一种实现栅控隔离的方法及栅极控制电路技术

本发明专利技术公开了一种实现栅控隔离的方法及栅极控制电路。该方法中，首先在栅极控制电路的高压控制端内部生成频率可调的高频方波；在栅极控制电路的低压控制端设置所需的周期和占空比，以生成控制脉冲，并通过光纤的方式传输到高压控制端依次进行还原和反相，得到两对两两互补输出的控制脉冲；分别接收高频方波和两对两两互补输出的控制脉冲，并将高频方波调制成与该控制脉冲周期和占空比一致的调制脉冲；将调制脉冲进行隔离、整流，得到与控制脉冲的周期和占空比一致的驱动脉冲，以驱动X射线球管的栅控端快速开启和关闭。本发明专利技术实现了脉冲宽度和占空比任意可调。还解决了控制X射线球管的栅控端在高压通断时所带来的安全隔离问题。

A method to realize gate control isolation and gate control circuit

The invention discloses a method for realizing gate control isolation and a gate control circuit. In this method, firstly, the high frequency square wave with adjustable frequency is generated in the high voltage control terminal of the grid control circuit; the required cycle and duty cycle are set in the low voltage control terminal of the grid control circuit to generate the control pulse, which is transmitted to the high voltage control terminal through optical fiber to restore and invert successively, and two pairs of two complementary output control pulses are obtained; the high frequency square wave is received respectively Wave and two pairs of two complementary output control pulses, and the high-frequency square wave is modulated into a modulation pulse consistent with the control pulse cycle and duty cycle; the modulation pulse is isolated and rectified to obtain a driving pulse consistent with the control pulse cycle and duty cycle, so as to drive the gate control end of X-ray tube to open and close quickly. The invention realizes arbitrary adjustable pulse width and duty cycle. It also solves the problem of safety isolation when the gate control end of the control X-ray tube is turned on and off at high voltage.

【技术实现步骤摘要】
一种实现栅控隔离的方法及栅极控制电路
本专利技术涉及一种实现栅控隔离的方法，同时也涉及采用该方法的栅极控制电路。
技术介绍
当前，市面上的各种医用X射线设备都具有高压发生器和X射线球管。高压发生器用于产生千伏级的直流高压，此直流高压可以是正高压，也可以是负高压。将直流高压加载到X射线球管的阴极和阳极之间，使得X射线球管中的灯丝被加热产生电子后，在高压电场的加速作用下轰击阳极靶面产生X射线。在实际应用中，需要按照一定的时间序列控制X射线球管的X射线的“有”和“无”来达到一定的应用目的。现有技术中，X射线球管一般设置有栅极控制开关，通过控制加载在栅级上高压快速的通断来产生一个高压脉冲，实现X射线球管快速开启和关闭，从而达到出射X射线和停止出射X射线的目的。因此，X射线球管的栅级控制电路的性能也就决定了X射线脉冲工作方式下所能达到的性能指标。并且，X射线球管的栅控端一般都会工作在很高的电压上(几千伏～几十千伏)，对栅级控制电路的安全隔离要求较高，同时还需要解决高压工作过程中出现的打火对栅级控制电路部分的强干扰问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的首要技术问题在于提供一种实现栅控隔离的方法。本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种采用上述方法的栅极控制电路。为了实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种实现栅控隔离的方法，包括如下步骤：步骤S1：在栅极控制电路的高压控制端内部生成频率可调的高频方波；r>步骤S2：在所述栅极控制电路的低压控制端设置所需的周期和占空比，以生成控制脉冲，并通过光纤的方式传输到所述高压控制端依次进行还原和反相，得到两对两两互补输出的控制脉冲；步骤S3：分别接收所述高频方波和两对两两互补输出的控制脉冲，并将所述高频方波调制成与该控制脉冲的周期和占空比一致的调制脉冲；步骤S4：将所述调制脉冲进行隔离、整流，得到与所述低压控制端输出的控制脉冲的周期和占空比一致的驱动脉冲，以驱动X射线球管的栅控端快速开启和关闭。其中较优地，通过在所述栅极控制电路中设置振荡单元，用于在所述栅极控制电路的高压控制端内部生成预设占空比和频率可调的高频方波。其中较优地，所述低压控制端按照需要的周期和占空比所生成的控制脉冲驱动与所述低压控制端连接的光纤发射器将电信号转换成光信号，所述光信号通过光纤线缆传输到所述高压控制端，并通过与所述高压控制端连接的光纤接收器将所述光信号还原成与所述低压控制端的周期和占空比完全相同的控制脉冲。其中较优地，通过在所述栅极控制电路中设置反相单元，用于接收经所述高压控制端的光纤接收器还原得到的控制脉冲，并将所述控制脉冲进行相位翻转，得到两对两两互补输出的控制脉冲。其中较优地，所述反相单元包括第一反相器、第二反相器和第三反相器，所述第一反相器和所述第三反相器的输入端分别与所述光纤接收器的输出端连接，所述第一反相器的输出端与所述第二反相器的输入端连接；所述第一反相器和所述第二反相器串联，并与所述第三反相器并联。其中较优地，通过在所述栅极控制电路中设置互补脉冲调制单元，用于实现分别接收所述高频方波和两对两两互补输出的所述控制脉冲，并将所述高频方波调制成与所述控制脉冲的周期和占空比一致的调制脉冲。其中较优地，所述互补脉冲调制单元包括2组与两对两两互补输出的控制脉冲对应的调制模块；每组所述调制模块分别由第二电阻的一端与第一发光二极管正向连接，和第三电阻的一端与第二发光二极管反向连接组成，每组调制模块的第二电阻和第三电阻的另一端连接，并且，一组调制模块的第三电阻的另一端与另一组调制模块的第二电阻的另一端连接。其中较优地，在所述栅极控制电路中设置隔离单元；所述隔离单元分别包括高频隔离脉冲变压器，及与所述调制脉冲对应的多个光耦隔离器，通过将每个所述光耦隔离器分别与一个电容连接，用于实现高压电源与所述高压控制端内部的低压、高压之间的隔离，并实现将所述调制脉冲传输到高频隔离脉冲变压器，使得再次隔离高压。其中较优地，在栅极控制电路中还设置有两个整流单元，每个所述整流单元的与相应的高频隔离脉冲变压器连接。其中较优地，所述X射线球管的栅控开关包括两个MOSFE晶体管或两个绝缘栅极型晶体管以推挽的方式级联；在每个所述MOSFE晶体管或所述绝缘栅极型晶体管与相应的整流单元之间设置泄放单元，用于使得所述MOSFE晶体管或所述绝缘栅极型晶体管快速关断。根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种采用上述方法的栅极控制电路；该栅极控制电路包括低压控制端、高压控制端，高压控制端包括振荡单元、反相单元、互补脉冲调制单元、隔离单元、整流单元和泄放单元，所述振荡单元连接所述互补脉冲调制单元，所述反相单元一方面通过光纤的方式连接所述低压控制端，另一方面连接所述互补脉冲调制单元，所述互补脉冲调制单元连接所述隔离单元，所述隔离单元连接所述整流单元，所述整流单元连接所述泄放单元，所述泄放单元连接所述X射线球管的栅控端；所述低压控制端，用于设置所需的周期和占空比，以生成控制脉冲；所述振荡单元，用于在所述高压控制端内部生成频率可调的高频方波；所述反相单元，用于接收所述控制脉冲，并进行反相，得到两对两两互补输出的控制脉冲；所述互补脉冲调制单元，用于接收所述高频方波和两对两两互补输出的控制脉冲，并将所述高频方波调制成与该控制脉冲的周期和占空比一致的调制脉冲；所述隔离单元，用于将所述调制脉冲进行隔离；所述整流单元，用于将所述调制脉冲进行整流，得到与低压控制端输出的控制脉冲的周期和占空比一致的驱动脉冲，以驱动X射线球管的栅控端快速开启和关闭；所述泄放单元，用于使所述X射线球管的栅控端快速关断。本专利技术通过在栅极控制电路的高压控制端内部生成频率可调的高频方波，并采用单根光纤实现将低压控制端生成的控制脉冲传输到高压控制端，以使得高压控制端能够将高频方波调制、整流成与该控制脉冲的周期和占空比一致的驱动脉冲，从而实现X射线球管的栅控端高压的控制边沿可以快速开启和快速截止，且脉冲宽度和占空比任意可调。此外，本专利技术还解决了控制X射线球管的栅控端在高压通断时所带来的安全隔离问题。附图说明图1为本专利技术所提供的栅控隔离方法的流程图；图2为本专利技术所提供的栅极控制电路的原理图；图3为本专利技术所提供的栅极控制电路的原理框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的
技术实现思路
做进一步的详细说明。需要说明的是，本专利技术所提供的栅控隔离方法指的是，X射线球管的栅级控制电路的安全隔离的实现方法。如图1所示，该方法包括如下步骤：步骤S1：在栅极控制电路的高压控制端内部生成频率可调的高频方波；通过在栅极控制电路中设置振荡单元，实现在栅极控制电路的高压控制端内部生成预设占空比和频率可调的高频方波。该高频方波的占空比和频率可以采用振荡单元根据栅极控制电路的高压控制端向低压控制端进行数据传输所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现栅控隔离的方法，其特征在于包括如下步骤：/n步骤S1：在栅极控制电路的高压控制端内部生成频率可调的高频方波；/n步骤S2：在所述栅极控制电路的低压控制端设置所需的周期和占空比，以生成控制脉冲，并通过光纤的方式传输到所述高压控制端依次进行还原和反相，得到两对两两互补输出的控制脉冲；/n步骤S3：分别接收所述高频方波和两对两两互补输出的控制脉冲，并将所述高频方波调制成与该控制脉冲的周期和占空比一致的调制脉冲；/n步骤S4：将所述调制脉冲进行隔离、整流，得到与所述低压控制端输出的控制脉冲的周期和占空比一致的驱动脉冲，以驱动X射线球管的栅控端快速开启和关闭。/n

【技术特征摘要】
1.一种实现栅控隔离的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤S1：在栅极控制电路的高压控制端内部生成频率可调的高频方波；
步骤S2：在所述栅极控制电路的低压控制端设置所需的周期和占空比，以生成控制脉冲，并通过光纤的方式传输到所述高压控制端依次进行还原和反相，得到两对两两互补输出的控制脉冲；
步骤S3：分别接收所述高频方波和两对两两互补输出的控制脉冲，并将所述高频方波调制成与该控制脉冲的周期和占空比一致的调制脉冲；
步骤S4：将所述调制脉冲进行隔离、整流，得到与所述低压控制端输出的控制脉冲的周期和占空比一致的驱动脉冲，以驱动X射线球管的栅控端快速开启和关闭。


2.如权利要求1所述实现栅控隔离的方法，其特征在于：
在所述栅极控制电路中设置振荡单元，用于在所述栅极控制电路的高压控制端内部生成预设占空比和频率可调的高频方波。


3.如权利要求1所述实现栅控隔离的方法，其特征在于：
所述低压控制端按照需要的周期和占空比所生成的控制脉冲驱动与所述低压控制端连接的光纤发射器将电信号转换成光信号，所述光信号通过光纤线缆传输到所述高压控制端，并通过与所述高压控制端连接的光纤接收器将所述光信号还原成与所述低压控制端的周期和占空比完全相同的控制脉冲。


4.如权利要求1所述实现栅控隔离的方法，其特征在于：
通过在所述栅极控制电路中设置反相单元，用于接收经所述高压控制端的光纤接收器还原得到的控制脉冲，并将所述控制脉冲进行相位翻转，得到两对两两互补输出的控制脉冲。


5.如权利要求4所述实现栅控隔离的方法，其特征在于：
所述反相单元包括第一反相器、第二反相器和第三反相器，所述第一反相器和所述第三反相器的输入端分别与所述光纤接收器的输出端连接，所述第一反相器的输出端与所述第二反相器的输入端连接；所述第一反相器和所述第二反相器串联，并与所述第三反相器并联。


6.如权利要求1所述实现栅控隔离的方法，其特征在于：
通过在所述栅极控制电路中设置互补脉冲调制单元，用于实现分别接收所述高频方波和两对两两互补输出的所述控制脉冲，并将所述高频方波调制成与所述控制脉冲的周期和占空比一致的调制脉冲。


7.如权利要求6所述实现栅控隔离的方法，其特征在于：
所述互补脉冲调制单元包括2组与两对两两互补输出的控制脉冲对应的调制模块；每组所述调制模块分别由第二电...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔亮，崔志立，
申请(专利权)人：北京纳米维景科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11