CN105979688B - 一种医用x射线高压发生器的控制电路及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种医用X射线高压发生器的控制电路及控制方法，包括CPU、三相交流整流电路、高压油箱，所述的CPU内设有DA端、第一门控端、第二门控端，该DA端与比较积分器的输入端相连，第一门控端与比较积分器相连，第二门控端与VCO压控振荡器相连；所述的比较积分器通过加法器与VCO压控振荡器相连，VCO压控振荡器通过高压逆变电路与高压油箱相连，高压油箱与球管相连；所述的高压逆变电路与高压油箱间连接有电流互感器，该电流互感器与电流整流滤波倒相电路相连，电流整流滤波倒相电路与加法器相连，该电流互感器、电流整流滤波倒相电路构成高压逆变回路的电流反馈通道；本发明通过高压逆变回路的电流反馈控制来避免球管电流的过冲。
Description
技术领域
本发明属于医用X射线高压发生器技术领域，尤其涉及一种医用X射线高压发生器的控制电路及控制方法。
背景技术
医用X射线高压发生器的负载是X线球管，球管有一个特性：
当加在球管上的高压上升速率很快时，球管的管电流就会产生很大的尖峰脉冲（如附图1所示），这种尖峰脉冲信号会降低设备的使用寿命，另外也导致球管输出的X射线剂量超过允许的偏差范围。
最简单的方式是降低加在球管上的高压上升速率，但降低速率导致电压上升时间延长，同样也导致X射线产生的剂量超过允许的偏差范围。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种医用X射线高压发生器的控制电路及控制方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，包括CPU、三相交流整流电路、高压油箱，所述的CPU内设有DA端、第一门控端、第二门控端，该DA端与比较积分器的输入端相连，第一门控端与比较积分器相连，第二门控端与VCO压控振荡器相连；所述的比较积分器通过加法器与VCO压控振荡器相连，VCO压控振荡器输出信号经过高压逆变电路驱动后加到高压油箱上，高压油箱与球管相连；所述的高压逆变电路与高压油箱间连接有电流互感器，该电流互感器的信号加到电流整流滤波倒相电路，电流整流滤波倒相电路与加法器相连，该电流互感器、电流整流滤波倒相电路构成高压逆变回路的电流反馈通道。
作为优选，所述的加法器由基准电压提供一个初始电压值，该电压值与比较积分器输出信号A、电流回馈信号B三者通过加法器叠加。
作为优选，所述的高压油箱通过高压取样后与比较积分器相连。
作为优选，所述的该电流互感器产生的电流信号，通过电流整流滤波倒相电路后输入到加法器，与比较积分器输出的信号A叠加共同形成一个闭环控制，使高压输出的上升中间段速率能降低。
一种利用如上述的医用X射线高压发生器的控制电路的控制方法，该控制方法包括如下步骤：
1）、未产生高压前预先由CPU内部的DA输出一个电压值到比较积分器的输入端，第一门控端和第二门控端的信号关闭；
2）、当需要产生高压时，先打开第一门控端的信号，比较积分器开始工作，刚开始时高压油箱的高压输出信号为零，因此输入到比较积分器的高压反馈信号也为零，只有一个DA电压设定值，两个电压不平衡，因此比较积分器输出信号A电压开始增加；由于第二门控端的信号关闭，VCO压控振荡器未工作，高压逆变电路的电流也为零，因此电流回馈信号B也是零，此时加法器输入的信号只有比较积分器输出的信号A和基准电压信号有效；
3）、经过几十微妙时间延时后打开第二门控端的信号，VCO压控振荡器开始工作，VCO压控振荡器以一个固定频率起震，该频率信号经高压逆变电路驱动后最终进入到高压油箱，高压油箱输出的直流高压开始上升，此时高压逆变电路输出中的串接的电流互感器感应出电流信号，电流信号经电流整流滤波倒相电路后反馈输入到加法器，使加法器输出信号C的值减少，改变VCO压控振荡器输出信号频率，从而达到改变高压油箱高压输出的上升速率；
4）、在高压输出的电压值没达到设定值之前，比较积分器输出电压还会继续上升，加法器输出信号C的电压值又上升，电压值变化又改变VCO压控振荡器的工作频率，变化的频率经高压逆变电路驱动后加到高压油箱，使高压输出电压上升，最终使高压输出值达到与CPU中的DA设定的值一致。
本发明的有益效果为：引入高压逆变回路的电流反馈至控制电路中，在高压输出的上升过程中间减缓下高压的上升速率，而且保持输出的总体上升时间不降低，保证球管的管电流过冲幅度降到很小的程度。
附图说明
图1是现有的信号波形图。
图2是本发明的控制电路原理图。
图3是本发明的信号波形图。
附图中的标号分别为：1、CPU；2、比较积分器；3、加法器；4、VCO压控振荡器；5、高压逆变电路；6、电流互感器；7、三相交流整流电路；8、高压油箱；9、电流整流滤波倒相电路；10、球管。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍：如附图2所示，本发明包括CPU1、比较积分器2、加法器3、VCO压控振荡器4、高压逆变电路5、电流互感器6、三相交流整流电路7、高压油箱8，电流整流滤波倒相电路9。所述的CPU1内设有DA端、第一门控端、第二门控端，该DA端与比较积分器2的输入端相连，第一门控端与比较积分器2相连，第二门控端与VCO压控振荡器4相连；所述的比较积分器2通过加法器3与VCO压控振荡器4相连，VCO压控振荡器4信号经过高压逆变电路5驱动后与高压油箱8相连，高压油箱8与球管10相连；所述的高压逆变电路5与高压油箱8间连接有电流互感器6，该电流互感器6输出与电流整流滤波倒相电路9相连，电流整流滤波倒相电路9与加法器3相连，该电流互感器6、电流整流滤波倒相电路9构成高压逆变回路的电流回馈通道。该电流回馈信号最终反馈至加法器3中，形成一个闭环控制线路。从而改变VCO压控振荡器4的震荡频率，使高压输出的电压上升速率在中间段变缓一下，避免球管电流的过冲。
所述的加法器3由基准电压提供一个初始电压值，高压逆变电路5通过三相交流整流电路7提供高压直流电源。基准电压的作用是提供给VCO压控振荡器4一个初始电压值，保证VCO压控振荡器4一开始工作能以一个合适的频率工作，使高压油箱8输出的高压以一定的快速上升速率上升。
所述的高压油箱8通过高压取样后与比较积分器2相连。该回路目的是控制高压输出的最终稳定电压值。
本发明的控制方法包括如下步骤：其结果的波形图如附图3所示，图中t0为第一门控端打开时间，t1为第二门控端打开时间。
1）、未产生高压前预先由CPU1内部的DA输出一个电压值到比较积分器2的输入端，第一门控端和第二门控端的信号关闭；
2）、当需要产生高压时，先打开第一门控端的信号，比较积分器2开始工作，刚开始时高压油箱8的高压输出信号为零，因此输入到比较积分器2的高压反馈信号也为零，只有一个DA电压设定值，两个电压不平衡，因此比较积分器2输出信号A电压开始增加；由于第二门控端的信号关闭，VCO压控振荡器4未工作，高压逆变电路5的电流也为零，因此电流回馈信号B也是零，此时加法器3输入的信号只有比较积分器2输出的信号A和基准电压信号有效；
3）、经过几十微妙时间延时后打开第二门控端的信号，VCO压控振荡器4开始工作，VCO压控振荡器4以一个固定频率起震，该频率信号经高压逆变电路5驱动后最终进入到高压油箱8，高压油箱8输出的直流高压开始上升，此时高压逆变电路5输出中的串接的电流互感器6感应出电流信号，电流信号经电流整流滤波倒相电路9后反馈输入到加法器3，使加法器3输出信号C的值减少，改变VCO压控振荡器4输出信号频率，从而达到改变高压油箱6高压输出的上升速率；
4）、在高压输出的电压值没达到设定值之前，比较积分器2输出电压还会继续上升，加法器3输出信号C的电压值又上升，电压值变化又改变VCO压控振荡器4的工作频率，变化的频率经高压逆变电路5驱动后加到高压油箱8，使高压输出电压上升，最终使高压输出值达到与CPU中的DA设定的值一致。
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (1)
1.一种医用X射线高压发生器的控制电路的控制方法，所述的医用X射线高压发生器的控制电路，包括CPU（1）、三相交流整流电路（7）、高压油箱（8），所述的CPU（1）内设有DA端、第一门控端、第二门控端，该DA端与比较积分器（2）的输入端相连，第一门控端与比较积分器（2）相连，第二门控端与VCO压控振荡器（4）相连；所述的比较积分器（2）通过加法器（3）与VCO压控振荡器（4）相连，VCO压控振荡器（4）输出信号经过高压逆变电路（5）驱动后加到高压油箱（8）上，高压油箱（8）与球管（10）相连；所述的高压逆变电路（5）与高压油箱（8）间连接有电流互感器（6），该电流互感器（6）的信号加到电流整流滤波倒相电路（9），电流整流滤波倒相电路（9）与加法器（3）相连，该电流互感器（6）、电流整流滤波倒相电路（9）构成高压逆变回路的电流反馈通道；
其特征在于所述的控制方法包括如下步骤：
1）、未产生高压前预先由CPU（1）内部的DA输出一个电压值到比较积分器（2）的输入端，第一门控端和第二门控端的信号关闭；
2）、当需要产生高压时，先打开第一门控端的信号，比较积分器（2）开始工作，刚开始时高压油箱（8）的高压输出信号为零，因此输入到比较积分器（2）的高压反馈信号也为零，只有一个DA电压设定值，两个电压不平衡，因此比较积分器（2）输出信号A电压开始增加；由于第二门控端的信号关闭，VCO压控振荡器（4）未工作，高压逆变电路（5）的电流也为零，因此电流回馈信号B也是零，此时加法器（3）输入的信号只有比较积分器（2）输出的信号A和基准电压信号有效；
3）、经过几十微妙时间延时后打开第二门控端的信号，VCO压控振荡器（4）开始工作，VCO压控振荡器（4）以一个固定频率起震，该频率信号经高压逆变电路（5）驱动后最终进入到高压油箱（8），高压油箱（8）输出的直流高压开始上升，此时高压逆变电路（5）输出中的串接的电流互感器（6）感应出电流信号，电流信号经电流整流滤波倒相电路（9）后反馈输入到加法器（3），使加法器（3）输出信号C的值减少，改变VCO压控振荡器（4）输出信号频率，从而达到改变高压油箱（6）高压输出的上升速率；
4）、在高压输出的电压值没达到设定值之前，比较积分器（2）输出电压还会继续上升，加法器（3）输出信号C的电压值又上升，电压值变化又改变VCO压控振荡器（4）的工作频率，变化的频率经高压逆变电路（5）驱动后加到高压油箱（8），使高压输出电压上升，最终使高压输出值达到与CPU（1）中的DA设定的值一致。
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