高電圧発生器の実験（３）
● 高圧危険！ 実験される方はご自身の責任において実験してください。感電事故・電波障害等について、当方は一切責任を負いません。
（１） 昇圧整流器の作成： 高圧危険！
１１．（３）の コッククロフト・ウォルトン回路の昇圧整流ユニット（６段）は、ダイオードとコンデンサーの耐圧に問題があったので、さらに高耐圧のものに交換して作り直した。（イグニッションコイル電源（ｍａｘ１２ｋＶ）の場合、電圧ピークが偏るので、コンデンサーの耐圧は １２ｋＶ×２＝２４ｋＶで ２５～３０ｋＶは必要。 ダイオードはそのまま１２ｋＶ以上であれば良い。 一方、フライバックトランス電源は、２０ｋＶ以上と高圧過ぎて部品を壊すので、使ってはならない。）
部品は、適当な国産品が手に入らないので、中国製の物（アリエクで購入）を用いて、アクリル板に組んだ。 コンデンサーは互い違いにアクリル板の表と裏に足が来るようにし、ダイオードはφ５×φ３のシリコンゴム管に入れて、スパークが飛ばないようにした。 出力の先には、５Ｗ１０ＭΩの抵抗を３個直列に入れた。 蓄電器は ４ｋＶ０．０１μのコンデンサーを１８個直列（＝５５６ｐＦ）とした。 マイナス（－）出力の昇圧整流板は、ダイオードの向きをすべて逆にして作成した。
高圧電源には、１１．（２）の サイリスタ式イグニッションコイルを用い、テスター（CX506、SANWA）の高圧プローブ（３０ｋＶ）を用いて出力電圧を測定し、 ＋ の昇圧整流板で ＋２８ｋＶ、 － の昇圧整流板で －２７ｋＶ となった。 電源パルスは 偏っているので、それぞれ片側のダイオード・コンデンサー・ペアのみが利いて、３倍 ＋ α の昇圧となる。
＋ と － の昇圧整流板に 同時に入力した場合、電源のパワー不足のため、それぞれ１５～１８ｋＶ程度にしか上がらず、そのスパーク（↓左下）も ３ｃｍ（約３０ｋＶ）程度だった。
（２） 高電圧測定器の作成：
① ～５０ｋＶ用：
１０ｋＶ以上の高電圧では、その静電気の影響により、デジタル・パネルメーター等の測定器は壊れて使えない。 そこで高抵抗と アナログメータを用いての シンプルな回路となる。 高圧プローブに、１０Ｗ５００ＭΩのＰ型抵抗（中国製、５％、結構太い、ｌ＝７ｃｍ）２本を直列（＝１ＧΩ）にアクリル管（φ１６ｍｍ×φ１２ｍｍ×４０ｃｍ位）の中に入れ、５０μＡの電流計をつなげて、そのまま読みの値で ｋＶ とした。（０－５０ｋＶ） また 極性反転スイッチを付け、－方向も同様に測れるようにした。 （ Ｉ ＝ ５０（ｋＶ） / １０００（ＭΩ） ＝ ５０（μＡ） ）
② ５００Ｖ微小電流用：
５００Ｖまでの低電圧の場合は、秋月の電圧計キット（入力インピーダンス 推定１０ＧΩ、 ＊ まだ ＬＣＤ、ＬＳＩ、基板のみを 売っている）を用い、たとえば ガイガー・カウンターの印加電圧（”写ルンです”のトランスなど）を測れるように、高入力インピーダンス用として作ってみた。 入力部の抵抗は、 １００ＭΩ（５Ｗ）を先頭に、順次 １０Ｍ、１Ｍ、１００ｋ、１０ｋ、１．１ｋ、１１Ω とした。
これで、ＬＤ７１２ ガイガー管の５００Ｖ電圧を測ってみて 値が５００Ｖよりも低すぎた（≒３４０Ｖ）ので、 入力抵抗の先に １ＧΩ（５Ｗ）を外部に追加したが、それでも ４００Ｖ強と、やや低めの値だった。
（４０．の自作のガイガーカウンターは、ＬＮＤ７１２への印加電圧は４５０～６００Ｖの範囲とされ、マントルの測定により、ＰＩＣ出力のＶＲを最も多くカウントする所に調整してある。 また、ｽﾄﾛﾍﾞﾘｰ･ﾘﾅｯｸｽのＵＳＢガイガーでは さらに低く測定され、１００Ｍで ６２Ｖ、１ＧΩで ３２０Ｖ。）
（３） ＩＧＢＴ駆動イグニッションコイルの作成： 高圧危険！
１１．（２）の サイリスタ式イグニッションコイル（一次：ＤＣ３Ω）は、10年以上前に作ってまだＳＣＲ（４００Ｖ１０Ａ）が壊れていない堅牢な高圧電源。 ただし、負荷が増加すると サイリスタの転流がうまくいかず 暴走することがある。（ＳＣＲは Ａ－Ｋ間の電流が強制的に０になって 電流が止まる仕組み。整流していないオルタネーターのように入力が交流の時は、負になったタイミングで停止する。）
そこで、ＤＣ電源入力で、確実にＯＮ－ＯＦＦを制御できる ＩＧＢＴ を用いる。 ただし ＩＧＢＴ は、ＳＣＲの４層構造にＣＭＯＳ膜を付けたゲート構造なので静電気に弱く、１１．（２）のように イグニッションコイルの共通アース（－端子）をコレクタにつなげると 一発で壊れる。 ここでは、多くの自動車やバイクの高電圧発生回路のように、コンデンサーを介して ＩＧＢＴ のコレクタをつなげて、放電するようにする。 イグニッションコイルには、トヨタ・デンソーの一次：ＤＣ≒０Ω の低抵抗品を用いた。
ＤＣ電源は、トランスレスの２倍圧整流回路で行ない、１００ＶＡＣ入力で、×２・√２倍の 約２７０Ｖ 程度になった。 これを １０μＦ（耐圧２５０Ｖしかなかったので、４つ使用）で４００Ｖ程度のＭＦコンに充電させ、ＩＧＢＴ（１１００Ｖ、６０Ａ、 GT30J110SRA）で放電させる。 ＩＧＢＴ への印加電圧は、５５５発振回路で 尖頭値 １３Ｖ（１５ＶでＩＧＢＴの抵抗値が最も低くなり、理想的。１２Ｖ以下になると抵抗が大きくなり発熱する。）、デューティー比 ７％くらいの １７５Ｈｚ を、３３Ωでゲートに入れた。（５５５はバイポーラの物で、最大定格が１６Ｖであり、電源１５Ｖでクリアしている。）
結果は、そのまま整流して １１ｋＶ、 （１）の 昇圧整流器に入れて ３７ｋＶ （≒入力の３倍強）になった。 ＩＧＢＴに直列に入れた抵抗 Ｒｃ（１０Ｗ１０Ω）を取ると ４１ｋＶにもなる。
一方、ＩＧＢＴ を通る入力は、平均電流１２０ｍＡで ３０Ｗくらい。 ＩＧＢＴ は ほとんど発熱しない。 発熱の大部分は２倍圧電源の抵抗部となる。
