JPS5923080B2 - X↓−線発生器用回路 - Google Patents

X↓−線発生器用回路

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JPS5923080B2
JPS5923080B2 JP53050195A JP5019578A JPS5923080B2 JP S5923080 B2 JPS5923080 B2 JP S5923080B2 JP 53050195 A JP53050195 A JP 53050195A JP 5019578 A JP5019578 A JP 5019578A JP S5923080 B2 JPS5923080 B2 JP S5923080B2
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resistor
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ゲルド・フオ−グレル
ハインツ・メスラル
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Koninklijke Philips Electronics NV
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08Electrical details
    • H05G1/56Switching-on; Switching-off

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  • X-Ray Techniques (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は管電圧をスイッチ・オンさせる少な(とも1個
の第1電子スイツチを具え、このスイッチをX−線管の
電源用高圧変成器の一次回路に設けたX−線発生器用回
路に関するものである。
斯種回路はドイツ国特許第1563533号明細書第1
図から既知である。
この場合における回路では三相変成器の一次巻線を三相
整流ブリッジ回路と電子スイッチとして作用するサイリ
スクとを介してスイッチ・オンしており、前記サイリス
タを整流ブリッジ回路の対角枝路に設けている。
高圧変成器をスイッチ・オンさせると、高圧発生器の固
有容量と高圧変成器の漂遊インダクタンスとが過渡現象
を発生し、これは管電圧を一時的にプリセット値以上に
増大させる。
このようにして発生される過電圧の大きさは管電流が増
加するにつれて低下する。
このようなオーバーシュートをな(すために、高圧変成
器の一次巻線に抵抗を直列に設けることは既知である。
この場合には管電流のセツティングに応じて、露光開始
時の特定時間間隔の間これらの抵抗の1つを一次巻線に
直列に設けるようにする。
種々の電流範囲毎に入力−次回路に適当な大きさの抵抗
を設けるようにすれば、凡ゆる管電流での過電圧をなく
すことができる。
しかしこのような解決策は極めて厄介である。
一次回路に挿入すべき抵抗は、X−線露光中にこれらの
抵抗が短時間に約10OAを処理し得るようにする必要
があるため、高負荷処理用に設計する必要がある。
また抵抗を挿入する接触器の電流または電力定格もそれ
相当に大きくする必要がある。
しかしこのような抵抗または接触器は極めて高価である
さらに従来の解決策ではX−線発生器に別個の電流制御
装置を設けると云う点においても経済的に見て不経済で
ある。
このような制御装置を有さす、管電圧のセツティング、
X−線管の定格負荷および場合によっては露光時間に応
じて管電流を自動的に制御するX−線発生器において、
特定値の管電圧、X−線管の負荷等に基ずく管電流に応
じて抵抗を挿入することは実際上不可能なことである。
本発明の目的は高電圧をスイッチ・オンする際の過電圧
を簡単かつ有利な方法で抑圧し得るように適切に接続配
置した上述した種類のX−線発生器用回路を提供せんと
するにある。
本発明は管電圧をスイッチ・オンさせる少な(とも1個
の第1電子スイツチを具え、このスイッチをX−線管の
電源用高圧変成器の一次回路に設けたX−線発生器用回
路において、第2電子スイツチと抵抗との直列回路を前
記第1電子スイツチと並列に接続し、かつ高圧始動信号
を出力端子に発生する発生器を設けてあり、該発生器の
前記出力端子を前記第2電子スイツチと、タイミング回
路網の一方の入力端子とに接続して、これらの第2電子
スイツチおよびタイミング回路網を同時にスイッチング
・オンさせるようにし、前記タイミング回路網の他方の
入力端子は前記X−線管の管電流に比例する電流信号を
受信するようにし、前記タイミング回路網の出力端子を
前記第1スイツチに接続して、タイミング回路網の入力
端子に供給される電流信号が小さくなるにつれて遅延時
間が長くなるべ(前記高圧始動信号に対して遅延された
前記タイミング回路網の出力信号によって前記第1電子
スイツチをスイッチング・オンさせるようにしたことを
特徴とする。
本発明による回路では、第2電子スイツチと直列に接続
する抵抗を、小管電流では比較的長時間、平均または大
管電流では比較的短時間高圧変成器の一次回路に挿入し
たままとし、所定の管電流状態下では全く挿入しないよ
うにする。
従来のX−線発生器では過電圧をなくすために一次回路
に挿入する抵抗(この抵抗は一定時間挿入される)の値
を管電流に応じて変化させるが、本発明によればすべて
の管電流に対して同一抵抗値の抵抗が一次回路に含まれ
る時間を管電流に応じて適当に変化させ、この時間間隔
を管電流の増加に伴ない減少させるようにする。
これがため、本発明によればパワー抵抗および電子式の
パワースイッチも必要であるが、このような第2電子ス
イツチの定格は第1電子スイツチの定格よりも低(する
ことができる。
その理由は、第2スイツチに流れる電流はこれに直列に
接続される抵抗によって制限されるからであり、しかも
この第2スイツチは第1電子スイツチがスイッチ・オン
されるまでしか負荷されないからである。
他の必要な回路部品、特にタイミング回路の構成部品は
一次回路の電流によっては負荷されないため、定格電流
の低い廉価な構成部品を用いることができる。
第2電子スイツチと直列に接続される抵抗が一次回路に
挿入される時間間隔は高圧始動信号とタイミング回路の
出力信号との間の遅延時間に等しく、この時間は管電流
に応じて2つの異なる方法で変えることができる。
すなわち、遅延時間を管電流のセツティングに応じて制
御する。
この値は高電圧をスイッチ・オンする前に既に決定され
、しかも管電流に対する制御装置によって直接か、或い
は例えば管電圧制御装置および集魚スポット選択装置の
ような他の制御装置によって間接的にセットされる。
例えば、可変抵抗或いは複数個の抵抗またはコンデンサ
のような、タイミング回路網に設ける時間決定素子の1
つは管電流のセツティングに応じて挿入することができ
、これらの時間決定素子の1個以上を上記制御装置に結
合させることができる。
斯種形式のタイミング回路網の特に簡単な構造のものは
本発明による変形例に基すいて得ることができ、この場
合タイミング回路網が各々異なる遅延時間を決定する複
数個の素子を具えており、これらの素子の1つを管電流
制御装置によって選択するようにする。
第2電子スイツチと直列の抵抗が管電流に応じて高圧回
路に挿入される時間間隔を変える第2の方法は、管電流
または高圧回路の電流を測定して、この測定電流に応じ
て時間間隔を変える方法である。
かような測定は高電圧をスイッチ・オンした後にしかで
きない。
その理由は高電圧をスイッチ・オンする以前には管電流
はないからである。
このような原理を用いる本発明の好適な実施に当っては
、高圧発生器に直列に接続されて、タイミング回路網用
の電流信号を供給するための抵抗に前記タイミング回路
網の電流信号入力端子を接続し、前記タイミング回路網
が、コンデンサ間の充電または放電電圧を基準電圧と比
較して前記第1スイツチを作動させるための出力信号を
発生させる比較回路網を具えており、前記コンデンサの
下側端の電位か、基準電圧の何れか一方が前記電流信号
に比例する量だけ変化し得るようにする。
第2電子スイツチと直列の抵抗の値は比較することがで
き、本発明の好適例によれば抵抗とコンデンサとの直列
回路から成るフィルタ回路網を高圧整流回路の出力端子
に接続する。
この電圧RC回路網を適当に設計して、過渡期間の大き
さ程度の時定数が得られるようにし、かつ始動瞬時に流
れる充電電流が平均電流(管電流が10mA〜1.5A
のX−線発生器の場合には約100mA)にほぼ相当す
るように上記抵抗の値を定める際には、小管電流でX−
線露光を開始させる場合に高圧回路には平均管電流に相
当する電流が流れ、またこの電流の大部分はRC素子を
経て流れ、X−線管には流れない。
これがため過電圧の大きさは低い管電流範囲内の管電流
の値にはほぼ無関係となる。
従ってタイミング回路網および抵抗を設計するのが特に
簡単となるため、凡ゆる管電流値において過電圧を均一
に抑圧することができる。
原則として、2個のスイッチの動作時の遅延時間は過渡
現象の期間(約2m5ec)以下とする必要がある。
しかし時定数が過渡期間よりも短いフィルタ回路網を具
えるX−線発生器では、抵抗間に大きな電圧降下を生せ
しめないような小さな管電流に対し遅延時間を長くする
こともできるが、必ずしもそうする必要はない。
オーバーシュートを殆ど起生じないような大きな管電流
では遅延時間を最小とする必要がある。
遅延時間が大き過ぎる場合、或いは抵抗値が高過ぎると
、始動電圧は段歩状に変化する。
図面につき本発明を説明する。
第1図に示す本発明によるX−線発生器用回路において
、1は三相高圧変成器を示し、図面にはこの変成器の一
次巻線2のみを図示しである。
高圧変成器1はそれぞれ星形(スター)および三角(デ
ルタ)結線される2組の二次巻線を具えており、これら
の二次巻線の出力電圧を、雑誌rPrinciples
of Diagnostic X−rayAppar
atusJ (Ph1lips Technical
Library1975年第156頁)に記載されてい
るように、それぞれ三相整流ブリッジ3および4によっ
て各各整流する。
これら2個の三相整流ブリッジ3および4を直列に接続
すると共に、直接および測定抵抗5を介してそれぞれ接
地する。
2個の各三相整流ブリッジの出力直流電圧をそれぞれ後
段のフィルタ回路網に供給する。
これらのフィルタ回路網は抵抗値が約80にΩの各抵抗
6および7と容t 値が約1OnFの各コンデンサ8お
よび9とでそれぞれ構成する。
正および負の高電圧をそれぞれ供給する前記整流ブリッ
ジ3および4の出力端子間にX−線管35を接続する。
高圧変成器1の一次巻線2を管電圧調整用の制御変成器
(図示せず)と、三相整流ブリッジ10とに接続する。
整流ブリッジ100対角枝路にはサイリスタ11を設け
る。
このサイリスクは少なくとも部分的に管電圧をスイッチ
・オンさせる作用をし、また、このサイリスタ11はケ
ンチング(消滅)コンデンサ13および制限抵抗14と
直列のケンテングサイリスタ12と並列に接続する。
ケンチングサイリスタ12は自動露光制御装置またはタ
イマによって露光が終了した際にパルス発生器15から
点弧パルスを受信する。
ついで特にコンデンサ13もサイリスタ11を経て放電
するため、前記サイリスタは消弧する。
その後コンデンサ13は直流電圧発生器16によって再
充電される。
この電圧発生器16も三相ブリッジによって構成するこ
とができる。
第1図の回路はさらに、パルス状の高圧始動信号を供給
する発生器17も具えている。
以上上述した回路部分はドイツ国特許第 1563553号明細書から既知である。
第1図の回路の新規な特徴は、別のサイリスタ18と抵
抗19との直列回路をサイリスタ11と並列に接続し、
かつサイリスタ18を発生器17が供給する高圧始動信
号によってターン・オンさせると共に、サイリスタ11
を管電流に依存する遅延時間の経過後まではターン・オ
ンさせないようにすることにある。
サイリスタ11を遅延させてターン・オンさせるのにタ
イミング回路20を用いる。
このタイミング回路20は発生器17が供給する高圧始
動パルスによって始動し、しかもこのタイミング回路2
0は管電流に比例する抵抗5間の電圧降下の制御下でサ
イリスタ11を遅延させて点弧させる出力パルスを発生
し、この遅延時間はX−線管または高圧回路にそれぞれ
流れる電流の増加に伴なって減少させるか、或いは斯る
電流の低下に伴なって増大させる。
始動信号により適当な方法で前記電流に依存する遅延時
間で出力パルスを発生させるタイミング回路網を実現す
るには多(の方法がある。
その一例を第2a図に示す。
このタイミング回路網は比較器21を具えており、この
比較器により分圧器22.23から取り出される基準電
圧uHを抵抗24とコンデンサ25との接続点の電圧U
と比較する。コンデンサ25の下側端を演算増幅器26
の低オーム出力端子と抵抗27とを介して接地する。
比較器21は上記接続点の電圧uCが基準電圧uRに等
しくなるか、またはそれ以上となる際に出力パルスを発
生する。
コンデンサ25および抵抗27を露光開始以前に電子ス
イッチ28によって短絡する。
電子スイッチ28は破線で示すように、発生器17が供
給する高圧始動信号によって開放され、コンデンサ25
は高電圧がスイッチ・オンされると同時に充電し始める
演算増幅器260入力端子を管電流に比例する電流が流
れる測定抵抗5に接続する。
タイミング回路網の動作を第3a〜3c図につき説明す
る。
これら第3a〜3c図はコンデンサ25と抵抗24との
接続点における電圧の変化を時間の関数として示したも
のである。
極めて大きな管電流では抵抗5間の電圧降下、或いは演
算増幅器26の出力電圧が高くなり、コンデンサ25の
下側端の電位が基準電圧uRに対して正となるため、抵
抗24とコンデンサ25との接続点の電圧ucは直ちに
基準電圧uR以上となる(第3c図)。
管電流が第3c図に示す程急峻には立上がれないと云う
ことを無視し、しかもスイッチ28および比較回路21
のスイッチング遅れを無視すれば、パルス整形および電
位分離用として作用する段34を介してサイリスタ11
をターン・オンさ゛せる比較器21が発生する出力信号
はサイリスタ18をターン・オンさせる高圧始動信号と
一致する。
従ってサイリスタ18と直列の抵抗19はサイリスタ1
1によって短絡されるため、この抵抗は動作しなくなる
この抵抗は管電流が大きい場合には不要である。
その理由は、この場合には高圧変成器の漂遊インダクタ
ンスと高圧発生器固有の容量とから成る共振回路が強度
に減衰されて、過電圧が殆ど発生し得ないからである。
サイリスタ11による側路が遅れた瞬時に行なわれる場
合、高電圧はその遅延に応じて段歩状に上昇するように
なる。
これがため、大きな管電流では増幅器26の出力電圧が
基準電圧URよりも高くなるように増幅器26の利得お
よび基準電圧uRを互いに調整する必要がある。
平均の管電流(第3b図)における増幅器26の出力電
圧は基準電圧以下である。
従って電圧11(2はコンデンサ25が成る程度まで充
電されるまで(瞬時11)は基準電圧uBに達し得ない
ため、サイリスタ18のターン・オン時(瞬時t。
)と、サイリスタ11のターン・オン時(瞬時t、)と
の間に所定の遅延時間ΔT(例えば1m5ec)が得ら
れる。
この場合の遅延時間の大きさも抵抗24とコンデンサ2
5とより成るRC回路網の時定数に依存する。
この時定数および抵抗は特に中間管電流の範囲内で過電
圧が発生しないように設計する必要がある。
一方、抵抗19の短期挿入により電圧低下が生じないよ
うにする必要がある。
小さな管電流(第3a図)ではコンデンサ24と抵抗2
5との接続点の電圧ucはずっと遅れて基準電圧uRに
達するようになるため、発生器17の高圧始動信号と比
較器21の出力信号との間、すなわちサイリスタ18の
ターン・オン時とサイリスタ11のターン・オン時との
間の遅延時間(ΔT)はずっと大きくなる。
管電流がフィルタ回路網6,8;7,9(第1図)を流
れる電流よりも小さい場合、管電流の変動は特に、高圧
回路に流れる全管電流、従って高電圧をスイッチ・オン
する際のオーバーシュート特性には最早影響を及ぼさな
くなる。
これがため、管電流以外にフィルタ回路網に流れる電流
(この場合コンデンサ8の下側端を抵抗5に接続する代
りに接地する必要がある)を測定して、管電流がさらに
低下しても高圧回路で測定される全電流が殆んど変化せ
ず、従って遅延時間が変化しないようにするのが有効で
ある。
大抵の場合(例えば管電流を制御する場合)、フィルタ
回路網6〜9を流れる電流を測定するのは望ましくな(
、これらの場合にはフィルタ回路網6〜9を整流ブリッ
ジ4の出力端子に直接接続する必要がある。
これにより遅延時間がフィルタ回路網それ自体で不必要
に長(なるが、これは何等問題にならない。
その理由は、たとえサイリスタ11が極めて小さな管電
流での露光中に決してターン・オンしなくても、一次側
に変換された管電流によって抵抗19(0,3〜1オー
ム)間に発生する電圧降下は低くなり、これは管電圧を
殆んど低下させることにはならないからである。
高圧回路のフィルタ回路網6〜9は省くこともできるが
、この場合には小さな管電流での過電圧をなくすために
抵抗値の高い抵抗19を用いる必要がある。
コンデンサ25の下側端を直接接地し、かつ基準電圧u
Rを高圧回路の電流に依存する量だけ変化させることも
できる。
コンデンサ25の充電の代りに放電を利用することもで
き、この場合には管電圧をスイッチ・オンさせる前にス
イッチ28を開き、管電圧のスイッチ・オン後に閉じて
、コンデンサがこのスイッチ28を経て放電し得るよう
にすることもできる。
コンデンサ電圧の代りに充電抵抗240両端間の電圧を
用いることもできる。
また、この充電抵抗24は定電流源、例えばトランジス
タのコレクターエミッタ接合と置き換えることができ、
この場合トランジスタのベースを定電位源に接続する。
第2b図はタイミング回路網の変形例を示したものであ
る。
このタイミング回路網も比較器、すなわち限界値回路2
1と、基準電圧を規定する分圧器22.23と、露光開
始前にスイッチ28によって短絡され、従って放電する
コンデンサ25とを具えている。
このタイミング回路網にはさらに1組の充電抵抗30も
設け、これらの各抵抗を各遅延時間毎にスイッチ29を
介してコンデンサ25に接続する。
スイッチ29は管電流制御装置31に結合させる。
高圧始動信号とサイリスタ11のターン・オン時との間
の遅延、従って抵抗19が一次回路に挿入される時間間
隔は前記コンデンサ25に接続される充電抵抗30の値
によって決定する。
これがため、充電抵抗30は連光に設計して、これらの
抵抗が挿入される場合の管電流、或いは管電流の範囲に
対して、過電圧或いは電圧低下の何れもが決して生じな
いようにする。
抵抗群300代りにポテンシオメータを用い、このポテ
ンシオメータの摺動子を管電流制御装置31に接続する
こともできる。
また、1個のコンデンサと1組の充電抵抗の代りに、1
個の充電抵抗と1組のコンデンサとを用いることもでき
る。
タイミング回路網をデジタル手段によって実現すること
もできる。
このようなデジタル式タイミング回路網は例えば発振器
、カウンタおよびテジタル比較回路をもって構成するこ
とができる。
上記カウンタは発振器によって供給されるパルスを計数
しく発振器は高圧始動信号で始動する)、比較回路は上
記カウンタによる計数結果を予定値と比較し、かつこの
予定値に達した際に、サイリスタ11をターン・オンさ
せる信号を発生する。
発振器は電圧−周波数変換器を具えており、この変換器
は管電流、或いは高圧回路の電流に比例する電圧をこの
電圧に比例する周波数、或いは上記電圧の増加、場合に
よっては上記電圧の微分商に応じて増大する周波数に変
換する。
従って大きな管電流では周波数が高く、予定値に極めて
迅速に達するが、小さな管電流では発振器周波数が低(
、予定値には比較的ゆっくり達する。
第1図では三相変成器を用いる例について述べたが、本
発明は単相交流電圧用の交流変成器のみを具えるX−線
発生器にも用いることができる。
第1図に示す三相変成器の場合には三相整流ブリッジ1
0を三相巻線の星形の各点(スターポイント)に接続し
、この整流ブリッジの対角枝路にサイリスタ11および
18を設けているが、本発明は一次巻線を別の方法で接
続する高圧変成器を具えるX−線発生器にも適用するこ
とができる。
この例を第4図に示す。
この場合1′は三相変成器を示し、この変成器のデルタ
結線する一次巻線2′のみを図示してあり、この変成器
の二次巻線(図示せず)は第1図につき述べたと同様な
方法で接続することができる。
三相幹線の三相電圧R2S、Tをそれぞれトライアック
11’、 32および33を介して三相変成器1′の3
個の一次巻線2′に供給する。
トライアック11′をトライアック18′と抵抗19′
との直列回路に並列に接続する。
トライアツク1B’、32および33は1つの相電圧の
位相に対する特定瞬時にターン・オンし得るだけである
斯様な一次巻線の配置原理はドイツ国特許第11839
98号明細書から既知である。
しかしこの明細書における回路ではトライアックの代り
に電気機スイッチを用いている。
幹線電圧の位相関係が、例えばR相に接続される巻線に
よって高圧整流ブリッジの出力端子に直流電圧を形成す
るのに最長の時間がかかるような関係にある場合、すな
わち三相変成器1′の二次巻線(図示せず)もデルタ結
線する場合には相電圧Rよりも120°だけ進んでいる
相電圧Tが零を通過する際、或いはその直前にサイリス
ク18′。
32および33を常にターン・オンさせる。
第2aおよび2b図につき述べたと同様に設計し得るタ
イミング回路網は、管電流または高圧回路の電流に依存
し、かつ管電流または高圧回路の電流が低下するにつれ
て増大する時間の後にトライアック11′を点弧する。
高電圧をスイッチ・オンさせると、抵抗19′は高圧変
成器の漂遊インダクタンスと高圧発生器の容量とにより
構成される共振回路を減衰させ、また抵抗19′が挿入
される時間間隔が管電流または高圧回路の電流に適当に
依存するようにタイミング回路網を設計する場合には、
抵抗19′の挿入時に高電圧をプリセット値以下に低下
させることなく、ターン・オン時の過渡現象を第4図に
示す回路で除去することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるX−線発生器用回路の一例を示す
回路図、第2aおよび2b図はタイミング回路網をそれ
ぞれ示す回路図、第3a〜30図は第2a図によるタイ
ミング回路網に対する種々の管電流での入力電圧の変化
を時間の関数で示す特性図、第4図は本発明による回路
における一次回路の変形例を示す回路図である。 1.1’・・三相高圧変成器、2,2/−・・変成器−
次巻線、3,4・・・整流ブリッジ、5・・・測定抵抗
、6゜8;7,9・・・フィルタ回路網、10・・・三
相整流ブリッジ、11・・・サイリスク、12・・・ケ
ンチングサイリスタ、13・・・ケンチングコンデンサ
、14・・・制限抵抗、15・・・パルス発生器、16
・・・直流電圧発生器、17・・・高圧始動信号発生器
、18・・・サイリスク、19・・・抵抗、20・・・
タイミング回路網、21・・・比較器、22.23・・
・分圧器、24・・・抵抗、25・・・コンデンサ、2
6・・・演算増幅器、27・・・抵抗、28・・・電子
スイッチ、29・・・スイッチ、30・・・充電抵抗、
31・・・管電流制御装置、11’、 1 B’。 32.33−・・トライアック、34・・・パルス整形
兼電位分離段、35・・・X−線管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 管電圧をスイッチ・オンさせる少なくとも1個の第
    1電子スイツチ11 、11’を具え、このスイッチを
    X−線管35の電源用高圧変成器1,1′の一次回路に
    設けたX−線発生器用回路において、第2電子スイツチ
    18 、18’と抵抗19.19’との直列回路を前記
    第1電子スイツチi 1. i i’に並列に接続し、
    かつ高圧始動信号を出力端子に発生する発生器を設けて
    あり、該発生器の前記出力端子を前記第2電子スイツチ
    18 、18’と、タイミング回路網20の一方の入力
    端子とに接続して、これらの第2電子スイツチ18 、
    18’およびタイミング回路網20を同時にスイッチン
    グ・オンさせるようにし、前記タイミング回路網20の
    他方の入力端子は前記X−線管の管電流に比例する電流
    信号を受信するようにし、前記タイミング回路網20の
    出力端子を前記第1スイッチ11.11’に接続して、
    タイミング回路網200Å力端子に供給される電流信号
    が小さくなるにつれて遅延時間が長くなるべく前記高圧
    始動信号に対して遅延された前記タイミング回路網20
    の出力信号によって前記第1電子スイツチをスイッチン
    グ・オンさせるようにしたことを特徴とするX−線発生
    器用回路。
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