JPH03127497A - Ｘ線装置の電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インバータ回路を用いてＸ線管装置などの負
荷に交流電力を供給するＸ線装置の電源回路に関し、特
にインバータ回路を構成する複数対のスイッチング素子
に流れる過電流の検出及び保護の手段を減らして簡略化
することができるＸ線装置の電源回路に関する。

〔従来の技術〕

従来のＸ線装置の電源回路は、第２図に示すように、直
流電源上と、複数対のスイッチング素子４ａ、４ｂ、４
ｃ、４ｄを有し上記直流電源１からの直流電力を交流に
変換して負荷５へ交流電力を供給するインバータ回路２
と、このインバータ回路２の複数対のスイッチング素子
４ａ、４ｂ。

４ｃ、４ｄを各々駆動または遮断する駆動回路３ａ、３
ｂ、３ｃ、３ｄとを備えて成っていた。そして、上記イ
ンバータ回路２を構成する複数対のスイッチング素子４
ａ：４ｂ、４ｃ：４ｄに流れる過電流を検出するには、
図示省略したが、各スイツチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ
、４ｄの総てに過電流検出部を設けていた。各々の過電
流検出部は、上記の各スイッチング素子４ａ〜４ｄへの
印加電圧をそれぞれ検出し、当該スイッチング素子が導
通状態にある期間の印加電圧がそのスイッチング素子の
電圧−電流特性により予め設定された一定の基準値を越
えたときは、電流のレベルが異常な値になったと判定し
、当該スイッチング素子の駆動回路３ａ、３ｂ、３ｃま
たは３ｄに信号を送出するようになっていた。これによ
り、その駆動回路から当該スイッチング素子へ遮断信号
を送出し、そのスイッチング素子を遮断し、回路を保護
していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来のＸ線装置の電源回路は、過電流を検出
して保護しようとするスイッチング素子４８〜４ｄの総
てに過電流検出部を設けていたので、各スイッチング素
子４８〜４ｄについて確実に異常電流を検出することは
できるが、上記過電流検出部の数が多くなり１部品点数
が増えて回路構成が複雑となると共に、コスト高となる
ものであった。また、例えばブリッジ形のインバータ回
路に適用する場合は、過電流検出部用として、絶縁され
た電源が３系統以上は必要とされ、やはり回路構成が複
雑となり、コスト高となるものであった・ そこで、本発明は、このような問題点を解決し。

インバータ回路を構成する複数対のスイッチング素子に
流れる過電流の検出及び保護の手段を減らして簡略化す
ることができるＸ線装置の電源回路を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明によるＸ線装置の電
源回路は、直流電源と、複数対のスイッチング素子を有
し上記直流電源からの直流電力を交流に変換して負荷へ
交流電力を供給するインバータ回路と、このインバータ
回路の複数対のスイッチング素子を各々駆動または遮断
する駆動回路とを備えて成るＸ線装置の電源回路におい
て、上記直流電源の負側に接続された対称位置のスイッ
チング素子には、その負側に接続されたスイッチング素
子の導通時または不導通時の端子電圧を検出する検出回
路と、導通時と不導通時の各々の基準電圧を発生する基
準電圧発生回路と、各々の基準電圧をスイッチング素子
の動作に同期して切り換える切換回路と、上記検出した
端子電圧と基準電圧とを比較して比較信号を上記駆動回
路へ送出する比較回路とを有する過電流検出部をそれぞ
れ設けたものである。

〔作　用〕

このように構成されたＸ線装置の電源回路は、直流電源
の負側に接続された対称位置のスイッチング素子にそれ
ぞれ設けた過電流検出部により、上記スイッチング素子
の導通時と不導通時の各々の基準電圧を発生するヒ共に
、その各々の基準電圧を上記スイッチング素子の動作に
同期して切り換える一方、上記負側に接続されたスイッ
チング素子の導通時または不導通時の端子電圧を検出し
。

この検出した端子電圧とそのときの基準電圧とを比較し
て比較信号を上記スイッチング素子の駆動回路へ送出す
るように動作する。これにより、各スイッチング素子に
過電流が流れたことを検出して上記スイッチング素子を
遮断し、回路を保護することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明によるＸｖＡ装置の電源回路の実施例を
示す回路図である。この電源回路は、Ｘ線管装置などの
負荷に交流電力を供給するもので、第１図に示すように
、直流電源１と、インバータ回路２と、駆動回路３ａ、
３ｂ、３ｃ、３ｄとを備えて成る。

上記直流電源１は、直流電力を供給するもので。

例えば、接地されていない電池、あるいは交流電源と整
流回路と平滑回路とを組み合わせた電源装置などから成
る。インバータ回路２は、上記直流電源１から供給され
る直流電力を交流に変換して高電圧発生装置やＸ線管装
置などの負荷５へ交流電力を供給するもので、例えばブ
リッジ形のインバータ回路であり、トランジスタやサイ
リスタなどの半導体素子から成るスイッチング素子を二
対（４ａ：４ｂ、４ｃ：４ｄ）有している。なお、符号
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、上記各々のスイッチング素
子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに設けられた還流ダイオード
である。能動回路３ａ、３ｂ。

３ｃ、３ｄは、上記インバータ回路２の二対のスイッチ
ング素子４ａ：４ｂ、４ｃ：４ｄを各々駆動または遮断
するもので、図示外の制御装置から入力される０Ｎ１０
ＦＦ制御信号に従って上記各スイッチング素子４８〜４
ｄをＯＮ、　ＯＦＦするようになっている。なお、第１
図において、符号７はヒユーズである。

ここで１本発明においては、上記直流電源１の負側に接
続された対称位置の第四のスイッチング素子４ｄと第二
のスイッチング素子４ｂとに、それぞれ過電流検出部８
．８′が設けられている。

この過電流検出部８，８′は、上記のスイッチング素子
４ｄ、４ｂのそれぞれについて導通時または不導通時の
端子電圧を検出することにより各スイッチング素子４　
ａ　ｒ　４　ｂ　ｔ　４　ｃ　＊　４　ｄの過電流を検
出するもので、第１図に一方の過電流検出部８のみ示す
ように、検出回路９と、基準電圧発生回路１０と、切換
回路１１と、比較回路１２とを有して成る。

上記検出回路９は、インバータ回路２の第四のスイッチ
ング素子４ｄの導通時または不導通時の端子電圧を検出
するもので、トランジスタのコレクタＣとエミッタＥの
間の端子電圧を検出するようになっている。基準電圧発
生回路１０は、上記第四のスイッチング素子４ｄの導通
時と不導通時の各々の基準電圧Ｖ□、■２を発生するも
のである。

切換回路１１は、上記基準電圧発生回路１０で発生され
たそれぞれの基準電圧Ｖ、、Ｖ、を入力して、それらを
上記第四のスイッチング素子４ｄの導通または不導通の
動作に同期して切り換え出力するもので、第四の駆動回
路３ｄへ入力する０Ｎ１０ＦＦ制御信号によって切り換
えられるようになっていいる。比較回＠１２は、前記検
出回路９で検出した第四のスイッチング素子４ｄの端子
電圧Ｖ、と、上記切換回路１１から出力された基準電圧
ｖ１またはｖ２とを比較してその比較信号Ｓ、を上記第
四の駆動回路３ｄへ送出するものである。なお、第１図
において第二のスイッチング素子４ｂに設けられた他方
の過電流検出部８′も、上記一方の過電流検出部８と全
く同様に構成されている。

このように構成された過電流検出部８，８′の動作原理
について説明する。まず、トランジスタやサイリスタな
どの半導体素子から成るスイッチング素子４ｄ、４ｂは
、その電圧−電流特性により、流れる電流に応じて順電
圧降下の値が変化する。従って、この電圧値を監視する
ことにより、上記スイッチング素子４ｄ、４ｂの導通期
間における過電流を検出することができる。一方、不導
通であるべき期間では半導体素子は電流の通流を阻止し
ているので、その端子間に電圧が現われている。このと
き何らかの理由でスイッチング素子４ｄ、４ｂが導通状
態になった場合（すなわち誤動作が生じた場合）、その
端子間に現われていた電圧は低下する。この端子間に現
われる電圧は、負荷５の特性によっても変化するので、
負荷５の特性に応じた適正な検出レベルを設定すること
により、上記スイッチング索子４ｄ、４ｂの不導通期間
における過電流を検出することができる。

次に、このように構成されたＸ線装置の電源回路の動作
について説明する。まず、インバータ回路２において、
駆動回路３ａ、３ｂの制御により第−及び第二のスイッ
チング素子４ａ、４ｂが導通状態にある場合は、負荷５
には、４ａ→５→４ｂの方向に電流が流れる。次に、上
記駆動回路３ａ、３ｂの制御により第−及び第二のスイ
ッチング素子４ａ、４ｂが不導通状態となり、他の駆動
回路３ｃ、’３ｄの制御により第三及び第四のスイッチ
ング素子４ｃ、４ｄが導通状態となる。この場合は、負
荷５には、４ｃ→５→４ｄの方向に電流が流れる。そし
て、上記駆動回路３ａ〜３ｄの制御によって以上の動作
を繰り返すことにより、上記負荷５には交流電力が供給
される。

このような状態で、上記インバータ回路２に過電流が生
じる場合としては１次の三つの場合が考えられる、第一
は、負荷５が短絡またはそれに近い状態となった場合で
ある。第二は、スイッチング素子４ａ（または４ｃ）が
導通しているときに、スイッチング素子４ｄ（または４
ｂ）が何らかの原因で導通状態となるか、あるいは還流
ダイオード６ｄ（または６ｂ）が短絡した場合である。

第三は、スイッチング素子４ｄ（または４ｂ）が導通し
ているときに、スイッチング素子４ａ（または４ｃ）が
何らかの原因で導通状態となるか、あるいは還流ダイオ
ード６ａ（または６ｃ）が短絡した場合である。

上記第一の状態に対しては、交互にオン、オフする第−
及び第二のスイッチング素子４ａ、４ｂと、第三及び第
四のスイッチング素子４ｃ、４ｄとにより、負荷５には
４ａ→５→４ｂの方向と、４Ｇ→５→４ｄの方向に電流
が流れるが、上記負荷５に過電流が生じると、異常電流
はそのとき導通状態にある第四のスイッチング素子４ｄ
または第二のスイッチング素子４ｂのいずれかを流れる
。

例えば第四のスイッチング素子４ｄについては。

その端子電圧が上昇する。この端子電圧Ｖ、を一方の過
電流検出部８の検出回路９で検出する。このとき、切換
回路１１は、基準電圧発生回路１０から発生される導通
時の基準電圧ｖ１に切り換えて出力する。そして、比較
回路１２は、上記端子電圧■、と基準電圧ｖ１とを入力
して比較し、端子電圧Ｖ、が上昇したことを検出して比
較信号Ｓ１を開動回路３ｄへ送出する。すると、この開
動回路３ｄは、上記比較信号Ｓ１の入力により能動／遮
断信号Ｓ２を発生し、上記第四のスイッチング素子４ｄ
へ送出するにれにより、第四のスイッチング素子４ｄが
遮断され、回路が保護される。

次に、第二の状態に対しては、第一のスイッチング素子
４ａが正常に導通しているときにオフ状態の第四のスイ
ッチング素子４ｄが誤動作により導通状態となったとす
ると、異常電流は負荷５よりもインピーダンスの低い第
四のスイッチング素子４ｄを介して４ａ→４ｄのように
流れる。このとき、上記第四のスイッチング素子４・ｄ
は、不導通状態にあったものが導通状態になるので、そ
の端子電圧は下降する。この端子電圧Ｖ、を一方の過電
流検出部８の検出回路９で検出する。このとき、切換回
路１１は、基準電圧発生回路１０から発生される不導通
時の基準電圧ｖ２に切り換えて出力する。そして、比較
回路１２は、上記端子電圧Ｖ、と基準電圧ｖ２とを入力
して比較し、端子電圧Ｖ、が下降したことを検出して比
較信号Ｓ□を駆動回路３ｄへ送出する。すると、この駆
動回路３ｄは、上記比較信号Ｓ工の入力により駆動／遮
断信号Ｓ２を発生し、上記第四のスイッチング素子４ｄ
へ送出する。これにより、第四のスイッチング素子４ｄ
が遮断され、回路が保護される。

次に、第三の状態に対しては、第四のスイッチング素子
４ｄが正常に導通しているときにオフ状態の第一のスイ
ッチング素子４ａが誤動作により導通状態となったとす
ると、異常電流は負荷５よりもインピーダンスの低い第
一のスイッチング素子４ａを介して４ａ→４ｄのように
流れる。このとき、上記第四のスイッチング素子４ｄは
、導通状態にあるので、その端子電圧は上昇する。そし
て、この端子電圧■、を一方の過電流検出部８の検出回
路９で検出する。以下の動作は、上述の第一の状態にお
ける動作と全く同様に進み、第四のスイッチング素子４
ｄが遮断され１回路が保護される。

このように、一方の過電流検出部８により、第一のスイ
ッチング素子４ａ及び第四のスイッチング素子４ｄにつ
いて、導通状態または不導通状態のいずれであっても過
電流を検出し１回路を保護することができる。

なお、第二のスイッチング素子４ｂ及び第三のスイッチ
ング素子４Ｃについては、他方の過電流検出部８′によ
って、上述と全く同様の動作により過電流を検出し、回
路を保護することができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されたので、直流型ｉ１の負
側に接続された対称位置のスイッチング素子４ｄ、４ｂ
にそれぞれ設けた過電流検出部８゜８′により、上記ス
イッチング素子４ｄ、４ｂの導通時と不導通時の各々の
基＄電圧を発生すると共に、その各々の基′＄雷電圧上
記スイッチング素子４ｄ、４ｂの動作に同期して切り換
える一方。

上記負側に接続されたスイッチング素子４ｄ、４ｂの導
通時または不導通時の端子電圧Ｖ、を検出し、この検出
した端子電圧Ｖ、とそのときの基準電圧Ｖ□またはｖ２
とを比較して比較信号Ｓ工を上記スイッチング素子４ｄ
、４ｂの駆動回路３ｄ。

３ｂへ送出することかできる。これにより、各スイッチ
ング素子に過電流が流れたことを検出して上記スイッチ
ング素子４ｄ、４ｂを遮断し、回路を保護することがで
きる。従って、過電流検出部８．８′の数が従来よりも
少なくなり（例えば半数）５部品点数を削減して回路構
成を簡単にすることができると共に、コスト低下を図る
ことができる。また、例えばブリッジ形のインバータ回
路に適用する場合も、過電流検出部８，８′の電源を特
に絶縁する必要がなく、１系統の電源だけでよいので、
やはり回路構成を簡単とすることができ、コスト低下を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＸＩ＠装置の電源回路の実施例を
示す回路図、第２図は従来のＸｍ装置の電源回路の要部
を示す回路図である。 １・・・直流電源、　　２・・・インバータ回路、　　
３８〜３ｄ・・・駆動回路、　４ａ〜４ｄ・・・スイッ
チング素子、　５・・・負荷、　６８〜６ｄ・・・還流
ダイオード、　８，８′・・・過電流検出部、９・・・
検出回路、１０・・・基準電圧発生回路、　１１・・・
切換回路、１２・・・比較回路、　ＶＬ、　Ｖ２・・・
基準電圧、　■。 ・・・端子電圧、　Ｓ□・・・比較信号、　Ｓ２・・・
駆動／遮断信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電源と、複数対のスイッチング素子を有し上記直流
   電源からの直流電力を交流に変換して負荷へ交流電力を
   供給するインバータ回路と、このインバータ回路の複数
   対のスイッチング素子を各々駆動または遮断する駆動回
   路とを備えて成るＸ線装置の電源回路において、上記直
   流電源の負側に接続された対称位置のスイッチング素子
   には、その負側に接続されたスイッチング素子の導通時
   または不導通時の端子電圧を検出する検出回路と、導通
   時と不導通時の各々の基準電圧を発生する基準電圧発生
   回路と、各々の基準電圧をスイッチング素子の動作に同
   期して切り換える切換回路と、上記検出した端子電圧と
   基準電圧とを比較して比較信号を上記駆動回路へ送出す
   る比較回路とを有する過電流検出部をそれぞれ設けたこ
   とを特徴とするＸ線装置の電源回路。