一种医用电子枪栅极电源制造技术

本发明专利技术提供了一种医用电子枪栅极电源，包括电压控制模块、栅极脉冲电源、负压线性电源、栅极调制器以及栅极输出电路；电压控制模块为各电路供电，并输出基准电压、调制脉冲给栅极脉冲电源，同时通过反馈信号来修正输出的调制脉冲；栅极脉冲电源采用开关电源、线性电源组合拓扑形式，根据要求调节接收的基准电压然后输出正向电压给栅极调制器；栅极调制器输出端连接负压线性电源，控制由栅极脉冲电源传递给负压线性电源的正向电压加载的通断；负压线性电源与接收的正向电压叠加后输出给栅极输出电路；栅极输出电路输入端与负压线性电源相连，输出端与栅控电子枪栅极相连。本发明专利技术具有宽量程正负输出、低噪声、低纹波、幅度精确可控的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种医用电子枪栅极电源
本专利技术涉及电源
，具体涉及一种医用电子枪栅极电源。
技术介绍
中高能医用电子直线加速器可以提供电子线和X射线两种不同模式的治疗束，每种治疗束又可以分成不同的能量档次；电子线用于治疗浅层的肿瘤，X射线用于治疗深层肿瘤。将不同模式和能量的治疗束适当加权组合，使剂量分布更加接近病灶的形状，可提高治疗效果。在中高能医用电子直线加速器应用中，能够稳定发射可控束流的栅控电子枪是系统的重要组成部分。为满足系统的多种工作模式，电子枪发射束流需要宽范围(1～500mA)调节，对应的栅极电源需与之相匹配，尤其在低档电子线时发射束流要求较小，栅极电源的稳定性及纹波尤为关键。需要设计一种栅极电源及其调制电路，其产生的高稳定度、低纹波栅极电源，从而保证电子枪发射束流的稳定输出和精确调节。目前中高能医用电子直线加速器，栅极电源采用开关电源体制，输出电压调节范围为(3V～300V)，无法实现0V及负电压的输出；尤其在低档电子线应用场合下，其开关噪声及纹波，造成实际控制灵敏度和有效性不足，实际使用中，将电子枪栅极电源设置为额定值的1％(3V)，再通过适时调节电子枪灯丝电压(等效调节阴极温度)来控制和调节束流强度。现有技术方案的缺点主要表现如下：(1)电子枪发射束流(特别在低档电子线下)不能稳定输出和精确调节，无法与系统多工作模式完全匹配；(2)调节电子枪灯丝电压来控制发射束流，将会造成电子枪阴极中毒，严重影响电子枪使用寿命；(3)由于电子枪温度热惯性的限制，发射束流动态响应慢，无法满足系统多工作模式快速调节的要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种医用电子枪栅极电源，具有宽量程正负输出、低噪声、低纹波、幅度精确可控的优点。本专利技术的具体实施方式如下：一种医用电子枪栅极电源，包括电压控制模块、栅极脉冲电源、负压线性电源、栅极调制器以及栅极输出电路；所述电压控制模块为各电路供电，并输出基准电压、调制脉冲给栅极脉冲电源，同时通过反馈信号来修正输出的调制脉冲，所述反馈信号根据接收外部采样信号与栅控电子枪栅极加载的脉冲对比得到；所述栅极脉冲电源采用开关电源、线性电源组合拓扑形式，根据要求调节接收的基准电压然后输出正向电压给栅极调制器；所述栅极调制器输出端连接负压线性电源，用于调制所述调制脉冲，控制由栅极脉冲电源传递给负压线性电源的正向电压加载的通断；所述负压线性电源用于输出定值负压，与接收的正向电压叠加后输出给栅极输出电路；所述栅极输出电路输入端与负压线性电源相连，输出端与栅控电子枪栅极相连，用于保护栅控电子枪栅极。进一步地，所述电压控制模块包括：低压侧控制模块、隔离传输模块以及高压侧控制模块，低压侧控制模块、隔离传输模块、高压侧控制模块依次串联；初始电源经低压侧控制模块变换为功率脉冲，输出给隔离传输模块初级侧，低压侧控制模块接收来自外部采样信号和栅控电子枪栅极加载的脉冲反馈信号，并将基准脉冲和调制脉冲输出至隔离传输模块初级侧；隔离传输模块用于低压侧控制模块和高压侧控制模块之间的功率及脉冲的隔离传输；高压侧控制模块为高压侧各电路供电，基准脉冲经F/V变换后输出给栅极脉冲电源，调制脉冲经解调后输出给栅极调制器，同时接收来自高压侧各电路的故障信号生成故障信号脉冲，并将故障信号脉冲通过隔离传输模块传输至低压侧控制模块。进一步地，所述栅极电源还包括负偏压电源，负偏压电源输入端与高压侧控制模块相连，输出端与栅极调制器相连，用于产生脉冲间隔期间的截止电压。进一步地，所述栅极调制器采用双开关推挽馈电模式，包括开通管和截尾管，所述开通管与栅极脉冲电源相连，所述截尾管与负偏压电源相连。进一步地，所述栅极脉冲电源包括半桥变换电路、变压器、第一整流滤波电路、串联调整电路、第二滤波电路、半桥变换控制电路、线性压降采样电路、调整管控制电路及输出电压电流采样电路；所述半桥变换电路、变压器、第一整流滤波电路、串联调整电路、第二滤波电路依次串联，所述线性压降采样电路的输入端与串联调整电路相连，输出端与半桥变换控制电路的输入端相连，所述半桥变换控制电路的输出端与半桥变换电路相连，所述输出电压电流采样电路与串联调整电路相连，输出端与调整管控制电路的输入端相连，所述调整管控制电路的输出端与串联调整电路相连；线性压降采样电路对串联调整电路的输出进行线性压降采样，输出至半桥变换控制电路，进行误差量计算后，产生PWM脉冲驱动信号，输出给半桥变换电路，经变压器、第一整流滤波电路产生预稳直流电压，同时，所述预稳直流电压经串联调整电路、第二滤波电路后输出正向电压；所述输出电压电流采样电路对第二滤波电路输出的电压电流进行采样，输出给调整管控制电路，调整管控制电路与来自电压控制模块的基准电压进行误差量计算，产生调整管驱动电压信号，输出给串联调整电路，完成线性稳压控制。进一步地，所述负压线性电源包括电阻R71、电阻R72、电阻R73、电阻R74、电阻R75、电阻R76、电阻R77、电阻R78、电容C71、电容C72、电容C73、二极管V71、二极管V72、二极管V73、二极管V74、MOS管V75、三极管V76、稳压二极管V77、稳压二极管V78及基准源；二极管V71、二极管V72、二极管V73、二极管V74组成桥式整流电路，输出端与电阻R71一端相连，电阻R71的另一端与电阻R72、电阻R73及电阻R74的一端连接，电阻R71的另一端同时与电容C72的正端、MOS管V75的漏极连接；电阻R72的另一端与电阻R77、电容C73的一端连接，作为电源输出的正端；电阻R77的另一端与电阻R76、电阻R78的一端连接，并与基准源的反馈端连接；电阻R78及电容C73的另一端、基准源的阳极接电源输出的负端；电阻R76的另一端与电容C72串联，并联在基准源的反馈端与阴极之间；基准源的阴极同时与电阻R73的另一端、三极管V76的基极、稳压二极管V78的阴极连接；三极管V76的发射极同时与电阻R74的另一端、稳压二极管V77的阴极连接；三极管V76的集电极同时与电阻R75的一端、MOS管V75的栅极连接；稳压二极管V77及稳压二极管V78的阳极、电阻R75的另一端、电容C72的负端、MOS管V75的源极同时接电源输出的负端。进一步地，所述低压侧控制模块包括辅助电源、信号接口电路、信号隔离电路、串口电平转换电路、MCU微处理器及脉冲信号调制电路；所述信号隔离电路、信号接口电路、MCU微处理器依次串联，所述脉冲信号调制电路分别与信号隔离电路、MCU微处理器相连，所述串口电平转换电路与MCU微处理器相连；辅助电源经DC/DC变换，为低压控制模块电路供电，经DC/AC变换，产生功率脉冲；信号隔离电路，用于对信号进行隔离及电平转换处理，并经信号接口电路进行V/F变换、F/V变换，输出给MCU微处理器；MCU微处理器根据系统工作模式、发射束流及射线能量，为栅极脉冲电源提供不同频率的电压基准脉冲；脉冲信号调制电路，结合外同步脉冲、微波检波包络、栅极包络脉冲，对调制脉冲信号的延时进行动态调整；串口电平转换电路，实现与外部控制系统通讯，将工作状态和实时数据上传，进行远程监测和控制。有益效果：1、本专利技术采用开关线性组合拓扑的栅极电源，结合了开关电源的高效和线性电源的低噪声、低纹波，电子枪发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医用电子枪栅极电源，其特征在于，包括电压控制模块、栅极脉冲电源(4)、负压线性电源(7)、栅极调制器(6)以及栅极输出电路(8)；所述电压控制模块为各电路供电，并输出基准电压、调制脉冲给栅极脉冲电源(4)，同时通过反馈信号来修正输出的调制脉冲，所述反馈信号根据接收外部采样信号与栅控电子枪(9)栅极加载的脉冲对比得到；所述栅极脉冲电源(4)采用开关电源、线性电源组合拓扑形式，根据要求调节接收的基准电压然后输出正向电压给栅极调制器(6)；所述栅极调制器(6)输出端连接负压线性电源(7)，用于调制所述调制脉冲，控制由栅极脉冲电源(4)传递给负压线性电源(7)的正向电压加载的通断；所述负压线性电源(7)用于输出定值负压，与接收的正向电压叠加后输出给栅极输出电路(8)；所述栅极输出电路(8)输入端与负压线性电源(7)相连，输出端与栅控电子枪栅极(9)相连，用于保护栅控电子枪栅极(9)。

【技术特征摘要】
1.一种医用电子枪栅极电源，其特征在于，包括电压控制模块、栅极脉冲电源(4)、负压线性电源(7)、栅极调制器(6)以及栅极输出电路(8)；所述电压控制模块为各电路供电，并输出基准电压、调制脉冲给栅极脉冲电源(4)，同时通过反馈信号来修正输出的调制脉冲，所述反馈信号根据接收外部采样信号与栅控电子枪(9)栅极加载的脉冲对比得到；所述栅极脉冲电源(4)采用开关电源、线性电源组合拓扑形式，根据要求调节接收的基准电压然后输出正向电压给栅极调制器(6)；所述栅极调制器(6)输出端连接负压线性电源(7)，用于调制所述调制脉冲，控制由栅极脉冲电源(4)传递给负压线性电源(7)的正向电压加载的通断；所述负压线性电源(7)用于输出定值负压，与接收的正向电压叠加后输出给栅极输出电路(8)；所述栅极输出电路(8)输入端与负压线性电源(7)相连，输出端与栅控电子枪栅极(9)相连，用于保护栅控电子枪栅极(9)。2.如权利要求1所述的医用电子枪栅极电源，其特征在于，所述电压控制模块包括：低压侧控制模块(1)、隔离传输模块(2)以及高压侧控制模块(3)，低压侧控制模块(1)、隔离传输模块(2)、高压侧控制模块(3)依次串联；初始电源经低压侧控制模块(1)变换为功率脉冲，输出给隔离传输模块(2)初级侧，低压侧控制模块(1)接收来自外部采样信号和栅控电子枪(9)栅极加载的脉冲反馈信号，并将基准脉冲和调制脉冲输出至隔离传输模块(2)初级侧；隔离传输模块(2)用于低压侧控制模块(1)和高压侧控制模块(3)之间的功率及脉冲的隔离传输；高压侧控制模块(3)为高压侧各电路供电，基准脉冲经F/V变换后输出给栅极脉冲电源(4)，调制脉冲经解调后输出给栅极调制器(6)，同时接收来自高压侧各电路的故障信号生成故障信号脉冲，并将故障信号脉冲通过隔离传输模块(2)传输至低压侧控制模块(1)。3.如权利要求1所述的医用电子枪栅极电源，其特征在于，所述栅极电源还包括负偏压电源(5)，负偏压电源(5)输入端与高压侧控制模块(3)相连，输出端与栅极调制器(6)相连，用于产生脉冲间隔期间的截止电压。4.如权利要求3所述的医用电子枪栅极电源，其特征在于，所述栅极调制器(6)采用双开关推挽馈电模式，包括开通管和截尾管，所述开通管与栅极脉冲电源(4)相连，所述截尾管与负偏压电源(5)相连。5.如权利要求1所述的医用电子枪栅极电源，其特征在于，所述栅极脉冲电源(4)包括半桥变换电路(41)、变压器(42)、第一整流滤波电路(43)、串联调整电路(44)、第二滤波电路(45)、半桥变换控制电路(46)、线性压降采样电路(47)、调整管控制电路(48)及输出电压电流采样电路(49)；所述半桥变换电路(41)、变压器(42)、第一整流滤波电路(43)、串联调整电路(44)、第二滤波电路(45)依次串联，所述线性压降采样电路(47)的输入端与串联调整电路(44)相连，输出端与半桥变换控制电路(46)的输入端相连，所述半桥变换控制电路(46)的输出端与半桥变换电路(41)相连，所述输出电压电流采样电路(49)与串联调整电路(44)相连，输出端与调整管控制电路(48)的输入端相连，所述调整管控制电路(48)的输出端与串联调整电路(44)相连；线性压降采样电路(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦，朱宜生，毕磊，路宇，吴建兴，邓勇，刘平，吴君军，
申请(专利权)人：江苏海明医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32