1つのICでコンパクトな高電圧電源を構成

　センサー、静電トラップなどの用途では、ある程度の出力電流を流せる高電圧の電源が必要となる。このような電源には、無負荷時の電流が少なく、簡素で小型であることが望まれる。図1の回路はこうした要求に応えるもので、絶縁された正または負の高電圧を出力できる。2次側補助巻線によって、出力電圧に比例する低いフィードバック電圧を生成するところがポイントである。このフィードバック回路はさほど値の大きい抵抗を必要とせず、消費電力のロスを減らすことができる。また、フローティング出力も可能となっている。

図1　高電圧を生成する電源回路　無負荷時の消費電流が少ない高電圧用の電源回路。500Vの電圧を得ることができる。低電圧の2次巻線からのフィードバック回路に特徴がある。

　この回路で用いている「MAX1605」（Maxim Integrated Products社製）は液晶ディスプレイ用の電源ICであり、スイッチングレギュレータを構成するPWM回路、誤差アンプ、電源スイッチを備えている^＊1)。同ICにより、フィードバック用の2次巻線と、2〜3個の出力用巻線を備えたトロイダルトランスの1次巻線を駆動する。なお、「BAV21」は、高耐圧で逆方向電流が少ない一般的なダイオードである。

図2　入力電圧に対する出力電圧と入力電流の特性　　

　図1に示す定数を用いた場合、この回路は500Vの電圧を生成することができる。その特性は、図2と図3の示すようなものとなる。なお、フィードバック部分の抵抗比を調整することによって、出力電圧は±30％の範囲で変更することが可能である。また、整流器、コンデンサ、出力巻線モジュールを加えるか削除することで、出力電圧の数を増やしたり、減らしたりすることもできる。

図3　負荷電流に対する出力電圧と入力電流の特性　

　この回路では、一般的なスイッチングレギュレータと同様に、EMI（Electro-Magnetic Interference）や発振の問題が発生し得る。そのため、回路の設計においては、プリント配線板のレイアウトを注意深く行うとともに、フィルタリング、デカップリング、シールディングなどのアナログ的な面に注意を払う必要がある。出力電圧には約1％ほどのリップル電圧が発生するが、出力回路にRC/LCフイルタ回路を直列に付加することで、その値を小さく抑えることができる。