JPH0410396A - Ｘ線撮影装置のフィラメント電源 - 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〕 この発明はＸ線撮影装置のＸ線管にフィラメント電流を
供給する電源装置、ことに直流源の電圧変動に基づくフ
ィラメント電流の不安定性を排除した電源装置に関する
。

〔従来の技術〕

第３図は電源装置全体を示す概略構成図、第４図は従来
のフィラメント電源を示す要部の接続図である。図にお
いて、高圧電１［１１は、交流電ｆｉ１９から電力の供
給を受けて直流電流を出力する整流器１２およびその出
力電流を平滑化し、かつ電圧の変動を抑刷するコンデン
サ１３と、直流電流を高周波電流に変換するインバータ
１４、高周波電圧を昇圧する昇圧変圧器１５、およびそ
の出力電圧を整流し、最高１００ＫＶから１５０ＫＶの
直流高電圧の管電圧ＶｐとしてＸｖＡ管に供給する高圧
整流器１６、および管電圧Ｖｐを検出する中点接地され
た分圧抵抗器１７とで構成され、管電圧Ｖｐの検出信号
１７５を受けた主制御部２０がインバータ１４の出力電
流を制御する管電圧の制御信号１４ｓを発することによ
り、管電圧Ｖｐが指令値に制御される。

一方フィラメント電源１は、交流電源１９からの交流電
流を整流器２で整流し、コンデンサ３て平滑化、かつ定
電圧化し、直流電流１１を絶縁変圧器５の一次巻線５＾
の中点端子５Ｃに供給する。なおＸ線管１０の管電圧Ｖ
ｐを１００ないし１５０にＶとした場合、フィラメント
は大地に対して５０ないし７５ＫＶの電位を保持するの
で、フィラメントに接続される二次巻ｍ！１５Ｂは一次
巻線５Ａニ対し７５０ないし７５ＫＶ（１り　高圧に耐
えるよう絶縁される。一次ｔｉ＊５＾の巻線端は一対の
半導体スイッチ４Ａおよび４Ｂからなるインバータ回路
４に接続され、インバータ制御部９により所定のタイミ
ングで半導体スイッチ４Ａ、４Ｂが交互にオン・オフ制
御され、一次巻線５＾に流れる電流工１を方形波パルス
電流に変換する。パルス電流工１は分流抵抗７および実
効値検出部８によりパルス電流ＩＩの実効値信号として
検出されてインバータｍｍ部９に供給される。インバー
タ制御部９は主制御部２０からのフィラメント電流指令
信号２０Ｃと実効値信号８Ｅとの差を零に近づけるよう
半導体スイッチ４Ａ、４Ｂの導通時間幅τを制御するパ
ルス幅制御信号９Ａ、９Ｂを出力する。

上述のように構成された従来の電ｆ！ｌ装置によるＸＷ
撮影は、まずあらかじめ設定された管電圧Ｖｐδよび管
電流ｔｐによって決まるフィラメント電流Ｉｆをフィラ
メント電源１からＸ線管のフィラメントに供給し、数秒
間程度予熱した時点で高圧電源１１から管電圧Ｖｐを印
加することにより、Ｘ線管１０から管電流１ｐの時間積
に比例したＸ線が発生する。

第５図は従来のフィラメント電源ｌの動作を示すタイム
チャート図であり、インバータ回路の半導体スイッチ４
Ａ、４Ｂを図に示すように交互に導通時間幅τでオン・
オフ制御すると、絶縁変圧器５の一次ｔＬｗＡにはほぼ
矩形波パルス状の一次Ｓ＊電流Ｉ］が流れる。一次％’
ａ５Ａに流れるパルス電流は中点端子５Ｃに対して対称
な半分づつの巻線を交互に方向を換えて流れるので、二
次巻線５Ｂに電磁誘導されるフィラメント電流Ｉｆは交
互に方向が変化する交流パルス電流となつてＸｗＡ管ｌ
Ｏのフィラメントに供給される。また半導体スイフチの
導通時間幅τを実効値検出信号８Ｅで制御することによ
り、フィラメント電流ｒｒの実効値を指令信号２０Ｇが
指示する電流値に制御することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

フィラメント電源では絶縁変圧器５の二次巻線５Ｂ側が
高電位となるため、フィラメント電流Ｉｆを直接測定す
ることが困難なため、絶縁変圧器の一次巻線５Ａに流れ
るパルス電流Ｉ＋の実効値を測定し、これに絶縁変圧器
５の変圧比を乗じてフィラメント電流Ｉｆの実効値とす
る方法がとられている。また、フィラメント電流Ｉｆの
実効値の制御を一次巻線電流ＩＩのパルス幅を制御する
ことによって行なヮているため、同一交流電源１９に接
続されている高圧電源１１を駆動すると交流入力電圧の
低下によってフィラメント電源の直流電圧Ｖｃが低下す
る。

また整流器の代りに共通の蓄電池を用いた場合には蓄電
池の内部抵抗が大きいために直流電圧Ｖｃの低下が一層
大きくなる。この電圧低下を電流ＩＩの実効値の低下と
して検知したフィラメント電源のインバー７１１２１１
部９は電流Ｉ】のパルス幅を広げてＩＩの実効値を一定
に保つ制御を行う。

ところが、絶縁変圧器５はそれぞれ漏れインダクタンス
およびストレーキャパシタンスで決まるＬＣフィルタ作
用を方形波パルスに対して持っており、これが原因で方
形波パルス電流Ｚ１．Ｉｆの立ち上り、立ち下りの波形
が変歪するが、この波形の変歪が電流１１および１．ｆ
それぞれの実効値に及ぼす影Ｖｔがパルス幅τの変化に
よって異なって来る七いう問題があり、１１．Ｉ！相互
の実効値の直線関係が失われ、これに伴なってフィラメ
ント電流Ｉｆとその指令値との間の誤差が増加するとい
う問題が発生する。

ところで、Ｘ線管の管電圧−管電流特性の一例をフィラ
メント電流をパラメータにして第６図に示すように、例
えば管電圧Ｖｐを５０にＶとした場合、フィラメント電
流Ｉｆが１０％変化すると管電流１ｐは１００％以上も
変化するという特性を持っている。

したがって、たとえば入力電圧の低下に対応して電流Ｉ
Ｉのパルス幅τが連続通流時間幅の１５％を２０％に広
げる制御が行われ、電流１１の実効値が一定に保持され
たと仮定すると、フィラメント電流Ｉｆの実効値に４％
程度の制御誤差が生ずるが、この制御誤差によって管電
流ｒｐは２０ないし４０％も低下してしまうことになり
、Ｘ＆Ｉ盪影に大きな悪影響を及ぼすことになる。

また、一次巻線電流Ｉｆには二次巻線側のフィラメント
電流Ｉｆには含まれない絶縁変圧器５のｓＭＩ電流を含
んでおり、パルス幅τが変化すると電流Ｉｌの実効値に
占める励磁電流の割合が変化するので、フィラメント電
流の制御誤差が一層増加するという問題が生ずる。

この発明の目的は、フィラメント電源の入力電圧が変動
しても、変動の少い安定したフィラメント電流を供給で
きるフィラメント電源を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明によれば、Ｘ線管
に管電圧および管電流を供給する高圧電源側からの指令
信号に基づき所定値に制御されたフィラメント電流を絶
縁変圧器を介して前記Ｘ線管のフィラメントに供給する
ものにおいて、直流電源部と前記絶縁変圧器一次巻線の
中点端子との間に設けられて高速スイッチング動作する
降圧チョッパ回路と、前記一次巻線両端末と前記直流電
源部との間に接続された交互に低速スイッチング動作す
る一対の半導体スイッチからなる　１８０°導通形のイ
ンバータ回路と、前記一次巻線に流れる電流の平均値検
出部と、この平均値検出部の検出信号と前記指令信号と
の差をなくすように前記降圧チョッパ回路をパルス幅′
！ｌ１ｌＩ御するチョッパ制御部とを備えてなるものと
する。

〔作用〕

この発明の構成によれば、絶縁変圧器の一次巻線電流１
１を交互にオン・オフするインバータを１８０°導遣の
一対の半導体スイッチで構成し、電流検出器は一次巻線
電流の平均値を検出するようにするとともに、整流器ま
たは蓄電池のいずれがで構成される直流電源部と一次＠
線の中点端子との間に直流電源の出力電流をインバータ
より温かに短い周期で高速スイッチングした後直流電流
に戻す降圧チョッパ回路を設け、チョッパ制御回路によ
り、電流ＩＩの平均値を指令信号に合わせるようチッフ
バ電流をパルス幅制御するよう構成したことにより、ま
ず一次巻線両端末１中に含まれる充電電流は平均値検出
することによって消去され、フィラメント電流の制御誤
差の一つの原因を消去できる。また、入力電圧の変動は
平均電流の瞬時値の変化として検知され、チョッパ電流
のパルス幅が直ちに補償されることによって直流中間回
路の直流電圧Ｖｃが一定値に保持されるとともに、イン
バータ電流の立ち上り、立ち下がり波形の変歪も同様に
補正されるので、絶縁変圧器一次側電流二次側電流相互
の直線性が大幅に改善され、したがって入力電圧が変動
しても指令値に対する制御誤差の少いフィラメント電流
ＩｆをＸ線管のフィラメントに安定して供給することが
できる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明の実施例になるＸ線撮影装置のフィラ
メント電源を示す要部の接続図、第２図は実施例の動作
を示す波形図であり、従来の装置と同じ構成部分には同
一参照符号を付して詳細な説明を省略する。第１図にお
いて、整流器２および平滑兼定電圧源用のコンデンサ３
で構成される直流電源部３０　（蓄電池に置き替えても
よい）の直流出力側には、半導体スイッチ２２と、チョ
ークコイル２３Ａ、ダイオード２３Ｂ、およびコンデン
サ２３Ｃとで構成される降圧チッフバ回路２１が設けら
れ、その出力電流■、は絶縁変圧器５の一次巻線電流に
設けられた中点端子５Ｃに供給される。また、一次巻線
５Ａの両−１線端子には一対の半導体スイッチ２４Ａ、
２４Ｂからなるインバータ回路２４が接続されるが、イ
ンバータ回路２４は１８０　°導通の方形波インバータ
として動作するようインバータ制御部２９が発するオン
・オフ制御信号２９Ａ、２９Ｂによりオン・オフ制御さ
れる。一次！！−線電流■、は分流抵抗器７および平均
値検出部２日とからなる検出器によりその平均値゛が検
出される０例えば平均値検出部２８をＴ型ＲＣフィルタ
を含む回路とすることにより絶縁変圧器５の励磁電流を
相殺した平均電流を検出することができる。平均値の検
出信号２８１！はチョッパ制御部３１に主ｗｉ御部２０
からのフィラメント電流指令新芳 看２０Ｃとともに供給され、チラッパ制御部３１が半導
体スイッチ２２に向けて発するパルス幅制御信号３ＩＣ
によってチョッパ電流がパルス幅制御される。

つぎに、フィラメント電源の動作を第２図の波形図を参
照しつつ説明する。まず、チッンパ回路２１の半導体ス
イッチ２２のオン・オフ制御はチきソバ制御部３１が発
するパルス幅制御信号３１Ｃによって５０にＨｚないし
１００１１Ｈｚの周波数で高速にパルス幅τ０の制御を
行うことにより、一般にこれより変化が遅い直流電源部
３０の電圧変動を抑制する。これにより、チエ−クコイ
ル２３Ａの一次巻線側における直流中間回路の直流電圧
Ｖｃを一定値に保つことができ、したがって従来技術で
問題となった電源電圧の変動の影響を排除することがで
きる。また、中点端子５Ｃから一次巻線５Ａに流入した
一次巻線電流Ｉ、は１８０　°導通の矩形波インバータ
として動作する一対の半導体スイッチ２４Ａ、２４Ｂに
よつてそれぞれの導通時間幅τが周期Ｔのｌ／２．すな
わち１８０　’ずつ交互にオン・オフ制御され、したが
うて電流Ｉ３は鋸歯状の励磁電流１ｓｂを含む直流電流
となる。また、一対の半導体スイッチ２４Ａ、２４Ｂに
流れるインバータ電流は一次巻線５Ｂの半分ずつを交互
に方向を換えて流れるので、二次＠　Ｍｌ　５　Ｂに流
れるフィラメント電流Ｉｆは方形波交流となり、Ｘ線管
１０のフィラメントに供給される。さらに、次巻線電流
ｒ、中の励磁電流成分１ｚｂは、分流抵抗７および平均
値検出部２８により平均値！、−を検出することによっ
て相殺され、平均電流の検出信号２８Ｅはフィラメント
電流Ｉｆの実効値と等価な直流電流となる。したがって
、チ！ソバｗＩＷ部３１が一次巻線電流の平均電流１ｓ
ｍを指令信号２０Ｇの指令値に保つよう半導体スイッチ
２２の導通時間幅τ０を制御することにより、フィラメ
ント電流Ｉｆをその指令値に保持することが可能となり
、従来技術で問題になった絶縁変圧器の一次、二次巻線
間の直線性を損う要因を排除して、フィラメント電流Ｉ
ｆを指令値通りに制御することが可能となる。したがっ
て、フィラメント電流Ｉｆの僅かな変化によって生ずる
管電流の大きな変化が抑制され、管電流の時間積で決ま
るＸ線量を指令値に忠実に制御することができる。

なお、上述のように構成した場合、絶縁変圧器の製作誤
差に起因する励磁電流ｒｓｂの変動も平均値検出部によ
って自動的に相殺でき、かつ実効値検出部における実効
値の演算精度を向上するために必要とした専用ＩＣを用
いず、安価なＴ型ＲＣフィルタを用いて平均値検出部を
構成できるので、その製造コストを従来の１／１００程
度に低減できる利点が得られる。また、実施例ではイン
バータ回路を電圧形インバータで構成した例を示したが
、電流型インバータを用いても前述と同様なｌｌｌ１ｌ
Ｉが得られる。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、直流電源部の出力側を高速ス
イッチング動作する降圧チ覆ンパ回路を介して絶縁変圧
器一次巻線の中点端子に接続し、一次巻線の両端末を１
８０°導通形のインバータを介して直流電源部に戻す閉
回路を形成するとともに、この閉回路に流れる一次巻線
電流の平均値信号との差に基づいてチゴッパをパルス幅
制御するよう構成した。その結果、直流電源部の電圧変
動は高速スイッチング動作するチョッパをパルス幅ｌ１
１１ｍすることによって遅滞なく補償でき、一次巻線に
加わる直流電圧を定電圧ｗｔｍできるので、インバータ
を低速でパルス幅［１する従来の装置で問題となった直
流電源部の電圧変動によってフィラメント電流が変化し
、これが原因でＸ線管の管電流がさらに大幅に変化する
現象をほとんど完全に阻止することができる。また、１
８０　”導通形のインバータで一次＠線に流れる電流の
方向を交互に切り換えることによって二次巻線に流れる
フィラメント電流は一定周期の方形波交流となり、従来
フィラメント電流のパルス幅が変化することによって生
じたフィラメント電流の制御誤差が排除されるとともに
、一次＠線ｔｆｉの平均値を検出することにより絶縁変
圧器の励磁電流を自動的に相殺できるので、この電流平
均値が一定になるようチッンパの導通時間幅を制御する
ことにより絶縁変圧器一次、二次間の非直線性要因はほ
ぼ完全に排除され、したがって入力電圧の変動の影響を
受けることなくフィラメント電流の実効値を指令値が指
示する電流値に忠実に制御でき、Ｘ線量の制御精度が高
いフィラメント電源を備えたＸ線撮影装置を経済的にも
有利に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例になるフィラメント電源を示
す接続図、第２図は実施例の動作を説明するための波形
図、第３図は従来のフィラメント電源を高圧電源を含め
て示す構成図、第４図は従来のフィラメント電源を示す
接続図、第５図は従来のフィラメント電源の動作を示す
波形図、第６図はＸ線管の管電圧−管電流特性の一例を
示す特性線図である。 １：フィラメント電源、２：整流器、３，１３．２３Ｃ
；コンデンサ、４．２４：インバータ回路、５：絶縁変
圧器、５Ａニ一次＠線、５Ｂ二ユニ巻線、５Ｃ：中点端
子、７：分流抵抗、８：実効値検出部、９．２９：イン
バータ制帽Ｌ１０：Ｘ＆ｉ管、１１：高圧電源、１９：
交流電源、２０：主側ｍＷ、２１：降圧チョッパ回路、
２２，２４Ａ、２４８　：半導体スイッチ、２３Ａ：チ
ロ−クコイル、２８：平均値検出部、３１：チーＩ７バ
制御部、Ｉｌ、Ｉｓニー次巻線電流、工ｆ：フィラメン
ト電流（二次−１！線電流）、Ｖｃ：直流（中間回路）
電圧、２０Ｃ：指令信号、２８Ｅ：平均値検出信号、３
０：直流電源部、　　　　　　　　　　　　　　へ、代
Ｊ１人井理七　山　口　　巌　　　〜゛′第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）Ｘ線管に管電圧および管電流を供給する高圧電源側
   からの指令信号に基づき所定値に制御されたフィラメン
   ト電流を絶縁変圧器を介して前記Ｘ線管のフィラメント
   に供給するものにおいて、直流電源部と前記絶縁変圧器
   一次巻線の中点端子との間に設けられて高速スイッチン
   グ動作する降圧チョッパ回路と、前記一次巻線両端末と
   前記直流電源部との間に接続された交互に低速スイッチ
   ング動作する一対の半導体スイッチからなる１８０゜導
   通形のインバータ回路と、前記一次巻線に流れる電流の
   平均値検出部と、この平均値検出部の検出信号と前記指
   令信号との差をなくすように前記降圧チョッパ回路をパ
   ルス幅制御するチョッパ制御部とを備えてなることを特
   徴とするＸ線撮影装置のフィラメント電源。