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基于高频逆变技术用于X光机研究设计与解决方案

作者:时间:2013-12-04来源:网络收藏
,输出电压的有效值大小受两个互补驱动信号的占空比D决定,控制芯片为TL494。图4为基于TL494设计的X射线机阳极电流控制原理。其原理描述如下,阳极电流反馈信号Ia与设定电流Iref比较进行误差放大后,再第一次限幅保护,其幅度的大小由灯丝推挽电路保护电流决定,然后再送入脉宽调制集成电路TL494的PWM比较器;若误差信号增大,它与振荡三角波信号比较后,输出的方波信号占空比变小,这样会使通过灯丝的电流变小,进一步降低了阳极电流。至于阳极高压对阳极电流的影响,它巧妙地利用了TL494的死区时间控制端,即用输出电压的大小改变输出灯丝驱动信号占空比的最大值。这是一种非线性补偿方法。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/227679.htm

基于高频逆变技术用于X光机研究设计与解决方案

2 整机控制电路

X光机的整机控制电路采用单片机,任务包括设定阳极高压、电流、曝光时间、保护电路、高压与灯丝工作的使能时序控制等。这里特别需要强调高压产生电路与灯丝加热的控制时序问题。与其他真空电子管设备一样,灯丝加热需要一定时间预热才能稳定发射电子,而高频逆变器与倍压电路相结合产生高压这种电路类型,它的特性类似于电压源,与传统的工频升压变压器相比较而言,其内阻小;如果高压反馈电路的取样位置与控制闭环回路的设计不是很恰当,且灯丝没有工作或轻载工作时容易造成高压部分空载或轻载工作,这样全桥变换器的功率开关器件工作在极低占空比下,高压输出还有高次谐波分量多, EMI严重,容易产生尖脉冲在X球管内产生打火,损坏球管。所以两者的工作时序要配合好,高压部分工作前要先启动灯丝加热,高压部分关闭也先于灯丝加热关闭,即灯丝加热工作时序宽度要覆盖阳极高压工作时序。3 实验与结论

根据上述思路和电路设计了样机,阳极高压部分的设计要求是输出范围为50~90kV,电流为4~20mA。实验分下面几个部分进行:

(1)检测高压产生部分。检测项目包括输出高压在电网波动情况下(220 V土10%)的稳定性与调整情况、高压输出上升沿的时间、开关机时有没有输出电压过冲现象、保护电路的可靠性以及其他有关的电气安全。

(2)对X球管产生部分的安装绝缘处理检查。所有的高压电路与球管采用优质特氟龙安装固定,并在真空状态下灌注变压器油、密封,防止气泡融入油中影响绝缘等级。

(3)灯丝加热电路的实验。主要是对推挽变压器和保护电路进行测试,防止输出的17kHz交流加热信号中因漏感造成有过高的幅度烧坏灯丝。根据所选用X球管的情况,确定灯丝加热的预热时间比高压产生部分的启动信号早2~3s,而关闭时间比高压结束信号迟1s。图5为X球管在正常工作时高压输出信号和阳极电流的采样波形。上面的波形为阳极电流Ia△7.2mA,下面的波形为阳极高压Va△68 kV。从波形可看出,整个阳极高压稳定,高压逆变器部分效率约为89%。图6为阳极高压与阳极电流的关系曲线。从图中可以看出,阳极电流基本上不变,说明上面提到的灯丝加热控制电路非常有效。

基于高频逆变技术用于X光机研究设计与解决方案

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4 结语

本文使用高频逆变技术设计了X光机的高压产生电路与灯丝加热电路,使用非线性控制技术实现了阳极电流的精确控制,并对控制时序关系进行了说明。该装置体积小,重量轻,效率高。

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关键词: 高频逆变技术

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