CN117937900A - 一种可抑制过冲电压的高压发生器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电子工程的领域，公开了一种可抑制过冲电压的高压发生器，其包括：供电单元、整流单元、电压调控单元以及采样单元，供电单元与整流单元连接，整流电源与球管连接，电压调控单元与整流单元连接，采样单元的输入端用于与球管连接，采样单元的输出端与电压调控单元连接。采样单元用于对球管的正极端的电压进行采样以及对球管的负极端的电压进行采样，并向电压调控单元发送采样信号，电压调控单元用于接收采样信号，并基于采样信号调节整流单元的输出电压。本申请通过实时采样球管的输入电压的情况，并通过电压调控单元实现对整流单元输出电压的调节，从而高效抑制过冲电压。

Description

一种可抑制过冲电压的高压发生器

技术领域

本申请涉及电子工程的领域，尤其是涉及一种可抑制过冲电压的高压发生器。

背景技术

球管作为CT系统和X射线源产品的核心组件，承担着通过接收高压发生器的输出电压来产生X射线的重要任务。然而，球管在输入电压超过其极限时可能遭受严重损害，如管壁放电或击穿。因此，为确保球管正常运行，关键的一点是避免电压超过其最大承受电压。特别是在高压发生器的输出电压出现异常过冲的情况下，迅速而有效地抑制这种过冲电压至关重要。

发明内容

为了能够抑制过冲电压，避免球管受到损害，本申请提供一种可抑制过冲电压的高压发生器。

本申请提供的一种可抑制过冲电压的高压发生器，采用如下的技术方案：

一种可抑制过冲电压的高压发生器，用于为球管供给输入电压，所述可抑制过冲电压的高压发生器包括：供电单元、整流单元、电压调控单元以及采样单元，所述供电单元的输出端与所述整流单元的输入端连接，所述整流单元的输出端与所述球管连接，所述电压调控单元与所述整流单元连接，所述采样单元的输入端用于与所述球管连接，所述采样单元的输出端与所述电压调控单元连接；

所述采样单元用于对所述球管的正极端的电压进行采样以及对所述球管的负极端的电压进行采样，并向所述电压调控单元发送采样信号；

所述电压调控单元用于接收所述采样信号，并基于所述采样信号调节所述整流单元的输出电压。

通过采用上述技术方案，实时采样球管的输入电压的情况，并通过电压调控单元对整流单元输出电压的调节，以实现高效抑制过冲电压。具体地，采样单元将采样的电压信息转换为采样信号，并将这些信号传输给电压调控单元。电压调控单元接收采样信号，基于采样信号来调整整流单元的输出电压。如果采样信号表明电压超过安全范围，电压调控单元会迅速调低整流单元的输出电压以抑制过冲电压。

总体而言，本申请通过实时监测和调节电压，以及采用快速反馈机制，实现了高效抑制过冲电压的目标，确保了球管的安全运行。

示例性地，所述整流单元包括第一整流模块和第二整流模块，所述电压调控单元包括第一调控模块和第二调控模块，所述采样单元包括第一采样模块和第二采样模块；

所述第一采样模块的输入端与所述球管的正极端连接，所述第一采样模块的输出端与所述第一调控模块的输入端连接，所述第一调控模块的输出端与所述第一整流模块连接；

所述第二采样模块的输入端与所述球管的负极端连接，所述第二采样模块的输出端与所述第二调控模块的输入端连接，所述第二调控模块的输出端与所述第二整流模块连接；

所述采样信号包括第一采样信号和第二采样信号，所述第一采样模块用于对所述球管的正极端的电压进行采样并向所述第一调控模块发送所述第一采样信号，所述第二采样模块用于对所述球管的负极端的电压进行采样并向所述第二调控模块发送所述第二采样信号；

所述第一调控模块用于接收所述第一采样信号，并基于所述第一采样信号调节所述第一整流模块的输出电压，所述第二调控模块用于接收第二采样信号，并基于所述第二采样信号调节所述第二整流模块的输出电压；

所述第一整流模块用于为所述球管的正极端供给输入电压，所述第二整流模块用于为所述球管的负极端供给输入电压。

通过采用上述技术方案，第一整流模块独立供给正极端的输入电压，第二整流模块独立供给负极端的输入电压，第一采样模块独立采样正极端的电压，第二采样模块独立采样负极端的电压。第一采样模块和第二采样模块将采样信号传递给相应的调控模块。

通过将采样信号传递给调控模块，高压发生器能够实时响应电压的变化，并调整整流模块的输出电压。这确保了高压发生器对于过冲电压的快速抑制和调整。采用独立的整流模块和调控模块，高压发生器具有更高的稳定性和可靠性。如果一个模块发生故障，另一个模块仍然可以继续工作，提高了高压发生器的容错性。

示例性地，所述第一整流模块包括第一活动整流器和多个第一主整流器，所述第一主整流器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，多个所述第一主整流器的第一输入端和第二输入端均与所述供电单元的输出端连接，多个所述第一主整流器依次串联连接，且在两个相邻的所述第一主整流器中，前一所述第一主整流器的第二输出端与后一所述第一主整流器的第一输出端连接，位于首位的所述第一主整流器的第一输出端形成所述第一整流模块的输出端，且与所述球管的正极端连接；

所述第一活动整流器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，所述第一活动整流器的第一输入端和第二输入端均与所述供电单元连接，所述第一活动整流器的第一输出端和第二输出端之间设置有第一开关S1H和第二开关S2H，所述第一开关S1H和所述第二开关S2H串联，所述第一活动整流器的第二输出端接地，所述第一开关S1H和所述第二开关S2H之间设置有第一分路支点，位于末位的所述第一主整流器的第二输出端与所述第一分路支点连接；

所述第一开关S1H和所述第二开关S2H均设置有控制端，所述第一调控模块基于所述第一采样信号向所述第一开关S1H发送第一驱动信号，以控制所述第一开关S1H闭合或断开，所述第一调控模块基于所述第一采样信号向所述第二开关S2H发送第二驱动信号，以控制所述第二开关S2H闭合或断开。

通过采用上述技术方案，当球管正极端的电压没有超过球管的最大承受电压时，第一开关S1H闭合，第二开关S2H断开，第一活动整流器与位于末位的第一主整流器串联。球管正极端的输入电压值与第一活动整流器输出的电压值加第一整流模块所有第一主整流器输出的电压值之和相等。当第一采样模块采样到的球管正极端的电压超过球管的最大承受电压时，第一采样模块向第一开关S1H发送第一驱动信号，使得第一开关S1H断开，向第二开关S2H发送第二驱动信号，使得第二开关S2H闭合，以使得第一活动整流器与末位的第一主整流器断开，第一主整流器的第二输出端直接接地，此时球管正极端的输入电压值与第一整流模块所有第一主整流器输出的电压值之和相等，如此降低了第一整流模块的输出电压，进而降低了球管的输入电压。

示例性地，所述第一调控模块包括第一比较器和第一隔离驱动器，所述第一比较器包括同相输入端、反向输入端和输出端，所述第一隔离驱动器包括第一接收端、第二接收端、第一发送端和第二发送端；

所述第一比较器的同相输入端预设有第一门限电压，所述第一比较器的反向输入端与所述第一采样模块连接，用于接收第一采样信号；

所述第一隔离驱动器的第一接收端与所述第一比较器的输出端通过逻辑非门连接，所述第一隔离驱动器的第一发送端与所述第一开关S1H的控制端连接，所述第一隔离驱动器的第二接收端与所述第一比较器的输出端通过逻辑缓冲器连接,所述第一隔离驱动器的第二发送端与所述第二开关S2H的控制端连接；

所述第一比较器比较所述第一采样信号和所述第一门限电压，基于比较结果向所述逻辑与门和所述逻辑缓冲器发送第一原边信号，所述第一原边信号经所述逻辑与门后转变为所述第一驱动信号，所述第一隔离驱动器的第一接收端接收所述逻辑与门发出的第一驱动信号，所述第一驱动信号经过所述第一隔离驱动器隔离处理后从所述第一隔离驱动器的第一发送端发出，所述第一驱动信号用于驱动所述第一开关S1H；

所述第一原边信号经所述逻辑缓存器后转变为第二驱动信号，所述第一隔离驱动器的第二接收端接收所述逻辑缓存器发出的第二驱动信号，所述第二驱动信号经过所述第一隔离驱动器隔离处理后从所述第一隔离驱动器的第二发送端发出，所述第二驱动信号用于驱动所述第二开关S2H。

通过采用上述技术方案，第一开关S1H和第二开关S2H不能同时断开或闭合，当球管输入电压正常时，第一开关S1H闭合，第二开关S2H断开，当球管输入电压超出最大承受电压时，第一开关S1H断开，第二开关S2H闭合。本申请通过将第一比较器比较后输出的第一原边信号经过逻辑非门后转化成第一驱动信号，经过逻辑缓存器后转换为第二驱动信号，使得第一驱动信号和第二驱动信号变为互补信号，以对第一开关S1H和第二开关S2H实现控制。

示例性地，所述第二整流模块包括第二活动整流器和多个第二主整流器，所述第二主整流器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，多个所述第二主整流器的第一输入端和第二输入端均与所述供电单元的输出端连接，多个所述第二主整流器依次串联连接，且在两个相邻的所述第二主整流器中，前一所述第二主整流器的第一输出端与后一所述第二主整流器的第二输出端连接，位于首位的所述第二主整流器的第二输出端形成所述第二整流模块的输出端，且与所述球管的负极端连接；

所述第二活动整流器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，所述第二活动整流器的第一输入端和第二输入端均与所述供电单元连接，所述第二活动整流器的第一输出端和第二输出端之间设置有第三开关S1L和第四开关S2L，所述第三开关S1L和所述第四开关S2L串联，所述第二活动整流器的第一输出端接地，所述第三开关S1L和所述第四开关S2L之间设置有第二分路支点，位于末位的所述第二主整流器的第一输出端与所述第二分路支点连接；

所述第三开关S1L和所述第四开关S2L均设置有控制端，所述第二调控模块基于所述第二采样信号向所述第三开关SIL发送第三驱动信号，以控制所述第三开关SIL闭合或断开，所述第二调控模块(32)基于所述第二采样信号向所述第四开关S2L发送第四驱动信号，以控制所述第四开关S2L闭合或断开。

通过采用上述技术方案，当球管负极端的电压没有超过球管的最大承受电压时，第四开关S2L闭合，第三开关S1L断开，第二活动整流器与位于末位的第二整流器串联，球管负极端的输入电压值与第二活动整流器输出的电压值加第二整流模块所有第二整流器输出的电压值之和相等。当第二采样模块采样到的球管负极端的电压超过球管的最大承受电压时，第二采样模块向第四开关S2L发送第四驱动信号，使得第四开关S2L断开，向第三开关S1L发送第三驱动信号，使得第三开关S1L闭合，以使得第二活动整流器与末位的第二整流器断开，第二整流器的第一输出端直接接地。此时球管负极端的输入电压值与第二整流模块所有第二整流器输出的电压值之和相等，如此降低了第二整流模块的输出电压，进而降低了球管的输入电压。

示例性地，所述第二调控模块包括第二比较器和第二隔离驱动器，所述第二比较器包括同相输入端、反向输入端和输出端，所述第二隔离驱动器包括第一接收端、第二接收端、第一发送端和第二发送端；

所述第二比较器的同相输入端预设有第二门限电压，所述第二比较器的反向输入端与第二采样模块连接，用于接收第二采样信号；

所述第二隔离驱动器的第一接收端与所述第二比较器的输出端通过逻辑非门连接，所述第二隔离驱动器的第一发送端与所述第四开关S2L的控制端连接，所述第二隔离驱动器的第二接收端与所述第二比较器的输出端通过逻辑缓冲器连接,所述第二隔离驱动器的第二发送端与所述第三开关S1L的控制端连接；

所述第二比较器比较所述第二采样信号和所述第二门限电压，基于比较结果向所述逻辑与门和所述逻辑缓冲器发送第二原边信号，所述第二原边信号经所述逻辑与门后转变为第四驱动信号，所述第二隔离驱动器的第一接收端接收所述逻辑与门发出的第四驱动信号，所述第四驱动信号经过所述第二隔离驱动器隔离处理后从所述第二隔离驱动器的第一发送端发出，所述第四驱动信号用于驱动所述第四开关S2L；

所述第二原边信号经所述逻辑缓存器后转变为第三驱动信号，所述第二隔离驱动器的第二接收端接收所述逻辑缓存器发出的第三驱动信号，所述第三驱动信号经过所述第二隔离驱动器隔离处理后从所述第二隔离驱动器的第二发送端发出，所述第三驱动信号用于驱动所述第三开关。

通过采用上述技术方案，第三开关S1L和第四开关S2L不能同时断开或闭合，当球管输入电压正常时，第四开关S2L闭合，第三开关S1L断开，当球管输入电压超出最大承受电压时，第四开关S2L断开，第三开关S1L闭合。本申请通过将第二比较器比较后输出的第二原边信号经过逻辑非门后转化成第四驱动信号，经过逻辑缓存器后转换为第三驱动信号，使得第三驱动信号和第四驱动信号变为互补信号，以对第三开关S1L和第四开关S2L实现控制。示例性地，所述第一采样模块包括多个第一采样电阻R1，多个所述第一采样电阻R1串联连接，位于首位的所述第一采样电阻R1与所述球管的正极端连接，位于末位的所述第一采样电阻R1接地，且位于末位的所述第一采样电阻R1的正极端设置有第一采样信号输出点，所述第一采样信号输出点与所述第一调控模块的输入端连接，用于向所述第一调控模块发送第一采样信号。

通过采用上述技术方案，使用多个第一采样电阻R1，可以将高电压分布到各个第一采样电阻R1上，减小每个第一采样电阻R1上的电压，以降低对第一采样电阻R1的电压容忍度的要求，提高电路的安全性。且，通过对位于末位的所述第一采样电阻R1正极端的电压进行采样，还可以间接地获取球管正极端的输入电压。

示例性地，所述第二采样模块包括多个第二采样电阻R1’，多个所述第二采样电阻R1’串联连接，位于首位的所述第二采样电阻R1’与所述球管的负极端连接，位于末位的所述第二采样电阻R1’接地，且位于末位的所述第二采样电阻R1’的正极端设置有第二采样信号输出点，所述第二采样信号输出点与所述第二调控模块的输入端连接，用于向所述第二调控模块发送第二采样信号。

通过采用上述技术方案，使用多个第二采样电阻R1’，可以将球管负极端的高电压分布到各个第二采样电阻R1’上，减小每个第二采样电阻R1’上的电压，以降低对第二采样电阻R1’的电压容忍度的要求，提高电路的安全性。且，通过对位于末位的所述第二采样电阻R1’正极端的电压进行采样，还可以间接地获取球管负极端的输入电压。

示例性地，所述供电单元包括直流电源、逆变器以及变压器，所述直流电源的输出端与所述逆变器的输入端连接，所述逆变器的输出端与所述变压器的输入端连接，所述变压器的输出端形成所述供电单元的输出端，并与所述整流单元连接。

通过采用上述技术方案，直流电源能够提供稳定的直流电，而逆变器则能够将直流电转换为高频方波。高频方波在变压器中能够有效地进行电压调节和变换，提高了整个能量转换的效率。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、通过实时采样球管的输入电压的情况，并通过电压调控单元实现对整流单元输出电压的调节，从而高效抑制过冲电压。具体地，采样单元将采样的电压信息转换为采样信号，并将这些信号传输给电压调控单元。电压调控单元接收采样信号，基于采样信号来调整整流单元的输出电压。如果采样信号表明电压超过安全范围，电压调控单元会迅速调低整流单元的输出电压以抑制过冲电压。

2、通过控制第一开关S1H和第二开关S2H，使得球管正极端的电压没有超过球管的最大承受电压时，第一活动整流器与末位的第一主整流器串联，球管正极端的电压超过球管的最大承受电压时，第一活动整流器与末位的第一主整流器断开，以降低了第一整流模块的输出电压，进而降低球管的输入电压。

3、通过控制第三开关S1L和第四开关S2L，使得球管负极端的电压没有超过球管的最大承受电压时，第二活动整流器与末位的第二主整流器串联，球管负极端的电压超过球管的最大承受电压时，第二活动整流器与末位的第二主整流器断开，以降低了第二整流模块的输出电压，进而降低球管的输入电压。

附图说明

图1是一种可抑制过冲电压的高压发生器的电路图。

图2是第一调控模块的电路图。

图3是第二调控模块的电路图。

附图标记说明：

1.供电单元；11、直流电源；12、逆变器；13、变压器；2、整流单元；21、第一整流模块；211、第一主整流器；212、第一活动整流器；22、第二整流模块；221、第二主整流器；222、第二活动整流器；3、电压调控单元；31、第一调控模块；311、第一比较器；312、第一隔离驱动器；32、第二调控模块；321、第二比较器；322、第二隔离驱动器；4、采样单元；41、第一采样模块；42、第二采样模块。

具体实施方式

以下结合附图，对本申请作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种可抑制过冲电压的高压发生器。参照图1，一种可抑制过冲电压的高压发生器，用于为球管供给输入电压，该可抑制过冲电压的高压发生器包括：供电单元1、整流单元2、电压调控单元3以及采样单元4。

供电单元1的输出端与整流单元2的输入端连接，整流单元2的输出端与球管连接，电压调控单元3与整流单元2连接，采样单元4的输入端与球管连接，采样单元4的输出端与电压调控单元3连接。整流单元2用于为球管提供输入电压，采样单元4用于对球管的正极端的电压进行采样以及对球管的负极端的电压进行采样，并向电压调控单元3发送采样信号。电压调控单元3用于接收采样信号，并基于采样信号调节整流单元2的输出电压。

具体地，继续参照图1，供电单元1包括直流电源11、逆变器12以及变压器13，直流电源11的输出端与逆变器12的输入端连接，逆变器12的输出端与变压器13的输入端连接，变压器13的输出端形成供电单元1的输出端，并与整流单元2连接。直流电源11能够提供稳定的直流电，而逆变器12则能够将直流电转换为高频方波。高频的方波在变压器13中能够有效地进行电压调节和变换。

球管包括正极端和负极端，在实际应用中，球管的正极端和负极端均需要抑制过冲电压，具体但非限定性地，本申请实施例提供的可抑制过冲电压的高压发生器的整流单元2包括第一整流模块21和第二整流模块22，电压调控单元3包括第一调控模块31和第二调控模块32，采样单元4包括第一采样模块41和第二采样模块42。第一整流模块21用于为球管的正极端供给输入电压，第二整流模块22用于为球管的负极端供给输入电压。采样信号包括第一采样信号和第二采样信号，第一采样模块41用于对球管的正极端的电压进行采样并向第一调控模块31发送第一采样信号，第二采样模块42用于对球管的负极端的电压进行采样并向第二调控模块32发送第二采样信号。第一调控模块31接收第一采样信号，并基于第一采样信号调节第一整流模块21的输出电压，第二调控模块32接收第二采样信号，并基于第二采样信号调节第二整流模块22的输出电压。

具体地，第一采样模块41的输入端与球管的正极端连接，第一采样模块41的输出端与第一调控模块31的输入端连接，第一调控模块31的输出端与第一整流模块21连接。第二采样模块42的输入端与球管的负极端连接，第二采样模块42的输出端与第二调控模块32的输入端连接，第二调控模块32的输出端与第二整流模块22连接。

继续参考图1，第一整流模块21包括第一活动整流器和多个第一主整流器211。第一主整流器211包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端。多个第一主整流器211的第一输入端和第二输入端均与供电单元1的输出端连接，多个第一主整流器211依次串联连接，且在两个相邻的第一主整流器211中，前一第一主整流器211的第二输出端与后一第一主整流器211的第一输出端连接，位于首位的第一主整流器211的第一输出端形成第一整流模块21的输出端，且与球管的正极端连接，位于末位的第一主整流器211的第二输出端用于接地或者与第一活动整流器212串联连接。在本申请实施例中，依次串联的第一主整流器211，远离地的一端为首位，靠近地的一端为末位。

具体地，第一主整流器211包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4以及电容C1。二极管D1的正极端和二极管D2的负极端连接，二极管D2的正极端和二极管D4的正极端连接，二极管D4的负极端和二极管D3的正极端连接，二极管D3的负极端和二极管D1的负极端连接，电容C1的两端分别与二极管D3的负极端和二极管D4的正极端连接。第一主整流器211的第一输入端设置于二极管D1的正极端和二极管D2的负极端之间，第一主整流器211的第二输入端设置于二极管D3的正极端和二极管D4的负极端之间，第一主整流器211的第一输出端设置于二极管D3的负极端处，第一主整流器211的第二输出端设置于二极管D4的正极端处。

第一活动整流器212包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端。第一活动整流器212的第一输入端和第二输入端均与变压器13的输出端连接。第一活动整流器212的第一输出端和第二输出端之间设置有第一开关S1H和第二开关S2H，第一开关S1H和第二开关S2H串联。第一活动整流器212的第二输出端接地，第一开关S1H和第二开关S2H之间设置有第一分路支点，位于末位的第一主整流器211的第二输出端与第一分路支点连接。第一开关S1H和第二开关S2H均设置有控制端，第一调控模块31基于第一采样信号向第一开关S1H发送第一驱动信号和第二开关S2H发送第二驱动信号。当第一开关S1H闭合，第二开关S2H断开时，位于末位的第一主整流器211的第二输出端与第一活动整流器212串联连接，当第一开关S1H断开，第二开关S2H闭合时，位于末位的第一主整流器211的第二输出端接地。

具体地，第一活动整流器212包括二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8以及电容C2。二极管D5的正极端和二极管D6的负极端连接，二极管D6的正极端和二极管D8的正极端连接，二极管D8的负极端和二极管D7的正极端连接，二极管D7的负极端和二极管D5的负极端连接，电容C2的两端分别与二极管D7的负极端和二极管D8的正极端连接。第一活动整流器212的第一输入端设置于二极管D5的正极端和二极管D6的负极端之间，第一活动整流器212的第二输入端设置于二极管D7的正极端和二极管D8的负极端之间，第一活动整流器212的第一输出端设置于二极管D7的负极端处，第一活动整流器212的第二输出端设置于二极管D8的正极端处。

当球管正极端的电压没有超过球管的最大承受电压时，第一开关S1H闭合，第二开关S2H断开，第一活动整流器212与位于末位的第一主整流器211串联，球管正极端的输入电压值与第一活动整流器212输出的电压值加第一整流模块21所有第一主整流器211输出的电压值之和相等。当第一采样模块41采样到的球管正极端的电压超过球管的最大承受电压时，第一采样模块41向第一开关S1H发送第一驱动信号，使得第一开关S1H断开，向第二开关S2H发送第二驱动信号，使得第二开关S2H闭合，以使得第一活动整流器212与末位的第一主整流器211断开，第一主整流器211的第二输出端直接接地，此时球管正极端的输入电压值与第一整流模块21所有第一主整流器211输出的电压值之和相等，如此降低了第一整流模块21的输出电压，进而降低了球管的输入电压。

在本申请实施例中，第一开关S1H和第二开关S2H可以采用SiC、IGBT等半导体开关器件,图1中所示的第一开关S1H和第二开关S2H仅用作展示此处设置有开关器件，并不代表开关为单刀单掷开关。

参照图2，在本申请实施例中，第一开关S1H和第二开关S2H不能同时断开或同时闭合，当球管输入电压正常时，第一开关S1H闭合，第二开关S2H断开，当球管输入电压超出最大承受电压时，第一开关S1H断开，第二开关S2H闭合。本申请具体但非限定性地提出一种第一调控模块31的结构，使得第一驱动信号和第二驱动信号能够以互补信号的形式输出，以对第一开关S1H和第二开关S2H实现控制。具体地，第一调控模块31包括第一比较器311和第一隔离驱动器312，第一比较器311包括同相输入端、反向输入端和输出端，第一隔离驱动器312包括第一接收端、第二接收端、第一发送端和第二发送端。第一比较器311的同相输入端预设有第一门限电压，第一比较器311的反向输入端与第一采样模块41连接，用于接收第一采样信号。第一隔离驱动器312的第一接收端与第一比较器311的输出端通过逻辑非门连接，第一隔离驱动器312的第一发送端与第一开关S1H的控制端连接，第一隔离驱动器312的第二接收端与第一比较器311的输出端通过逻辑缓冲器连接,第一隔离驱动器312的第二发送端与第二开关S2H的控制端连接。

在本申请实施例中，第一比较器311比较第一采样信号和第一门限电压，基于比较结果向逻辑与门和逻辑缓冲器发送第一原边信号，第一原边信号经逻辑与门后转变为第一驱动信号，第一隔离驱动器312的第一接收端接收逻辑与门发出的第一驱动信号，第一驱动信号经过第一隔离驱动器312隔离处理后从第一隔离驱动器312的第一发送端发出，第一驱动信号用于驱动第一开关S1H。第一原边信号经逻辑缓存器后转变为第二驱动信号，第一隔离驱动器312的第二接收端接收逻辑缓存器发出的第二驱动信号，第二驱动信号经过第一隔离驱动器312隔离处理后从第一隔离驱动器312的第二发送端发出，第二驱动信号用于驱动第二开关S2H。

值得一提的是，本申请通过在第一比较器311的同相输出端设置分压电路来设置第一门限电压，通过调整分压电路中两个分压电阻的阻值即可改变第一门限电压，第一门限电压的设置与球管正极端最大可承受电压相关，通常设置为小于或等于球管正极端最大可承受电压。

继续参照图1，第一采样模块41包括多个第一采样电阻R1，多个第一采样电阻R1串联连接，位于首位的第一采样电阻R1与球管的正极端连接，位于末位的第一采样电阻R1接地，且位于末位的第一采样电阻R1的正极端设置有第一采样信号输出点，第一采样信号输出点与第一调控模块31的输入端连接，用于向第一调控模块31发送第一采样信号。在本申请实施例中，依次串联的第一采样电阻R1，远离地的一端为首位，靠近地的一端为末位。

上述介绍了用于抑制球管正极端的过冲电压的第一整流模块21、第一调控模块31以及第一采样模块41，接下来介绍用于抑制球管负极端的过冲电压的第二整流模块22、第二调控模块32以及第二采样模块42。

参照图1，第二整流模块22包括第二活动整流器222和多个第二主整流器221。第二主整流器221包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端。多个第二主整流器221的第一输入端和第二输入端均与变压器13的输出端连接。多个第二主整流器221依次串联连接，且在两个相邻的第二主整流器221中，前一第二主整流器221的第一输出端与后一第二主整流器221的第二输出端连接。位于首位的第二主整流器221的第二输出端形成第二整流模块22的输出端，且与球管的负极端连接。位于末位的第二主整流器221的第一输出端用于接地或者与第二活动整流器222串联连接。在本申请实施例中，依次串联的第二主整流器221，远离地的一端为首位，靠近地的一端为末位。

具体地，第二主整流器221包括二极管D1’、二极管D2’、二极管D3’、二极管D4’以及电容C1’。二极管D1’、二极管D2’、二极管D3’、二极管D4’以及电容C1’的连接方式参考第一主整流器211。第二主整流器221的第一输入端设置于二极管D1’的正极端和二极管D2’的负极端之间，第二主整流器221的第二输入端设置于二极管D3’的正极端和二极管D4’的负极端之间，第二主整流器221的第一输出端设置于二极管D3’的负极端处，第二主整流器221的第二输出端设置于二极管D4’的正极端处。

第二活动整流器222包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，第二活动整流器222的第一输入端和第二输入端均与变压器13的输出端连接，第二活动整流器222的第一输出端和第二输出端之间设置有第三开关S1L和第四开关S2L，第三开关S1L和第四开关S2L串联，第二活动整流器222的第一输出端接地，第三开关S1L和第四开关S2L之间设置有第二分路支点，位于末位的第二主整流器221的第一输出端与第二分路支点连接。第三开关S1L和第四开关S2L均设置有控制端，第二调控模块32基于第二采样信号向第三开关S1L发送第三驱动信号和向第四开关S2L发送第四驱动信号。当第四开关S2L闭合，第三开关S1L断开时，位于末位的第二主整流器221的第一输出端与第二活动整流器222串联连接，当第四开关S2L断开，第三开关S1L闭合时，位于末位的第二主整流器221的第一输出端接地。

具体地，第二活动整流器222包括二极管D5’、二极管D6’、二极管D7’、二极管D8’以及电容C2’。二极管D5’、二极管D6’、二极管D7’、二极管D8’以及电容C2’的连接方式参考第一活动整流器212。第二活动整流器222的第一输入端设置于二极管D5’的正极端和二极管D6’的负极端之间，第二活动整流器222的第二输入端设置于二极管D7’的正极端和二极管D8’的负极端之间，第二活动整流器222的第一输出端设置于二极管D7’的负极端处，第二活动整流器222的第二输出端设置于二极管D8’的正极端处。

当球管负极端的电压没有超过球管的最大承受电压时，第四开关S2L闭合，第三开关S1L断开，第二活动整流器222与位于末位的第二整流器串联，球管负极端的输入电压值与第二活动整流器222输出的电压值加第二整流模块22所有第二整流器输出的电压值之和相等。当第二采样模块42采样到的球管负极端的电压超过球管的最大承受电压时，第二采样模块42向第四开关S2L发送第四驱动信号，使得第四开关S2L断开，向第三开关S1L发送第三驱动信号，使得第三开关S1L闭合，以使得第二活动整流器222与位于末位的第二整流器断开，位于末位的第二整流器的第一输出端直接接地，此时球管负极端的输入电压值与第二整流模块22所有第二整流器输出的电压值之和相等，如此降低了第二整流模块22的输出电压，进而降低了球管的输入电压。

在本申请实施例中，第三开关S1L和第四开关S2L可以采用SiC、IGBT等半导体开关器件。图1中所示的第三开关S1L和第四开关S2L仅用作展示此处设置有开关器件，并不代表开关为单刀单掷开关。

参照图3，与第一开关S1H和第二开关S2H的一样，第三开关S1L和第四开关S2L也不能同时断开或同时闭合，当球管输入电压正常时，第四开关S2L闭合，第三开关S1L断开，当球管输入电压超出最大承受电压时，第四开关S2L断开，第三开关S1L闭合。第二调控模块32的结构与第一调控模块31的结构类似，第二调控模块32包括第二比较器321和第二隔离驱动器322，第二比较器321包括同相输入端、反向输入端和输出端，第二隔离驱动器322包括第一接收端、第二接收端、第一发送端和第二发送端。第二比较器321的同相输入端预设有第二门限电压，第二比较器321的反向输入端与第二采样模块42连接，用于接收第二采样信号。第二隔离驱动器322的第一接收端与第二比较器321的输出端通过逻辑非门连接，第二隔离驱动器322的第一发送端与第四开关S2L的控制端连接，第二隔离驱动器322的第二接收端与第二比较器321的输出端通过逻辑缓冲器连接,第二隔离驱动器322的第二发送端与第三开关S1L的控制端连接。

在本申请实施例中，第二比较器321比较第二采样信号和第二门限电压，基于比较结果向逻辑与门和逻辑缓冲器发送第二原边信号，第二原边信号经逻辑与门后转变为第四驱动信号，第二隔离驱动器322的第一接收端接收逻辑与门发出的第四驱动信号，第四驱动信号经过第二隔离驱动器322隔离处理后从第二隔离驱动器322的第一发送端发出，第四驱动信号用于驱动第四开关S2L；第二原边信号经逻辑缓存器后转变为第三驱动信号，第二隔离驱动器322的第二接收端接收逻辑缓存器发出的第三驱动信号，第三驱动信号经过第二隔离驱动器322隔离处理后从第二隔离驱动器322的第二发送端发出，第三驱动信号用于驱动第三开关S1L。

且，在第二整流模块22本申请也是通过在第二比较器321的同相输出端设置分压电路来设置第二门限电压，通过调整分压电路中两个分压电阻的阻值即可改变第二门限电压，第二门限电压的设置与球管负极端最大可承受电压相关，通常设置为小于或等于球管负极端最大可承受电压。

第二采样模块42包括多个第二采样电阻R1’，多个第二采样电阻R1’串联连接，位于首位的第二采样电阻R1’与球管的负极端连接，位于末位的第二采样电阻R1’接地，且位于末位的第二采样电阻R1’的正极端设置有第二采样信号输出点，第二采样信号输出点与第二调控模块32的输入端连接，用于向第二调控模块32发送第二采样信号。在本申请实施例中，依次串联的第二采样电阻R1’，远离地的一端为首位，靠近地的一端为末位。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可抑制过冲电压的高压发生器，其特征在于，用于为球管供给输入电压，所述可抑制过冲电压的高压发生器包括：供电单元(1)、整流单元(2)、电压调控单元(3)以及采样单元(4)，所述供电单元(1)的输出端与所述整流单元(2)的输入端连接，所述整流单元(2)的输出端与所述球管连接，所述电压调控单元(3)与所述整流单元(2)连接，所述采样单元(4)的输入端用于与所述球管连接，所述采样单元(4)的输出端与所述电压调控单元(3)连接；

所述采样单元(4)用于对所述球管的正极端的电压进行采样以及对所述球管的负极端的电压进行采样，并向所述电压调控单元(3)发送采样信号；

所述电压调控单元(3)用于接收所述采样信号，并基于所述采样信号调节所述整流单元(2)的输出电压。

2.根据权利要求1所述的可抑制过冲电压的高压发生器，其特征在于，所述整流单元(2)包括第一整流模块(21)和第二整流模块(22)，所述电压调控单元(3)包括第一调控模块(31)和第二调控模块(32)，所述采样单元(4)包括第一采样模块(41)和第二采样模块(42)；

所述第一采样模块(41)的输入端与所述球管的正极端连接，所述第一采样模块(41)的输出端与所述第一调控模块(31)的输入端连接，所述第一调控模块(31)的输出端与所述第一整流模块(21)连接；

所述第二采样模块(42)的输入端与所述球管的负极端连接，所述第二采样模块(42)的输出端与所述第二调控模块(32)的输入端连接，所述第二调控模块(32)的输出端与所述第二整流模块(22)连接；

所述采样信号包括第一采样信号和第二采样信号，所述第一采样模块(41)用于对所述球管的正极端的电压进行采样并向所述第一调控模块(31)发送所述第一采样信号，所述第二采样模块(42)用于对所述球管的负极端的电压进行采样并向所述第二调控模块(32)发送所述第二采样信号；

所述第一调控模块(31)用于接收所述第一采样信号，并基于所述第一采样信号调节所述第一整流模块(21)的输出电压，所述第二调控模块(32)用于接收第二采样信号，并基于所述第二采样信号调节所述第二整流模块(22)的输出电压；

所述第一整流模块(21)用于为所述球管的正极端供给输入电压，所述第二整流模块(22)用于为所述球管的负极端供给输入电压。

3.根据权利要求2所述的可抑制过冲电压的高压发生器，其特征在于，所述第一整流模块(21)包括第一活动整流器(212)和多个第一主整流器(211)，所述第一主整流器(211)包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，多个所述第一主整流器(211)的第一输入端和第二输入端均与所述供电单元(1)的输出端连接，多个所述第一主整流器(211)依次串联连接，且在两个相邻的所述第一主整流器(211)中，前一所述第一主整流器(211)的第二输出端与后一所述第一主整流器(211)的第一输出端连接，位于首位的所述第一主整流器(211)的第一输出端形成所述第一整流模块(21)的输出端，且与所述球管的正极端连接；

所述第一活动整流器(212)包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，所述第一活动整流器(212)的第一输入端和第二输入端均与所述供电单元(1)连接，所述第一活动整流器(212)的第一输出端和第二输出端之间设置有第一开关S1H和第二开关S2H，所述第一开关S1H和所述第二开关S2H串联，所述第一活动整流器(212)的第二输出端接地，所述第一开关S1H和所述第二开关S2H之间设置有第一分路支点，位于末位的所述第一主整流器(211)的第二输出端与所述第一分路支点连接；

所述第一开关S1H和所述第二开关S2H均设置有控制端，所述第一调控模块(31)基于所述第一采样信号向所述第一开关S1H发送第一驱动信号，以控制所述第一开关S1H闭合或断开，所述第一调控模块基于所述第一采样信号向所述第二开关S2H发送第二驱动信号，以控制所述第二开关S2H闭合或断开。

4.根据权利要求3所述的可抑制过冲电压的高压发生器，其特征在于，所述第一调控模块(31)包括第一比较器(311)和第一隔离驱动器(312)，所述第一比较器(311)包括同相输入端、反向输入端和输出端，所述第一隔离驱动器(312)包括第一接收端、第二接收端、第一发送端和第二发送端；

所述第一比较器(311)的同相输入端预设有第一门限电压，所述第一比较器(311)的反向输入端与所述第一采样模块(41)连接，用于接收第一采样信号；

所述第一隔离驱动器(312)的第一接收端与所述第一比较器(311)的输出端通过逻辑非门连接，所述第一隔离驱动器(312)的第一发送端与所述第一开关S1H的控制端连接，所述第一隔离驱动器(312)的第二接收端与所述第一比较器(311)的输出端通过逻辑缓冲器连接,所述第一隔离驱动器(312)的第二发送端与所述第二开关S2H的控制端连接；

所述第一比较器(311)比较所述第一采样信号和所述第一门限电压，基于比较结果向所述逻辑与门和所述逻辑缓冲器发送第一原边信号，所述第一原边信号经所述逻辑与门后转变为所述第一驱动信号，所述第一隔离驱动器(312)的第一接收端接收所述逻辑与门发出的第一驱动信号，所述第一驱动信号经过所述第一隔离驱动器(312)隔离处理后从所述第一隔离驱动器(312)的第一发送端发出，所述第一驱动信号用于驱动所述第一开关S1H；

所述第一原边信号经所述逻辑缓存器后转变为第二驱动信号，所述第一隔离驱动器(312)的第二接收端接收所述逻辑缓存器发出的第二驱动信号，所述第二驱动信号经过所述第一隔离驱动器(312)隔离处理后从所述第一隔离驱动器(312)的第二发送端发出，所述第二驱动信号用于驱动所述第二开关S2H。

5.根据权利要求2所述的可抑制过冲电压的高压发生器，其特征在于，所述第二整流模块(22)包括第二活动整流器(222)和多个第二主整流器(221)，所述第二主整流器(221)包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，多个所述第二主整流器(221)的第一输入端和第二输入端均与所述供电单元(1)的输出端连接，多个所述第二主整流器(221)依次串联连接，且在两个相邻的所述第二主整流器(221)中，前一所述第二主整流器(221)的第一输出端与后一所述第二主整流器(221)的第二输出端连接，位于首位的所述第二主整流器(221)的第二输出端形成所述第二整流模块(22)的输出端，且与所述球管的负极端连接；

所述第二活动整流器(222)包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，所述第二活动整流器(222)的第一输入端和第二输入端均与所述供电单元(1)连接，所述第二活动整流器(222)的第一输出端和第二输出端之间设置有第三开关S1L和第四开关S2L，所述第三开关S1L和所述第四开关S2L串联，所述第二活动整流器(222)的第一输出端接地，所述第三开关S1L和所述第四开关S2L之间设置有第二分路支点，位于末位的所述第二主整流器(221)的第一输出端与所述第二分路支点连接；

所述第三开关S1L和所述第四开关S2L均设置有控制端，所述第二调控模块(32)基于所述第二采样信号向所述第三开关S1L发送第三驱动信号，以控制所述第三开关S1L闭合或断开，所述第二调控模块(32)基于所述第二采样信号向所述第四开关S2L发送第四驱动信号，以控制所述第四开关S2L闭合或断开。

6.根据权利要求5所述的可抑制过冲电压的高压发生器，其特征在于，所述第二调控模块(32)包括第二比较器(321)和第二隔离驱动器(322)，所述第二比较器(321)包括同相输入端、反向输入端和输出端，所述第二隔离驱动器(322)包括第一接收端、第二接收端、第一发送端和第二发送端；

所述第二比较器(321)的同相输入端预设有第二门限电压，所述第二比较器(321)的反向输入端与第二采样模块(42)连接，用于接收第二采样信号；

所述第二隔离驱动器(322)的第一接收端与所述第二比较器(321)的输出端通过逻辑非门连接，所述第二隔离驱动器(322)的第一发送端与所述第四开关S2L（相当于第一开关S1H）的控制端连接，所述第二隔离驱动器(322)的第二接收端与所述第二比较器(321)的输出端通过逻辑缓冲器连接,所述第二隔离驱动器(322)的第二发送端与所述第三开关S1L的控制端连接；

所述第二比较器(321)比较所述第二采样信号和所述第二门限电压，基于比较结果向所述逻辑与门和所述逻辑缓冲器发送第二原边信号，所述第二原边信号经所述逻辑与门后转变为第四驱动信号，所述第二隔离驱动器(322)的第一接收端接收所述逻辑与门发出的第四驱动信号，所述第四驱动信号经过所述第二隔离驱动器(322)隔离处理后从所述第二隔离驱动器(322)的第一发送端发出，所述第四驱动信号用于驱动所述第四开关S2L；

所述第二原边信号经所述逻辑缓存器后转变为第三驱动信号，所述第二隔离驱动器(322)的第二接收端接收所述逻辑缓存器发出的第三驱动信号，所述第三驱动信号经过所述第二隔离驱动器(322)隔离处理后从所述第二隔离驱动器(322)的第二发送端发出，所述第三驱动信号用于驱动所述第三开关S1L。

7.根据权利要求2所述的可抑制过冲电压的高压发生器，其特征在于，所述第一采样模块(41)包括多个第一采样电阻R1，多个所述第一采样电阻R1串联连接，位于首位的所述第一采样电阻R1与所述球管的正极端连接，位于末位的所述第一采样电阻R1接地，且位于末位的所述第一采样电阻R1的正极端设置有第一采样信号输出点，所述第一采样信号输出点与所述第一调控模块(31)的输入端连接，用于向所述第一调控模块(31)发送第一采样信号。

8.根据权利要求2所述的可抑制过冲电压的高压发生器，其特征在于，所述第二采样模块(42)包括多个第二采样电阻R1’，多个所述第二采样电阻R1’串联连接，位于首位的所述第二采样电阻R1’与所述球管的负极端连接，位于末位的所述第二采样电阻R1’接地，且位于末位的所述第二采样电阻R1’的正极端设置有第二采样信号输出点，所述第二采样信号输出点与所述第二调控模块(32)的输入端连接，用于向所述第二调控模块(32)发送第二采样信号。

9.根据权利要求1所述的可抑制过冲电压的高压发生器，其特征在于，所述供电单元(1)包括直流电源(11)、逆变器(12)以及变压器(13)，所述直流电源(11)的输出端与所述逆变器(12)的输入端连接，所述逆变器(12)的输出端与所述变压器(13)的输入端连接，所述变压器(13)的输出端形成所述供电单元(1)的输出端，并与所述整流单元(2)连接。