CN104104259A - 高频直流高压发生器 - Google Patents

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王永平
杨向民
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Abstract

本发明提供一种高频直流高压发生器，包括高压电源，与所述高压电源连接的整流电路，与所述整流电路连接的电容模块，其中，所述高频直流高压发生器还包括与所述电容模块耦合的电容短路检测电路，所述电容短路检测电路包括电流互感器及与所述电流互感器的次级绕组耦合的电阻部件，所述电流互感器的初级绕组与该电容模块耦合。该高频直流高压发生器可检测电容短路情况且同时减少了电子器件。

Description

高频直流高压发生器
技术领域
本发明涉及医用X射线成像诊断技术，更具体地，涉及X射线成像诊断系统中的高压发生器。
背景技术
高压发生器向X射线成像诊断设备中的X射线管提供高电压，以产生X射线。高压发生器通常将例如50Hz的交流电施加到高压变压器的初级，由变压器升压后进行整流成为高压直流电，以便施加到X射线管的阴极与阳极两端产生X射线。
但因整流后获得的直流电电压波纹较大，影响后级电路的正常工作，所以通常在整流电路之后施加高压平滑滤波储能电容以去除纹波影响。图1示意了常规的具有高压平滑滤波储能电容的高压发生器的电路原理图。
如图1所示，三相交流电源20传送的交流电经整流电路10转变为高压直流电，该直流电在送往X射线管之前需经过平滑滤波储能电容11a和11b的平滑滤波。
平滑滤波储能电容可帮助消除电压纹波较大的问题，但引入的新问题是如果该电容中的任意一个发生短路，则对后级电路造成一定损害。因此，如图1所示的电路中通常会设置有用于检测电容11a和11b是否发生短路的检测电路模块12。
如图所示，该常规电路中，检测电路模块12为差分放大电路，假设该电路中，电容11b和电容11a的大小相等，则其工作原理如下：在电容11a短路时，电容11b两端的电压变为原来的2倍，从而运算放大器的输入端12a处的电压相应增加，运算放大器的输出端Vo的值也转变为原输出端电压的两倍；在电容11b短路时，运算放大器的两个输入端12a和12b的输入均为0，由此算放大器的输出端Vo的值也转变为0。
如本领域技术人员所知道的那样，运算放大器需要电源供给但又无法承受直流高压，因此，在如图1所示的这种电路中，不得不设置若干分压电阻，以使经过电容11a和11b平滑滤波之后的电压下降到可供给给运算放大器的程度。由此，在实际电路印刷版（PCB）中，不得不配置一部分PCB空间给分压电阻。此外，如上所述的电路设计也使信号在传递方面有一定的延迟。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种高频直流高压发生器，其可检测电容短路情况，同时还减少了电子器件。该高频直流高压发生器包括高压电源，与所述高压电源连接的整流电路，与所述整流电路连接的电容模块，其中，所述高频直流高压发生器还包括与所述电容模块耦合的电容短路检测电路，所述电容短路检测电路包括电流互感器及与所述电流互感器的次级绕组耦合的电阻部件，所述电流互感器的初级绕组与该电容模块耦合。。
优选地，所述的高频直流高压发生器，所述电容模块包括一个电容单元或相互串联的一个以上的电容单元。
优选地，所述的高频直流高压发生器，其中，在所述电容模块包括一个电容单元的情况下，所述电流互感器的初级绕组与该电流互感器的该电容单元耦合；在所述电容模块包括相互串联的一个以上的电容单元的情况下，所述电流互感器的初级绕组与所述电容单元中的任一个耦合。
优选地，所述高频直流高压发生器，其中，所述电容单元包括一个或多个电容。
优选地，所述高频直流高压发生器，其中，在所述电容模块包括一个电容单元的情况下，所述电流互感器的初级绕组与该电流互感器的该电容单元中的一个电容耦合；在所述电容模块包括相互串联的一个以上的电容单元的情况下，所述电流互感器的初级绕组与所述电容单元中任意一个单元中的一个电容耦合。
本发明所述高频直流高压发生器通过设置电流互感器来检测电容短路情况，在达成检测功效的同时减少了元件数量。
附图说明
图1是常规的具有高压平滑滤波储能电容的高压发生器的电路原理示意图。
图2是根据本发明所述的高频直流高压发生器的电路原理图。
图3是图2所示电容模块23的一个具体示例。
具体实施方式
以下结合附图描述本发明。需要说明的是，以下实施方式仅是针对本发明的示例性说明而非限制。
图2是根据本发明所述的高频直流高压发生器的电路原理示意图。如图所示，该高频直流高压发生器包括交流电源20、整流电路22、电容模块23、电容短路检测电路24、以及与所述电容模块23的输出端电连接以将转换后的高压直流电输送给X射线管的后级电路25。
交流电源20一般为三相交流电源，其输出的三相交流电经由整流电路22转换为高压直流电。电容模块23接收整流后的电流，并滤去纹波。电容模块23包括第一电容单元230以及与第一电容单元230串联的第二电容单元231，各电容单元可包括一个电容，也可包括多个电连接的电容。电容短路检测电路24包括电流互感器240和电阻部件241，电流互感器240的初级绕组以如下方式与电容模块23耦合：电流互感器240在该电容模块23中的任意一个电容单元发生短路时，其初级绕组中流过的电流都有显著变化。作为示例，电流互感器240的初级绕组与电容模块23的电容单元中的一个电容或多个电容耦合。电流互感器240的次级绕组与电阻部件241电连接，电阻部件241的一端接地。高压发生器正常工作时，电流互感器240的次级线圈中有微小电流，该电流流经电阻部件241产生压降，故电容短路检测电路的输出端Vo具有较小的输出电压。
根据本发明的一个示例，第一电容单元230和第二电容单元231均为单个电容，如此，设置在第一电容单元230和第二电容单元231之间的电流互感器240的初级绕组串联在这两个电容单元之间。在任一电容单元的电容短路瞬间放电时，放电电流流经电流互感器240的初级绕组，基于电流互感器的初级绕组与次级绕组的匝比，电流互感器的次级绕组中将形成较大电流，而该较大电流在电阻部件241产生比电容未短路时电阻部件241上的电压大得多的电压，从而输出端Vo具有较大输出电压。
根据本发明的另一个示例，第一电容单元230可以为单个电容，第二电容单元231可以为多个电容。该示例中，电流互感器240的初级绕组可与第一电容单元230，亦即与构成第一电容单元230的单个电容耦合。在第一电容单元230的电容短路而瞬间放电时，较大放电电流流经电流互感器240的初级绕组，在次级绕组中形成较大电流，而该较大电流流经电阻部件241产生大于电容未短路时电阻部件241上的电压，从而输出端Vo具有较大输出电压。类似地，也可以是第二电容单元231为单个电容，而第一电容单元230为多个电容，而电流互感器240的初级绕组可与第二电容单元231，亦即与构成第二电容单元231的单个电容耦合。
根据本发明的又一个示例，第一电容单元230和第二电容单元231可分别由多个电容相互结合而成。比如第一电容单元230由多个电容并联而成，第二电容单元231由多个电容并联而成。在此情况下，电流互感器240的初级绕组可与第一电容单元230中的一个电容耦合，替代地，也可设置为与第二电容单元231中的一个电容耦合。这样的一个具体示例可参见图3，在该例子中，第一电容单元230和第二电容单元231均由6个相同的电容并联而成，电流互感器240的初级绕组设置为与第一电容单元230的电容2301耦合。可替代地，电流互感器240的初级绕组也可设置为与第一电容单元230的其他电容，如电容2302等耦合；还可设置为与第二电容单元231中的任一电容耦合。在高压发生器的电容模块23中的任一电容发生短路时，该电容产生的瞬间较大电流流经电流互感器240的初级绕组，并在电流互感器的次级绕组中形成较大电流，该较大电流经由次级绕组在电阻部件241产生大于电容未短路时电阻部件241上的电压，由此在电容短路检测电路的输出端形成较大输出电压。该较大输出电压的出现，即表征电容模块23中出现短路现象。
以上所有示例中，电容模块中各电容的具体取值依照该高频直流高压发生器所生成的直流高压的电压大小或者依据该高压发生器的功率而定。此外，在此是以该高频直流高压发生器的电容短路检测电路包括两个电容单元为例进行说明的，但实际应用中，也可只包括一组电容单元，而该组电容单元可只有一个电容，也可包括多个电容，实际应用中，还可包括两组以上的电容单元，尽管所包括的电容单元数量可不尽相同，但工作原理与如上所述的相同，在此不多做赘述。
最后应当说明的是，尽管已结合附图在上文的描述中，公开了本发明的具体实施例，但是本领域技术人员可以理解到，可在不脱离本发明精神与范围的情况下，对公开的具体实施例进行变形或修改。本发明的实施例仅用于示意并不用于限制本发明。

Claims (5)

1.一种高频直流高压发生器，包括高压电源，与所述高压电源连接的整流电路，与所述整流电路连接的电容模块，其特征在于，所述高频直流高压发生器还包括与所述电容模块耦合的电容短路检测电路，所述电容短路检测电路包括电流互感器及与所述电流互感器的次级绕组耦合的电阻部件，所述电流互感器的初级绕组与该电容模块耦合。
2.如权利要求1所述的高频直流高压发生器，其特征在于，所述电容模块包括一个电容单元或相互串联的一个以上的电容单元。
3.如权利要求2所述的高频直流高压发生器，其特征在于，在所述电容模块包括一个电容单元的情况下，所述电流互感器的初级绕组与该电流互感器的该电容单元耦合；在所述电容模块包括相互串联的一个以上的电容单元的情况下，所述电流互感器的初级绕组与所述电容单元中的任一个耦合。
4.如权利要求3所述的高频直流高压发生器，其特征在于，所述电容单元包括一个或多个电容。
5.如权利要求4所述的高频直流高压发生器，其特征在于，在所述电容模块包括一个电容单元的情况下，所述电流互感器的初级绕组与该电流互感器的该电容单元中的一个电容耦合；在所述电容模块包括相互串联的一个以上的电容单元的情况下，所述电流互感器的初级绕组与所述电容单元中任意一个单元中的一个电容耦合。
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