JPH0487298A - 共振型インバータ式x線装置 - Google Patents
共振型インバータ式x線装置Info
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- JPH0487298A JPH0487298A JP19928590A JP19928590A JPH0487298A JP H0487298 A JPH0487298 A JP H0487298A JP 19928590 A JP19928590 A JP 19928590A JP 19928590 A JP19928590 A JP 19928590A JP H0487298 A JPH0487298 A JP H0487298A
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- X-Ray Techniques (AREA)
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。
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、インバータを用いてX線管に高電圧を印加す
るインバータ式X線高電圧装置に関し、特にコンデンサ
とインダクタンスの共振を利用してX線管に高電圧を印
加する共振型インバータ式X線高電圧装置の管電圧の立
ち上げ方法に関する。
るインバータ式X線高電圧装置に関し、特にコンデンサ
とインダクタンスの共振を利用してX線管に高電圧を印
加する共振型インバータ式X線高電圧装置の管電圧の立
ち上げ方法に関する。
従来の共振型インバータ式X線高電圧装置は、直流電源
電圧を高周波交流に変換する共振型インバータと、この
共振型インバータの出力電圧を昇圧する高圧変圧器と、
この高圧変圧器の出力電圧を整流する整流回路と、この
整流回路の出力電圧が印加されるX線管とを有して成っ
ていた。このようなX線高電圧装置の小形、軽量化を図
るには、上記の高圧変圧器を小形、軽量のものとするこ
とが最も有効である。そして、その高圧変圧器は、それ
への入力電圧の周波数を高くすることによって小形、軽
量化を図ることができる。
電圧を高周波交流に変換する共振型インバータと、この
共振型インバータの出力電圧を昇圧する高圧変圧器と、
この高圧変圧器の出力電圧を整流する整流回路と、この
整流回路の出力電圧が印加されるX線管とを有して成っ
ていた。このようなX線高電圧装置の小形、軽量化を図
るには、上記の高圧変圧器を小形、軽量のものとするこ
とが最も有効である。そして、その高圧変圧器は、それ
への入力電圧の周波数を高くすることによって小形、軽
量化を図ることができる。
そして、このような高圧変圧器への入力電圧を高周波化
する手段として、従来、米国特許第4225788号明
細書に開示されている直列共振型インバータを用いたも
のがある。これは、高圧変圧器の漏れインダクタンスと
、こ九に直列に接続された共振用コンデンサとの共振を
利用したもので、インバータの周波数を制御して負荷と
してのX線管に供給する電圧を制御するようになってい
る。
する手段として、従来、米国特許第4225788号明
細書に開示されている直列共振型インバータを用いたも
のがある。これは、高圧変圧器の漏れインダクタンスと
、こ九に直列に接続された共振用コンデンサとの共振を
利用したもので、インバータの周波数を制御して負荷と
してのX線管に供給する電圧を制御するようになってい
る。
また、特開昭63−1.90556号公報に記載されて
いるように、共振型インバータの対向する二組のスイッ
チング素子のオン、オフの位相をずらすことによってイ
ンバータ電流を遮断し、出力電圧を制御するようにした
ものもある。
いるように、共振型インバータの対向する二組のスイッ
チング素子のオン、オフの位相をずらすことによってイ
ンバータ電流を遮断し、出力電圧を制御するようにした
ものもある。
上記した米国特許第4225788号公報に記載された
周波数制御方式の共振型インバータを用いたX線装置、
及び特開昭63−190556号公報に記載された位相
差制御方式の共振型インバータを用いたX線装置では、
管電圧の立上げを次のように行うために改善すべき点を
有していた。
周波数制御方式の共振型インバータを用いたX線装置、
及び特開昭63−190556号公報に記載された位相
差制御方式の共振型インバータを用いたX線装置では、
管電圧の立上げを次のように行うために改善すべき点を
有していた。
(1)周波数制御方式のものでは、管電圧を立ち上げる
際に、インバータの動作周波数を例えば共振回路の共振
周波数以下の領域で低い周波数から高い周波数へと上昇
させる。ところが、インバータの動作周波数が低いとこ
ろでは、高圧変圧器へ印加される電圧の時間積分値(印
加電圧時間積)が大きくなる。そのため変圧器の鉄心の
断面積を大きくする必要が生じ、結果として変圧器の小
型化が制限されるという間層があった。
際に、インバータの動作周波数を例えば共振回路の共振
周波数以下の領域で低い周波数から高い周波数へと上昇
させる。ところが、インバータの動作周波数が低いとこ
ろでは、高圧変圧器へ印加される電圧の時間積分値(印
加電圧時間積)が大きくなる。そのため変圧器の鉄心の
断面積を大きくする必要が生じ、結果として変圧器の小
型化が制限されるという間層があった。
(2)位相差制御方式のものでは、変圧器を小型化する
ため、インバータの動作周波数を所定の高い周波数とし
ておいて、位相差を大きな位相差から小さな位相差へと
変更する。しかしながら、大きな位相差で対向する2つ
のスイッチング素子をオン・オフすると、インバータ電
流が大きな領域でスイッチング素子がオン・オフするこ
ととなる。このため、スイッチング損失が太きくなり、
効率が悪くなったり、スイッチング素子は定格の大きな
高価なものを使用しなければならないという問題が生ず
る。
ため、インバータの動作周波数を所定の高い周波数とし
ておいて、位相差を大きな位相差から小さな位相差へと
変更する。しかしながら、大きな位相差で対向する2つ
のスイッチング素子をオン・オフすると、インバータ電
流が大きな領域でスイッチング素子がオン・オフするこ
ととなる。このため、スイッチング損失が太きくなり、
効率が悪くなったり、スイッチング素子は定格の大きな
高価なものを使用しなければならないという問題が生ず
る。
そこで本発明は、上記のような問題を解決し、高圧変圧
器の小型・軽量化を計るとともに、効率の良いかつ低コ
ストの共振型インバータ式xi装置を提供することを目
的とする。
器の小型・軽量化を計るとともに、効率の良いかつ低コ
ストの共振型インバータ式xi装置を提供することを目
的とする。
上記目的を達成するために本発明は、直流電源と、この
直流電源の出力電圧を高周波交流に変換する共振型イン
バータと、この共振型インバータの出力電圧を昇圧する
高圧変圧器と、この高圧変圧器の出力電圧を整流する整
流回路と、この整流回路の出力電圧が印加されるX線管
とを備えた共振型インバータ式X線装置において、前記
共振型インバータの動作開始時に設定管電圧に対応して
、かつ時間の経過とともに増大する管電圧立上げ信号を
発生する手段と、前記管電圧立上げ信号に対応して前記
共振型インバータの動作周波数を時間の経過ととともに
高くする周波数信号を発生する手段と、前記管電圧立上
げ信号と前記周波数信号とに対応して前記共振型インバ
ータのスイッチング素子の動作位相差を時間の経過とと
もに小さくする位相差信号を発生する手段と、前記周波
数信号と前記位相差信号とに対応したインバータ駆動信
号を発生する手段とを設けたものである。
直流電源の出力電圧を高周波交流に変換する共振型イン
バータと、この共振型インバータの出力電圧を昇圧する
高圧変圧器と、この高圧変圧器の出力電圧を整流する整
流回路と、この整流回路の出力電圧が印加されるX線管
とを備えた共振型インバータ式X線装置において、前記
共振型インバータの動作開始時に設定管電圧に対応して
、かつ時間の経過とともに増大する管電圧立上げ信号を
発生する手段と、前記管電圧立上げ信号に対応して前記
共振型インバータの動作周波数を時間の経過ととともに
高くする周波数信号を発生する手段と、前記管電圧立上
げ信号と前記周波数信号とに対応して前記共振型インバ
ータのスイッチング素子の動作位相差を時間の経過とと
もに小さくする位相差信号を発生する手段と、前記周波
数信号と前記位相差信号とに対応したインバータ駆動信
号を発生する手段とを設けたものである。
X線放射に先立って、X線装置では管電圧が設定される
。管電圧が設定されると、その信号が管電圧立上げ信号
発生手段へ入力される。管電圧立上げ信号発生手段は設
定管電圧に対応して管電圧を徐々に設定値まで立上げる
ために、時間の経過に伴って徐々に増大する管電圧立上
げ信号を発生する。この管電圧立上げ信号は周波数信号
発生手段と位相差信号発生手段との双方へ出力される。
。管電圧が設定されると、その信号が管電圧立上げ信号
発生手段へ入力される。管電圧立上げ信号発生手段は設
定管電圧に対応して管電圧を徐々に設定値まで立上げる
ために、時間の経過に伴って徐々に増大する管電圧立上
げ信号を発生する。この管電圧立上げ信号は周波数信号
発生手段と位相差信号発生手段との双方へ出力される。
周波数信号発生手段では、徐々に増大する管電圧立上げ
信号に基づいてインバータの動作周波数を次第に高くな
るように設定する周波数信号を生成する。一方5位相差
信号発生手段は管電圧立上げ信号と周波数信号とに基づ
いて、インバータのスイツチング素子の動作位相差を設
定する位相差信号を生成する。この位相差信号は管電圧
立上げ信号と周波数信号との時間変化に対応し、時間の
経過とともに位相差が小さくなる。
信号に基づいてインバータの動作周波数を次第に高くな
るように設定する周波数信号を生成する。一方5位相差
信号発生手段は管電圧立上げ信号と周波数信号とに基づ
いて、インバータのスイツチング素子の動作位相差を設
定する位相差信号を生成する。この位相差信号は管電圧
立上げ信号と周波数信号との時間変化に対応し、時間の
経過とともに位相差が小さくなる。
そして、周波数信号と位相差信号とはインバータのスイ
ッチング素子の駆動信号発生手段へ入力され、駆動信号
発生手段からスイッチング素子の駆動パルスが出力され
る。この駆動パルスは時間の経過とともに、周波数が増
大すると同時に位相差が小さくなる。
ッチング素子の駆動信号発生手段へ入力され、駆動信号
発生手段からスイッチング素子の駆動パルスが出力され
る。この駆動パルスは時間の経過とともに、周波数が増
大すると同時に位相差が小さくなる。
インバータのスイッチング素子がこの駆動パルスによっ
て駆動されると、管電圧は時間の経過に伴って次第に設
定値と上昇させられる。
て駆動されると、管電圧は時間の経過に伴って次第に設
定値と上昇させられる。
以下、本発明の一実施例を第1図乃至第8図を用いて説
明する。第1図は本発明による共振型インバータ式X線
装置の主回路構成を示している。
明する。第1図は本発明による共振型インバータ式X線
装置の主回路構成を示している。
第1図において、1は直流電源、例えば商用電源を整流
して直流電圧を出力するもの、又はバッテリーから成る
。2はインバータで前記直流電源1の出力を高周波交流
に変換するもので、トランジスタT rl+ Tr2.
Tr3+ TriとそれらのトランジスタTrl〜T
r 4の各々に逆並列接続されたダイオードD1. D
zs Da、 D番とでフルブリッジ型インバータを構
成したもの、3はインバータ2の出力電圧を昇圧する高
圧変圧器、4は整流回路で高圧変圧器3の出力電圧を全
波整流するもの、5は整流回路4の出力電圧が静電容量
C2を有する高圧ケーブル(図示省略)を介して印加さ
れるX線を放射するX線管である。なお、高圧変圧器3
は一次巻線と二次巻線とを有し、−次巻線に直列に共振
用コンデンサC1が接続され、これらの−次巻線と共振
用コンデンサC1との接続体がインバータ2の出力側に
接続されている。6は本装置の操作卓、7は管電圧立上
げ信号発生回路、8は周波数信号発生回路、9は位相差
信号発生回路、10はパルス分配回路、11はトランジ
スタT r 1〜Triのベース駆動回路である。
して直流電圧を出力するもの、又はバッテリーから成る
。2はインバータで前記直流電源1の出力を高周波交流
に変換するもので、トランジスタT rl+ Tr2.
Tr3+ TriとそれらのトランジスタTrl〜T
r 4の各々に逆並列接続されたダイオードD1. D
zs Da、 D番とでフルブリッジ型インバータを構
成したもの、3はインバータ2の出力電圧を昇圧する高
圧変圧器、4は整流回路で高圧変圧器3の出力電圧を全
波整流するもの、5は整流回路4の出力電圧が静電容量
C2を有する高圧ケーブル(図示省略)を介して印加さ
れるX線を放射するX線管である。なお、高圧変圧器3
は一次巻線と二次巻線とを有し、−次巻線に直列に共振
用コンデンサC1が接続され、これらの−次巻線と共振
用コンデンサC1との接続体がインバータ2の出力側に
接続されている。6は本装置の操作卓、7は管電圧立上
げ信号発生回路、8は周波数信号発生回路、9は位相差
信号発生回路、10はパルス分配回路、11はトランジ
スタT r 1〜Triのベース駆動回路である。
本発明は、第1図に示すように、操作卓6からの管電圧
設定信号V s e t を管電圧立上げ信号発生回路
7へ入力して、時間の経過に伴ってステップ状に増大す
る信号■、を作成し、この信号■1を周波数信号発生回
路8と位相差信号発生回路9とへ入力し、周波数信号発
生回路8ではインバータ2の動作周波数を漸次増大させ
るパルスPt を発生させるとともに、位相差信号発生
回路9では管電圧立上げ信号発生回路7の出力信号■1
と前記周波数信号発生回路8の出力パルスPiとから管
電圧設定値に対応して位相差のずれがだんだん少なくな
るパルスPφを作成し、これらのパルスPt、Pφから
インバータ2のトランジスタT r 1〜Traを駆動
するパルスを作成するものである。
設定信号V s e t を管電圧立上げ信号発生回路
7へ入力して、時間の経過に伴ってステップ状に増大す
る信号■、を作成し、この信号■1を周波数信号発生回
路8と位相差信号発生回路9とへ入力し、周波数信号発
生回路8ではインバータ2の動作周波数を漸次増大させ
るパルスPt を発生させるとともに、位相差信号発生
回路9では管電圧立上げ信号発生回路7の出力信号■1
と前記周波数信号発生回路8の出力パルスPiとから管
電圧設定値に対応して位相差のずれがだんだん少なくな
るパルスPφを作成し、これらのパルスPt、Pφから
インバータ2のトランジスタT r 1〜Traを駆動
するパルスを作成するものである。
以下、第2図と第4図、及び第5図と第7図により周波
数信号の発生方法、及び位相差信号の発生方法を説明す
る。
数信号の発生方法、及び位相差信号の発生方法を説明す
る。
第2図は周波数信号発生回路8の一構成例を示す図、第
4図はその動作波形図である。なお、第3図は共振型イ
ンバータX線装置のインバータ動作周波数と管電圧の関
係を示している。第2図において、81は鋸歯状波発生
回路、82は演算増幅器、83は比較器、84は分周器
である。この周波数信号発生回路8は、入力電圧V+、
即ち操作卓6から出力される管電圧設定信号V s e
tに対応して管電圧立上げ信号発生回路7が出力する
信号■エ を入力し、この入力信号■1に対し、第3図
に示すような関係で周波数信号Pz を出力させるもの
である。演算増幅器82は予め所定値に定められた定電
圧信号Vc と前記信号■1との差信号(Vc Vl
)を出力し、一方、鋸歯状波発生回路81は第4図に示
す波形の信号■。を出力する。
4図はその動作波形図である。なお、第3図は共振型イ
ンバータX線装置のインバータ動作周波数と管電圧の関
係を示している。第2図において、81は鋸歯状波発生
回路、82は演算増幅器、83は比較器、84は分周器
である。この周波数信号発生回路8は、入力電圧V+、
即ち操作卓6から出力される管電圧設定信号V s e
tに対応して管電圧立上げ信号発生回路7が出力する
信号■エ を入力し、この入力信号■1に対し、第3図
に示すような関係で周波数信号Pz を出力させるもの
である。演算増幅器82は予め所定値に定められた定電
圧信号Vc と前記信号■1との差信号(Vc Vl
)を出力し、一方、鋸歯状波発生回路81は第4図に示
す波形の信号■。を出力する。
これらの信号(VC−Vl)とvnとが比較器83へ入
力される。比較器83は(VC−Vl)とVnとを比較
し信号Pc を出力する。信号Pcは(VC−Vl)と
Vnとが一致したときに0”となり、それ以外のときは
411 +1となる。そしてこの″○″呂力で鋸歯状波
発生回路81はリセツトされるようになっている。比較
器83の出力信号Pcは分周器84へ入力され分周され
、周波数信号P、となってパルス分配回路10へ出力さ
れる。また、信号Pcは管電圧立上げ信号発生回路7へ
出力される。管電圧立」二げ信号発生回路7はPcの2
パルス毎に順次増大するvI を出力する。
力される。比較器83は(VC−Vl)とVnとを比較
し信号Pc を出力する。信号Pcは(VC−Vl)と
Vnとが一致したときに0”となり、それ以外のときは
411 +1となる。そしてこの″○″呂力で鋸歯状波
発生回路81はリセツトされるようになっている。比較
器83の出力信号Pcは分周器84へ入力され分周され
、周波数信号P、となってパルス分配回路10へ出力さ
れる。また、信号Pcは管電圧立上げ信号発生回路7へ
出力される。管電圧立」二げ信号発生回路7はPcの2
パルス毎に順次増大するvI を出力する。
次に、位相差信号発生回路9について説明する。
位相差信号発生回路9は、−例として第5図に示すよう
に、前記周波数信号P、を入力し、第7図に示す鋸歯状
波信号VS を出力する鋸歯状波発生回路(2)91と
、管電圧立上げ信号を反転する反転器92と、この鋸歯
状波信号Vs と反転器92の出力信号V 1’ と
を比較し、V s > V t ’の間に位相差信号P
φを出力する比較器(2)93とから構成されている。
に、前記周波数信号P、を入力し、第7図に示す鋸歯状
波信号VS を出力する鋸歯状波発生回路(2)91と
、管電圧立上げ信号を反転する反転器92と、この鋸歯
状波信号Vs と反転器92の出力信号V 1’ と
を比較し、V s > V t ’の間に位相差信号P
φを出力する比較器(2)93とから構成されている。
第7図に示すようにP’zの立上りとPφの立上りとの
間を位相差φとすると、位相差φは時間の経過とともに
小さくなる。この位相差信号Pφはパルス分配回路10
へ出力される。
間を位相差φとすると、位相差φは時間の経過とともに
小さくなる。この位相差信号Pφはパルス分配回路10
へ出力される。
次に、第8図を交えて第1図に示すインバータ式X線装
置の管電圧の立上げ動作を説明する。
置の管電圧の立上げ動作を説明する。
操作者が操作卓6で管電圧を設定しく勿論、X線装置で
あるので管電流、X線放射時間も設定される)、X線放
射指令を入力すると、管電圧設定信号V s e +
が操作卓6より管電圧立上げ信号発生回路7へ出力され
る。すると管電圧立上げ信号発生回路7は第8図(c)
に示すような時間とともにステップ状に増大する管電圧
立上げ信号V1 を出力する。この管電圧立上げ信号v
1は周波数信号発生回路8及び位相差信号発生回路9へ
入力される。周波数信号発生回路8は第4図に示すよう
に、時間とともにステップ状に増大する信号V。
あるので管電流、X線放射時間も設定される)、X線放
射指令を入力すると、管電圧設定信号V s e +
が操作卓6より管電圧立上げ信号発生回路7へ出力され
る。すると管電圧立上げ信号発生回路7は第8図(c)
に示すような時間とともにステップ状に増大する管電圧
立上げ信号V1 を出力する。この管電圧立上げ信号v
1は周波数信号発生回路8及び位相差信号発生回路9へ
入力される。周波数信号発生回路8は第4図に示すよう
に、時間とともにステップ状に増大する信号V。
を基に、定電圧信号Vc とvl との差(vc−vl
)と、鋸歯状波信号■。とからパルス状の周波数信号P
t を作成する。このP、は、時間とともにステップ状
に増大するvlに対応して、時間とともに周波数が増加
する。そして、このPtはパルス分配回路10と、位相
差信号発生回路9へ入力される。位相差信号発生回路9
はV、を反転したvi′ と、Piを基に作成された
鋸歯状波信号Vsとを比較して位相差信号Pφを作成す
る。この位相差信号Pφはパルス分配回路10へ出力さ
れる。パルス分配回路10は周波数信号P1と位相差信
号Pφとを入力し、第8図に示す(f)。
)と、鋸歯状波信号■。とからパルス状の周波数信号P
t を作成する。このP、は、時間とともにステップ状
に増大するvlに対応して、時間とともに周波数が増加
する。そして、このPtはパルス分配回路10と、位相
差信号発生回路9へ入力される。位相差信号発生回路9
はV、を反転したvi′ と、Piを基に作成された
鋸歯状波信号Vsとを比較して位相差信号Pφを作成す
る。この位相差信号Pφはパルス分配回路10へ出力さ
れる。パルス分配回路10は周波数信号P1と位相差信
号Pφとを入力し、第8図に示す(f)。
(g)、(h)、(i)のパルス信号を作成し出力する
。パルス信号(f)〜(i)のうち(f)と(h)及び
(g)と(j)は互いにオンとオフとが逆に出力される
ようになっており、パルス分配回路10は第8図の(f
)、(g)、(h)、(i)に示すパルス信号をそれぞ
れベース駆動回路11a〜1 ]、 dへ出力する。ベ
ース駆動回路11a〜lldはパルス分配回路10の出
力信号の各々を増幅して、インバータ2のトランジスタ
T r 1〜Tr4のベースへ供給して、 トランジス
タTrx−Tr4を駆動する。
。パルス信号(f)〜(i)のうち(f)と(h)及び
(g)と(j)は互いにオンとオフとが逆に出力される
ようになっており、パルス分配回路10は第8図の(f
)、(g)、(h)、(i)に示すパルス信号をそれぞ
れベース駆動回路11a〜1 ]、 dへ出力する。ベ
ース駆動回路11a〜lldはパルス分配回路10の出
力信号の各々を増幅して、インバータ2のトランジスタ
T r 1〜Tr4のベースへ供給して、 トランジス
タTrx−Tr4を駆動する。
次に、インバータ2の動作を説明する。周波数信号Pt
が111 I+となった時刻t1にベース駆動回路1
1よりトランジスタTrlをオンする(f)が出力され
、トランジスタT r 1がオンする。次いで、位相差
信号Pφが111 I+となった時刻t2にベース駆動
回路11はトランジスタTr4をオンする(g)を出力
する。これによってトランジスタTriとTr4の双方
がオンし、TrxとTr4を含んで形成される共振回路
にコンデンサとインダクタンスで定まる振動周期の電流
(共振電流)が流れる。
が111 I+となった時刻t1にベース駆動回路1
1よりトランジスタTrlをオンする(f)が出力され
、トランジスタT r 1がオンする。次いで、位相差
信号Pφが111 I+となった時刻t2にベース駆動
回路11はトランジスタTr4をオンする(g)を出力
する。これによってトランジスタTriとTr4の双方
がオンし、TrxとTr4を含んで形成される共振回路
にコンデンサとインダクタンスで定まる振動周期の電流
(共振電流)が流れる。
この振動周期を定めるコンデンサとインダクタンスのう
ち、コンデンサは、高圧変圧器3の一次巻線に直列接続
された共振用コンデンサC1と、高圧変圧器3の二次巻
線の層間に存在する浮遊容量と、整流回路4からxi管
5に至る高圧ケーブルの浮遊容量C2とであり、インダ
クタンスは高圧変圧器3の漏れインダクタンス(図示略
)と配線のインダクタンスとである。
ち、コンデンサは、高圧変圧器3の一次巻線に直列接続
された共振用コンデンサC1と、高圧変圧器3の二次巻
線の層間に存在する浮遊容量と、整流回路4からxi管
5に至る高圧ケーブルの浮遊容量C2とであり、インダ
クタンスは高圧変圧器3の漏れインダクタンス(図示略
)と配線のインダクタンスとである。
周波数信号Pfは時刻t3で(l OI+となり、これ
によりトランジスタT r 1がオフし、トランジスタ
T r z→共共振コンデンサC工高高圧変圧器一次巻
線→トランジスタT目の回路を流れていた共振電流が遮
断され、一方トランジスタTr2がオンする。そして時
刻t8を経過すると、トランジスタT目とTrzが同時
にオンしているが、トランジスタT r sとTrxが
オフしているので、直流電源1からは電流が流れない。
によりトランジスタT r 1がオフし、トランジスタ
T r z→共共振コンデンサC工高高圧変圧器一次巻
線→トランジスタT目の回路を流れていた共振電流が遮
断され、一方トランジスタTr2がオンする。そして時
刻t8を経過すると、トランジスタT目とTrzが同時
にオンしているが、トランジスタT r sとTrxが
オフしているので、直流電源1からは電流が流れない。
時刻t4でパルス分配回路10からの信号でベース駆動
回路11はトランジスタTr4をオフするとともに、ト
ランジスタTr3をオンする。すると、トランジスタT
rzとT r 3とを含んで形成される共振回路に共振
電流が流れる。
回路11はトランジスタTr4をオフするとともに、ト
ランジスタTr3をオンする。すると、トランジスタT
rzとT r 3とを含んで形成される共振回路に共振
電流が流れる。
時刻t5でインバータの第1動作周期が終了し、周波数
信号Ptは再びtL I ITとなる。この時、トラン
ジスタTr2はオフし、またトランジスタT r 1が
オンし、次いでインバータは第2動作周期へ入る。イン
バータの第2動作周期に入った時刻t。
信号Ptは再びtL I ITとなる。この時、トラン
ジスタTr2はオフし、またトランジスタT r 1が
オンし、次いでインバータは第2動作周期へ入る。イン
バータの第2動作周期に入った時刻t。
において、位相差信号Pφが111 ITとなる。この
時、トランジスタTr2はオフし、トランジスタTri
がオンする。以下、時刻t7においてP□が11 CL
IT 、 Pφがtr O″′となり、T r sがオ
フし、Tr2がオンする。時刻t8において、Tr4が
オフし、T r 3がオンし、時刻t8でインバータの
第2動作周期が終了する。
時、トランジスタTr2はオフし、トランジスタTri
がオンする。以下、時刻t7においてP□が11 CL
IT 、 Pφがtr O″′となり、T r sがオ
フし、Tr2がオンする。時刻t8において、Tr4が
オフし、T r 3がオンし、時刻t8でインバータの
第2動作周期が終了する。
そして、以下、第3動作周期、・・・、第n動作周期と
いう具合にインバータが動作する。そして、第n動作周
期が終了した時刻tNにおいて管電圧立上げ信号Vi
は定常値となり、これ以降インバータは管電圧がVse
t となる周波数、位相差(第8図では位相差は零とし
である。)で繰り返し動作する。
いう具合にインバータが動作する。そして、第n動作周
期が終了した時刻tNにおいて管電圧立上げ信号Vi
は定常値となり、これ以降インバータは管電圧がVse
t となる周波数、位相差(第8図では位相差は零とし
である。)で繰り返し動作する。
以上の管電圧立上げ時のインバータの動作周期を順次、
T□、 Tel T31・・・、Tnとすると、これら
はT1>Tz>T3>−>Tnとなり、また位相差を順
次、φ工、φ2.φ3.・・・、φ。とすると、それら
はφ1〉φ2〉φ3〉・・〉φ、となる。
T□、 Tel T31・・・、Tnとすると、これら
はT1>Tz>T3>−>Tnとなり、また位相差を順
次、φ工、φ2.φ3.・・・、φ。とすると、それら
はφ1〉φ2〉φ3〉・・〉φ、となる。
このように共振型インバータの周波数と位相差とを上記
の如く制御することにより高圧変圧器3の1次巻線に生
じた共振電流から高圧変圧器3の励磁電流と2次巻線の
浮遊容量に流れる電流とを減じた高圧電流が整流回路4
で整流された高圧ケーブルの浮遊容量で平滑されてX線
管5に印加され、X線管5からX線が放射される。そし
て、上記の如くインバータを制御することにより、X線
管に印加される電圧は次第に増加するように制御される
。
の如く制御することにより高圧変圧器3の1次巻線に生
じた共振電流から高圧変圧器3の励磁電流と2次巻線の
浮遊容量に流れる電流とを減じた高圧電流が整流回路4
で整流された高圧ケーブルの浮遊容量で平滑されてX線
管5に印加され、X線管5からX線が放射される。そし
て、上記の如くインバータを制御することにより、X線
管に印加される電圧は次第に増加するように制御される
。
以上説明したように本実施例によれば、設定管電圧に対
して、共振型インバータの動作周波数を徐々に増加する
とともに1位相差を徐々に小さくして管電圧を立上げる
ようにしたので、従来袋打のように、動作周波数のみの
制御法における低周波数時の高圧変圧器の印加電圧時間
積の増大による鉄心の大型化、及び位相差のみの制御法
におけるインバータ電流(共振電流)の大きいところで
のインバータスイッチング素子のオン/オフによる損失
の増大との双方の問題を回避することができる。
して、共振型インバータの動作周波数を徐々に増加する
とともに1位相差を徐々に小さくして管電圧を立上げる
ようにしたので、従来袋打のように、動作周波数のみの
制御法における低周波数時の高圧変圧器の印加電圧時間
積の増大による鉄心の大型化、及び位相差のみの制御法
におけるインバータ電流(共振電流)の大きいところで
のインバータスイッチング素子のオン/オフによる損失
の増大との双方の問題を回避することができる。
次に、第9図により本発明の第2の実施例を説明する。
この第2の実施例は、実際の管電圧を検出して、その検
出値を管電圧立上げ信号と比較し、その差を次に出力す
る管電圧立上げ信号に加算して7その補正された管電圧
立上げ信号を周波数信号発生回路及び位相差信号発生回
路へ出力し、管電圧を正確に立上げ設定可能としたもの
である。
出値を管電圧立上げ信号と比較し、その差を次に出力す
る管電圧立上げ信号に加算して7その補正された管電圧
立上げ信号を周波数信号発生回路及び位相差信号発生回
路へ出力し、管電圧を正確に立上げ設定可能としたもの
である。
第9図の構成において、12は実際にX線管5へ印加さ
れた電圧を検出する。例えば分圧器より成る管電圧検出
器、13は管電圧検出器12の出力信号をインバータ2
の制御系で用いる信号に対応した信号に変換する信号変
換回路、14は誤差増幅器で管電圧立上げ信号発生回路
7のある回の出力信号とそれによる信号変換回路13の
出力信号との誤差を求め、次回の管電圧立上げ信号に加
算して出力するものである。その他の構成は第1図と同
様であるので説明は省略し、次に第9図の構成装置の動
作を説明する。
れた電圧を検出する。例えば分圧器より成る管電圧検出
器、13は管電圧検出器12の出力信号をインバータ2
の制御系で用いる信号に対応した信号に変換する信号変
換回路、14は誤差増幅器で管電圧立上げ信号発生回路
7のある回の出力信号とそれによる信号変換回路13の
出力信号との誤差を求め、次回の管電圧立上げ信号に加
算して出力するものである。その他の構成は第1図と同
様であるので説明は省略し、次に第9図の構成装置の動
作を説明する。
インバータ2の第に動作周期において、管電圧立上げ信
号としてVlkが周波数信号発生回路8及び位相差信号
発生回路9へ出力されると、周波数信号発生回路8から
周波数信号P1kが、そして位相差信号発生回路9から
Pφ3が出力される。インバータ2は前記Pxk及びP
φkに基づいてパルス分配回路から出力される駆動パル
ス群によってトランジスタT目〜Tr4が駆動される。
号としてVlkが周波数信号発生回路8及び位相差信号
発生回路9へ出力されると、周波数信号発生回路8から
周波数信号P1kが、そして位相差信号発生回路9から
Pφ3が出力される。インバータ2は前記Pxk及びP
φkに基づいてパルス分配回路から出力される駆動パル
ス群によってトランジスタT目〜Tr4が駆動される。
これによって生じた共振電流によってX線管5に管電圧
が印加される。この管電圧は管電圧検出器12によって
検出され、信号変換回路13へ出力される。信号変換回
路13は入力した信号をインバータ制御系での信号に対
応するように変換してそれを誤差増幅器14へ出力する
。誤差増幅器14は管電圧立上げ信号VIkと、このV
IkによってX線管5に印加された管電圧の検出信号V
Xkとの差αを演算する。
が印加される。この管電圧は管電圧検出器12によって
検出され、信号変換回路13へ出力される。信号変換回
路13は入力した信号をインバータ制御系での信号に対
応するように変換してそれを誤差増幅器14へ出力する
。誤差増幅器14は管電圧立上げ信号VIkと、このV
IkによってX線管5に印加された管電圧の検出信号V
Xkとの差αを演算する。
次のインバータ2の動作周期、即ち第(k+1)動作周
期となると、管電圧立上げ信号発生回路7はVl(k+
11を出力する。このV t(m+t+が誤差増幅器1
4へ入力されると、誤差増幅器14はvIkとV x
bとの差αをVI(h+s+へ加算して出力する。これ
によって、第(k+1)動作周期のインバータ2の動作
周波数及び位相差が設定される。以下、この新たに設定
された周波数と位相差でインバータ2が動作して管電圧
がX線管5へ印加される。
期となると、管電圧立上げ信号発生回路7はVl(k+
11を出力する。このV t(m+t+が誤差増幅器1
4へ入力されると、誤差増幅器14はvIkとV x
bとの差αをVI(h+s+へ加算して出力する。これ
によって、第(k+1)動作周期のインバータ2の動作
周波数及び位相差が設定される。以下、この新たに設定
された周波数と位相差でインバータ2が動作して管電圧
がX線管5へ印加される。
この第2の実施例によれば、インバータの動作周期毎に
実際の管電圧をフィードバックして次回の動作周波数と
位相差を設定するので、管電圧の立上げがスムーズに行
えるとともに、管電圧を正確に設定することができる。
実際の管電圧をフィードバックして次回の動作周波数と
位相差を設定するので、管電圧の立上げがスムーズに行
えるとともに、管電圧を正確に設定することができる。
そしてまた、直流電源電圧の変動等があっても、その影
響を受けることなく、管電圧を常に設定値とすることが
できる。
響を受けることなく、管電圧を常に設定値とすることが
できる。
以上本発明について、好ましい実施例を2つ挙げて説明
したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく
、要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。た
とえば、インバータの方式はフルブリッジ式に代えてハ
ーフブリッジ式にしても良く、また共振方式は共振用コ
ンデンサを付加した方式に代え、高圧変圧器自体が有し
ている漏れインダクタンスと浮遊容量とを共振素子とす
る方式やその他の共振方式としても良い。
したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく
、要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。た
とえば、インバータの方式はフルブリッジ式に代えてハ
ーフブリッジ式にしても良く、また共振方式は共振用コ
ンデンサを付加した方式に代え、高圧変圧器自体が有し
ている漏れインダクタンスと浮遊容量とを共振素子とす
る方式やその他の共振方式としても良い。
また、インバータのスイッチング素子について言えば、
バイポーラトランジスタに代えて自己遮断の可能な素子
、例えばGT○やIGBTを用いても良い。
バイポーラトランジスタに代えて自己遮断の可能な素子
、例えばGT○やIGBTを用いても良い。
さらに、上記実施例はアナログ制御で行う例で説明した
が、管電圧立上げ信号発生回路2周波数信号発生回路9
位相差信号発生回路、パルス分配回路等での信号をディ
ジタル化し、マイクロプロセッサユニット(MPU)や
RAM、ROM等のメモリを用いて制御系を構成しても
良いことは勿論である。
が、管電圧立上げ信号発生回路2周波数信号発生回路9
位相差信号発生回路、パルス分配回路等での信号をディ
ジタル化し、マイクロプロセッサユニット(MPU)や
RAM、ROM等のメモリを用いて制御系を構成しても
良いことは勿論である。
以上述べたように本発明によれば、管電圧をインバータ
の動作周波数と位相差との2つのパラメータを用い、か
つ周波数は始動開始から徐々に増加させ、位相差は徐々
に小さくするようにしたので、従来装置の周波数制御の
み、または位相差制御のみで管電圧を立ち上げる方式の
有す欠点を解消することができる。すなわち、本発明で
は、インバータの周波数が低い動作周期のところでも位
相差が零でないので、高圧変圧器の印加電圧時間積を小
さくすることができる。したがって、高圧変圧器の鉄心
を小さくすることができる。
の動作周波数と位相差との2つのパラメータを用い、か
つ周波数は始動開始から徐々に増加させ、位相差は徐々
に小さくするようにしたので、従来装置の周波数制御の
み、または位相差制御のみで管電圧を立ち上げる方式の
有す欠点を解消することができる。すなわち、本発明で
は、インバータの周波数が低い動作周期のところでも位
相差が零でないので、高圧変圧器の印加電圧時間積を小
さくすることができる。したがって、高圧変圧器の鉄心
を小さくすることができる。
また、位相差と周波数との2つのパラメータを併せて制
御するため、共振電流が大きい位相でスイッチング素子
をオン/オフすることを周波数のパラメータで回避する
ことができる。したがって、インバータでのスイッチン
グ損失を小さくすることができる。
御するため、共振電流が大きい位相でスイッチング素子
をオン/オフすることを周波数のパラメータで回避する
ことができる。したがって、インバータでのスイッチン
グ損失を小さくすることができる。
以上述べたことから、本発明によれば高圧変圧器のか型
、軽量化、及びインバータ式X線装置の効率向上と低コ
スト化が達成できる。
、軽量化、及びインバータ式X線装置の効率向上と低コ
スト化が達成できる。
第1図は本発明の一実施例による共振型インバータ式X
線装置の主回路構成図、第2図は第1図に示す周波数信
号発生回路の一構成例を示す図、第3図は管電圧とイン
バータの周波数との対応を示す図、第4図は第2図に示
す周波数信号発生回路の動作波形図、第5図は位相差信
号発生回路の一構成例を示す図、第6図は管電圧とイン
バータの位相差の対応を示す図、第7図は第S図に示す
位相差信号発生回路の動作波形図、第8図は第1図の共
振型インバータ式X線装置の各部の動作波形図、第9図
は本発明の第2の実施例による共振型インバータ式X線
装置の主回路構成図である。 1・・直流電源、2・インバータ、3・・高圧変圧器、
5・・・X線管、6・・操作卓、7・・・管電圧立上げ
信号発生回路、8・・周波数信号発生回路、9・・位相
差信号発生回路、10・・パルス分配回路、11・・ベ
ース駆動回路、12・管電圧検出器、13・・信号変換
回路、14・・・誤差増幅器、Tri〜Tr4・・・ト
ランジスタ、v s e t・・管電圧設定信号、■、
・・管電゛圧立上げ信号、Pr・・周波数信号、Pφ・
・・位相差葛 卑 為 閃 82樗偏春 葛 区 算 乙 図 為7図 卑 図 −吋用
線装置の主回路構成図、第2図は第1図に示す周波数信
号発生回路の一構成例を示す図、第3図は管電圧とイン
バータの周波数との対応を示す図、第4図は第2図に示
す周波数信号発生回路の動作波形図、第5図は位相差信
号発生回路の一構成例を示す図、第6図は管電圧とイン
バータの位相差の対応を示す図、第7図は第S図に示す
位相差信号発生回路の動作波形図、第8図は第1図の共
振型インバータ式X線装置の各部の動作波形図、第9図
は本発明の第2の実施例による共振型インバータ式X線
装置の主回路構成図である。 1・・直流電源、2・インバータ、3・・高圧変圧器、
5・・・X線管、6・・操作卓、7・・・管電圧立上げ
信号発生回路、8・・周波数信号発生回路、9・・位相
差信号発生回路、10・・パルス分配回路、11・・ベ
ース駆動回路、12・管電圧検出器、13・・信号変換
回路、14・・・誤差増幅器、Tri〜Tr4・・・ト
ランジスタ、v s e t・・管電圧設定信号、■、
・・管電゛圧立上げ信号、Pr・・周波数信号、Pφ・
・・位相差葛 卑 為 閃 82樗偏春 葛 区 算 乙 図 為7図 卑 図 −吋用
Claims (1)
- 1、直流電源と、この直流電源の出力電圧を高周波交流
に変換する共振型インバータと、この共振型インバータ
の出力電圧を昇圧する高圧変圧器と、この高圧変圧器の
出力電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出力電
圧が印加されるX線管とを備えた共振型インバータ式X
線装置において、前記共振型インバータの動作開始時に
設定管電圧に対応して、かつ時間の経過とともに増大す
る管電圧立上げ信号を発生する手段と、前記管電圧立上
げ信号に対応して前記共振型インバータの動作周波数を
時間の経過とともに高くする周波数信号を発生する手段
と、前記管電圧立上げ信号と前記周波数信号とに対応し
て前記共振型インバータのスイッチング素子の動作位相
差を時間の経過とともに小さくする位相差信号を発生す
る手段と、前記周波数信号と前記位相差信号とに対応し
たインバータ駆動信号を発生する手段とを設けたことを
特徴とする共振型インバータ式X線装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19928590A JPH0487298A (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 共振型インバータ式x線装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19928590A JPH0487298A (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 共振型インバータ式x線装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0487298A true JPH0487298A (ja) | 1992-03-19 |
Family
ID=16405258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19928590A Pending JPH0487298A (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 共振型インバータ式x線装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0487298A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018216266A1 (ja) * | 2017-05-22 | 2018-11-29 | 株式会社島津製作所 | 移動型x線撮影装置 |
-
1990
- 1990-07-30 JP JP19928590A patent/JPH0487298A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018216266A1 (ja) * | 2017-05-22 | 2018-11-29 | 株式会社島津製作所 | 移動型x線撮影装置 |
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