CN110597337B - 一种恒流源隔离控制方法及其电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒流源隔离控制方法及其电路。该方法包括如下步骤：在恒流源电路的高压端生成与预先设定的基准电压相等的偏置电压；在某一固定频率下，根据基准电压和X射线球管的灯丝所需的恒定工作电流，在控制端生成控制脉冲，并通过光纤的方式传输到高压端进行还原和转换，得到相应的控制电压；采样灯丝的实际工作电压，并按预定比例进行放大；分别接收控制电压和经放大的实际工作电压并进行汇合，得到反馈电压；控制反馈电压与基准电压相等，以使得恒流源电路输出恒定工作电流。该方法还可以采样灯丝的实际工作电压并转换成反馈脉冲，以便于分析得到灯丝的实际工作电流，并根据实际工作电流调整控制脉冲。

Description

一种恒流源隔离控制方法及其电路

技术领域

本发明涉及一种用于驱动X射线球管的恒流源隔离控制方法，同时也涉及相应的恒流源隔离控制电路，属于X射线辐射成像领域。

背景技术

当前市面上的各种X射线产品中都具备高压发生器和球管；其中，高压发生器用于产生千伏级的直流高压；将该直流高压加载到X射线球管的阴极和阳极之间，同时X射线球管的灯丝需要在一个直流低压的驱动下被加热，被加热的灯丝产生的电子在高压电场的加速作用下轰击阳极靶面产生X射线。在实际应用中，为了使X射线球管的灯丝具有更长久的使用寿命，需要保证X射线球管的灯丝在被加热的状态下以恒流的方式来驱动。

除了X射线球管的灯丝的电压变化带来的灯丝电流变化，在该灯丝持续加热的过程中，灯丝的电阻也会随着温度的变化而变化，灯丝电阻的变化同样会引起灯丝电流的变化。因此，通过恒流源控制电路如何使X射线球管的灯丝电流在外部扰动下仍然可以保持恒流驱动，并且能精确采集该灯丝的实际工作电流，并通过该恒流源控制电路快速调整灯丝的设定工作电流就变得极为重要。

通常情况下，恒流源控制电路的高压端会工作在很高的电压上(几千伏～几十千伏)，对恒流源控制电路的安全隔离要求较高，而且需要解决X射线球管在高压工作过程中出现的打火对恒流源控制电路的强干扰问题。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种恒流源隔离控制方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种恒流源隔离控制电路。

为了实现上述目的，本发明采用下述的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种恒流源隔离控制方法，包括如下步骤：

步骤S1：在恒流源电路的高压端生成与预先设定的基准电压相等的偏置电压；

步骤S2：在某一固定频率下，根据所述基准电压和X射线球管的灯丝所需的恒定工作电流，在所述控制端生成控制脉冲，并通过光纤的方式传输到所述高压端进行还原和转换，得到相应的控制电压；

步骤S3：采样所述灯丝的实际工作电压，并按预定比例进行放大；

步骤S4：分别接收所述控制电压和经放大的所述实际工作电压并进行汇合，得到反馈电压；

步骤S5：控制所述反馈电压与所述基准电压相等，以使得所述恒流源电路输出恒定工作电流。

其中较优地，在执行完步骤S5后继续执行如下步骤：

步骤S6：将所述实际工作电压转换成反馈脉冲，并通过光纤的方式传输到所述控制端进行还原和分析，得到所述灯丝的实际工作电流；

步骤S7；判断所述灯丝的实际工作电流与所需的恒定工作电流的大小是否相等，如果不相等，则继续执行步骤S2，直到相等为止。

其中较优地，通过在所述恒流源电路的高压端设置偏置模块，用于生成与所述基准电压相等的偏置电压。

其中较优地，利用所述灯丝所需的恒定工作电流的大小反比于所述控制脉冲对应的控制电压与所述基准电压的百分比，得到所述恒流源电路向所述灯丝输出恒定工作电流时对应的控制电压。

其中较优地，通过在所述恒流源电路的高压端设置脉冲宽度/数模转换模块，用于将所述控制脉冲转换成控制电压；

所述脉冲宽度/数模转换模块，包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容和第一运算放大器；所述第一电阻的一端连接与所述高压端相连的光纤接收器的输出引脚，所述第一电阻的另一端分别连接所述第一电容和所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端分别连接所述第二电容的一端和所述第一运算放大器的正相输入端，所述第一电容和所述第二电容的另一端分别接地。

其中较优地，通过在所述恒流源电路的高压端设置高边电流采样模块或低边电流采样模块，用于采样所述灯丝的实际工作电压。

其中较优地，通过在所述恒流源电路的高压端设置加法模块，用于将所述控制电压和经放大的所述实际工作电压进行汇合，得到反馈电压；

所述加法模块包括第三运算放大器、第四运算放大器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻；所述第三运算放大器的正相输入端连接电流采样模块的输出端，所述第三运算放大器的反相输入端分别连接所述第四电阻和所述第六电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地，所述第六电阻的另一端分别连接所述第三运算放大器的输出端、所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端分别连接所述第四运算放大器的正相输入端、所述第九电阻的一端；所述第九电阻的另一端分别连接所述第一运算放大器的输出端和反相输入端，所述第四运算放大器的反相输入端分别连接所述第七电阻、所述第八电阻的一端，所述第七电阻的另一端分别连接所述第四运算放大器的输出端，所述第八电阻的另一端接地。

其中较优地，通过在所述恒流源电路的高压端设置的BUCK型DC-DC变换模块，并将所述BUCK型DC-DC变换模块相应连接加法模块、自举模块、输入滤波模块和输出滤波模块，所述BUCK型DC-DC变换模块用于接收所述反馈电压，并控制所述反馈电压与所述基准电压相等，以使得所述恒流源电路输出恒定工作电流。

其中较优地，通过在所述恒流源电路的高压端设置模拟/脉冲宽度转换模块，用于将采样的所述灯丝的实际工作电压先进行放大后再转换成反馈脉冲；

所述模拟/脉冲宽度转换模块包括第五运算放大器、模拟/脉冲宽度转换器、第十电阻和第十一电阻；所述第五运算放大器的反相输入端连接电流采样模块的输出端，所述第五运算放大器的正相输入端分别连接所述第十电阻和所述第十一电阻的一端，所述第十电阻的另一端连接所述第五运算放大器的输出端，所述第十一电阻的另一端接地；所述第五运算放大器的输出端连接所述模拟/脉冲宽度转换器的输入引脚，所述模拟/脉冲宽度转换器的脉冲宽度调制引脚连接与所述恒流源电路的高压端相连的光纤发射器的输入端。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种恒流源隔离控制电路，包括控制端和高压端；所述控制端包括第一光纤发射模块和第一光纤接收模块；所述高压端包括：第二光纤接收模块、偏置模块、脉冲宽度/数模转换模块、电流采样模块、加法模块、BUCK型DC-DC变换模块、模拟/脉冲宽度转换模块和第二光纤发射模块；

所述控制端，用于在某一固定频率下，根据所述基准电压和所述灯丝所需的恒定工作电流，生成控制脉冲；

所述第一光纤发射模块，用于将所述控制脉冲转换成光信号发射至所述第二光纤接收模块进行还原；

所述偏置模块，用于在所述恒流源电路的高压端生成与预先设定的基准电压相等的偏置电压；

所述脉冲宽度/数模转换模块，用于将所述控制脉冲转换成控制电压；

所述电流采样模块，用于采样所述灯丝的实际工作电压，并按预定比例进行放大；

所述加法模块，用于分别接收所述脉冲宽度/数模转换模块转换的控制电压和经所述电流采样模块采样放大的实际工作电压并进行汇合，得到反馈电压；

所述BUCK型DC-DC变换模块，用于控制所述反馈电压与所述基准电压相等，以使得所述恒流源电路输出恒定工作电流；

所述模拟/脉冲宽度转换模块，用于将经所述电流采样模块采样放大的实际工作电压转换成反馈脉冲；

所述第二光纤发射模块，用于将所述反馈脉冲发射至所述第一光纤接收模块进行还原。

本发明所提供的恒流源隔离控制方法及其电路，一方面根据X射线球管的灯丝所需的恒定工作电流和恒流源电路高压端预先设置的基准电压，在恒流源电路的控制端生成控制脉冲，并通过光纤的方式传输到高压端，从而控制X射线球管的灯丝所需的恒定工作电流的大小。另一方面，采样与高压端连接的X射线球管的灯丝的实际工作电压并转换成反馈脉冲，同样通过光纤的方式传输到控制端进行分析，得到X射线球管的灯丝的实际工作电流，并根据实际工作电流调整控制端的控制脉冲，直到灯丝的实际工作电流与所需的恒定工作电流相等为止，从而形成一个闭环的恒流控制和反馈。此外，本恒流源隔离控制方法还具有高隔离、抗打火、易驱动的优点。

附图说明

图1为本发明所提供的恒流源隔离控制方法的流程图；

图2为本发明所提供的恒流源隔离控制电路的原理图；

图3为本发明所提供的恒流源隔离控制电路的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。

本发明所提供的恒流源隔离控制方法是指用于驱动X射线球管的灯丝被加热的恒流源电路的隔离控制方法。如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S1：在恒流源电路的高压端生成与预先设定的基准电压相等的偏置电压。

通过在恒流源电路的高压端设置偏置模块，用于生成与预先设定的基准电压相等的偏置电压；该偏置模块为恒流源电路的上电偏置电压。即保证恒流源电路上电不会输出电流(不会向X射线球管的灯丝提供工作电流)。如图2所示，偏置模块可以包括第一偏置电阻R10和第二偏置电阻R15；第一偏置电阻R10的一端分别连接与恒流源电路的高压端相连的光纤接收器U7的电源电压引脚VCC、电源电压(优选5V),第一偏置电阻R10的另一端与第二偏置电阻R15的一端分别连接光纤接收器U7的输出引脚OUT，第二偏置电阻R15的另一端接地。通过偏置模块生成的偏置电压与恒流源电路高压端中设置的BUCK型DC-DC变换模块(如图2所示的BUCK型DC-DC变换模块U1)的基准电压(参考电压)相等。例如，将BUCK型DC-DC变换模块的基准电压设置成1.2V，则通过设置第一偏置电阻R10和第二偏置电阻R15的电阻值，使得偏置模块生成1.2V的偏置电压。

步骤S2：在某一固定频率下，根据基准电压和X射线球管的灯丝所需的恒定工作电流，在恒流源电路的控制端生成控制脉冲，并通过光纤的方式传输到高压端进行还原和转换，得到相应的控制电压。

由于恒流源电路的控制端与用户实际应用的X射线设备(如医疗器械)连接，在某一固定频率下(一般在5KHZ～50KHZ之间选取某一频率)，通过X射线设备上的控制模块可以根据恒流源电路高压端中设置的BUCK型DC-DC变换模块的基准电压和X射线球管的灯丝所需的恒定工作电流，在恒流源电路的控制端设置所需占空比，并根据所设置占空比可以生成相应的控制脉冲(具有一定占空比的脉冲宽度调制信号，即PWM信号)。具体的说，利用灯丝所需的恒定工作电流的大小反比于控制脉冲对应的控制电压与基准电压的百分比，得到恒流源电路向灯丝输出恒定工作电流时对应的控制电压，即可得到该控制电压对应的控制脉冲的占空比，控制电压越大，其对应的控制脉冲的占空比越大，从而在恒流源电路的控制端设置该占空比，即可生成相应的控制脉冲。由此可知，通过改变控制电压即可达到控制恒流源电路向灯丝输出的恒定工作电流的大小。

其中，X射线设备上的控制模块包括不限于中央处理器、可编程控制器、单片机、数字处理器等。

恒流源电路的控制端按照需要的占空比所生成的控制脉冲驱动与控制端连接的光纤发射器将电信号转换成光信号，该光信号通过光纤线缆传输到恒流源电路的高压端，并通过与高压端连接的光纤接收器将该光信号还原成与控制端的周期和占空比完全相同的控制脉冲。此步骤中，利用光纤传输的方式将恒流源电路的控制端生成的控制脉冲传输到高压端的过程有效隔离高压，并提高恒流源电路的抗打火能力。

通过在恒流源电路的高压端设置脉冲宽度/数模转换模块(PWM/DAC转换模块，简称PAC转换模块)，将恒流源电路的高压端所还原的控制脉冲转换成控制电压(模拟电压信号)。

如图2所示，脉冲宽度/数模转换模块，包括第一电阻R12、第二电阻R13、第一电容C12、第二电容C13和第一运算放大器U6；第一电阻R12的一端连接与恒流源电路的高压端相连的光纤接收器U7的输出引脚OUT,第一电阻R12的另一端分别连接第一电容C12和第二电阻R13的一端，第二电阻R13的另一端分别连接第二电容C13的一端和第一运算放大器U6的正相输入端，第一电容C12和第二电容C13的另一端分别接地。

步骤S3：采样X射线球管的灯丝的实际工作电压，并按预定比例进行放大。

通过在恒流源电路的高压端设置电流采样模块，采集X射线球管的灯丝的实际工作电压。电流采样模块可以为高边电流采样模块或低边电流采样模块；其中，高边电流采样模块或低边电流采样模块采集X射线球管灯丝的实际工作电流，并将该灯丝的实际工作电流转换成电压的形式，即得到灯丝的实际工作电压，并将得到的灯丝的实际工作电压按预定比例进行放大，该实现过程为现有常规技术。下面以电流采样模块为低边电流采样模块为例，如图2所示，该低边电流采样模块包括第三电阻R7和第二运算放大器U5，第三电阻R7的一端分别连接第二运算放大器U5的正相输入端和灯丝X1的输入端，第三电阻R7的另一端接地。通过第三电阻R7采集灯丝X1的实际工作电流，并将该灯丝的实际工作电流转换成电压的，通过第二运算放大器U5将得到的灯丝的实际工作电压按照预定比例进行放大，即将实际工作电压乘以一个加权系数。所采样的灯丝的实际工作电压不仅可以作为保证恒流源电路可以持续输出恒定工作电流的依据，还可以用于调整恒流源电路输出的恒定工作电流的依据。

步骤S4：分别接收步骤S2的控制电压和经步骤S3放大的实际工作电压并进行汇合，得到反馈电压。

通过在恒流源电路的高压端设置加法模块，将步骤S2的控制电压和经步骤S3放大的实际工作电压进行汇合，得到反馈电压。如图2所示，加法模块包括第三运算放大器U2、第四运算放大器U4、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R2、第八电阻R3和第九电阻R9；加法模块的各部分连接关系如下：第三运算放大器U2的正相输入端连接电流采样模块的第二运算放大器U5输出端，用于接收经步骤S3采样放大的灯丝的实际工作电压；第三运算放大器U2的反相输入端分别连接第四电阻R4和第六电阻R6的一端，第四电阻R4的另一端接地，第六电阻R6的另一端分别连接第三运算放大器U2的输出端、第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端分别连接第四运算放大器U4的正相输入端、第九电阻R9的一端；第九电阻R9的另一端分别连接脉冲宽度/数模转换模块的第一运算放大器U6的输出端和反相输入端，用于接收步骤S2的控制电压并将该控制电压传输给第四运算放大器U4；第四运算放大器U4的反相输入端分别连接第七电阻R2、第八电阻R3的一端，第七电阻R2的另一端分别连接第四运算放大器U4的输出端和BUCK型DC-DC变换模块的反馈引脚FB，第八电阻R3的另一端接地。通过第三运算放大器U2和第四运算放大器U4将步骤S2的控制电压和经步骤S3放大的实际工作电压并进行汇合，得到反馈电压。该反馈电压用于传输给BUCK型DC-DC变换模块，与BUCK型DC-DC变换模块的基准电压进行比较，确定反馈电压是否与基准电压相等。

步骤S5：控制反馈电压与基准电压相等，以使得恒流源电路输出恒定工作电流。

将BUCK型DC-DC变换模块相应连接自举模块、输入滤波模块和输出滤波模块，通过BUCK型DC-DC变换模块接收步骤S4的反馈电压，并判断所接收的反馈电压是否与其内部设置的基准电压相等，如果反馈电压与基准电压不相等，BUCK型DC-DC变换模块可以自行改变为灯丝提供的输入电压(供电电压)的占空比，以控制反馈电压与基准电压相等，并通过与滤波模块配合，使得恒流源电路可以输出恒定的工作电流，并提供给灯丝。

如图2所示，输入滤波模块由多个电容并联组成；即电容C2、电容C3和电容C4并联组成输入滤波模块。输入滤波模块一方面连接输入电压LV_IN(为灯丝提供的供电电压)，另一方面连接BUCK型DC-DC变换模块U1的输入引脚VIN，将输入电压进行滤波后传输给BUCK型DC-DC变换模块U1，通过BUCK型DC-DC变换模块U1将该输入电压转换成低电压输出。

如图2所示，自举模块由自举电容C1和稳压二极管D1串联组成。具体的说，电容C1的一端连接BUCK型DC-DC变换模块U1的自举引脚CB，电容C1的另一端分别连接BUCK型DC-DC变换模块U1的开关引脚SW、稳压二极管D1的阴极、输出滤波模块的输入端连接。通过自举电容C1和稳压二极管D1保证BUCK型DC-DC变换模块U1能够正常工作。其中，稳压二极管D1起到续流的作用。

如图2所示，输出滤波模块由多个电容并联后与电感L1串联组成。具体的说，电感L1的一端作为输出滤波模块的输入端，用于连接BUCK型DC-DC变换模块U1的开关引脚SW。电感L1的另一端分别连接电容C5、电容C6和电容C7的一端，电容C5、电容C6和电容C7的另一端分别接地。其中，电容C5、电容C6和电容C7的一端连接在一起作为输出滤波模块的输出端，用于连接灯丝X1。通过BUCK型DC-DC变换模块U1的开关引脚SW改变输入电压LV_IN的占空比，使控制反馈电压与基准电压相等，并经过输出滤波模块的滤波作用，以使得恒流源电路向灯丝X1输出恒定的工作电流(直流电流)。

需要强调的是，BUCK型DC-DC变换模块U1可以使用集成开关管的成品降压电源芯片，也可以使用独立功率开关管和BUCK控制器的组合方式，还可以使用独立功率开关管、误差放大器和PWM调制器的组合方式。

步骤S6：将步骤S3的实际工作电压转换成反馈脉冲，并通过光纤的方式传输到控制端进行还原和分析，得到X射线球管的灯丝的实际工作电流。

通过在恒流源电路的高压端设置模拟/脉冲宽度转换模块(简称APC转换模块)，将步骤S3采样的X射线球管灯丝的实际工作电压先进行放大后再转换成反馈脉冲(具有一定占空比的脉冲宽度调制信号，PWM信号)。如图2所示，模拟/脉冲宽度转换模块包括第五运算放大器U3、模拟/脉冲宽度转换器U8、第十电阻R11和第十一电阻R14；第五运算放大器U3的反相输入端连接电流采样模块的第二运算放大器U5的输出端，用于将接收的步骤S3采样的X射线球管灯丝的实际工作电压进行放大；第五运算放大器U3的正相输入端分别连接第十电阻R11和第十一电阻R14的一端，第十电阻R11的另一端连接第五运算放大器U3的输出端，第十一电阻R14的另一端接地；第五运算放大器U3的输出端连接模拟/脉冲宽度转换器U8的输入引脚VIN，用于将放大的X射线球管灯丝的实际工作电压传输给模拟/脉冲宽度转换器U8，通过模拟/脉冲宽度转换器U8将X射线球管灯丝的实际工作电压转换成反馈脉冲。模拟/脉冲宽度转换器U8的脉冲宽度调制引脚PWM连接与恒流源电路高压端相连的光纤发射器U9的输入端；通过与高压端连接的光纤发射器U9将反馈脉冲转换成光信号，该光信号通过光纤线缆传输到恒流源电路的控制端，并通过与控制端连接的光纤接收器将该光信号还原成与高压端的周期和占空比完全相同的反馈脉冲。通过分析控制端接收的反馈脉冲的占空比，进而得到X射线球管灯丝的实际工作电流。

在此步骤中，利用光纤传输的方式将恒流源电路的高压端采样的X射线球管灯丝的实际工作电压传输到控制端的过程有效隔离高压，并提高恒流源电路的抗打火能力。

步骤S7；判断X射线球管的灯丝的实际工作电流与灯丝所需的恒定工作电流的大小是否相等，如果不相等，则继续执行步骤S2，直到相等为止。

如果步骤S6得到的X射线球管的灯丝的实际工作电流与灯丝所需的恒定工作电流的大小不相等，则继续执行步骤S2，调整恒流源电路的控制端所生成的控制脉冲，从而调整灯丝所需的恒定工作电流的大小，直到该灯丝的实际工作电流与灯丝所需的恒定工作电流相等为止，从而形成一个闭环的恒流控制和反馈。

本发明所提供的恒流源隔离控制方法，一方面根据X射线球管的灯丝所需的恒定工作电流和恒流源电路高压端预先设置的基准电压，在恒流源电路的控制端生成控制脉冲，并通过光纤的方式传输到高压端，从而控制X射线球管的灯丝所需的恒定工作电流的大小。另一方面，采样与高压端连接的X射线球管的灯丝的实际工作电压并转换成反馈脉冲，同样通过光纤的方式传输到控制端进行分析，得到X射线球管的灯丝的实际工作电流，并根据实际工作电流调整控制端的控制脉冲，直到灯丝的实际工作电流与所需的恒定工作电流相等为止，从而形成一个闭环的恒流控制和反馈。此外，本恒流源隔离控制方法还具有高隔离、抗打火、易驱动的优点。

如图3所示，本发明还提供了一种恒流源隔离控制电路。该电路包括：控制端1和高压端2；控制端1包括第一光纤发射模块11和第一光纤接收模块12；高压端2包括：第二光纤接收模块21、偏置模块22、脉冲宽度/数模转换模块23、电流采样模块24、加法模块25、BUCK型DC-DC变换模块26、模拟/脉冲宽度转换模块27和第二光纤发射模块28；偏置模块22一方面连接第二光纤接收模块21，另一方面连接脉冲宽度/数模转换模块23；脉冲宽度/数模转换模块23和电流采样模块24分别连接加法模块25，加法模块25连接BUCK型DC-DC变换模块26；模拟/脉冲宽度转换模块27一方面连接电流采样模块24，另一方面连接第二光纤发射模块；第二光纤接收模块21还通过光纤线缆连接第一光纤接收模块12，第二光纤发射模块28还通过光纤线缆连接第一光纤发射模块11。其中，

控制端1，用于在某一固定频率下，根据基准电压和X射线球管的灯丝所需的恒定工作电流，在恒流源电路的控制端生成控制脉冲。

第一光纤发射模块11，用于将控制端生成的控制脉冲转换成光信号发射至第二光纤接收模块21进行还原。

偏置模块22，用于在恒流源电路的高压端生成与预先设定的基准电压相等的偏置电压。

脉冲宽度/数模转换模块23，用于将恒流源电路高压端接收的控制脉冲转换成控制电压。

电流采样模块24，用于采样X射线球管的灯丝的实际工作电压，并按预定比例进行放大。

加法模块25，用于分别接收脉冲宽度/数模转换模块2转换的控制电压和经电流采样模块24采样放大的实际工作电压并进行汇合，得到反馈电压。

BUCK型DC-DC变换模块26，用于控制反馈电压与基准电压相等，以使得恒流源电路输出恒定工作电流。其中，将BUCK型DC-DC变换模块26相应连接自举模块、输入滤波模块和输出滤波模块，通过BUCK型DC-DC变换模块接收加法模块25的反馈电压，并判断所接收的反馈电压是否与其内部设置的基准电压相等，如果反馈电压与基准电压不相等，BUCK型DC-DC变换模块可以自行改变为灯丝提供的输入电压(供电电压)的占空比，以控制反馈电压与基准电压相等，并通过与滤波模块配合，使得恒流源电路可以输出恒定的工作电流，并提供给灯丝。

模拟/脉冲宽度转换模块27，用于将经电流采样模块24采样放大的实际工作电压转换成反馈脉冲。

第二光纤发射模块28，用于将模拟/脉冲宽度转换模块27转换的反馈脉冲发射至第一光纤接收模块12进行还原。

上述电路中的其它部分结构和工作原理已经在相应的隔离控制方法中进行了详细说明，在此不再赘述了。

以上对本发明所提供的恒流源隔离控制方法及其电路进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本发明专利权的保护范围。

Claims (10)

1.一种恒流源隔离控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤S1：在恒流源电路的高压端生成与预先设定的基准电压相等的偏置电压；

步骤S2：在某一固定频率下，根据所述基准电压和X射线球管的灯丝所需的恒定工作电流，在所述控制端生成控制脉冲，并通过光纤的方式传输到所述高压端进行还原和转换，得到相应的控制电压；

步骤S3：采样所述灯丝的实际工作电压，并按预定比例进行放大；

步骤S4：分别接收所述控制电压和经放大的所述实际工作电压并进行汇合，得到反馈电压；

步骤S5：控制所述反馈电压与所述基准电压相等，以使得所述恒流源电路输出恒定工作电流。

2.如权利要求1所述的恒流源隔离控制方法，其特征在于在执行完步骤S5后继续执行如下步骤：

步骤S6：将所述实际工作电压转换成反馈脉冲，并通过光纤的方式传输到所述控制端进行还原和分析，得到所述灯丝的实际工作电流；

步骤S7；判断所述灯丝的实际工作电流与所需的恒定工作电流的大小是否相等，如果不相等，则继续执行步骤S2，直到相等为止。

3.如权利要求1所述的恒流源隔离控制方法，其特征在于：

通过在所述恒流源电路的高压端设置偏置模块，用于生成与所述基准电压相等的偏置电压。

4.如权利要求1所述的恒流源隔离控制方法，其特征在于：

利用所述灯丝所需的恒定工作电流的大小反比于所述控制脉冲对应的控制电压与所述基准电压的百分比，得到所述恒流源电路向所述灯丝输出恒定工作电流时对应的控制电压。

5.如权利要求1所述的恒流源隔离控制方法，其特征在于：

通过在所述恒流源电路的高压端设置脉冲宽度/数模转换模块，用于将所述控制脉冲转换成控制电压；

所述脉冲宽度/数模转换模块，包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容和第一运算放大器；所述第一电阻的一端连接与所述高压端相连的光纤接收器的输出引脚，所述第一电阻的另一端分别连接所述第一电容和所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端分别连接所述第二电容的一端和所述第一运算放大器的正相输入端，所述第一电容和所述第二电容的另一端分别接地。

6.如权利要求5所述的恒流源隔离控制方法，其特征在于：

通过在所述恒流源电路的高压端设置高边电流采样模块或低边电流采样模块，用于采样所述灯丝的实际工作电压。

7.如权利要求6所述的恒流源隔离控制方法，其特征在于：

通过在所述恒流源电路的高压端设置加法模块，用于将所述控制电压和经放大的所述实际工作电压进行汇合，得到反馈电压；

所述加法模块包括第三运算放大器、第四运算放大器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻；所述第三运算放大器的正相输入端连接电流采样模块的输出端，所述第三运算放大器的反相输入端分别连接所述第四电阻和所述第六电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地，所述第六电阻的另一端分别连接所述第三运算放大器的输出端、所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端分别连接所述第四运算放大器的正相输入端、所述第九电阻的一端；所述第九电阻的另一端分别连接所述第一运算放大器的输出端和反相输入端，所述第四运算放大器的反相输入端分别连接所述第七电阻、所述第八电阻的一端，所述第七电阻的另一端分别连接所述第四运算放大器的输出端，所述第八电阻的另一端接地。

8.如权利要求7所述的恒流源隔离控制方法，其特征在于：

通过在所述恒流源电路的高压端设置的BUCK型DC-DC变换模块，并将所述BUCK型DC-DC变换模块相应连接加法模块、自举模块、输入滤波模块和输出滤波模块；所述BUCK型DC-DC变换模块用于接收所述反馈电压，并控制所述反馈电压与所述基准电压相等，以使得所述恒流源电路输出恒定工作电流。

9.如权利要求8所述的恒流源隔离控制方法，其特征在于：

通过在所述恒流源电路的高压端设置模拟/脉冲宽度转换模块，用于将采样的所述灯丝的实际工作电压先进行放大后再转换成反馈脉冲；

所述模拟/脉冲宽度转换模块包括第五运算放大器、模拟/脉冲宽度转换器、第十电阻和第十一电阻；所述第五运算放大器的反相输入端连接电流采样模块的输出端，所述第五运算放大器的正相输入端分别连接所述第十电阻和所述第十一电阻的一端，所述第十电阻的另一端连接所述第五运算放大器的输出端，所述第十一电阻的另一端接地；所述第五运算放大器的输出端连接所述模拟/脉冲宽度转换器的输入引脚，所述模拟/脉冲宽度转换器的脉冲宽度调制引脚连接与所述恒流源电路的高压端相连的光纤发射器的输入端。

10.一种恒流源隔离控制电路，用于实现权利要求1～9中任意一项所述的恒流源隔离控制方法，其特征在于包括控制端和高压端；所述控制端包括第一光纤发射模块和第一光纤接收模块；所述高压端包括：第二光纤接收模块、偏置模块、脉冲宽度/数模转换模块、电流采样模块、加法模块、BUCK型DC-DC变换模块、模拟/脉冲宽度转换模块和第二光纤发射模块；

所述控制端，用于在某一固定频率下，根据所述基准电压和所述灯丝所需的恒定工作电流，生成控制脉冲；

所述第一光纤发射模块，用于将所述控制脉冲转换成光信号发射至所述第二光纤接收模块进行还原；

所述偏置模块，用于在所述恒流源电路的高压端生成与预先设定的基准电压相等的偏置电压；

所述脉冲宽度/数模转换模块，用于将所述控制脉冲转换成控制电压；

所述电流采样模块，用于采样所述灯丝的实际工作电压，并按预定比例进行放大；

所述加法模块，用于分别接收所述脉冲宽度/数模转换模块转换的控制电压和经所述电流采样模块采样放大的实际工作电压并进行汇合，得到反馈电压；

所述BUCK型DC-DC变换模块，用于控制所述反馈电压与所述基准电压相等，以使得所述恒流源电路输出恒定工作电流；

所述模拟/脉冲宽度转换模块，用于将经所述电流采样模块采样放大的实际工作电压转换成反馈脉冲；

所述第二光纤发射模块，用于将所述反馈脉冲发射至所述第一光纤接收模块进行还原。

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