JPH04106900U - Ｘ線撮影装置の管電圧制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｘ線管電圧値に比例したフィードバック量と
管電圧の目標値とを差動増幅し、この第１の差動増幅器
出力と管電圧制御用のスイッチングレギュレータの出力
に比例したフィードバック量とを更に差動増幅し、この
第２の差動増幅器出力によって管電圧を一定に保つよう
に制御する管電圧制御回路を備えたＸ線撮影装置におい
て、Ｘ線管電圧の立ち上がり時間を短縮する。 【構成】 Ｘ線管電圧値に比例したフィードバック量Ｈ
ＦＢが零の場合に、Ｘ線管電圧を目標値またはこれに近
い電圧とするのに必要な値に第１の差動増幅器ＯＰ１の
出力値を維持する電圧制限手段１３を設ける。 【効果】 Ｘ線スイッチを投入してから管電圧が目標値
に達するまでの立ち上がり時間が短縮される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、Ｘ線撮影装置においてＸ線管電圧の立ち上がり時間を短縮した管 電圧制御回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図３は従来のＸ線撮影装置におる管電圧制御回路の構成を示すものであり、ま ずこの回路について説明する。 図において、１はＸ線管、２は高圧発生回路、３は高圧スイッチングレギュレ ータ、４は整流回路、５はＸ線スイッチ、６は商用電源、７はフィラメントドラ イブ回路であり、Ｘ線管１には高圧インバータ回路２ａ、高圧トランス２ｂ、コ ッククロフトウォルトン回路２ｃ等からなる高圧発生回路２から高圧の管電圧が 供給される。８は管電圧変動補正回路、９は電源電圧変動補正回路、１０はパル ス幅変調回路である。

【０００３】 ＯＰ１は管電圧変動補正回路８に設けられている第１の差動増幅器、ＯＰ２は 電源電圧変動補正回路９に設けられている第２の差動増幅器である。差動増幅器 ＯＰ１の非反転端子にはＸ線管電圧の目標値を決定する基準電圧ＲＥＦが与えら れ、反転端子には抵抗Ｒ１０を介して取り出されたＸ線管電圧値に比例した検出 電圧ＨＦＢがインピーダンス変換回路１１を経て与えられており、両者を差動増 幅した出力が差動増幅器ＯＰ２の非反転端子に入力される。また差動増幅器ＯＰ ２の反転端子にはフォトカプラ１２を介して取り出されたスイッチングレギュレ ータ３の出力に比例した検出電圧ＲＦＢが入力されており、両者を差動増幅した 出力がパルス幅変調回路１０に入力され、これに比例したパルス幅の制御信号が スイッチングレギュレータ３に送られてその半導体素子３ａがスイッチングされ る。このようなフィードバック制御により、電源電圧の変動に影響されることな く基準電圧ＲＥＦで設定された電圧に対応したＸ線管電圧値が安定して維持され るのである。

【０００４】 今、スイッチ５が開かれていてＸ線が出力されていない状態では、電圧ＨＦＢ ＝０(V)であるので差動増幅器ＯＰ１の出力は制御回路の電源電圧Ｖcc(V)に飽和 している。またスイッチングレギュレータ出力が０(V)で電圧ＲＦＢ＝０(V)とな っているため、差動増幅器ＯＰ２の出力も同様にＶcc(V)に飽和している。従っ て、このままではパルス幅変調回路１０の出力パルス幅は最大になってしまい、 この状態でＸ線を照射しようとしてスイッチ５を投入すると高圧回路に過渡的に 過大な電流が流れ、スイッチングレギュレータ３や高圧発生回路２等の構成部品 を損傷させ、最悪の場合はＸ線管１を損傷させることになる。

【０００５】 これを防ぐために設けられているのがパルス幅変調回路１０の入力側に接続さ れているリミッタＬＩＭ２であり、Ｘ線が出力されていない状態では回路１０の 入力を０(V)に引き込むと共に、スイッチ５の投入と同時にリミッタＬＩＭ２の 電位をゆっくり上昇させることにより、回路１０の出力パルス幅が徐々に広がる ようにしている。これによりＸ線管電圧はオーバーシュートせずに立ち上がり、 検出電圧ＨＦＢが上昇し始めて差動増幅器ＯＰ１の出力が次第に低下し、フィー ドバックループが安定した状態となるのである。 しかし、差動増幅器ＯＰ１の出力が定常値になるまでの間は差動増幅器ＯＰ２ の入力は依然として高いため、リミッタＬＩＭ２の電圧上昇速度が差動増幅器Ｏ Ｐ１の出力が定常値になる速度より速い場合には、やはりＸ線管電圧はオーバー シュートしてしまう。従って、リミッタＬＩＭ２の電圧上昇速度をかなり遅くし なければならず、Ｘ線管電圧が安定するまでの時間が長くなる。

【０００６】 これを極力短くするために、従来は差動増幅器ＯＰ１の出力側にリミッタＬＩ Ｍ１を設け、差動増幅器ＯＰ２の非反転入力をあらかじめ一定の電位ＶＳ(V)に 保っておき、この状態でスイッチ５を投入した場合にＸ線管電圧が検出電圧ＨＦ Ｂに影響されることなく一定の電圧ＨＳ(kV)になるように、抵抗Ｒ９によりフォ トカプラ１２の変換効率を設定している。これによってＸ線管電圧が電圧ＨＳ(k V)までは速やかに立ち上がり、以後は目標とするＸ線管電圧値ＨＴ(kV)になるよ うに自動的に制御されることになるので、Ｘ線管電圧が定常状態になるまでの時 間が短縮される。

【０００７】 図４は上述した動作におけるＸ線管電圧の立ち上がりから定常状態になるまで のタイミングチャートであり、差動増幅器ＯＰ１の反転入力に対応するＸ線管電 圧、差動増幅器ＯＰ１の出力電圧及び差動増幅器ＯＰ２の非反転入力の時間的変 化を示している。

【０００８】 時刻Ｔ1でスイッチ５が投入されると、Ｘ線管電圧は電圧ＨＦＢの値とは関係 なく短時間後の時刻Ｔ2にＨＳ(kV)まで上昇する。これに伴って電圧ＨＦＢによ るフィードバック量が増加するので、差動増幅器ＯＰ１の出力は電圧Ｖcc(V)か ら下がり始め、時刻Ｔ3に目標電位ＶＴ(V)に達してフィードバックループが安定 し、Ｘ線管電圧はＨＳ(kV)からＨＴ(kV)にまで上昇して定常状態になる。 ここで定常状態までの時間を短くしようとしてリミッタＬＩＭ１の電圧上昇速 度を速くし、差動増幅器ＯＰ２の非反転入力の電位を図の破線のように時刻Ｔ4 に電位ＶＴ(V)に達するようにすると、差動増幅器ＯＰ１の出力はまだ電位ＶＴ( V)より大きく時刻Ｔ4からＴ3まではＶＴ(V)を超え、Ｘ線管電圧は破線のように オーバーシュートしてしまう。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

従って、差動増幅器ＯＰ２の非反転入力は最短でも時刻Ｔ1からＴ3までの時間 をかけて電位ＶＴ(V)に達するようにする必要があり、Ｘ線管電圧が定常状態に なるまでの時間をこれ以下には短縮できず、実際には電源電圧変動補正回路９の 動作遅れもあってこれ以上に時間がかかることになる。このことは、例えば歯科 用のパノラマＸ線撮影装置のようにＸ線照射時間が比較的長い場合にはそれほど 大きな支障にはならないが、セファロ規格撮影のように照射時間が短い場合には Ｘ線管電圧が定常状態になるまでにタイマが切れてしまい、適正なＸ線写真が得 られないという問題が生じやすくなる。 この考案はこの問題を改善することを課題としてなされたものであり、簡単な 回路構成によりＸ線管電圧をオーバーシュートせずに速やかに立ち上がらせるこ とを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために、この考案では、図３に示したような回路構成を 備えたＸ線撮影装置において、Ｘ線管電圧値に比例したフィードバック量が零の 場合に第１の差動増幅器の出力値を飽和させず、Ｘ線管電圧を目標値またはこれ に近い電圧とするのに必要な値に上記出力値を維持する電圧制限手段を設けてい る。

【００１１】

【作用】

Ｘ線管電圧を目標値またはこれに近い電圧とするのに必要な値に第１の差動増 幅器の出力値が維持されるので、Ｘ線スイッチを投入してから管電圧が目標値に 達するまでの立ち上がり時間が短縮される。

【００１２】

【実施例】

以下、図１及び図２に示す実施例について説明する。 この実施例では電圧制限手段としてリミッタ１３を設け、図１の(a)のように これを第１の差動増幅器ＯＰ１のフィードバック抵抗Ｒ３に並列に接続し、ある いは(b)のように出力側と基準電圧ＲＥＦの間に挿入している。なお、他の回路 構成は図３と同様である。そして図４に鎖線で示すように、Ｘ線が出力されてい ないスタンバイ状態の時に差動増幅器ＯＰ１の出力を電位ＶＬ(V)にし、リミッ タ１３でこれを超えないようにしておくのであり、この電位ＶＬ(V)は制御回路 の電源電圧Ｖcc(V)よりかなり低く、目標電位ＶＴ(V)より少し高い程度に選定さ れている(Ｖcc≫ＶＬ＞ＶＴ)。

【００１３】 Ｘ線管電圧の立ち上がりの過渡期には、リミッタＬＩＭ１により差動増幅器Ｏ Ｐ２の非反転入力の電位をＶＬ(V)から(Ｔ5−Ｔ1)の時間でＶＴ(V)に上昇させる ことによって、Ｘ線管電圧値は電源電圧変動補正回路９のフィードバック制御だ けで目標とする電圧ＨＴ(kV)にまで鎖線のように上昇する。そしてＨＴ(kV)を超 えると差動増幅器ＯＰ１の出力はＶＬ(V)を下回り、管電圧変動補正回路８の制 御によって定常状態となる。図４のＴ5はこのような動作によってＸ線管電圧が 定常状態になる時刻であり、リミッタ１３を設けることによりリミッタＬＩＭ１ の電圧上昇速度を速くできるので、従来の時刻Ｔ3と比較してかなり早くしかも オーバーシュートさせずにＸ線管電圧を立ち上がらせることができるのである。

【００１４】 リミッタ１３は上述のような動作が得られるように適宜構成すればよく、具体 的には例えば図２のように構成される。これは図１の(a)の場合の例であり、図 のようにトランジスタＴｒをフィードバック抵抗Ｒ３に並列に接続してある。こ の回路によれば、定常状態では差動増幅器ＯＰ１の出力が基準電圧ＲＥＦに等し くなるように制御されるので、電位ＶＬ(V)は基準電圧ＲＥＦより若干高めに設 定するのであり、トランジスタＴｒのエミッタ・ベース間の電圧降下を考慮して ＶＬ＝ＲＥＦ＋Ｖbe(V)程度になるように選定される。Ｖbeはエミッタ・ベース 間電圧である。

【００１５】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、この考案の管電圧制御回路は、Ｘ線管電圧値 に比例したフィードバック量が零の場合に第１の差動増幅器の出力値を飽和させ ず、Ｘ線管電圧を目標値またはこれに近い電圧とするのに必要な値に電圧制限手 段で維持するようにしたものである。 従って、簡単な回路の追加だけでＸ線スイッチを投入してから管電圧が目標値 に達するまでの立ち上がり時間をオーバーシュートなしに短縮することができ、 照射時間が短い用途のＸ線撮影装置において適正なＸ線写真が得られないという 問題が解決される。更にＸ線照射中に検出電圧ＨＦＢが零になっても管電圧が目 標とするＨＴ(kV)以上になることがないので、何らかの事故によりＸ線照射中に フィードバックループが切れるようなことがあっても、過大な電流が流れて高圧 回路やＸ線管を損傷させることがなくなるという効果も得られるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例の要部の回路図である。

【図２】同実施例の要部の具体的な回路図である。

【図３】従来のＸ線撮影装置における管電圧制御回路の
回路図である。

【図４】動作説明のためのタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ Ｘ線管 ２ 高圧発生回路 ３ 高圧スイッチングレギュレータ ５ Ｘ線スイッチ ８ 管電圧変動補正回路 ９ 電源電圧変動補正回路 １０ パルス幅変調回路 １３ リミッタ ＯＰ１ 第１の差動増幅器 ＯＰ２ 第２の差動増幅器 Ｔｒ トランジスタ ＨＴ Ｘ線管電圧の目標値 ＨＦＢ Ｘ線管電圧のフィードバック量 ＲＦＢ スイッチングレギュレータ出力のフィードバッ
ク量 ＲＥＦ 基準電圧

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線管電圧値に比例したフィードバック
   量と管電圧の目標値とを差動増幅する第１の差動増幅器
   と、この差動増幅器の出力と管電圧を制御するスイッチ
   ングレギュレータの出力に比例したフィードバック量と
   を更に差動増幅する第２の差動増幅器とを備え、第２の
   差動増幅器の出力値に応じてスイッチングレギュレータ
   の出力を増減させるように構成されたＸ線撮影装置の管
   電圧制御回路であって、Ｘ線管電圧値に比例したフィー
   ドバック量が零の場合に第１の差動増幅器の出力値を飽
   和させず、Ｘ線管電圧を目標値またはこれに近い電圧と
   するのに必要な値に上記出力値を維持する電圧制限手段
   を設けたことを特徴とするＸ線撮影装置の管電圧制御回
   路。