特許 5767427 電圧増倍器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5767427

(24)【登録日】2015年6月26日

(45)【発行日】2015年8月19日

(54)【発明の名称】電圧増倍器

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/10 20060101AFI20150730BHJP

   H02M 3/07 20060101ALI20150730BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/10 Z

   H02M3/07

【請求項の数】14

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-517881(P2015-517881)

(86)(22)【出願日】2013年5月31日

(86)【国際出願番号】IB2013054497

(87)【国際公開番号】WO2013190412

(87)【国際公開日】20131227

【審査請求日】2014年12月17日

(31)【優先権主張番号】61/661,858

(32)【優先日】2012年6月20日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】リュルケンス，ペーター

【審査官】 安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００７／０１７７９３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／１５１７６７（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／１０

Ｈ０２Ｍ ３／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一連の乗算器段を有する電圧増倍器であって、
夫々の乗算器段は、第１の入力部、第２の入力部、第１の出力部及び第２の出力部を有し、前の乗算器段の第１及び第２の出力部は、次の乗算器段の第１及び第２の入力部と相互接続され、
夫々の乗算器段は、同じ電流電導方向を有する２つの直列接続されたダイオード素子を有し、該２つの直列接続されたダイオード素子は、前記第１の入力部と前記第１の出力部とを相互接続し、前記第２の出力部は、前記２つの直列接続されたダイオード素子の間に結合され、
夫々の乗算器段は、各自の第１の入力部と各自の第１の出力部とを相互接続するバッファキャパシタを有し、
少なくとも一部の乗算器段は、各自の第２の入力部と各自の第２出力部とを相互接続するプッシュプルキャパシタを有し、
最初の乗算器段の第１の入力部及び最後の乗算器段の第１の出力部は、負荷のための出力部を提供し、
前記最初の乗算器段の第２の入力部は、ＡＣ電圧源のための入力部を提供し、
前記最初の乗算器段のバッファキャパシタは、２つの直列接続されたバッファキャパシタ部分を有し、
前記ＡＣ電圧源のための入力部は、前記２つのバッファキャパシタ部分の間に設けられる、電圧増倍器。

【請求項2】

前記最初の乗算器段を除く全ての乗算器段は、各自の第１の入力部と各自の第１の出力部とを相互接続するプッシュプルキャパシタを有する、
請求項１に記載の電圧増倍器。

【請求項3】

少なくとも一部の乗算器段は、一方の端部が各自の第２の出力部へ接続され且つ他方の端部が前記２つの直列接続されたダイオード素子の間に接続される等化キャパシタを有する、
請求項１又は２に記載の電圧増倍器。

【請求項4】

前記最後の乗算器段を除く全ての乗算器段は、一方の端部が各自の第２の出力部へ接続され且つ他方の端部が前記２つの直列接続されたダイオード素子の間に接続される等化キャパシタを有する、
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の電圧増倍器。

【請求項5】

前記最初の乗算器段のバッファキャパシタは、タップ付きバッファキャパシタを有し、該タップ付きバッファキャパシタは、２つのバッファキャパシタ部分を提供し、第１のキャパシタ部分と第２のキャパシタ部分との間のタップポイントを備える、
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の電圧増倍器。

【請求項6】

夫々の乗算器段は、同じ電流導電方向を有する直列接続されたダイオード素子の第２の組を有し、該第２の組の直列接続されたダイオード素子は、前記第１の入力部と前記第１の出力部とを相互接続し、第３の出力部が、前記第２の組の直列接続されたダイオード素子の間に結合され、
少なくとも一部の乗算器段は、各自の第３の入力部と各自の第３の出力部とを相互接続する第２のプッシュプルキャパシタを有する、
請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の電圧増倍器。

【請求項7】

少なくとも一部の乗算器段は、一方の端部が各自の第３の出力部へ接続され且つ他方の端部が前記第２の組の直列接続されたダイオード素子の間に接続される第２の等化キャパシタを有する、
請求項６に記載の電圧増倍器。

【請求項8】

前記最初の乗算器段を除く全ての前記バッファキャパシタは、同じキャパシタ値を有する、
請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の電圧増倍器。

【請求項9】

前記最初の乗算器段を除く全ての前記プッシュプルキャパシタは、同じキャパシタ値を有する、
請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の電圧増倍器。

【請求項10】

前記最後の乗算器段を除く全ての乗算器段は、等化キャパシタを有し、該等化キャパシタの容量値は、乗算器ごとに増大する、
請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の電圧増倍器。

【請求項11】

前記最初の乗算器段の第１の入力部を前記ＡＣ電圧源のための入力部と接続している前記最初の乗算器段の第１のバッファキャパシタ部分の容量値は、前記最初の乗算器段を除く全ての前記バッファキャパシタの直列接続の容量値と前記プッシュプルキャパシタの直列接続の容量値との和に比例する、
請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載の電圧増倍器。

【請求項12】

前記最初の乗算器段の第１の出力部を前記ＡＣ電圧源のための入力部と接続している前記最初の乗算器段の第２のバッファキャパシタ部分の容量値は、前記最初の乗算器段を除く全ての前記バッファキャパシタの直列接続の容量値に比例する、
請求項１乃至１１のうちいずれか一項に記載の電圧増倍器。

【請求項13】

請求項１乃至１２のうちいずれか一項に記載の電圧増倍器と、
ＡＣ電圧源としての変圧器と
を有し、
前記変圧器のタップポイントは、前記ＡＣ電圧源のための入力部へ接続される、
高電圧電源。

【請求項14】

請求項１乃至１２のうちいずれか一項に記載の電圧増倍器と、
負荷としてのＸ線管と
を有するＸ線撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電圧増倍器、高電圧電源、及びＸ線撮像装置に係る。

【背景技術】

【0002】

電圧増倍器又はカスケード整流器は、ダイオードと、該ダイオードを介してＡＣ電流によって充電される所謂プッシュプルキャパシタとを有する回路である。ダイオード及びキャパシタは乗算器段において配置され、ＡＣ電流の正ピークからの電圧が各段において負ピークの電圧へ加えられて、出力電圧が各段において増倍されるようにする。

【0003】

医用Ｘ線撮像装置のための高電圧整流器は、例えば、最大１６０ｋＶの所要の高出力電圧を達成するよう、高電圧周波数変圧器の出力電圧を増倍させる高電圧増倍器をしばしば有する。そのような回路の欠点は、ダイオードにおけるパルス様形状の電流の二乗平均平方根値が平均電流よりも相当に高いことであり、これは、出力電力に関係があり、よって、ダイオードにおける損失は大いに増大する。

【0004】

そのような回路の他の欠点は、プッシュプルキャパシタにおける全電流が変圧器へ向かって増大することであり、これは、変圧器側のプッシュプルキャパシタにおいて高いストレスを生じさせることがある。これは、プッシュプルキャパシタのための小型のセラミックキャパシタの利用を妨げ得る。

【0005】

国際公開第２００７／０１７７９３（Ａ１）号パンフレット（特許文献１）では、追加的な等化キャパシタ（equalizing capacitor(s)）を加えることでダイオードにおけるパルス形状の電流を軽減する方法が提案されている。追加的な等化キャパシタはＤＣバイアスに影響されないので、非常に小さく且つ安価であることができる。特許文献１の設計によれば、プッシュプルキャパシタは、全ての他のＤＣ電流経路がこのときキャパシタによってブロックされるので、最後の段のダイオード及び変圧器のセンタータップを介して充電されなければならない。

【0006】

他の提案は、変圧器を接地せずに、最初の乗算器段の電圧の平均半分でそれをフローティング状態のままとすることで、最初の段のプッシュプルキャパシタを回避する。これは、最初の２つのプッシュプルキャパシタの除去、ひいては、損失の幾らかの関連する部分の除去を可能にする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第２００７／０１７７９３（Ａ１）号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、低損失の電圧増倍器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】

【0009】

上記の目的は、独立請求項の対象によって達成される。更なる例となる実施形態は、従属請求項及び下記の説明から明らかである。

【0010】

本発明の態様は、一連の乗算器段を有する電圧増倍器に係る。

【0011】

本発明の実施形態に従って、夫々の乗算器段は、第１の入力部、第２の入力部、第１の出力部及び第２の出力部を有する。前の乗算器段の第１及び第２の出力部は、次の乗算器段の第１及び第２の入力部と相互接続される。夫々の乗算器段は、同じ電流電導方向を有する２つの直列接続されたダイオード素子を有する。該２つの直列接続されたダイオード素子は、前記第１の入力部と前記第１の出力部とを相互接続し、前記第２の出力部は、前記２つの直列接続されたダイオード素子の間に結合される。夫々の乗算器段は、各自の第１の入力部と各自の第１の出力部とを相互接続するバッファキャパシタを有する。少なくとも一部の乗算器段は、各自の第２の入力部と各自の第２出力部とを相互接続するプッシュプルキャパシタを有する。最初の乗算器段の第１の入力部及び最後の乗算器段の第１の出力部は、負荷のための出力部を提供する。前記最初の乗算器段の第２の入力部は、ＡＣ電圧源のための入力部を提供する。前記最初の乗算器段のバッファキャパシタは、２つの直列接続されたバッファキャパシタ部分を有する。前記ＡＣ電圧源のための他の入力部は、前記２つのバッファキャパシタ部分の間に設けられる。

【0012】

タッピングポイントが二次変圧器巻線のセンタータップへ接続されるタップ付きキャパシタとして最初の段のバッファキャパシタを実現することで変圧器と最初の乗算器段との間のプッシュプルキャパシタを除くことが、本発明の基本的な考えと考えられてよい。このように、それらのキャパシタの損失は回避され、最初の乗算器段及び更なる乗算器段は、等化キャパシタを設けられてよく、よって、ダイオードにおける損失を回避する。

【0013】

本発明の更なる態様は、そのような電圧増倍器を備えた高電圧電源及びＸ線撮像装置に係る。本発明のそれらの及び他の態様は、以降で記載される実施形態から明らかであり、それらを参照して説明される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に従う電圧増倍器の回路図を示す。

【図2】本発明の実施形態に従うＸ線撮像装置の高電圧部品を図解的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態は、添付の図面を参照して更に詳細に記載される。

【0016】

図１は、４つの乗算器段１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを有する電圧増倍器１０を示す。

【0017】

最初の乗算器段１２ａは、直列に接続されており且つ同じ導電方向を有するダイオード素子Ｄ１、Ｄ２の第１の組を有する。ダイオード素子Ｄ１、Ｄ２は夫々、１つのダイオード、又は直列に接続された複数の個別ダイオードを有してよい。

【0018】

最初の乗算器段１２ａのバッファキャパシタＣ３は、その乗算器段の第１の入力部１６ａ及び第１の出力部１６ｂの間に接続されている。直列接続されたダイオード素子Ｄ１、Ｄ２の組の一端は、最初の乗算器段１２ａの第１の入力部１６ａへ接続されている。直列接続されたダイオード素子Ｄ１、Ｄ２の組の他端は、最初の乗算器段１２ａの第１の出力部１６ｂへ接続されている。

【0019】

直列接続されたダイオード素子Ｄ１、Ｄ２の組は、正の電流が第１の入力部１６ａから第１の出力部１６ｂへ流れることができるように配置される。この極性は、より容易な理解のために選択されている。電圧増倍器１０は、それがＸ線システムにおいて選択され得るとして、負の極性により同様に動作する。以下で、説明は、正の出力極性に基づき続けられる。

【0020】

等化キャパシタＣ１３の一端は、２つのダイオード素子Ｄ１、Ｄ２の間に結合されている。等化キャパシタＣ１３の他端は、最初の乗算器段１２ａの第２の入力部１４ａへ及び最初の乗算器段１２ａの第２の出力部１４ｂへ接続されている。第２の入力部１４ａ及び第２の出力部１４ｂは互いに直接接続されている。

【0021】

最初の乗算器段１２ａは、直列接続されたダイオード素子Ｄ３、Ｄ４の第２の組と、ダイオード素子Ｄ３、Ｄ４及び等化キャパシタＣ１３に対して対称に配置される第２の等化キャパシタＣ１４とを有してよい。図１に示される電圧増倍器１０は、夫々の段について二組のダイオード素子Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を有することから、バイポーラ電圧増倍器１０と見なされてよい。なお、電圧増倍器は、ただ一組のダイオード素子Ｄ１、Ｄ２を備えたユニポーラ電圧増倍器であることも可能である。

【0022】

ダイオード素子Ｄ３、Ｄ４の第２の組の一端は、第１の入力部１６ａへ接続されている。ダイオード素子Ｄ３、Ｄ４の第２の組の他端は、第１の出力部１６ｂへ接続されている。ダイオード素子Ｄ１、Ｄ２の組と同じく、ダイオード素子Ｄ３、Ｄ４の組は、正の電流が第１の入力部１６ａから第１の出力部１６ｂへ流れることができるように配置される。

【0023】

加えて、等化キャパシタＣ１４の一端は、２つのダイオード素子Ｄ３、Ｄ４の間に結合されている。等化キャパシタＣ１４の他端は、最初の乗算器段１２ａの第３の入力部１８ａへ及び最初の乗算器段１２ａの第３の出力部１８ｂへ接続されている。第３の入力部１８ａ及び第３の出力部１８ｂは互いに直接接続されている。

【0024】

また、第２の、中間にある乗算器段１２ｂ（又は第３の、中間にある乗算器段１２ｃ）はそれらの部品、特に、ダイオード素子Ｄ５、Ｄ６（Ｄ９、Ｄ１０）の第１の組、及び場合により、ダイオード素子Ｄ７、Ｄ８（Ｄ１１、Ｄ１２）の第２の組と、バッファキャパシタＣ６（Ｃ９）と、等化キャパシタＣ１５（Ｃ１７）、及び場合により、Ｃ１６（Ｃ１８）とを有する。

【0025】

最初の乗算器段１２ａの出力部１４ｂ、１６ｂ、１８ｂは、第２の乗算器段１２ｂの入力部１４ｂ、１６ｂ、１８ｂであり、第２の乗算器段１２ｂは、第３の乗算器段１２ｃの入力部１４ｃ、１６ｃ、１８ｃである出力部１４ｃ、１６ｃ、１８ｃを有する。同様に、出力部１４ｄ、１６ｄ、１８ｄは、第４の、最後の乗算器段１２ｄの入力部１４ｄ、１６ｄ、１８ｄである。

【0026】

第２の乗算器段１２ｂは、第１のプッシュプルキャパシタＣ４が入力部１４ｂと等化キャパシタＣ１５の一端との間に接続されている点で、最初の乗算器段１２ａと相違する。そのようにして、入力部１４ｂ及び出力部１４ｃはキャパシタＣ４によってデカップリングされる。第２の乗算器段１２ｂは、等化キャパシタＣ１６の一端へ接続されて、出力部１８ｃから入力部１８ｂをデカップリングする第２のプッシュプルキャパシタＣ５を更に有する。

【0027】

第３の乗算器段１２ｃは、同じく第２の乗算器段１２ｂのように設計され、やはり２つのプッシュプルキャパシタＣ７、Ｃ８を有する。

【0028】

最後の乗算器段１２ｄは、中間にある乗算器段１２ｂ、１２ｃと同様であり、バッファキャパシタＣ１２によって相互接続されている、直列接続されたダイオード素子Ｄ１３、Ｄ１４の組、及び場合により、第２の組Ｄ１５、Ｄ１６を有する。なお、最後の乗算器段１２ｄは、等化キャパシタを有さず、プッシュプルキャパシタＣ１０、及び場合により、Ｃ１１しか有さない。

【0029】

最後の乗算器段１２ｄの出力部１６ｅ及び最初の乗算器段１２ａの入力部１６ａは、電圧増倍器１０の出力部１６ａ、１６ｅを提供する。負荷、例えば、Ｘ線管が、それらの出力部１６ａ、１６ｅへ接続されてよく、出力部１６ａ、１６ｅは、最大約１６０ｋＶの電圧を供給してよい。

【0030】

最初の乗算器段１２ａを除く全てが（単独の）バッファキャパシタＣ６，Ｃ９、Ｃ１２と、２つの（単独の）プッシュプルキャパシタＣ４、Ｃ５、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ１０、Ｃ１１とを有し、且つ、乗算器段１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは直列接続されていると見なされ得るので、電圧増倍器は、キャパシタの３つのチェーン、すなわち、バッファキャパシタＣ６、Ｃ９、Ｃ１２のチェーン２２と、プッシュプルキャパシタＣ４、Ｃ７、Ｃ１０の第１のチェーン２４ａと、プッシュプルキャパシタＣ５、Ｃ８、Ｃ１１の第２のチェーン２４ｂとを有する。

【0031】

最初の乗算器段１２ａの入力部１４ａ、１８ａは、電圧増倍器１０の第２の入力部１４ａ及び第２の入力部１８ａを提供する。第１の入力部２０は、バッファキャパシタＣ３をタッピングすることで設けられる。

【0032】

特に、最初の乗算器段１２ａは、バッファキャパシタＣ３が、直列接続されたキャパシタＣ３ａ、Ｃ３ｂであることができる２つのキャパシタ部分Ｃ３ａ及びＣ３ｂを有する点で、他の乗算器段１２ｂ、１２ｃ、１２ｄとは更に相違する。バッファキャパシタＣ３はまた、タップ付きキャパシタＣ３と見なされてよい。２つのキャパシタＣ３ａ、Ｃ３ｂの間のタッピングポイント２０又は点２０は、電圧増倍器１０の第１の入力部２０を提供する。

【0033】

入力部２０、１４ａ、１８ａはＡＣ電圧源へ接続されてよい。ＡＣ電圧源は、入力部１４ａ、１８ｂに交流電圧を、そして、入力部２０に中性点電圧を供給する。入力部１４ａ、１８ａでの交流電圧によれば、乗算器段１２ａ乃至１２ｄのカスケードは、出力部１６ａ、１６ｅでＤＣ出力電圧を生成するよう、電圧値を上げながらキャパシタＣ３、Ｃ６、Ｃ９、Ｃ１２を充電する。

【0034】

電圧増倍器１０は、Ｘ線撮像装置（例えば、医用、材料解析用及び／又は手荷物検査用撮像装置）のための高電圧整流器モジュール及び他の高電圧発生器において、例えば、静電粒子フィルタにおいて、使用されてよい。

【0035】

例えば、図２は、電圧増倍器１０を備えた高電圧源３２を有するＸ線撮像装置３０を示す。入力部１４ａ、２０、１８ａは、１つの一次巻線３６及び直列接続された２つの二次巻線３８ａ、３８ｂを備えた高電圧源３２の変圧器３４へ接続されている。電圧増倍器１０の中性点入力部２０は、二次巻線３８ａ、３８ｂの間で変圧器３４のセンタータップ４０へ接続されている。よって、変圧器センタータップ４０は、２つのキャパシタＣ３ａ、Ｃ３ｂの間のタップ２０へ接続される。残り２つの入力部１４ａ、１８ａは、二次巻線３８ａ、３８ｂの残りの端部へ接続されている。変圧器３４の一次巻線３６は、電力網から電圧を供給されてよい。

【0036】

バッファキャパシタＣ３を２つの別個のキャパシタ（Ｃ３ａ及びＣ３ｂ）に分けることによって、電圧増倍器１０は、最初の乗算器段１２ａにおけるプッシュプルキャパシタ、すなわち、入力部１４ａ、１８ｂを等化キャパシタＣ１３、Ｃ１４とともに相互接続しているプッシュプルキャパシタの必要なく、等化電流成形キャパシタＣ１３乃至Ｃ１８を使用してよい。

【0037】

最初の乗算器段１２ａのプッシュプルキャパシタの回避によれば、それらのキャパシタに関する損失も回避され得る。等化キャパシタＣ１３乃至Ｃ１８によれば、それらは小さいＡＣキャパシタＣ１３乃至Ｃ１８であってよく、更にダイオード素子における損失が低減され得る。特許文献１において表されているように、完全なプッシュプルチェーンの適切な充電が達成されるとして、キャパシタＣ１３乃至Ｃ１８はＡＣ負荷にしかさらされず、ＤＣバイアスに影響されない。これは、関連してシステムのサイズ及び費用に寄与しない非常に小さいキャパシタＣ１３乃至Ｃ１８の利用を可能にすることができる。

【0038】

なお、キャパシタＣ１３乃至Ｃ１８に対するバイアス条件は、最初の乗算器段１２ａの上記のプッシュプルキャパシタを除くために、変圧器３４のセンタータップ４０が接地入力部２０へ接続されない場合に、再び現れてよい。この効果の根本的な理由は、プッシュプルキャパシタチェーンにおける全てのＤＣ電流経路がキャパシタによってブロックされるために、このチェーンに沿ってバイアス電荷を確立するのが不可能であることである。

【0039】

全てのプッシュプルキャパシタＣ４、Ｃ５、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ１０、Ｃ１１は同じキャパシタ値、例えば、値Ｃを有してよい。また、全てのバッファキャパシタＣ６、Ｃ９、Ｃ１２は同じ容量値を有してよい。この容量値は、プッシュプルキャパシタの容量値Ｃと等しくてよい。

【0040】

最初の乗算器段１２ａの等化キャパシタＣ１３、Ｃ１４はＣ／６の容量値を有してよい。第２の乗算器段１２ｂの等化キャパシタＣ１５、Ｃ１６はＣ／３の容量値を有してよい。第３の乗算器段１２ｄの等化キャパシタＣ１７、Ｃ１８はＣの容量値を有してよい。

【0041】

接地２０へ接続されているキャパシタＣ３ａは６Ｃの値を有してよく、一方、キャパシタＣ３ｂは２Ｃの値を有してよい。キャパシタのこのような大きさ決めは、残りのプッシュプルキャパシタＣ４、Ｃ５、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ１０、Ｃ１１のバイアス電荷と組み合わせて、２つのキャパシタＣ３ａ及びＣ３ｂ上の等しい電圧と、プッシュプルチェーンの全てのキャパシタでの正確な電圧とにつながり、よって、等化キャパシタにおけるバイアス電圧を回避する。

【0042】

電圧増倍器１０の起動中に、ＤＣバイアスを印加されているキャパシタＣ４乃至Ｃ１２、すなわち、バッファキャパシタ及びプッシュプルキャパシタは、出力部１６ｅ、１６ａの間の出力電圧Ｖの数分の１（例えば、１／４）まで充電される。これは、キャパシタＣ４乃至Ｃ１２においてある期間ＤＣ電流フローを必要とする。このフェーズの終了後、全てのキャパシタＣ４乃至Ｃ１２は、出力電圧Ｖの数分の１の電圧を有するべきである。すなわち、タップ付きキャパシタＣ３は、２つの部分Ｃ３ａ及びＣ３ｂの夫々でこの電圧の半分を有するべきである。また、等化電流成形キャパシタＣ１３乃至Ｃ１８は、起動の完了後にＤＣバイアスを有さないと考えられてよい。

【0043】

プッシュプルチェーン２４ａ、２４ｂの充電電流は、このとき、最後の整流器段１２ｄからプッシュプルキャパシタの各チェーン２４ａ、２４ｂを通って且つ変圧器３４及びキャパシタＣ３ａを通って接地２０へ進んでいる。これは、キャパシタＣ３ａが他のキャパシタと比較して大きくされない場合に、キャパシタＣ３ａでの電圧の更なる増大をもたらす。キャパシタＣ３ａは、通常は、最初の乗算器段１２ａの電圧の半分でバッファチェーン２２及び２つのプッシュプルチェーン２４ａ、２４ｂの電荷の和を保持すべきである。

【0044】

一般に、第１のバッファキャパシタ部分Ｃ３ａの容量値は、プッシュプルキャパシタＣ４、Ｃ５、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ１０、Ｃ１１の直列接続２４ａ、２４ｂの容量値と、最初の段を除く全てのバッファキャパシタＣ６、Ｃ９、Ｃ１２の直列接続の容量値との和に比例する。

【0045】

図１に示されるバイポーラ電圧増倍器１０の場合に、及び全てのキャパシタが同じ容量値Ｃを有する場合に、それらの値は、ｎが段の数であるとして、チェーン２４ａ、２４ｂ及び２２についてＣ／（ｎ−１）であり、３Ｃ／（ｎ−１）が得られる。

【0046】

ユニポーラ電圧増倍器の場合には、チェーン２４ａ及び２２しか存在せず、和は２Ｃ／（ｎ−１）である。

【0047】

最初の乗算器段１２ａは半分の電圧にあり且つ電荷の和を保持すべきであると考えられるので、上記の和は２（ｎ−１）を乗じられ、バイポーラ電圧増倍器については６Ｃ、又はユニポーラ電圧増倍器については４Ｃの値が得られる。

【0048】

第２のバッファキャパシタ部分Ｃ３ｂの容量値は、最初の段を除く全てのバッファキャパシタＣ６、Ｃ９、Ｃ１２の直列接続の容量値に比例する。全てのキャパシタが同じ容量値Ｃを有する場合に、この値はチェーン２２についてＣ／（ｎ−１）である。キャパシタＣ３ａと同じく、Ｃ３ｂについて、２Ｃが得られる。

【0049】

電圧容量を理由として、電圧増倍器１０におけるバッファキャパシタＣ３、Ｃ６、Ｃ９、Ｃ１２は直列な複数のキャパシタから形成されてよく、故に、キャパシタＣ３のセンタータップは、直列な偶数個のキャパシタがＣ３を実現するために使用される全ての場合において、予め存在してよい。部分Ｃ３ｂは変更されないままであり、一方、Ｃ３ａは容量を３倍にされる必要がある。

【0050】

実際には、これは、先のプッシュプルキャパシタを、それらのＡＣポジションから、最も低いバッファキャパシタの半分への並列接続にシフトするようなものである。なお、ＤＣバッファチェーン２２におけるリップル電流負荷は、プッシュプルチェーン２４ａ、２４ｂにおけるよりもずっと低く、それにより、ＡＣキャパシタＣ１３乃至Ｃ１８における損失はほぼ完全に取り除かれ得る。大きく且つ高価なＡＣキャパシタＣ１３乃至Ｃ１８に代えて、ずっと小さく且つ安価なＤＣタイプのキャパシタＣ１３乃至Ｃ１８が使用されてよい。

【0051】

要約すると、プッシュプルキャパシタＣ４、Ｃ５、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ１０、Ｃ１１及びバッファキャパシタＣ６、Ｃ９、Ｃ１２の配置が開示されており、この配置は、整流器ダイオード素子Ｄ１乃至Ｄ１６において低ストレス波形を保ちながら多数のプッシュプルキャパシタを削除する。高電圧整流の費用は削減され、効率は改善され、より小さいサイズが実現される。これは、医用Ｘ線撮像に、特に、ＣＴ及びＣＶ用途に特に関連がある。

【0052】

本発明は、図面及び上記の説明において詳細に図示及び記載されてきたが、そのような図示及び記載は制限ではなく例示であると考えられるべきである。すなわち、本発明は、開示されている実施形態に制限されない。開示されている実施形態に対する他の変形は、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求されている発明を実施する当業者によって理解及び達成され得る。特許請求の範囲において、語「有する（comprising）」は他の要素又はステップを除外せず、単称（a又はan）は複数個を除外しない。単一のプロセッサ若しくはコントローラ又は他のユニットが、特許請求の範囲で挙げられている複数の項目の機能を満たしてよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項で挙げられているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すわけではない。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、適用範囲を制限するよう解されるべきではない。

【要約】

電圧増倍器１０は一連の乗算器段１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを有する。各乗算器段、例えば、１２ｂは、第１及び第２の入力部１６ｂ，１４ｂと、第１及び第２の出力部１６ｃ，１４ｃとを有する。前の乗算器段の第１及び第２の出力部は次の乗算器段の第１及び第２の入力部と相互接続される。更に、各乗算器段、例えば、１２ｂは、同じ電流電動方向を有する２つの直列接続されたダイオード素子Ｄ５，Ｄ６を有する。ダイオード素子Ｄ５，Ｄ６は第１の入力部１６ｂと第１の出力部１６ｃとを相互接続する。第２の出力部１４ｃはダイオード素子Ｄ５，Ｄ６の間に結合される。各乗算器段、例えば、１２ｂは、第１の入力部１６ｂと第１の出力部１６ｃとを相互接続するバッファキャパシタＣ６を有する。少なくとも一部の乗算器段、例えば、１２ｂは、第２の入力部１４ｂと第２の出力部１４ｃとを相互接続するプッシュプルキャパシタＣ４を有する。最初の乗算器段１２ａの第１の入力部１６ａ及び最後の乗算器段１２ｄの第１の出力部１６ｅは負荷４２のための出力部を提供する。最初の乗算器段１２ａの第２の入力部１４ａはＡＣ電圧源のための入力部を提供する。最初の乗算器段１２ａのバッファキャパシタＣ３は２つの直列接続されたバッファキャパシタ部分Ｃ３ａ，Ｃ３ｂを有する。ＡＣ電圧源３４のための入力部２０はバッファキャパシタ部分Ｃ３ａ，Ｃ３ｂの間に設けられる。

【図1】

【図2】