これは、そのような状態が最も良い結果をもたらすことによる。説明において、電流は、ＡＣ入力電圧Ｕｉの半周期の間、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３及びＤ１４を流れているとする。（ＡＣ入力電圧Ｕｉの残り半周期の間、ダイオードＤ２１、Ｄ２２、Ｄ２３及びＤ２４は、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３及びＤ１４に代わって電流を導き、ＡＣ入力電圧Ｕｉの当該半周期の間の計算は、同じ結果をもたらしうる。）電力効率において最良の高まりを得るために、図３に示されるような鋭いパルス波形を、より鋭くないパルス波形に変換することが望ましい。このとき、電流Ｉｊは、図４を参照して、おおよそ同じタイミングで生ずる。電流Ｉｊに関して、式［１］が有効である：
∀ｊ：Ｉｊ＝Ｉ ［１］。
【００２９】
結果として、コンデンサＣ２４、Ｃｓ３、Ｃｓ２及びＣｓ１を流れる電流はＩに等しく、コンデンサＣ２３を流れる電流は２Ｉに等しく、コンデンサＣ２２を流れる電流は３Ｉに等しい。更に、式［１］の結果として、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３及びＤ１４の両端での電圧降下は等しい。一般的な既知の物理法則（特にキルヒホッフの第１及び第２の法則）を上記情報に補足することにより、エレクトロニクス分野において通常の知識を有する者であれば、コンデンサＣｓｊとコンデンサＣ２ｊとの間の所要の関係を計算することができる。
【００３０】
特に、Ｘ線応用に関しては、電圧逓倍回路の高い動特性が好ましい。この動特性は、コンデンサＣ２ｊの両端でリップル電圧の平衡を保つことによって、最適化され得る。これは、式［２］で表されるように：
∀ｊ：Ｃ２ｊ＝Ｃ ［２］、
夫々のコンデンサＣ２ｊに関して同じコンデンサ値Ｃを選択することによって行われ得る。
【００３１】
式［２］の仮定の下で、コンデンサＣｓｊの一般式は導き出され、式［３］：
【数１】
に示される。
【００３２】
例えば、Ｎ＝４（４個の段が図示されるように使用される）ならば、以下の式［４］：
【数２】
が式［３］から得られる。これより、コンデンサＣｓｊに関して、以下の値が得られる：
ｊ＝３ ＝＞ Ｃｓ３＝Ｃ、
ｊ＝２ ＝＞ Ｃｓ２＝Ｃ／３、
ｊ＝１ ＝＞ Ｃｓ１＝Ｃ／６。
【００３３】
図７は、半波又は全波電圧逓倍回路の第３の本発明の実施例の回路図を示す。それは、（半波逓倍回路に関して、）夫々の段ＳＴＧｊで、コンデンサＣｓｊが、第２の入力ＩＰ２ｊと第２の出力ＯＰ２ｊとの間に接続された第３及び第４のコンデンサＣ３ｊ、Ｃ４ｊの直列コンデンサ配置に置き換えられ、その直列コンデンサ配置の接点が、直列ダイオード配置の接点に接続されている点で、図５に示される第１の実施例と相違する。
【００３４】
上述されたように、どのように、所謂“星形配置（star arrangement）”における３つの接続されたコンデンサのグループが、所謂“三角形配置（triangle arrangement）”における３つのコンデンサによって置換され得るかは、一般に知られている。図５から、例えば、コンデンサＣ２１、Ｃｓ１及びＣ２２が、図７におけるコンデンサＣ２１、Ｃ３１及びＣ４１によって形成される“三角形配置”に変形され得る“星形配置”を形成することは明らかである。しかし、コンデンサＣ２１、Ｃｓ１及びＣ２２（図５）は、全て同じ段にあるわけではない。これにより、全てのコンデンサＣ２ｊ及びＣｓｊに対して変形を行うことは困難となる。これは、その場合に、例えば、２番目の段がコンデンサＣｓ２のみを持ち続けることによる。従って、一般に、変形を行うための好ましい方法は、夫々のコンデンサＣ２ｊを、２つのコンデンサの直列配置に（念のために）分けることである。このとき、夫々の直列配置は、“元の”単一コンデンサＣ２ｊのキャパシタンスと同じ置換値の総キャパシタンスを有する。必ずしも必要ではないが、“元の”単一コンデンサＣ２ｊのキャパシタンス値の２倍の値を夫々有する直列な２つのコンデンサを（念のために）使用することが好ましく、且つ、最も都合が良い。その場合に、図５における夫々の段ＳＴＧｊが、“三角形配置”（図７参照。）に容易に変形され得る“星形配置”を有すると考えられることは、容易に理解され得る。特別の注意が最初の段ＳＴＧ１には必要とされる。最初の段ＳＴＧ１では、コンデンサＣ２１を２つの部分に（念のために）分けることは適切でない。これは、コンデンサＣ２１が他の段に接続されず、第２の入力ＩＶＭ２に接続されているためである。同様に、特別の注意が、より高次の段への接続を当然に有さない最後の段ＳＴＧ４にも必要とされる。このように、“不足している（missing）”コンデンサは、（念のために）付加されて、一方の端部がコンデンサＣ２４及びコンデンサＣｓ４の接点へ接続され、他の端部が接続されないままであるべきである。
【００３５】
図８は、図７に示される第３の実施例と比較してコンデンサの数が少ない半波又は全波電圧逓倍回路の第４の本発明の実施例の回路図を示す。図７に示される第３の実施例との相違は、最初の段ＳＴＧ１で、コンデンサＣ２１及びＣ３１が除かれて、電気的接続が第２の入力ＩＰ２１と第２の出力ＯＰ２１との間で形成され、且つ、最後の段ＳＴＧ４で、コンデンサＣ２４、Ｃ３４及びＣ４４が除かれて、電気的接続が第２の入力ＩＰ２４、第２の出力ＯＰ２４、及び直列ダイオード配置の接点の間に形成されている点である。エレクトロニクス分野で通常の知識を有する者ならば、必要ならば、式［１］及び［２］を参照して先に説明されたのと同じ原理の下で、電力効率の最適な高まりを再び得るために、コンデンサの値を適合させることができる。
【００３６】
図９は、全波電圧逓倍回路ＶＭの第５の本発明の実施例の回路図を示す。図５に示される第１の実施例との相違は、この第５の実施例では、図５の第１のコンデンサＣ１ｊが図９において除かれている点である。しかし、これは、全波電圧逓倍回路においてのみ可能である。（図９の破線長方形と、図５の破線長方形とを比較されたし。）従って、図９で、夫々の逓倍回路段ＳＴＧｊは、同様に、更なる直列ダイオード配置のダイオードＤ１ｊＡ及びＤ２ｊＡと、更なるレベルシフトコンデンサＣｓ１Ａとを有する。第２の実施例に対する第５の実施例の利点は、全波電圧逓倍回路ＶＭの大きさ及び重さが削減される点である。請求項６の目的のために、夫々の段ＳＴＧｊで、目下、コンデンサＣ２ｊは第１のコンデンサと称され、コンデンサＣ２ｊＡは第２のコンデンサと称される。
【００３７】
図１０は、第５の実施例と比較してコンデンサの数が少ない全波電圧逓倍回路の第６の本発明の実施例の回路図を示す。図９に示される第５の実施例との相違は、最初の段ＳＴＧ１で、第１のコンデンサＣ２１が電気的接続に置き換えられ、第２のコンデンサＣ２１Ａが電気的接続に置き換えられ、且つ、最後の段ＳＴＧ４で、電圧レベルシフトコンデンサＣｓ４が電気的接続に置き換えられ、更なる電圧レベルシフトコンデンサＣｓ４Ａが電気的接続に置き換えられている点である。最後の段ＳＴＧ４に関し、それは、第１のコンデンサＣ２４がレベルシフトコンデンサＣｓ４（図９）の機能を引き継ぎ、第２のコンデンサＣ２４Ａが更なるレベルシフトコンデンサＣｓ４Ａ（図９）の機能を引き継ぐことを意味する。図９及び図１０の回路の動作は同様である。
【００３８】
図１１は、全波電圧逓倍回路の第７の本発明の実施例の回路図を示す。図７に示される第３の実施例との相違は、この第７の実施例で、図７の第１のコンデンサＣ１ｊが図１１では除かれている点である。しかし、これは、全波電圧逓倍回路でのみ可能である。従って、図１１で、夫々の逓倍回路段ＳＴＧｊは、また、更なる直列ダイオード配置のダイオードＤ１ｊＡ及びＤ２ｊＡと、更なる直列コンデンサ配置のコンデンサＣ３ｊＡ及びＣ４ｊＡとを有するべきである。（図１１の破線長方形と、図７の破線長方形とを比較されたし。）第３の実施例に対する第７の実施例の利点は、全波電圧逓倍回路ＶＭの大きさ及び重さが削減される点である。請求項８の目的のために、夫々の段ＳＴＧｊで、目下、コンデンサＣ２ｊは第１のコンデンサと称され、コンデンサＣ２ｊＡは第２のコンデンサと称され、コンデンサＣ３ｊは第３のコンデンサと称され、コンデンサＣ４ｊは第４のコンデンサと称され、コンデンサＣ３ｊＡは第５のコンデンサと称され、コンデンサＣ４ｊＡは第６のコンデンサと称される。
【００３９】
図１２は、全波電圧逓倍回路の第８の本発明の実施例の回路図を示す。図１１に示される第７の実施例との相違は、最初の段ＳＴＧ１で、コンデンサＣ２１、Ｃ３２、Ｃ２１Ａ及びＣ３１Ａが除かれて、電気的接続が第２の入力ＩＰ２１と第２の出力ＯＰ２１との間に形成され、電気的接続が第３の入力ＩＰ３１と第３の出力ＯＰ３１との間に形成され、且つ、最後の段ＳＴＧ４で、コンデンサＣ２４、Ｃ３４、Ｃ４４、Ｃ２４Ａ、Ｃ３４Ａ及びＣ４４Ａが除かれて、電気的接続が第２の入力ＩＰ２４、第２の出力ＯＰ２４、及び直列ダイオード配置の接点の間に形成され、電気的接続が第３の入力ＩＰ３４、第３の出力ＯＰ３４、及び更なる直列ダイオード配置の接点の間に形成されている点である。エレクトロニクス分野で通常の知識を有する者ならば、必要ならば、式［１］及び［２］を参照して先に説明されたのと同じ原理の下で、電力効率の最適な高まりを再び得るために、コンデンサの値を適合させることができる。
【００４０】
図１３は、Ｎ個の段を有し、平滑コンデンサＣ０を設けられた半波又は全波電圧逓倍回路の第９の本発明の実施例を示す。平滑コンデンサＣ０は、最後の逓倍回路段ＳＴＧＮの出力ＯＰ１Ｎと、最初の逓倍回路段ＳＴＧ１の入力ＩＰ１１との間に接続されている。幾つかの用途で、出力電圧におけるリップルを更に低減するためにこの平滑コンデンサＣ０を適用することが有利である。特に、図９、１０、１１及び１２の夫々で示された第５、第６、第７及び第８の実施例において有利である。これは、かかる実施例では、コンデンサＣ１ｊが除かれているためである。しかし、留意すべきは、通常、平滑コンデンサＣ０（又はその一部）として働く寄生キャパシタンスは、例えば出力ＯＰに接続された（部分的に）容量性の負荷によって与えられる点である。このような容量性の負荷は、例えば、出力ＯＰとＸ線管（及びＸ線管自体）との間の高電圧接続ケーブルでありうる。
【００４１】
図１４は、高電圧発生装置を有するＸ線装置ＸＲの図の例を示す。高電圧発生装置は、ガラス真空Ｘ線管ＸＲＴの陽極Ａと陰極Ｃとの間に高電圧を供給する本発明の電圧逓倍回路ＶＭを有する。電圧逓倍回路ＶＭは、出力ＯＰからケーブルＣＢＬを介して、正の高電圧を陽極Ａへ供給する。陰極Ｃは接地されており、従って、本例では、変圧器Ｔの中点へ接続されている。（陽極Ａを接地して、高い負電圧を陰極Ｃへ供給することも可能である。）陰極Ｃは加熱フィラメントである。動作の間、電流はフィラメントを流れ、そのフィラメントを温める。熱は、フィラメント表面から電子を跳ね飛ばす。通常はタングステンから作られた平坦なディスクである陽極Ａは、正に帯電されており、管ＸＲＴを越えて電子を引き込む。陽極Ａと陰極Ｃとの間の電圧差は極めて高く、故に、電子（電子ビームＥＢ）は、多大な力を伴って管ＸＲＴを飛ぶ。高速で動いている電子がタングステン原子に衝突すると、その電子は、原子のより低い軌道の１つにある電子を押し出す。より高い軌道にある電子は、直ぐに、より低いエネルギーレベルに下がり、その余剰エネルギーを光子の形で放つ。それは大きな降下であるので、光子は高いエネルギーを有し、従って、それがＸ線光子となる。Ｘ線生成における衝撃力の大きい衝突は、多くの熱を発生させる。このため、モータＭは陽極Ａを回転させる。従って、電子ビームＥＢは、必ずしも常に、陽極Ａの同じ領域に焦点を合わせられているわけではない。これによって、陽極Ａ（の一部）が溶解することが回避される。管容器を囲む冷却油浴ＯＢも熱を吸収する。管ＸＲＴは、厚い鉛遮蔽体ＰＢによって囲まれている。これにより、Ｘ線が全ての方向に漏れることが防がれる。遮蔽体ＰＢにおける小さな窓は、狭Ｘ線ビームＸＲＢにおいて、Ｘ線光子の一部を逃がす。ビームＸＲＢは、例えば患者に至る途中で、一続きのフィルタＦを通る。
【００４２】
図１５は、スクリーンＳＣＲ上に画像を生成する陰極線管ＣＲＴを有する機器の図を示す。陰極線管ＣＲＴは、この陰極線管の電極の間に１又はそれ以上の高電圧を供給する本発明の電圧逓倍回路ＶＭを備えた高電圧発生装置を有する。ＣＲＴは、例えば、ＴＶ、コンピュータモニタ、オシロスコープ、スペクトラムアナライザ等で使用される。本例で、ＣＲＴは、陽極Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４及びＡ５における（陽極Ｃに対して）高い正電圧によって、スクリーンＳＣＲに向けて電子ビームＥＢを放射することができる陰極Ｃを有する。集束コイルＦＣＬＳはビームＥＢの焦点を合わせ、偏向コイルＤＣＬＳはビームＥＢを偏向させる。従って、鮮明且つ十分に形成された画像がスクリーンＳＣＲから伝えられる。本例で、ＣＲＴは、陽極Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４及びＡ５で、幾つかの高電圧を必要とする。かかる高電圧のうちの一部は異なる値を有する。このため、電圧逓倍回路ＶＭは複数の出力を設けられる。（最も高い高電圧を有する）出力ＯＰは陽極Ａ１に接続され、（最も低い高電圧を有する）出力ＯＰＡ及びＯＰＢは陽極Ａ４及びＡ５に接続され、（中間の高電圧を有する）出力ＯＰＣ及びＯＰＤは陽極Ａ２及びＡ３に接続されている。
【００４３】
逓倍回路段ＳＴＧｊの一部に関してのみ、接続されたコンデンサのグループに所謂“星形−三角形変形（star-triangle transformation）”を適用することが可能である。従って、複合構造が可能である。例えば、第１の実施例（図５）及び第３の実施例（図７）からの段の複合が、電圧逓倍回路を構成するために使用されても良い。
【００４４】
留意すべきは、ＥＭＩ（電磁波妨害雑音）の発生を低減するために、抵抗及びコンデンサのＥＭＩ直列配置は、電圧逓倍回路ＶＭの第１、第２、及び第３の入力ＩＶＭ１、ＩＶＭ２、ＩＶＭ３のうちの少なくとも１つと直列に接続されても良い点である。変圧器Ｔが中点を設けられる全波電圧逓倍回路の実施例の場合に、望ましくは、ＥＭＩ直列配置は、電圧逓倍回路ＶＭの第１の入力ＩＶＭ１と、変圧器Ｔの中点との間に接続される。
【００４５】
留意すべきは、上述された実施例は、本発明を限定しているのではなく、説明している点である。また、留意すべきは、当該技術において通常の知識を有する者であれば、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を逸脱することなく、代替の実施例を設計することができる点である。特許請求の範囲で、括弧内の如何なる参照符号も、特許請求の範囲を限定するよう解釈されるべきではない。語“有する（comprising及びcomprises）”及び同様のものは、いずれかの請求項に又は本願の全体において挙げられている以外の要素の存在を排除しているわけではない。要素の単一参照は、そのような要素の複数参照を排除しているわけではない。ある手段が相互に異なる従属請求項に挙げられているという単なる事実は、かかる手段の組合せが使用されないことを示しているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】従来の半波電圧逓倍回路を示す。
【図２】従来の全波電圧逓倍回路を示す。
【図３】図１に従う従来の半波電圧逓倍回路のダイオード又は図２の全波電圧逓倍回路の上側若しくは下側のダイオードを流れる電流のダイアグラムを示す。
【図４】本発明に従う半波電圧逓倍回路のダイオード又は本発明に従う全波電圧逓倍回路の上側若しくは下側のダイオードを流れる電流のダイアグラムを示す。
【図５】ダイオードへの電流経路に電圧レベルシフトコンデンサを設けられた半波又は全波電圧逓倍回路の第１の本発明の実施例（請求項２に対応。）の回路図を示す。
【図６】第１の実施例と比較してコンデンサの数が少ない半波又は全波電圧逓倍回路の第２の本発明の実施例（請求項３に対応。）の回路図を示す。
【図７】３つの接続されたコンデンサのグループに対する所謂“星形−三角形変形（star-triangle transformation）”が適用される点で第１の実施例と相違する半波又は全波電圧逓倍回路の第３の本発明の実施例（請求項４に対応。）の回路図を示す。
【図８】第３の実施例と比較してコンデンサの数が少ない半波又は全波電圧逓倍回路の第４の本発明の実施例（請求項５に対応。）の回路図を示す。
【図９】全波電圧逓倍回路の第５の本発明の実施例（請求項６に対応。）の回路図を示す。
【図１０】第５の実施例と比較してコンデンサの数が少ない全波電圧逓倍回路の第６の本発明の実施例（請求項７に対応。）の回路図を示す。
【図１１】３つの接続されたコンデンサのグループに対する所謂“星形−三角形変形”が適用される点で第５の実施例と相違する全波電圧逓倍回路の第７の本発明の実施例（請求項８に対応。）の回路図を示す。
【図１２】第７の実施例と比較してコンデンサの数が少ない全波電圧逓倍回路の第８の本発明の実施例（請求項９に対応。）の回路図を示す。
【図１３】Ｎ個の段を有し、最後の逓倍回路段の出力と最初の逓倍回路段の入力との間に結合される平滑コンデンサを設けられた半波又は全波電圧逓倍回路の第９の本発明の実施例を示す。
【図１４】Ｘ線管の陽極と陰極との間に高電圧を供給する本発明の電圧逓倍回路を有する高電圧発生装置を備えたＸ線装置の図を示す。
【図１５】陰極線管の電極間に１又はそれ以上の高電圧を供給する本発明の電圧逓倍回路を有する高電圧発生装置を有するスクリーン上に画像を生成する陰極線管を備えた機器の図を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
逓倍回路段のチェーン接続を有する電圧逓倍回路であって、
夫々の逓倍回路段は、第１及び第２の入力と、第１及び第２の出力とを有し、
一の逓倍回路段の第１及び第２の出力は、最後の逓倍回路段を除く他の逓倍回路段の夫々の第１及び第２の入力へ結合され、
最初の逓倍回路段の第１及び第２の入力は、前記チェーン接続の第１及び第２の入力を構成し、
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に同じ導電方向で結合される２つのダイオードの直列ダイオード配置と、前記ダイオードを流れる電流の時間の関数としての電流分布を一様にする等化手段とを有する、電圧逓倍回路。
【請求項２】
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に結合される第１のコンデンサと、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第２のコンデンサとを有し、
前記逓倍回路段のうちの少なくとも１つで、前記等化手段は、前記第２の出力と前記２つのダイオードの接点との間に結合される時間依存電圧レベルシフタを有し、
残りの前記逓倍回路段で、前記等化手段は、前記第２の出力と前記２つのダイオードの接点との間との間に電気的結合を有する、ことを特徴とする請求項１記載の電圧逓倍回路。
【請求項３】
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に結合される第１のコンデンサを有し、
最初の逓倍回路段を除く夫々の逓倍回路段は、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第２のコンデンサを有し、
前記最初の逓倍回路段は、前記第２の入力と前記第２の出力との間に電気的結合を有し、
前記逓倍回路段のうちの少なくとも１つで、前記等化手段は、前記第２の出力と前記２つのダイオードの接点との間に結合される時間依存電圧レベルシフタを有し、
残りの前記逓倍回路段で、前記等化手段は、前記第２の出力と前記２つのダイオードの接点との間に電気的結合を有する、ことを特徴とする請求項１記載の電圧逓倍回路。
【請求項４】
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に結合される第１のコンデンサと、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第２のコンデンサと、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第３及び第４のコンデンサの直列コンデンサ配置と、前記第３及び第４のコンデンサの接点と前記２つのダイオードの接点との間の電気的結合とを有する、ことを特徴とする請求項１記載の電圧逓倍回路。
【請求項５】
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に結合される第１のコンデンサを有し、
最初の逓倍回路段及び最後の逓倍回路段を除く夫々の逓倍回路段は、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第２のコンデンサと、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第３及び第４のコンデンサの直列コンデンサ配置と、前記第３及び第４のコンデンサの接点と前記２つのダイオードの接点との間の電気的結合とを有し、
前記最初の逓倍回路段は、前記第２の出力と前記２つのダイオードの接点との間に結合される第２のコンデンサを有し、
前記最後の逓倍回路段は、前記第２の入力、前記第２の出力、及び前記２つのダイオードの接点の間に電気的結合を有する、ことを特徴とする請求項１記載の電圧逓倍回路。
【請求項６】
夫々の逓倍回路段は、第３の入力と、前記最後の逓倍回路段を除く他の逓倍回路段の夫々の第３の入力へ結合される第３の出力と、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第１のコンデンサと、前記第３の入力と前記第３の出力との間に結合される第２のコンデンサとを有し、
最初の逓倍回路段の第３の入力は、前記チェーン接続の第３の入力を構成し、
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に、前記直列ダイオード配置と同じ導電方向でいずれも結合される２つのダイオードの更なる直列ダイオード配置を有し、
前記逓倍回路段のうちの少なくとも１つで、前記等化手段は、前記第２の出力と、前記直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に結合される時間依存電圧レベルシフタを有し、残りの前記逓倍回路段で、前記等化手段は、前記第２の出力と、前記直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に電気的結合を有し、
前記逓倍回路段のうちの少なくとも１つで、前記等化手段は、前記第３の出力と、前記更なる直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に結合される更なる時間依存電圧レベルシフタを有し、残りの前記逓倍回路段で、前記等化手段は、前記第３の出力と、前記更なる直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に電気的結合を有する、ことを特徴とする請求項１記載の電圧逓倍回路。
【請求項７】
夫々の逓倍回路段は、第３の入力と、最後の逓倍回路段を除く他の逓倍回路段の夫々の第３の入力へ結合される第３の出力とを有し、
前記チェーン接続の最初の逓倍回路段の第３の入力は、前記チェーン接続の第３の入力を構成し、
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に、前記直列ダイオード配置と同じ導電方向でいずれも結合される２つのダイオードの更なる直列ダイオード配置を有し、
最初の逓倍回路段を除く夫々の逓倍回路段は、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第１のコンデンサと、前記第３の入力と前記第３の出力との間に結合される第２のコンデンサとを有し、
前記最初の逓倍回路段は、前記第２の入力と前記第２の出力との間の第１の電気的結合と、前記第３の入力と前記第３の出力との間の第２の電気的結合とを有し、
前記逓倍回路段のうちの少なくとも１つで、前記等化手段は、前記第２の出力と、前記直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に結合される時間依存電圧レベルシフタを有し、残りの前記逓倍回路段で、前記等化手段は、前記第２の出力と、前記直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に電気的結合を有し、
前記逓倍回路段のうちの少なくとも１つで、前記等化手段は、前記第３の出力と、前記更なる直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に結合される更なる時間依存電圧レベルシフタを有し、残りの前記逓倍回路段で、前記等化手段は、前記第３の出力と、前記更なる直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に電気的結合を有する、ことを特徴とする請求項１記載の電圧逓倍回路。
【請求項８】
夫々の逓倍回路段は、第３の入力と、最後の逓倍回路段を除く他の逓倍回路段の夫々の第３の入力へ結合される第３の出力とを有し、
最初の逓倍回路段の第３の入力は、前記チェーン接続の第３の入力を構成し、
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に、前記直列ダイオード配置と同じ導電方向でいずれも結合される２つのダイオードの更なる直列ダイオード配置を有し、
夫々の逓倍回路段は、更に、
前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第１のコンデンサと、
前記第３の入力と前記第３の出力との間に結合される第２のコンデンサと、
前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第３及び第４のコンデンサの直列コンデンサ配置と、
前記第３の入力と前記第３の出力との間に結合される第５及び第６のコンデンサの更なる直列コンデンサ配置と、
前記第３及び第４のコンデンサの接点と、前記直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間の電気的結合と、
前記第５及び第６のコンデンサの接点と、前記更なる直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間の更なる電気的結合とを有する、ことを特徴とする請求項１記載の電圧逓倍回路。
【請求項９】
夫々の逓倍回路段は、第３の入力と、最後の逓倍回路段を除く他の逓倍回路段の夫々の第３の入力へ結合される第３の出力とを有し、
最初の逓倍回路段の第３の入力は、前記チェーン接続の第３の入力を構成し、
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に、前記直列ダイオード配置と同じ導電方向でいずれも結合される２つのダイオードの更なる直列ダイオード配置を有し、
前記最初の逓倍回路段及び前記最後の逓倍回路段を除く夫々の逓倍回路段は、
前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第１のコンデンサと、
前記第３の入力と前記第３の出力との間に結合される第２のコンデンサと、
前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第３及び第４のコンデンサの直列コンデンサ配置と、
前記第３の入力と前記第３の出力との間に結合される第５及び第６のコンデンサの更なる直列コンデンサ配置と、
前記第３及び第４のコンデンサの接点と、前記直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間の電気的結合と、
前記第５及び第６のコンデンサの接点と、前記更なる直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間の更なる電気的結合とを有し、
前記最初の逓倍回路段は、
前記第２の出力と、前記直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に結合される第１のコンデンサと、
前記第３の出力と、前記更なるダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に結合される第２のコンデンサとを有し、
前記最後の逓倍回路段は、
前記第２の入力、前記第２の出力、及び前記直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点の間の電気的結合と、
前記第３の入力、前記第３の出力、及び前記更なるダイオード配置の前記２つのダイオードの接点の間の更なる電気的結合を有する、ことを特徴とする請求項１記載の電圧逓倍回路。
【請求項１０】
少なくとも１つの時間依存電圧レベルシフタは電圧レベルシフトコンデンサを有する、ことを特徴とする請求項２又は３記載の電圧逓倍回路。
【請求項１１】
夫々の逓倍回路段で、前記等化手段は、電圧レベルシフトコンデンサを有する時間依存電圧レベルシフタを有する、ことを特徴とする請求項２記載の電圧逓倍回路。
【請求項１２】
最後の逓倍回路段を除く夫々の逓倍回路段で、前記等化手段は、電圧レベルシフトコンデンサを有する時間依存電圧レベルシフタを有する、ことを特徴とする請求項３記載の電圧逓倍回路。
【請求項１３】
前記レベルシフトコンデンサの全てのキャパシタンス値は、前記ダイオードを流れる電流が、動作の間、時間の関数として等しい電流分布を有するように決定される、ことを特徴とする請求項１１又は１２記載の電圧逓倍回路。
【請求項１４】
少なくとも１つの時間依存電圧レベルシフタは電圧レベルシフトコンデンサを有し、
電圧レベルシフトコンデンサを有する時間依存電圧レベルシフタに対応する少なくとも１つの更なる時間依存電圧レベルシフタは、更なる電圧レベルシフトコンデンサを有する、ことを特徴とする請求項６又は７記載の電圧逓倍回路。
【請求項１５】
夫々の逓倍回路段で、前記等化手段は、電圧レベルシフトコンデンサを有する時間依存電圧レベルシフタと、更なる電圧レベルシフトコンデンサを有する更なる時間依存電圧レベルシフタとを有する、ことを特徴とする請求項６記載の電圧逓倍回路。
【請求項１６】
最後の逓倍回路段を除く夫々の逓倍回路段で、前記等化手段は、電圧レベルシフトコンデンサを有する時間依存電圧レベルシフタと、更なる電圧レベルシフトコンデンサを有する更なる時間依存電圧レベルシフタとを有する、ことを特徴とする請求項７記載の電圧逓倍回路。
【請求項１７】
前記レベルシフトコンデンサの全てのキャパシタンス値は、前記直列ダイオード配置の前記ダイオードを流れる電流が、動作の間、時間の関数として等しい電流分布を有するように決定され、
前記更なるレベルシフトコンデンサの全てのキャパシタンス値は、前記更なる直列ダイオード配置の前記ダイオードを流れる電流が、動作の間、時間の関数として等しい電流分布を有するように決定される、ことを特徴とする請求項１５又は１６記載の電圧逓倍回路。
【請求項１８】
夫々の逓倍回路段で、前記第２、第３及び第４のコンデンサのキャパシタンス値は、導通するダイオードを流れる電流が、動作の間、時間の関数として等しい電流分布を有するように決定される、ことを特徴とする請求項４記載の電圧逓倍回路。
【請求項１９】
前記最初の逓倍回路段における前記第２のコンデンサのキャパシタンス値と、前記最初の逓倍回路段及び前記最後の逓倍回路段を除く夫々の逓倍回路段における前記第２、第３及び第４のコンデンサのキャパシタンス値とは、前記ダイオードを流れる電流が、動作の間、時間の関数として等しい電流分布を有するように決定される、ことを特徴とする請求項５記載の電圧逓倍回路。
【請求項２０】
夫々の逓倍回路段で、前記第１、第２及び第３のコンデンサのキャパシタンス値は、前記直列ダイオード配置の前記ダイオードを流れる電流が、動作の間、時間の関数として等しい電流分布を有するように決定される、ことを特徴とする請求項８記載の電圧逓倍回路。
【請求項２１】
前記最初の逓倍回路段における前記第１のコンデンサのキャパシタンス値と、前記最初の逓倍回路段及び前記最後の逓倍回路段を除く夫々の逓倍回路段における前記第１、第２及び第３のコンデンサのキャパシタンス値とは、前記直列ダイオード配置の前記ダイオードを流れる電流が、動作の間、時間の関数として等しい電流分布を有するように決定される、ことを特徴とする請求項９記載の電圧逓倍回路。
【請求項２２】
最後の逓倍回路段の第１の出力と、最初の逓倍回路段の第１の入力との間に結合される平滑コンデンサを更に有する、ことを特徴とする請求項１乃至２１のうちいずれか一項記載の電圧逓倍回路。
【請求項２３】
高電圧を発生させる装置を有する機器であって、
前記高電圧を発生させる装置は、請求項１乃至２２のうちいずれか一項記載の電圧逓倍回路を有する、ことを特徴とする機器。
【請求項２４】
Ｘ線を発生させるＸ線管であって、当該Ｘ線管のための高電圧を発生させる装置を有するＸ線管を有する機器であって、
前記高電圧を発生させる装置は、請求項１乃至２２のうちいずれか一項記載の電圧逓倍回路を有する、ことを特徴とする機器。
【請求項２５】
スクリーン上に画像を生成する陰極線管であって、当該陰極線管のための高電圧を発生させる装置を有する陰極線管を有する機器であって、
前記高電圧を発生させる装置は、請求項１乃至２２のうちいずれか一項記載の電圧逓倍回路を有する、ことを特徴とする機器。
【請求項１】
逓倍回路段のチェーン接続を有する電圧逓倍回路であって、
夫々の逓倍回路段は、第１及び第２の入力と、第１及び第２の出力とを有し、
一の逓倍回路段の第１及び第２の出力は、最後の逓倍回路段を除く他の逓倍回路段の夫々の第１及び第２の入力へ結合され、
最初の逓倍回路段の第１及び第２の入力は、前記チェーン接続の第１及び第２の入力を構成し、
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に同じ導電方向で結合される２つのダイオードの直列ダイオード配置と、前記ダイオードを流れる電流の時間の関数としての電流分布を一様にする等化手段とを有する、電圧逓倍回路。
【請求項２】
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に結合される第１のコンデンサと、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第２のコンデンサとを有し、
前記逓倍回路段のうちの少なくとも１つで、前記等化手段は、前記第２の出力と前記２つのダイオードの接点との間に結合される時間依存電圧レベルシフタを有し、
残りの前記逓倍回路段で、前記等化手段は、前記第２の出力と前記２つのダイオードの接点との間との間に電気的結合を有する、ことを特徴とする請求項１記載の電圧逓倍回路。
【請求項３】
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に結合される第１のコンデンサを有し、
最初の逓倍回路段を除く夫々の逓倍回路段は、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第２のコンデンサを有し、
前記最初の逓倍回路段は、前記第２の入力と前記第２の出力との間に電気的結合を有し、
前記逓倍回路段のうちの少なくとも１つで、前記等化手段は、前記第２の出力と前記２つのダイオードの接点との間に結合される時間依存電圧レベルシフタを有し、
残りの前記逓倍回路段で、前記等化手段は、前記第２の出力と前記２つのダイオードの接点との間に電気的結合を有する、ことを特徴とする請求項１記載の電圧逓倍回路。
【請求項４】
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に結合される第１のコンデンサと、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第２のコンデンサと、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第３及び第４のコンデンサの直列コンデンサ配置と、前記第３及び第４のコンデンサの接点と前記２つのダイオードの接点との間の電気的結合とを有する、ことを特徴とする請求項１記載の電圧逓倍回路。
【請求項５】
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に結合される第１のコンデンサを有し、
最初の逓倍回路段及び最後の逓倍回路段を除く夫々の逓倍回路段は、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第２のコンデンサと、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第３及び第４のコンデンサの直列コンデンサ配置と、前記第３及び第４のコンデンサの接点と前記２つのダイオードの接点との間の電気的結合とを有し、
前記最初の逓倍回路段は、前記第２の出力と前記２つのダイオードの接点との間に結合される第２のコンデンサを有し、
前記最後の逓倍回路段は、前記第２の入力、前記第２の出力、及び前記２つのダイオードの接点の間に電気的結合を有する、ことを特徴とする請求項１記載の電圧逓倍回路。
【請求項６】
夫々の逓倍回路段は、第３の入力と、前記最後の逓倍回路段を除く他の逓倍回路段の夫々の第３の入力へ結合される第３の出力と、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第１のコンデンサと、前記第３の入力と前記第３の出力との間に結合される第２のコンデンサとを有し、
最初の逓倍回路段の第３の入力は、前記チェーン接続の第３の入力を構成し、
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に、前記直列ダイオード配置と同じ導電方向でいずれも結合される２つのダイオードの更なる直列ダイオード配置を有し、
前記逓倍回路段のうちの少なくとも１つで、前記等化手段は、前記第２の出力と、前記直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に結合される時間依存電圧レベルシフタを有し、残りの前記逓倍回路段で、前記等化手段は、前記第２の出力と、前記直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に電気的結合を有し、
前記逓倍回路段のうちの少なくとも１つで、前記等化手段は、前記第３の出力と、前記更なる直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に結合される更なる時間依存電圧レベルシフタを有し、残りの前記逓倍回路段で、前記等化手段は、前記第３の出力と、前記更なる直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に電気的結合を有する、ことを特徴とする請求項１記載の電圧逓倍回路。
【請求項７】
夫々の逓倍回路段は、第３の入力と、最後の逓倍回路段を除く他の逓倍回路段の夫々の第３の入力へ結合される第３の出力とを有し、
前記チェーン接続の最初の逓倍回路段の第３の入力は、前記チェーン接続の第３の入力を構成し、
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に、前記直列ダイオード配置と同じ導電方向でいずれも結合される２つのダイオードの更なる直列ダイオード配置を有し、
最初の逓倍回路段を除く夫々の逓倍回路段は、前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第１のコンデンサと、前記第３の入力と前記第３の出力との間に結合される第２のコンデンサとを有し、
前記最初の逓倍回路段は、前記第２の入力と前記第２の出力との間の第１の電気的結合と、前記第３の入力と前記第３の出力との間の第２の電気的結合とを有し、
前記逓倍回路段のうちの少なくとも１つで、前記等化手段は、前記第２の出力と、前記直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に結合される時間依存電圧レベルシフタを有し、残りの前記逓倍回路段で、前記等化手段は、前記第２の出力と、前記直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に電気的結合を有し、
前記逓倍回路段のうちの少なくとも１つで、前記等化手段は、前記第３の出力と、前記更なる直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に結合される更なる時間依存電圧レベルシフタを有し、残りの前記逓倍回路段で、前記等化手段は、前記第３の出力と、前記更なる直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に電気的結合を有する、ことを特徴とする請求項１記載の電圧逓倍回路。
【請求項８】
夫々の逓倍回路段は、第３の入力と、最後の逓倍回路段を除く他の逓倍回路段の夫々の第３の入力へ結合される第３の出力とを有し、
最初の逓倍回路段の第３の入力は、前記チェーン接続の第３の入力を構成し、
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に、前記直列ダイオード配置と同じ導電方向でいずれも結合される２つのダイオードの更なる直列ダイオード配置を有し、
夫々の逓倍回路段は、更に、
前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第１のコンデンサと、
前記第３の入力と前記第３の出力との間に結合される第２のコンデンサと、
前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第３及び第４のコンデンサの直列コンデンサ配置と、
前記第３の入力と前記第３の出力との間に結合される第５及び第６のコンデンサの更なる直列コンデンサ配置と、
前記第３及び第４のコンデンサの接点と、前記直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間の電気的結合と、
前記第５及び第６のコンデンサの接点と、前記更なる直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間の更なる電気的結合とを有する、ことを特徴とする請求項１記載の電圧逓倍回路。
【請求項９】
夫々の逓倍回路段は、第３の入力と、最後の逓倍回路段を除く他の逓倍回路段の夫々の第３の入力へ結合される第３の出力とを有し、
最初の逓倍回路段の第３の入力は、前記チェーン接続の第３の入力を構成し、
夫々の逓倍回路段は、前記第１の入力と前記第１の出力との間に、前記直列ダイオード配置と同じ導電方向でいずれも結合される２つのダイオードの更なる直列ダイオード配置を有し、
前記最初の逓倍回路段及び前記最後の逓倍回路段を除く夫々の逓倍回路段は、
前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第１のコンデンサと、
前記第３の入力と前記第３の出力との間に結合される第２のコンデンサと、
前記第２の入力と前記第２の出力との間に結合される第３及び第４のコンデンサの直列コンデンサ配置と、
前記第３の入力と前記第３の出力との間に結合される第５及び第６のコンデンサの更なる直列コンデンサ配置と、
前記第３及び第４のコンデンサの接点と、前記直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間の電気的結合と、
前記第５及び第６のコンデンサの接点と、前記更なる直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間の更なる電気的結合とを有し、
前記最初の逓倍回路段は、
前記第２の出力と、前記直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に結合される第１のコンデンサと、
前記第３の出力と、前記更なるダイオード配置の前記２つのダイオードの接点との間に結合される第２のコンデンサとを有し、
前記最後の逓倍回路段は、
前記第２の入力、前記第２の出力、及び前記直列ダイオード配置の前記２つのダイオードの接点の間の電気的結合と、
前記第３の入力、前記第３の出力、及び前記更なるダイオード配置の前記２つのダイオードの接点の間の更なる電気的結合を有する、ことを特徴とする請求項１記載の電圧逓倍回路。
【請求項１０】
少なくとも１つの時間依存電圧レベルシフタは電圧レベルシフトコンデンサを有する、ことを特徴とする請求項２又は３記載の電圧逓倍回路。
【請求項１１】
夫々の逓倍回路段で、前記等化手段は、電圧レベルシフトコンデンサを有する時間依存電圧レベルシフタを有する、ことを特徴とする請求項２記載の電圧逓倍回路。
【請求項１２】
最後の逓倍回路段を除く夫々の逓倍回路段で、前記等化手段は、電圧レベルシフトコンデンサを有する時間依存電圧レベルシフタを有する、ことを特徴とする請求項３記載の電圧逓倍回路。
【請求項１３】
前記レベルシフトコンデンサの全てのキャパシタンス値は、前記ダイオードを流れる電流が、動作の間、時間の関数として等しい電流分布を有するように決定される、ことを特徴とする請求項１１又は１２記載の電圧逓倍回路。
【請求項１４】
少なくとも１つの時間依存電圧レベルシフタは電圧レベルシフトコンデンサを有し、
電圧レベルシフトコンデンサを有する時間依存電圧レベルシフタに対応する少なくとも１つの更なる時間依存電圧レベルシフタは、更なる電圧レベルシフトコンデンサを有する、ことを特徴とする請求項６又は７記載の電圧逓倍回路。
【請求項１５】
夫々の逓倍回路段で、前記等化手段は、電圧レベルシフトコンデンサを有する時間依存電圧レベルシフタと、更なる電圧レベルシフトコンデンサを有する更なる時間依存電圧レベルシフタとを有する、ことを特徴とする請求項６記載の電圧逓倍回路。
【請求項１６】
最後の逓倍回路段を除く夫々の逓倍回路段で、前記等化手段は、電圧レベルシフトコンデンサを有する時間依存電圧レベルシフタと、更なる電圧レベルシフトコンデンサを有する更なる時間依存電圧レベルシフタとを有する、ことを特徴とする請求項７記載の電圧逓倍回路。
【請求項１７】
前記レベルシフトコンデンサの全てのキャパシタンス値は、前記直列ダイオード配置の前記ダイオードを流れる電流が、動作の間、時間の関数として等しい電流分布を有するように決定され、
前記更なるレベルシフトコンデンサの全てのキャパシタンス値は、前記更なる直列ダイオード配置の前記ダイオードを流れる電流が、動作の間、時間の関数として等しい電流分布を有するように決定される、ことを特徴とする請求項１５又は１６記載の電圧逓倍回路。
【請求項１８】
夫々の逓倍回路段で、前記第２、第３及び第４のコンデンサのキャパシタンス値は、導通するダイオードを流れる電流が、動作の間、時間の関数として等しい電流分布を有するように決定される、ことを特徴とする請求項４記載の電圧逓倍回路。
【請求項１９】
前記最初の逓倍回路段における前記第２のコンデンサのキャパシタンス値と、前記最初の逓倍回路段及び前記最後の逓倍回路段を除く夫々の逓倍回路段における前記第２、第３及び第４のコンデンサのキャパシタンス値とは、前記ダイオードを流れる電流が、動作の間、時間の関数として等しい電流分布を有するように決定される、ことを特徴とする請求項５記載の電圧逓倍回路。
【請求項２０】
夫々の逓倍回路段で、前記第１、第２及び第３のコンデンサのキャパシタンス値は、前記直列ダイオード配置の前記ダイオードを流れる電流が、動作の間、時間の関数として等しい電流分布を有するように決定される、ことを特徴とする請求項８記載の電圧逓倍回路。
【請求項２１】
前記最初の逓倍回路段における前記第１のコンデンサのキャパシタンス値と、前記最初の逓倍回路段及び前記最後の逓倍回路段を除く夫々の逓倍回路段における前記第１、第２及び第３のコンデンサのキャパシタンス値とは、前記直列ダイオード配置の前記ダイオードを流れる電流が、動作の間、時間の関数として等しい電流分布を有するように決定される、ことを特徴とする請求項９記載の電圧逓倍回路。
【請求項２２】
最後の逓倍回路段の第１の出力と、最初の逓倍回路段の第１の入力との間に結合される平滑コンデンサを更に有する、ことを特徴とする請求項１乃至２１のうちいずれか一項記載の電圧逓倍回路。
【請求項２３】
高電圧を発生させる装置を有する機器であって、
前記高電圧を発生させる装置は、請求項１乃至２２のうちいずれか一項記載の電圧逓倍回路を有する、ことを特徴とする機器。
【請求項２４】
Ｘ線を発生させるＸ線管であって、当該Ｘ線管のための高電圧を発生させる装置を有するＸ線管を有する機器であって、
前記高電圧を発生させる装置は、請求項１乃至２２のうちいずれか一項記載の電圧逓倍回路を有する、ことを特徴とする機器。
【請求項２５】
スクリーン上に画像を生成する陰極線管であって、当該陰極線管のための高電圧を発生させる装置を有する陰極線管を有する機器であって、
前記高電圧を発生させる装置は、請求項１乃至２２のうちいずれか一項記載の電圧逓倍回路を有する、ことを特徴とする機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公表番号】特表２００９−５０５６１７（Ｐ２００９−５０５６１７Ａ）
【公表日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５２５６８２（Ｐ２００８−５２５６８２）
【出願日】平成１８年８月１日（２００６．８．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００６／０５２６２５
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０１７７９３
【国際公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１日（２００６．８．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００６／０５２６２５
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０１７７９３
【国際公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
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