一种X射线高频高压发生器变换电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种X射线高频高压发生器变换电路，交流输入依次通过线滤波电路、整流电路、滤波电路，输出端接移相全桥式变换器的输入端，移相全桥式变换器高压输出，接X线管；启动控制电路输出到移相PWM控制器经过驱动变压器，移相全桥式变换器；移相全桥式变换器高压输出反馈通过高压检测电路接比较器输入端，比较器另一端接设置电压，比较器输出接移相PWM控制器输入。由于采用高频逆变技术，实现了X线发生器小型化，其体积重量明显减少，便于在C形臂、便携式X光机、车载X光机中使用；提高变换效率，减少高频干扰，电磁兼容性好；提高电路对输出高压的控制能力；降低输出电压的纹波，提高影像质量。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种χ射线高频高压发生器变换电路
本技术涉及一种驱动电路，特别涉及一种X射线高频高压发生器变换电路。技术背景X射线发生器是给X射线球管提供电源的一种装置。该装置允许选择管电压，管电流和曝光时间。X射线发生器主要有三个相互关联的电路组成，它们主要功能1)灯丝电源电路，提供阴极灯丝加热所需电源，2)高电压电路提供电子从阴极到阳极加速高电压，以便产生X射线，3)定时电路(曝光定时器)控制的X射线产生时间。X射线图像的质量取决于人体的吸收。对人体的高密度组织诊断检查时需要X射线发生器输出高电压，而对软组织诊断则需要输出低电压，而且，X射线图像的对比度对管电压纹波较敏感。为了使X射线图像清晰，高压发生器输出的直流电压必要稳定。因此，高性能X射线高压发生器要提供输出电压和电流范围较宽。此外，对X线发生器的体积和重量方面的要求也很重要，尤其是CT扫描机、C形臂X线系统和便携式X光机要求X线发生器体积小、重量轻。用来实现一个X射线发生器中的高频变换器主要技术指标如下低纹波高输出电压、快速瞬态响应无过冲，并具有宽的负载范围内的输出电压调节能力。此外，为了缩小体积和重量，X射线发生器应具有高功率密度。在X线高频发生器中需要高匝数比高压变压器，从而增加了变压器的非理想性的影响。这将使适合这种应用的变换器拓扑结构受到限制。如果使用传统的硬开关PWM变换器，不但增大开关的损耗，降低变换器的效率，而且变压器漏感和副边绕组分布电容会引起的寄生共振，从而影响变换器的特性。串联谐振变换器可以将变压器这些分布参数纳入谐振回路中，因而降低非理想性的影响，同时也提高变换器的效率。但串联谐振变换器存在两个主要问题是轻负载时输出电压不易调整；在高循环能量和高输入电压时电流峰值太大， 使开关管承受较大应力。
技术实现思路
本技术是针对现在X线高频发生器中的变换电路存在的不足问题，提出了一种X射线高频高压发生器变换电路，采用移相软切换控制技术，降低了功率管和整流二极管的损耗，提高变换效率。减少高频干扰，电磁兼容性好。本技术的技术方案为一种X射线高频高压发生器变换电路，交流输入依次通过线滤波电路、整流电路、滤波电路，输出端接变换器的输入端，变换器高压输出，接X线管；启动控制电路输出到移相PWM控制器经过驱动变压器，接变换器；变换器高压输出反馈通过高压检测电路接比较器输入端，比较器另一端接设置电压，比较器输出接移相PWM控制器输入，所述变换器为移相全桥式变换器。所述移相全桥式变换器，由4个开关管连接成全桥变换电路，超前臂第一开关管和第四开关管连接点通过电感和电容接高压变压器一个输入端，滞后臂第二开关管和第三开关管连接点接变压器的另一个输入端；4个吸收电容及4个二极管分别并联接在4个开关管上，移相PWM控制器经驱动变压器后接4个开关管的输入端；变压器的一个输出端接两个反向并联的整流二极管，另一个输出端接两个串联的滤波电容的连接点，滤波输出接X 线管球。本技术的有益效果在于本技术一种X射线高频高压发生器变换电路， 由于采用高频逆变技术，实现了 X线发生器小型化，其体积重量明显减少，便于在C形臂、便携式X光机、车载X光机中使用；由于采用移相软切换控制技术，降低了功率管和整流二极管的损耗，提高变换效率，减少高频干扰，电磁兼容性好；将高频变压的漏感融入变换电路中，提高电路对输出高压的控制能力；由于采用高频变换技术，降低输出电压的纹波，提高影像质量；利用高频变压的漏感LLKG的作用，省去输出滤波电路的电感，使高压整流滤波变的简单。附图说明图1是本技术X射线高频高压发生器变换电路框图；图2是本技术X射线高频高压发生器变换电路中移相全桥式变换器电路图。具体实施方式如图1所示X射线高频高压发生器变换电路框图，交流输入依次通过线滤波电路 1、整流电路2、滤波电路3，输出端接移相全桥式变换器4的输入端，移相全桥式变换器4高压输出，接X线管。启动控制电路6输出到移相PWM控制器5经过驱动变压器9，接移相全桥式变换器4 ；移相全桥式变换器4高压输出反馈通过高压检测电路7接比较器8输入端， 比较器另一端接设置电压，比较器8输出接移相PWM控制器5输入。如图2所示是移相全桥式变换器电路图，开关管A A连接成全桥变换电路，超前臂A和A连接点通过电感Luffi和电容Cb接高压变压器T1的一个输入端，滞后臂％和( 连接点接变压器Tl的另一个输入端。吸收电容C1 C4及二极管D1 D4分别并联连接在开关管A A上，移相PWM控制器5经驱动变压器9后接开关管Α Α的输入端。变压器1\的一个输出端接两个反向并联的整流二极管D5、D6，另一个输出端接两个串联的滤波电容c5、C6的连接点，滤波输出接X线管球。在这种移相全桥式变换器电路结构中，采用开关管的寄生输出电容或并联电容和开关变压器的漏感构成谐振回路以实现开关管导通过程中两端电压为零。在移相变换器中，对角的两个开关的栅极驱动信号间存在相移。此外，桥式开关网络的两个半桥臂采用互补脉冲进行驱动，且占空比固定为50%。两个半桥臂栅极驱动信号间的相移控制有效的占空比，从而控制从原边传递到副边的功率。当对角开关导通时，功率传递到副边。如果两个半桥臂中的上部或下部开关同时导通，原边两端电压则为零。因此，在这期间，没有功率传递到副边。当相应的对角开关关断时，原边电流流经相应开关管并联电容，导致开关漏极电压移向相反的输入电压轨。这将导致即将导通的开关管两端电压为零，这样当它导通时即可实现零电压开关。移相全桥式变换器的工作可分为几个不同的时间间隔。由于本变换器输出整流电路中无滤波电感，且高频高压变换的漏感Lm较大，因此，电路的工作过程与常规的移相式变换器有所不同，下面说明变换器的工作过程开关模态1 对角开关仏、02导通，此时在变压器的原边施加电源电压VIN，在副边产生输出电压，使二极管D5导通，变压器传递功率至负载。变压器原边的电流随着时间上升，在t=ti时，开关A将关断，此时，流经变压器原边的电流为IPK。开关模态2 开关％关断，由于电感！^皿的电流不能突变，它将保持原边电流为11 值。该原边电流将对电容(C2)进行充电至输入电压VIN之后，原边电流开始流过二极管D3。 同时导致电容C3放电至零电位。这使得开关A导通前两端的电压为零，此时开关( 导通， 从而实现零电压开关。在这一变换过程中，漏电感两端的电压变化将使变压器原边电压保持VIN不变，漏电感的储能将继续向负载输出提供功率。电感的电流将不断减少。开关模态3:在t=t2时刻，Gl1关断，如果此时谐振电感LLK没有降到0。该电流将将对电容C1进行充电至输入电压VIN，这将使得电容C4放电至零电位，从而使能A的零电压导通过程。如果此时谐振电感Lm已经降到0，Q4将在零电流状态下导通。由于仏和A同时导通，在变压器原边加上相反电压，使原边电流迅速衰减到零，同时副边电流也降到零。二极管D5关闭。之后，输出电压反相，使二级管D6导通，向电容C6充电，同时为负载提供能量。开关模态4 两个对角开关仏、仏的导通将使原边加载全部输入电压。开关A的关闭完全根据输出电压和负载的大小，如果输出电压升高，则开关A关闭较早，在变压加励磁电流时间短，使输出能量下降，从而使输出电压下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：单纯玉，孙大军，
申请(专利权)人：上海理工大学，上海医疗器械高等专科学校，
类型：实用新型
国别省市：