CN110649698A - 一种便携式x射线影像系统及其供电模块与供电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式X射线影像系统的供电模块，包括供电电池与供能机构，所述供电电池与所述供能机构电性连接，所述供能机构包括电流分流回路、高压输出回路、电能转换回路与控制回路。本发明还公开了一种便携式X射线影像系统的供电方法。本发明又公开了一种便携式X射线影像系统。本发明的一种便携式X射线影像系统及其供电模块与供电方法在供电模块中增加控制回路，从而解决便携X射线发生器内部高电压与低电压共存的问题，避免低电压逻辑电路被高电压的电辐射所影响，进而保证了整个便携式X射线影像系统的正常运作，并且使X射线发射器内置的大功率电池能够通过电能转换回路的转化，输出低电压到外界给系统中的其他部件进行供电与充电。
Description
技术领域
本发明属于便携式X射线设备技术领域，具体地说，涉及一种便携式X射线影像系统及其供电模块与供电方法。
背景技术
便携式X射线影像系统由便携式X射线发生器、X射线数字探测器、影像系统工作站。便携式X射线影像系统可以解决传统固定式DR所存在的应用场景限制，适合于病房 X射线摄影、灾区急救、出诊应用、120 急救等应用。
一般便携式X射线发生器由于其需要100kV或更高的直流电压用以激发出X射线，因此必须配备大功率电池，使其能够正常使用，因此，其电池的容量一般较大。但便携式X射线影像系统除了X射线发生器以外的X射线平板探测器和影像系统工作站是由其自带的电池供电，由于其为安全电压，一般为锂电池，功率较小，因此在实际使用时，经常会遇到X射线发生器电量依旧充足，但X射线平板探测器和影像系统工作站等部件却因电池没电而导致整个系统无法正常工作。
由于便携式X射线发生器需要产生高压进行工作，高压部分容易通过电磁辐射方式，影响低电压逻辑电路，导致系统无法正常运行，即使是做好屏蔽措施的系统中，高压也可能通过布线回路串扰到低电压逻辑电路。无论系统中，布线如何优化，传输线对一定频率的信号(产生高压需要)，都存在一定的非纯阻性的波阻抗，其数值与系统的输入阻抗和输出阻抗各不相同，在他们相互连接时，势必存在一些阻抗的不连续点，当信号通过这些不连续点时便会发生反射，造成高压驱动波形或者是反馈波形畸变，影响系统的正常调节，同时也使得业内将X射线发生器内的大功率电池作为其他部件的备用电池的想法无法实现，常规的是携带外部的备用电源，以防止其他部件没电而无法工作，但备用电源携带较为不方便，实际操作时较为困难。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题在于提供一种可以将X射线发生器内部大功率电池临时作为备用电池并且克服X射线发生器内部高压部分电路对低压逻辑电路的串扰问题的便携式X射线影像系统及其供电模块与供电方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：
一种便携式X射线影像系统的供电模块，包括供电电池与供能机构，所述供电电池与所述供能机构电性连接，所述供能机构包括电流分流回路、高压输出回路、电能转换回路与控制回路，所述电流分流回路的输入端与所述供电电池相连，所述电流分流回路的大电流输出端与所述高压输出回路的输入端电连接，所述电流分流回路的小电流输出端与所述电能转换回路的输入端电连接，所述电能转换模块的输出端输出安全电压，所述高压输出回路的输出端输出高电压，所述电能转换模块驱动所述控制回路，所述控制回路与所述高压输出回路电性连接并控制所述高压输出回路的输出。
具体的，所述高压输出回路包括有逆变电路、隔离电路与倍压整流电路，所述电流分流回路的大电流输出端与所述逆变电路的输入端电连接，所述逆变电路的输出端与所述隔离电路的输入端电连接，所述隔离电路的输出端与所述倍压整流电路的输出端电连接，所述倍压整流电路的输出端输出高电压。
具体的，所述控制回路包括驱动电路与取样电路，所述取样电路对所述倍压整流电路的输出端进行高压取样并转换成控制信号传输至所述驱动电路，所述驱动电路依据所述控制信号输出驱动信号到所述逆变电路并调节所述逆变电路的输出进而控制所述高压输出回路的输出。
具体的，所述取样电路内设有控制芯片U24与互感器T1，所述互感器T1与所述倍压整流电路的输出端相连，所述控制芯片U24接收所述互感器T1输出的低电压信号并进行处理转化成控制信号输出给所述驱动电路。
具体的，所述驱动电路包括有放大电路，光耦隔离电路，所述控制信号输入到所述光耦隔离电路，通过所述光耦隔离电路输出到放大电路中，最终转换成驱动信号输出到所述逆变电路中并控制所述逆变电路调节输出。
具体的，所述电能转换回路包括DC-DC电路、充电电路与输出选择电路，所述供电电池的小电流输出端分别与所述DC-DC电路、充电电路的输入端电连接，所述输出选择电路控制所述DC-DC电路与所述充电电路的输出，所述DC-DC电路与所述充电电路的输出端与所述输出选择电路电连接，所述输出选择电路的输出端为多路并分别输出安全电压。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案为：
一种便携式X射线影像系统的供电方法，应用于如上述便携式X射线影像系统的供电模块，包括如下步骤：
电流分流，供电电池中输出的电流传输至电流分流回路中进行分流，分成小电流输出与大电流输出两组；
高压输出，电流分流回路输出的大电流传输至高压输出回路进行升压，转化成高电压输出；
高压控制，控制回路采样输出的高电压的数值进而控制高压输出回路的高压输出；
低压输出，电流分流回路输出的小电流传输至电能转化回路，转化成安全电压输出。
具体的，所述高压控制步骤中，还包括如下步骤：
取样，控制回路中的取样电路获取高压输出回路中倍压整流电路输出端的高电压，并进行处理转化成控制型号并输出；
驱动，控制回路中的驱动电路接收到取样步骤中输出的控制信号后，通过处理转化成驱动信号，并将驱动信号输出到高压输出回路中的逆变电路中，控制逆变电路的输出。
本发明解决上述技术问题的又一技术方案为：
一种便携式X射线影像系统，包括X射线发生器、X射线平板探测器与影像系统工作站，所述X射线发生器投射X射线至所述X射线平板探测器，所述X射线平板探测器接收所述X射线发生器投射的X射线并转换成图像数字型号传输给所述影像系统工作站，所述X射线发生器包括如上述供电模块、X射线球管与控制模块，所述电能转换回路驱动所述控制模块，所述高压输出回路驱动所述X射线球管，所述控制模块与所述控制回路电连接，所述电能转换模块分别与所述X射线平板探测器、所述影像系统工作站可拆卸电连接。
具体的，所述电能转换模块与所述X射线平板探测器、所述影像系统工作站的电连接包括供电连接与充电连接。
本发明具有以下有益效果：在供电模块中增加控制回路，从而解决便携X射线发生器内部高电压与低电压共存的问题，避免低电压逻辑电路被高电压的电辐射所影响，进而保证了整个便携式X射线影像系统的正常运作，并且X射线发射器内置的大功率电池能够通过电能转换回路的转化，输出低电压到外界，给系统中的其他部件进行供电与充电，保证系统中其他部件的持续使用而无需使用备用电池，减少携带的物品，使户外作业能够更好的进行。
附图说明
图1为本发明供电模块的结构框图。
图2为本发明控制回路中取样电路的电路示意图。
图3为本发明控制回路中驱动电路的电路示意图。
图4为本发明电能转换回路中DC-DC电路的电路示意图。
图5为本发明电能转换回路中充电电路的电路示意图。
图6为本发明便携式X射线影像系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。
本发明实施例的一种便携式X射线影像系统的供电模块如图1-5所示，包括供电电池与供能机构，所述供电电池与所述供能机构电性连接，所述供能机构包括电流分流回路、高压输出回路、电能转换回路与控制回路，所述电流分流回路的输入端与所述供电电池相连，所述电流分流回路的大电流输出端与所述高压输出回路的输入端电连接，所述电流分流回路的小电流输出端与所述电能转换回路的输入端电连接，所述电能转换模块的输出端输出安全电压，所述高压输出回路的输出端输出高电压，所述电能转换模块驱动所述控制回路，所述控制回路与所述高压输出回路电性连接并控制所述高压输出回路的输出。通过控制回路对高低电压进行兼容，从而消除高电压所产生的电辐射对低压逻辑电路的影响，附图中，单向实线箭头指供电方向，双向实线箭头代表双向通信，单向虚线箭头代表外部充电方向。
具体的，所述高压输出回路包括有逆变电路、隔离电路与倍压整流电路，所述电流分流回路的大电流输出端与所述逆变电路的输入端电连接，所述逆变电路的输出端与所述隔离电路的输入端电连接，所述隔离电路的输出端与所述倍压整流电路的输出端电连接，所述倍压整流电路的输出端输出高电压。具体的，所述控制回路包括驱动电路与取样电路，所述取样电路对所述倍压整流电路的输出端进行高压取样并转换成控制信号传输至所述驱动电路，所述驱动电路依据所述控制信号输出驱动信号到所述逆变电路并调节所述逆变电路的输出进而控制所述高压输出回路的输出。高压输出回路中输出的电压主要依靠逆变电路的输出，当逆变电路的输出变低，倍压整流电路输出的高压就将较低，而当逆变电路的输出变高，倍压整流电路输出的电压就高，因而采用取样电路对倍压整流电路输出的高压进行取样，从而判断如何调整逆变电路的幅度，再通过驱动电路输出对应的驱动信号，调整逆变电路的输出，从而达到控制倍压整流电路输出的高电压。
具体的，所述取样电路内设有控制芯片U24与互感器T1，所述互感器T1与所述倍压整流电路的输出端相连，所述控制芯片U24接收所述互感器T1输出的低电压信号并进行处理转化成控制信号输出给所述驱动电路。高压电流通过互感器T1转换成低电压信号，从而能够被取样电路的控制芯片U24所接纳，从而能够对该低电压信号进行处理，从而使该低电压信号在经过滤波处理后能够转换成控制信号输出给驱动电路。互感器T1具有隔离的功能，能够有效的对高电压与低电压进行有效的隔离，避免高电压影响到低压逻辑回路。优选的，芯片U24所采用的为PWM调整芯片，主要根据滤波处理后的输入信号调整PWM输出控制信号，图2中的XS10为互感器与倍压整流电路的连接端口，XS11为取样电路与驱动电路的连接端口。
具体的，所述驱动电路包括有放大电路，光耦隔离电路，所述控制信号输入到所述光耦隔离电路，通过所述光耦隔离电路输出到放大电路中，最终转换成驱动信号输出到所述逆变电路中并控制所述逆变电路调节输出。光耦隔离电路对取样电路与放大电路进行光电隔离，放大电路的功率管在开关的过程中由于其寄生电感和电容的存在必然产生相应的电压或电流干扰脉动，造成驱动波形畸变，光耦隔离电路能够有效的限制驱动波形的起边，使其无法对取样电路造成影响，从而保证逆变电路和控制回路互补干扰并平稳工作，图中XS12为与取样电路XS11连接的端口，而XS13则为与逆变电路连接的端口。
具体的，所述电能转换回路包括DC-DC电路、充电电路与输出选择电路，所述供电电池的小电流输出端分别与所述DC-DC电路、充电电路的输入端电连接，所述输出选择电路控制所述DC-DC电路与所述充电电路的输出，所述DC-DC电路与所述充电电路的输出端与所述输出选择电路电连接，所述输出选择电路的输出端为多路并分别输出安全电压。DC-DC电路为稳压电路，充电电路为恒流源充电电路，DC-DC电路是将电池输入电源转换为各种不同电压，充电电路将电池输入电源转换为适合不同电池的恒流充电电流，DC-DC电路与充电电路均可以通过输出选择电路进行反馈控制，使电能转换回路的输出均符合当前连接的内部部件或外部部件的供电需求。图4与图5中，XS1用于XS4均为供电电池的小电流输入端口，XS2为对应电压输出端口，XS5为对应电流输出端口，XS3与XS6为DC-DC电路、充电电路与输出选择电路之间的通信端口。充电电路中还包含有滤波电路(C2、C3)、充电电流设置电路(R26、R27、C16)，充电软启动电路(R15、Q1B、R13、R11）、电池充电管理芯片LTC4020，过改变反馈电路(R17、R22、R25）能够适应不同电池的电压充电。
具体的上述供电模块的供电方法，包括如下步骤：
电流分流，供电电池中输出的电流传输至电流分流回路中进行分流，分成小电流输出与大电流输出两组；
高压输出，电流分流回路输出的大电流传输至高压输出回路进行升压，转化成高电压输出；
高压控制，控制回路采样输出的高电压的数值进而控制高压输出回路的高压输出；
低压输出，电流分流回路输出的小电流传输至电能转化回路，转化成安全电压输出。
具体的，所述高压控制步骤中，还包括如下步骤：
取样，控制回路中的取样电路获取高压输出回路中倍压整流电路输出端的高电压，并进行处理转化成控制型号并输出；
驱动，控制回路中的驱动电路接收到取样步骤中输出的控制信号后，通过处理转化成驱动信号，并将驱动信号输出到高压输出回路中的逆变电路中，控制逆变电路的输出。
本发明解决上述技术问题的提供的另一套系统为：
一种便携式X射线影像系统如图6所示，包括X射线发生器、X射线平板探测器与影像系统工作站，所述X射线发生器投射X射线至所述X射线平板探测器，所述X射线平板探测器接收所述X射线发生器投射的X射线并转换成图像数字型号传输给所述影像系统工作站，所述X射线发生器包括如上述供电模块、X射线球管与控制模块，所述电能转换回路驱动所述控制模块，所述高压输出回路驱动所述X射线球管，所述控制模块与所述控制回路电连接，所述电能转换模块分别与所述X射线平板探测器、所述影像系统工作站可拆卸电连接。
具体的，所述电能转换模块与所述X射线平板探测器、所述影像系统工作站的电连接包括供电连接与充电连接。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种便携式X射线影像系统的供电模块，包括供电电池与供能机构，所述供电电池与所述供能机构电性连接，其特征在于：所述供能机构包括电流分流回路、高压输出回路、电能转换回路与控制回路，所述电流分流回路的输入端与所述供电电池相连，所述电流分流回路的大电流输出端与所述高压输出回路的输入端电连接，所述电流分流回路的小电流输出端与所述电能转换回路的输入端电连接，所述电能转换模块的输出端输出安全电压，所述高压输出回路的输出端输出高电压，所述电能转换模块驱动所述控制回路，所述控制回路与所述高压输出回路电性连接并控制所述高压输出回路的输出。
2.根据权利要求1所述便携式X射线影像系统的供电模块，其特征在于：所述高压输出回路包括有逆变电路、隔离电路与倍压整流电路，所述电流分流回路的大电流输出端与所述逆变电路的输入端电连接，所述逆变电路的输出端与所述隔离电路的输入端电连接，所述隔离电路的输出端与所述倍压整流电路的输出端电连接，所述倍压整流电路的输出端输出高电压。
3.根据权利要求2所述便携式X射线影像系统的供电模块，其特征在于：所述控制回路包括驱动电路与取样电路，所述取样电路对所述倍压整流电路的输出端进行高压取样并转换成控制信号传输至所述驱动电路，所述驱动电路依据所述控制信号输出驱动信号到所述逆变电路并调节所述逆变电路的输出进而控制所述高压输出回路的输出。
4.根据权利要求3所述便携式X射线影像系统的供电模块，其特征在于：所述取样电路内设有控制芯片U24与互感器T1，所述互感器T1与所述倍压整流电路的输出端相连，所述控制芯片U24接收所述互感器T1输出的低电压信号并进行处理转化成控制信号输出给所述驱动电路。
5.根据权利要求4所述便携式X射线影像系统的供电模块，其特征在于：所述驱动电路包括有放大电路，光耦隔离电路，所述控制信号输入到所述光耦隔离电路，通过所述光耦隔离电路输出到放大电路中，最终转换成驱动信号输出到所述逆变电路中并控制所述逆变电路调节输出。
6.根据权利要求2-5任意一项所述便携式X射线影像系统的供电模块，其特征在于：所述电能转换回路包括DC-DC电路、充电电路与输出选择电路，所述供电电池的小电流输出端分别与所述DC-DC电路、充电电路的输入端电连接，所述输出选择电路控制所述DC-DC电路与所述充电电路的输出，所述DC-DC电路与所述充电电路的输出端与所述输出选择电路电连接，所述输出选择电路的输出端为多路并分别输出安全电压。
7.一种便携式X射线影像系统的供电方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6所述便携式X射线影像系统的供电模块，包括如下步骤：
电流分流，供电电池中输出的电流传输至电流分流回路中进行分流，分成小电流输出与大电流输出两组；
高压输出，电流分流回路输出的大电流传输至高压输出回路进行升压，转化成高电压输出；
高压控制，控制回路采样输出的高电压的数值进而控制高压输出回路的高压输出；
低压输出，电流分流回路输出的小电流传输至电能转化回路，转化成安全电压输出。
8.根据权利要求7所述的便携式X射线影像系统的供电方法，其特征在于：所述高压控制步骤中，还包括如下步骤：
取样，控制回路中的取样电路获取高压输出回路中倍压整流电路输出端的高电压，并进行处理转化成控制型号并输出；
驱动，控制回路中的驱动电路接收到取样步骤中输出的控制信号后，通过处理转化成驱动信号，并将驱动信号输出到高压输出回路中的逆变电路中，控制逆变电路的输出。
9.一种便携式X射线影像系统，包括X射线发生器、X射线平板探测器与影像系统工作站，所述X射线发生器投射X射线至所述X射线平板探测器，所述X射线平板探测器接收所述X射线发生器投射的X射线并转换成图像数字型号传输给所述影像系统工作站，其特征在于：所述X射线发生器包括如权利要求1-6所述供电模块、X射线球管与控制模块，所述电能转换回路驱动所述控制模块，所述高压输出回路驱动所述X射线球管，所述控制模块与所述控制回路电连接，所述电能转换模块分别与所述X射线平板探测器、所述影像系统工作站可拆卸电连接。
10.根据权利要求9所述的便携式X射线影像系统的供电方法，其特征在于：所述电能转换模块与所述X射线平板探测器、所述影像系统工作站的电连接包括供电连接与充电连接。
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- 2019-09-29 CN CN201910930543.6A patent/CN110649698A/zh active Pending
Patent Citations (2)
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 515000 No. 77 Jinsha Road, Shantou City, Guangdong Province Applicant after: Shantou Ultrasonic Instrument Research Institute Co., Ltd Address before: 515000 No. 77 Jinsha Road, Shantou City, Guangdong Province Applicant before: SHANTOU INSTITUTE OF ULTRASONIC INSTRUMENTS Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Application publication date: 20200103 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |