JPS628499A - 高電圧発生装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はＸ線装置に用いる高電圧発生装置にかかわり、
特に電力制御を適切に行って、精度の良いＸ線管用の高
電圧を得ることのできるインノクータ方式の高電圧発生
装置に関するものである。

〔発明の技術的背景その問題点〕

Ｘ線管印加用の高電圧（以下、管電圧と略称する）は適
正なＸ線写真を得るために可能な限シ安定でまた、設定
値通りの値をＸ＠曝射中、維持できることが望ましい。

そのために、近年、Ｘ線用電力制御の分野においては大
型半導体を使用したコンΔ−夕及びインバータ技術が応
用されるようになってきた。

第３図にその一例を示す。　− 図において、ＳｗＸはＸ線曝射開始スイッチでろ、６、
’ｒｓはＸ線陽射時間をセットする曝射時間設定器であ
る。ＴＭＡはこの曝射時間設定器ＴＳによりセットされ
たＸ線陽射時間としてセットされるとともにＸ線曝射開
始スイッチｓｗｘを投入することによシその電源ライン
Ｖｃｃより信号を受けて、このセットされた時間だけ陽
射信号を発生する陽射時間制御用タイマである。

ＤＪはとの曝射時間制御用タイマＴＭＡの発生する曝射
信号を受けてこの陽射信号を受ける間、設定パルス幅の
駆動信号を発生する第１のドライバ回路である。

ＰＳは直流電源であ）、Ｓｌはｎｐｎ形のスイッチング
用トランジスタである。トランジスタ８１は前記第１の
ドライバ回路ＤＪの発生する駆動信号を受けてその駆動
信号入力期間、前記直流電源ＰＳ出力を通す。Ｌはトラ
ンジスタＳ１の後段における電源ラインの正極側に直列
接続されたコイル、ＣはトランジスタＳｌの後段におけ
る電源ライン間に接続された充電用のコンデンサ、Ｒｄ
はこのコンデンサＣに並列接続された前記コンデンサＣ
の電荷放電用の抵抗であり、これらにより平滑回路を構
成している。尚、第１のドライバＤ１、トランジスタＳ
１、コ（Ａ／Ｌ１抵抗Ｒｄ、コンデンサＣにてＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータを形成しており、第１のドライバＤＪの駆
動信号出力のパルス幅にてＤＣ−ＤＣコンバータ出力電
圧が決定される。

Ｔは高電圧発生用の主変圧器であり、−次側、二次側と
も中間タップ付の巻線を有している。

Ｂ２．Ｂ３はＤＣ−ＡＣインバータ用のｎｐｎ形トラン
ジスタであり、トランジスタＳ２は前記主変圧器Ｔの一
次巻線のうち、中間タップよシ見て分割した一方の巻線
ｎｐ２の一端と前記ＤＣ−ＤＣコンバータの負極側の出
力母線との間に接続され、巻線ｎｐ２に供給する電源出
力をオンオフする。また、トランジスタＳ３は前記主変
圧器Ｔの一次巻線のうち、中間タップより見て分割した
他方の巻線ｎｐ３の一端と前記ＤＣ−ＤＣコンバータの
正極側の出力母線との間に接続され、巻線ｎｐＪに供給
する電源出力をオンオフする。

Ｄ２．Ｄ３は前記曝射時間制御用タイマＴＭＡの発生す
る曝射信号を受けてこの曝射信号を受ける間、所定／？
ルス幅の駆動信号を発生する第２及び第３のドライバ回
路である。これらのうち、第２ドライバ回路Ｄ２は前記
トランジスタＳ２を駆動制御し、また、第３のドライバ
回路Ｄ３は前記トランジスタＳ３を駆動制御する。

Ｄはブリッジ形の余波整流回路であシ、前記主変圧器Ｔ
の二次巻線の出力を倍電圧全波整流して管電圧としてＸ
線管ＸＴに与える。

このような構成のＸ線装置用高電圧発生装置は、陽射時
間設定器ＴＳによシ予め、所望のＸ線曝射時間をセット
しておく。これによυ曝射時間制御用タイマＴＭＡはこ
の曝射時間設定器ＴＳによりセクトされた値をＸ＠曝射
時間としてセットされる。そしてＸ線曝射開始スイッチ
宛を操作すると、Ｘ線曝射開始スイッチＳＷよシ曝射時
間制御用タイマＴＭＡに陽射開始指令信号イが与えられ
（第５図のイ参照）、陽射時間制御用タイマＴＭＡは曝
射信号口（第５図の口参照）゛を前記設定時間の経過す
るまでの間、発生する。この曝射信号口は第１のドライ
バ回路ＤＪに与、ｔられ、この第１のドライバ回路Ｄ１
は陽射信号口を受けると設定したパルス幅のスイッチン
グ信号ホを出力して、トランジスタＳ１に与える。する
と、このトランジスタＳ１はそのパルス幅の間、直流電
源ＰＳの出力を通す。これによシ、トランジスタＳｌを
介してスイッチング時のノクルス幅対応レベルで、且つ
、平滑回路で平滑された直流電圧（すなわち、コンデン
サＣの充電電圧チ：Ｅｃ相当（第５図のテ参照））が主
変圧器Ｔの一次側に供給されることになる。

一方、第２のドライバ回路Ｄ２、第３のドライバ回路Ｄ
３は曝射時間制御用タイマＴＭＡの出力を受けると、そ
の間、互いに同時にオンとならないような位相関係で所
定のノセルス幅の駆動信号へ、ト（第５図のへ、ト参照
）を発生し、各々対応するトランジスタｆ３２．ｓ３に
与える。

これにより主変圧器Ｔの一次巻線ｎｐ２　、　ｎｐＪに
はそれぞれ交互に直流電圧が逆極性で印加され、インバ
ータ動作が成される。

そのため、二次巻Ａ１１ｎｓ側には一次巻線の印加電圧
およびスイッチング時間および主変圧器Ｔの外圧比で定
まる交流電圧が発生する。この交流電圧は全波整流回路
りで整流され、Ｘ線管ＸＴに管電圧として供給される。

この結果、Ｘ線管ＸＴからは前記陽射時間設定器ＴＳの
設定時間分のＸ線が曝射される。

このとき、管電圧Ｖｔは Ｖｔ＝（（ｎｓ−Ｅｃ）／ｎｐ２）＝（（ｎｓ−Ｅｃ）
／ｎｐＪ）　　−・（１）但し、ｎｐ２　＝　ｎｐ３と
する。

と表わすことが出来る。

従って、管電圧Ｖｔを所望の値にするには、ＤＣ−ＤＣ
コンバータの出力電圧Ｅｃを所望の値に制御すれば良い
。

ＥｃはコンデンサＣの端子電圧でアリ、半導体スイッチ
であるトランジスタ′Ｓ１がオンし続ける時、最大値と
なる。これは言替えると、トランジスタＳ１を断続すれ
ばＥｅの値は最大値よシも低くなシ、このトランジスタ
Ｓ１の断続の程度でＥｃを所望の値にすることができる
と云うことを意味する。

Ｅｃの断続の程度をデユティレシオと云う。このデユテ
ィレシオを変える方法としてノ４ルス幅制御法とパルス
周波数制御法がある。ノクルス幅制御法を例にとってデ
ユティとＥｅの関係を示すと第４図の如きとなる。

第４図（ａ）は第１のドライバ回路Ｄ１の出力する駆動
信号ホのパルス幅を小さくした場合の例であり、・クル
ス間隔をτ、パルス幅をＰｌとするとデュテ４　Ｄｕｔ
ｙ７はＤｕｔｙ　ｌ　＝　Ｐ　１／τとなる。

この場合、ＥＣは電圧レベルが小さい。

第４図（ｂ）は第１のドライバ回路Ｄ１の出力する駆動
信号ホのＡｌルス幅を大きくした場合の例であり、・臂
ルス間隔をτ、パルス幅をＰｌとすると７ｊ、テ４　Ｄ
ｕｔｙ２はＤｕ　ｔｙ　２　＝　Ｐ　２／　ｒとなる。

この場合、Ｅｃは電圧レベルは太キい。

すなわち、これらよりデユティレシオとＥｃは比例する
と考えられる。そして、デユティレシオを変えてコンデ
ンサＣへの充電量を制御することでＥｃＯ値の制御を行
うことが可能となる。

ところで、第３図において、トランジスタ８１゜８２．
８３のスイッチング（断続）開始からスイッチング停止
までがＸ線陽射時間に相当し、この間、管電圧ＶｔがＸ
線管ＸＴに印加される。

そして、スイッチング停止時はトランジスタ８１゜８２
．８３が開いた状態になる。このときのＥｃはスイッチ
ング停止直前のＶｔに相当したＥＣ値から放電用の抵抗
Ｒｄを通して放電を続け、最終的にはＥｅ＝０（Ｖ）と
なる。放電に要する時間は、放電抵抗Ｒｄの抵抗値とコ
ンデンサＣの容量に対応した時定数より定まる。この時
定数による自然放電での電圧変化は第５図のテの如くで
ある。

ところで、このような動作モードにおいて、Ｅｃ＝０（
Ｖ：ｌとなる以前に次の新たなＸ線曝射指令が与えられ
てＸｌｌ１！＠射が開始されると、コンデンサＣに残留
していた電荷の影響によシ、Ｘ線曝射開始直後、所望の
管電圧より高い電圧が発生し、場合によってはこの発生
電圧はＸ線管ＸＴの許容表穴印加電圧を超えることもあ
る。

このような非制御状態にあっては管電圧精度規定値に納
まる筈もなく、従って、Ｘ線管の損傷を招く恐れもあシ
、また、所望の線量以上のＸ線が曝射されることによっ
て、撮影されたＸ線写真の画質にも悪影響を与える。

〔発明の目的〕

本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであシ、その
目的とするところはＸ線曝射終了後のＤＣ−ＤＣコンバ
ータのコンデンサの充電電荷を速やかに放電させること
が出来、Ｘ線撮影を比較的短時間のうちに繰返す場合に
おいて、次のＸ線曝射時にＸ線管に安定した所望値の管
電圧を供給することができるようにして過大な管電圧発
生の無いようにし、安全で、且つ、良質のＸ線写真を得
ることのできる高電圧発生装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

すなわち、上記目的を達成するため本発明は、指令によ
シ設定時間動作して直流電圧を所望のレベルの直流電圧
に変換し出力するコンバータとこのコンバータにより変
換された直流電圧を前記指令により前記設定時間動作す
る切換え用スイッチング素子により昇圧用変圧器に交互
に逆極性に切換えて与えて交流電圧に変換するインバー
タとを備えた高電圧発生装置において、前記指令発令よ
り、前記設定時間経過した後に予め設定した所定時間動
作し、前記切換え用スイツチング素子を動作させる放電
制御用の放電制御指令手段ｙを備えて構成したことを特
徴とする。そして、前記指令発令時よシ、前記設定時間
経過後に予め設定した所定時間、放電制御指令手段を動
作させ、これＫよシ前記切換え用スイッチング素子を引
き続き動作させて前記コンバータの残存電荷を放電制御
し、これにより前記コンバータの残存電荷を速やかに放
電するようにする。

、〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例について第１図、第２図を参照
しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、基
本的には第３図構成と同じである。

従って、異なる部分を説明し、第１図中第３図と同一物
には同一符号を付してその説明は省略する。第１図構成
に於いて、第３図の構成と異なる部分は第２、第３のド
ライバ回路Ｄ２．Ｄ３に駆動信号として従来のように陽
射開始制御用タイマ龍の出力でのみ、これら第２、第３
のドライバ回路Ｄ２．Ｄ３を駆動するのでは無く、曝射
制御用タイマＴＭＡの出力する曝射信号口の終了後、イ
ンバータの出力電圧Ｅｃの放［Ｋ要する時間幅分の放電
制御信号ハ（第２図のハ参照）を発生する放電制御用タ
イマＴＭＢを設けてこの放電制御用タイマＴＭＢの出力
によシ正規のＸ線　　　　′曝射時間終了後に引き続い
てインバータ出力電圧Ｅｃの放電に要する時間幅分、駆
動するようにした点である。ＯＲはオア回路であり、曝
射制御用タイマＴＭＡの出力する曝射信号と放電制御用
タイマＴＭＢの出力のオアダートとして機能する。

次に上記構成の本装置の作用について説明する。

平滑回路の出力電圧であるインバータ出力電圧Ｅｃはト
ランジスタＳ２．Ｓ３により構成されるコンバータによ
シ交互に主変圧器Ｔの一次巻線ｎｐ２ｒ　ｉｐ、？に印
加される。その印加方向はＬｏｏｐ２　＋　Ｌｏｏｐ３
で示すように中間タップを基準に見て巻線の両端方向に
交互に電流が流れるように交互に切換えながら印加され
る。

従って、主変圧器での二次側の巻線ｎｓには一次／二次
巻線の巻数比倍の電圧が誘起され、全波整流回路りを経
て直流の管電圧ｖｔに変換された後、Ｘ線管ＸＴに印加
される（前記１式参照）。

一方、トランジスタＳｌ、Ｓ２．Ｓ３には図示したよう
に１それぞれのドライバ回路ＤＩ。

Ｄ：ｒ、Ｄｓが接続されている。そして、ドライバ回路
Ｄ１はＸ線曝射開始スイッチ麓がオンされるとこのＸ線
曝射開始スイッチ獣よシ出力される曝射開始指令信号イ
（第２図のイ参照）を受けた曝射時間制御用タイマＴＭ
Ａよシ、曝射時間設定器ＴＳＫよシ設定された設定時間
、駆動信号口が出力される。この駆動信号口は第１のド
ライバ回路Ｄ１に与えられ、この第１のドライバ回路Ｄ
１は駆動信号口を受けて所望のコンバータ出力電圧Ｅｃ
が得られるデユティ比の断続・ぐルスをスイッチング信
号ホとして出力する（第２図のホ参照）。

これによシ、トランジスタＳ１は曝射時間設定器ＴＳに
よシ設定された設定時間、所望のコンバータ出力電圧Ｅ
ｃが得られるデユティ比の断続パルスをスイッチング信
号として受けて、直流電源ｐｓ小出力スッチングして通
し、コンバータ出力電圧として主変圧器Ｔに与える。こ
の時のコンバータ出力電圧Ｅｃは、第２図のチの如くで
ある。

故にトランジスタＳ１は管電圧制御とともにＸ線曝射オ
ン／オフの主スィッチとしても機能する。

また、陽射制御用タイマＴＭＡの出力する曝射信号口は
第１のドライバ回路ＤＪの他に放電制御用タイマＴＭＢ
およびオア回路ＯＲにも送られる。従って、オア回路Ｏ
Ｒを介して第２図に示すように第２、第３のドライバ回
路Ｄ　２　、　Ｄ　、９に駆動信号二が与えられ、第２
、第３のドライバ回路Ｄ２．Ｄ３は第２図へ、トに示す
ように交互にパルス信号を発生してトランジスタ８２゜
Ｓ３を交互にスイッチングさせ、インバータ動作させる
。

このようにして、所定の時間、曝射制御用タイマＴＭＡ
からは曝射信号口が出力され、これによって、インバー
タは駆動されて、主変圧器Ｔ１全波整流回路りにより、
所定の管電圧が発生され、Ｘ線管ＸＴに与えられてＸ線
の曝射が成される。

他方、放電制御用タイマＴＭＢは曝射制御用タイマＴＭ
Ａの出力する曝射信号口の出力終了と同時にＥｅの放電
に要する時間幅分の放電制御信号ハ（第２図のハ参照）
を発生する。

そして、この放電制御信号ハは駆動信号二（第２図参照
）としてオア回路ＯＲを介して第２、第３のドライバ回
路Ｄ２．Ｄ３に与えられる。そのため、第２、第３のド
ライバ回路Ｄ２゜Ｄ３は曝射信号終了後も引き続いてコ
ン・ぐ−タのコンデンサ電圧Ｅｃの放電に要する時間幅
分第２図へ、トに示すように交互にパルス信号を発生し
てトランジスタＳ２．Ｓ３を交互にスイッチングさせ、
インバータ動作させる。そのため、コンデンサＣの残留
電荷は直ちに放電され、コンバータ出力電圧Ｅｃは速や
かに零になる。この残存電荷放電制御時における放電制
御信号ハは第２、第３のドライバ回路Ｄ　２　＊　Ｄ　
Ｊにのみ与えるため、コンバータ側の回路は働かず、従
って、コンバータ側の充電ルーダＬｏｏｐｌは解放され
ているのでコンデンサＣは新たに充電されることは無い
。

このようにして、ＸＩＩＪ撮影に必要な所望の時間、Ｘ
線曝射制御が成された後に、引き続いてコンバータのコ
ンデンサ電圧Ｅｃの放電に要する時間、インバータを駆
動させるようにしたので、コンバータのコンデンサ電圧
Ｅｃは第２図チに実線で示すようにその残存電荷がこの
間に完全に放電される。

そのため、次回にＸ線曝射開始指令を与えてＸ線曝射を
開始した場合に従来のようにＥｃの残存電荷のために、
異常な高電圧が発生すると云った心配が無くなる。

Ｅｅの残存電荷放電のために必要な時間は自然放電の場
合に較べて極めて短い１０　ｍｓ＠ｅ程度以下で十分で
ちるため、特殊な高速連続撮影を除けば次のＸ線曝射時
にはＥｃは放電し切れることになシ、従って、本装置に
よれば短時間に繰返してＸ線曝射を行う場合においても
、Ｘ線曝射時には常に所望の管電圧を安定して供給する
ことが出来るようになる。そのため、良質のＸ線写真が
得られるようになる他、Ｘ線管に過大電　。

圧を与えて破損すると云った心配も無くなる。

尚、本発明は上記し、且つ、図面に示す実施例に限定す
ることなくその要旨を変更しない範囲内で適宜変形して
実施し得るものであシ、例えば、ス、チングそしとして
実施例ではトランジスタを用いた例を示−したが、これ
に限らすＧＴＯ等のような他の素子を用いるようにして
も良く、また、スイッチ形式及びその素子数も実施例に
限定すること無く、また、ドライバ回路やタイマの組み
合せ等についても適宜変更してもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によればＸ線曝射時には所
望の管電圧を安定して供給することが出来るようにな９
、良質のＸ線写真が得られるようになる他、短時間に繰
返しＸｆｓ撮影を行う際等において、Ｘ線管に過大電圧
を与えて破損すると云った心配も無くなる等の特徴を有
する高電圧発生装置を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２閲は
その作用を説明するだめのタイムチャート、第３図は従
来例を示すブロック図、第４図はコンバータの作用を説
明するためのタイムチャート、第５図は第３図に示す従
来装置の作用を説明するためのタイムチャートである。 ｓｗｘ−ｘ　＠曝射開始スイッチ、ＴＳ・・・曝射時間
設定器、ＴＭＡ−・・吻射時間制御用タイマ、ｖｃｃ・
・・電源ライン、Ｄｌ、〜Ｄ３・・・ドライバ回路、Ｐ
Ｓ・・・直流電源、Ｓｌ、〜Ｓ３・・・スイッチング用
トランジスタ、Ｌ・・・コイル、Ｃ・・・コンデンサ、
Ｒｄ・・・放電用の抵抗、Ｔ・・・主変圧器、ｎｐ２．
　ｎｐＪ・・・−次巻線、ｎｓ・・・二次巻線、Ｄ・・
・全波整流回路、ＸＴ・・・ＸＩＱ管、ＯＲ・・・オア
回路、ＴＭＢ・・・放電制御用タイマ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 指令により設定時間動作して直流電圧を所望のレベルの
   直流電圧に変換し、出力するコンバータとこのコンバー
   タにより変換された直流電圧を前記指令により前記設定
   時間動作する切換え用スイッチング素子により昇圧用変
   圧器に交互に逆極性に切換えて与えて交流電圧に変換す
   るインバータとを備えた高電圧発生装置において、前記
   指令発令より、前記設定時間経過した後に予め設定した
   所定時間動作し、前記切換え用スイッチング素子を動作
   させる放電制御用の放電制御指令手段を備えたことを特
   徴とする高電圧発生装置。