CN102412726A - 全桥软开关医用x光机高压直流电源 - Google Patents

全桥软开关医用x光机高压直流电源 Download PDF

Info

Publication number
CN102412726A
CN102412726A CN2011103788018A CN201110378801A CN102412726A CN 102412726 A CN102412726 A CN 102412726A CN 2011103788018 A CN2011103788018 A CN 2011103788018A CN 201110378801 A CN201110378801 A CN 201110378801A CN 102412726 A CN102412726 A CN 102412726A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
full
power supply
ray machine
bridge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011103788018A
Other languages
English (en)
Inventor
唐治德
张海波
张正茂
杨冰
谢小慧
刘海龙
陈秀发
张晓斌
舒志强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
Original Assignee
Chongqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN2011103788018A priority Critical patent/CN102412726A/zh
Publication of CN102412726A publication Critical patent/CN102412726A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明公开了一种全桥软开关医用X光机高压直流电源，包括全桥逆变电路、LLC串联谐振电路、高频高压变压器、倍压整流电路和控制模块；所述全桥软开关X光机高压直流电源采用LLC串联谐振技术，使电压和电流之间没有交叠区，从而实现软开关，降低了开关管的开关损耗，使变换器的开关频率和输出功率进一步提高，且具有小型化和轻量化的特点；并且该高压直流电源采用调频控制，输出电压不会受到占空比丢失的影响，使得输出电压的调节范围变宽，提高了X光机电源的性能。

Description

全桥软开关医用X光机高压直流电源
技术领域
本发明涉及一种X光机高压直流电源，特别涉及一种全桥软开关X光机高压直流电源。
背景技术
X光机电源作为一种特殊的检测设备，在医疗方面得到了广泛的应用，由于X光机高压直流电源对X射线成像的重要性，使得X光机电源的设计和研究越来越受到关注。
现有的医用X光机高压直流电源采用传统的硬开关技术，由于开关管不是理想器件，在开关开通时会产生开关损耗，关断时会产生关断损耗。X光机电源的频率越高，因此产生的开关损耗与关断损耗也相应越高。这极大的限制了X光机电源开关频率和输出功率的提高，同时也不利于X光机电源向小型化和轻量化发展。
另一方面，目前的同类产品中的谐振变换器采用移相控制的方式，采用这种控制方式的谐振变换器，在原边电流换相过程中，原边电流不足以提供负载电流，副边整流二极管都导通，负载处于续流状态，其两端电压为零，这样副边占空比存在丢失，使得输出电压减小。
发明内容
本发明的目的是提供一种全桥软开关X光机高压直流电源，在现有的X光机高压直流电源的基础上，利用谐振变换电路产生谐振而实现软开关，降低开关管的开关损耗，使变换器的开关频率和输出功率进一步提高，并具有小型化和轻量化的特点；所述全桥软开关X光机高压直流电源的谐振变换器使用的是调频控制，输出电压不会受到占空比丢失的影响，扩大了输出电压的范围，进而提高X光机的性能。
本发明的全桥软开关X光机高压直流电源，包括依次连接的全桥逆变电路1、LLC串联谐振电路2、高频高压变压器3、倍压整流电路4和控制模块9。
所述全桥逆变电路1中，为四只MOSFET开关管(即金属氧化物场效应管)对应的四个桥臂组成；所述MOSFET开关管的体二极管作为续流二极管，为电流回馈给电源提供一条通路，所述MOSFET开关管存在结电容，通过对所述四只结电容的充放电而实现软开关。
进一步，所述LLC串联谐振电路2，接于所述全桥逆变电路1的输出端，由串联谐振电感Lr、串联谐振电容Cr、并联谐振电感Lm串联组成，其中所述串联谐振电感Lr为所述高频高压变压器3的初级线圈的漏感，所述并联谐振电感Lm与所述高频高压变压器3初级线圈并联，且所述并联谐振电感Lm的两端为所述LLC串联谐振电路2输出端；
进一步，所述高频高压变压器3接于所述LLC串联谐振电路2的输出端，由初级线圈与两个次级线圈构成，所述初级线圈与两个次级线圈中间有磁芯。
进一步，所述倍压整流电路4接于所述高频高压变压器3的输出，为单向双向的电路，且为对称结构，能实现理想的需要的直流电，而且减小了整流输出电压的纹波和电压降。
进一步，所述控制模块9接于所述倍压整流电路4的输出端，所述控制模块9的输出端接于所述全桥逆变电路1的输入端；所述控制模块9包括依次串接的采样电路8、控制器7、调制器6和驱动电路5。
本发明的全桥X光机高压直流电源所带来的益处是：
通过软开关技术，降低了MOSFET开关管的开关损耗，提高医用X关机电源的输出功率和效率；所述全桥X光机高压直流电源采用调频控制，输出电压不会受到占空比丢失的影响，扩大了输出电压的范围；并且上述电路结构有效利用电路中的寄生参数，减少额外电路元件的接入，简化电路的结构，也在一定程度上降低了电路的成本，使本发明的医用X关机电源的性价比得到了一定程度的提高。
附图说明
图1为本发明全桥软开关医用X光机高压直流电源的结构原理示意框图。
图2为本发明全桥软开关医用X光机高压直流电源的原理图。
图3为本发明全桥软开关医用X光机高压直流电源的LLC变换器等效模型。
图4为本发明全桥软开关医用X光机高压直流电源的输出电压波形。
图5为本发明全桥软开关医用X光机高压直流电源的120KV输出电压波形。
图6为本发明全桥软开关医用X光机高压直流电源的40KV输出电压波形。
具体实施方式
结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的具体说明。
本实施例中，图1为本发明的医用全桥软开关X光机直流电源的结构示意框图，如图所示，本发明的全桥软开关X光机高压直流电源，包括依次连接全桥逆变电路1、LLC串联谐振电路2、高频高压变压器3、倍压整流电路4和控制模块9。
本实施例中，图2为本发明全桥软开关医用X光机高压直流电源的原理图，如图所示，所述全桥逆变电路1中，为四只MOSFET开关管(即金属氧化物场效应管)所对应四个桥臂组成；所述MOSFET开关管的体二极管作为续流二极管，为电流回馈给电源提供一条通路；由于MOSFET开关管的开关频率最高，因而有利于医用X光机高压直流电源的小型化和轻量化；当电路输入380V-420V电压时，电流流经所述全桥逆变电路1时，通过对所述四只MOSFET开关管的控制，实现频率调节，使交流电变为所需要的高频交流电，完成变频和调压功能。
本实施例中，所述LLC串联谐振电路2接于所述全桥逆变电路1的输出端，由串联谐振电感Lr、串联谐振电容Cr、并联谐振电感Lm串联组成，其中所述串联谐振电感Lr为所述高频高压变压器3的初级线圈的漏感，所述并联谐振电感Lm与所述高频高压变压器3初级线圈并联，并联谐振电感Lm两端为所述LLC串联谐振电路2输出端；所述LLC串联谐振电路2具有空载工作能力，允许输入的电压范围宽，并且它有个两个谐振频率
Figure BDA0000111951410000032
当所述LLC串联谐振电路2产生谐振时，电压或电流周期性地通过零点，使得所述四只MOSFET开关管在零电压(或零电流)的条件下开通(或断开)，从而电流和电压之间没有交叠区，进而实现软开关。
本实施例中，所述高频高压变压器3接于所述LLC串联谐振电路2的输出端，由初级线圈与两个次级线圈构成，所述初级线圈与两个次级线圈中间有磁芯；所述高频高压变压器3对所述LLC串联谐振电路2输出的电流进行升压，从而得到所需的高压交流电。
本实施例中，所述倍压整流电路4接于所述高频高压变压器3的输出，为对称结构的单向双向的倍压整流电路，可以使输出电压近似增大四倍，并且动态响应速度快，能实现理想的需要的直流电，而且减小了整流输出电压的纹波和电压降，
本实施例中，所述控制模块9接于所述倍压整流电路4的输出端，所述控制模块9的输出端接于所述全桥逆变电路1的输入端；所述控制模块9包括依次串接的采样电路8、控制器7、调制器6和驱动电路5，用作反馈控制支路；所述控制模块9提供频率可调、占空比为50％、相差180°的两相脉冲，触发所述全桥逆变电路1中的四只MOSFET开关管。
本实施例中，图3为本发明的全桥软开关医用X光机高压直流电源的LLC串联谐振电路2等效模型；所述LLC串联谐振变换电路的输入电压为方波，其基波频率与所述LLC串联谐振电路2的谐振频率接近，故方波的基波分量对谐振网络起主导作用；因此，可以用基波等效(FHA)代替方波建立全桥LLC串联谐振变换电路等效电路，简称为基波等效输入模型。图中Rac是所述高频高压变压器3、所述倍压整流电路4和负载的等效电阻，交流电源是方波的基波分量。
本实施例中，图4为本发明全桥软开关医用X光机高压直流电源的输出电压波形，从本图中可以看出，输出电压稳态值是120KV，经过3.5mS达到稳态，上升时间为2.7mS，输出电压上升时间比较短。
本实施例中，图5为本发明全桥软开关医用X光机高压直流电源的120KV输出电压波形，从本图中可以看出，纹波峰峰值大小为149V，则纹波百分比为0.124％，输出电压纹波小。
本实施例中，图6为本发明全桥软开关医用X光机高压直流电源的40KV输出电压波形，从本图中可以看出，经过1.75mS达到稳态，输出电压纹波峰峰值大小为6.36V，则纹波百分比为0.0016％，输出电压上升时间和纹波都远满足X光机高压直流电源的要求。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种全桥软开关医用X光机高压直流电源，其特征是：包括：
全桥逆变电路(1)，用于对输入的交流电进行变频和调压；
LLC串联谐振电路(2)，连接于全桥逆变电路(1)的输出端，用于产生谐振，实现软开关；
高频高压变压器(3)，连接于LLC串联谐振电路(2)的输出端，用于升压；
倍压整流电路(4)，连接于高频高压变压器(3)的输出端，用于倍压整流，实现理想的高压直流电；
控制模块(9)，包括依次连接的驱动电路(5)、调制器(6)、控制器(7)和采样电路(8)，用作反馈控制支路。
2.根据权利要求1所述全桥软开关医用X光机高压直流电源，其特征是：所述全桥逆变电路(1)由四只开关管所对应的四个桥臂形成。
3.根据权利要求1或2所述全桥逆变电路1，其特征是：所述四只开关管均为MOSFET开关管。
4.根据权利要求1所述全桥软开关医用X光机高压直流电源，其特征是：所述LLC串联谐振路(2)包括串联谐振电感Lr、串联谐振电容Cr、并联谐振电感Lm；所述并联谐振电感Lm与所述高频高压变压器(3)初级线圈并联；所述串联谐振电感Lr、串联谐振电容Cr和并联谐振电感Lm串连，所述串联谐振电感Lr为所述高频高压变压器(3)初级线圈的漏感。
5.根据权利要求1所述全桥软开关医用X光机高压直流电源，其特征是：所述倍压整流电路(4)为对称的单相双向倍压整流电路。
6.根据权利要求1所述全桥软开关医用X光机高压直流电源，其特征是：所述控制模块(9)提供占空比为50％、相差为180°的两相脉冲。
7.根据权利要求1所述全桥软开关医用X光机高压直流电源，其特征是：调制器(6)为频率调制器。
CN2011103788018A 2011-11-24 2011-11-24 全桥软开关医用x光机高压直流电源 Pending CN102412726A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103788018A CN102412726A (zh) 2011-11-24 2011-11-24 全桥软开关医用x光机高压直流电源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103788018A CN102412726A (zh) 2011-11-24 2011-11-24 全桥软开关医用x光机高压直流电源

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102412726A true CN102412726A (zh) 2012-04-11

Family

ID=45914633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011103788018A Pending CN102412726A (zh) 2011-11-24 2011-11-24 全桥软开关医用x光机高压直流电源

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102412726A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103795251A (zh) * 2012-10-29 2014-05-14 台达电子工业股份有限公司 功率变换器及其控制方法
CN104158400A (zh) * 2014-07-18 2014-11-19 江苏博纬新能源科技有限公司 一种模块化高压供电电路
CN105226916A (zh) * 2014-06-25 2016-01-06 台达电子企业管理（上海）有限公司 隔离型功率变换器的电流采样方法及采样装置
WO2019086010A1 (en) * 2017-11-03 2019-05-09 Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. High voltage generator and control methods thereof
CN112072935A (zh) * 2020-09-16 2020-12-11 南通大学 一种基于全桥llc谐振电路的熔喷布驻极电源电路拓扑
CN113556043A (zh) * 2021-09-17 2021-10-26 四川英杰电气股份有限公司 一种谐振变换器的调频控制电路及其控制方法
CN113659852A (zh) * 2021-07-27 2021-11-16 广东志成冠军集团有限公司 开关电容谐振倍压整流变换器及其控制方法、控制系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101127484A (zh) * 2007-05-23 2008-02-20 中国科学院电工研究所 一种数字化高压直流电源

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101127484A (zh) * 2007-05-23 2008-02-20 中国科学院电工研究所 一种数字化高压直流电源

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
褚恩辉等: "X线管驱动用高频串联谐振形直流高压发生装置及其性能评价", 《电气应用》, vol. 28, no. 6, 31 March 2009 (2009-03-31) *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103795251A (zh) * 2012-10-29 2014-05-14 台达电子工业股份有限公司 功率变换器及其控制方法
US9231488B2 (en) 2012-10-29 2016-01-05 Delta Electronics, Inc. Power converter and method for controlling the same
CN105226916A (zh) * 2014-06-25 2016-01-06 台达电子企业管理（上海）有限公司 隔离型功率变换器的电流采样方法及采样装置
US9887631B2 (en) 2014-06-25 2018-02-06 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd Current sampling method and current sampling apparatus for isolated power converter
CN105226916B (zh) * 2014-06-25 2018-02-27 台达电子企业管理（上海）有限公司 隔离型功率变换器的电流采样方法及采样装置
CN104158400A (zh) * 2014-07-18 2014-11-19 江苏博纬新能源科技有限公司 一种模块化高压供电电路
WO2019086010A1 (en) * 2017-11-03 2019-05-09 Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. High voltage generator and control methods thereof
US11116068B2 (en) 2017-11-03 2021-09-07 Shanghai Unted Imaging Healthcare Co., Ltd. High voltage generator and control methods thereof
US11864302B2 (en) 2017-11-03 2024-01-02 Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. High voltage generator and control methods thereof
CN112072935A (zh) * 2020-09-16 2020-12-11 南通大学 一种基于全桥llc谐振电路的熔喷布驻极电源电路拓扑
CN113659852A (zh) * 2021-07-27 2021-11-16 广东志成冠军集团有限公司 开关电容谐振倍压整流变换器及其控制方法、控制系统
CN113556043A (zh) * 2021-09-17 2021-10-26 四川英杰电气股份有限公司 一种谐振变换器的调频控制电路及其控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5488722B2 (ja) スイッチング電源装置
Li et al. A single-stage interleaved resonant bridgeless boost rectifier with high-frequency isolation
US20200287461A1 (en) Dc-dc converter
CN201352763Y (zh) 一种移相全桥零电压零电流pwm变换器
KR102009200B1 (ko) 보조 lc 공진 회로를 갖는 양방향 컨버터 및 그 구동 방법
US20120195074A1 (en) DC-DC Converter Circuit For High Input-To-Output Voltage Conversion
CN101562399B (zh) 一种全桥双输出直流-直流变换器
CN102412726A (zh) 全桥软开关医用x光机高压直流电源
Gao et al. A high step up SEPIC-based converter based on partly interleaved transformer
WO2014155604A1 (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータ
CN108964474A (zh) 一种基于llc谐振变换器的三模态整流拓扑结构
KR102009351B1 (ko) ２개의 변압기 구조를 사용해 균형있는 ２차측 전류를 갖는 고효율 ｌｌｃ 공진 컨버터
CN110649814A (zh) 一种全桥三电平llc谐振变换器的混合控制方法
CN202276537U (zh) 一种x射线高频高压发生器变换电路
Shin et al. Analysis of LLC resonant converter with current-doubler rectification circuit
WO2013075401A1 (zh) 一种电源电路
CN110649802B (zh) 一种单级谐振式ac-dc功率因数校正变换装置的校正方法
CN201409088Y (zh) 一种全桥双输出直流-直流变换器
CN109412420B (zh) 双向隔离dc/dc电路及其采用的控制方法
Bai et al. Single power-conversion active-clamped AC/DC converter employing Si/SiC hybrid switch
Zhao et al. A high-efficiency hybrid series resonant DC-DC converter with boost converter as secondary for photovoltaic applications
CN103107729A (zh) 单相隔离并网逆变器及其控制方法
Elkhateb et al. DC-to-DC converter topologies for wireless power transfer in electric vehicles
CN101478249A (zh) 大电流互感器校验用直流电源
Jiang et al. A novel single-phase soft-switching unipolar PWM inverter

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120411