DE1961621A1 - High voltage generator for X-ray diagnostic apparatus - Google Patents
High voltage generator for X-ray diagnostic apparatusInfo
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- H05G1/10—Power supply arrangements for feeding the X-ray tube
- H05G1/18—Power supply arrangements for feeding the X-ray tube with polyphase ac of low frequency rectified
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsgenerator für Röntgendiagnostikapparate, der einen Hochspannungstransformator mit mindestens einer am Netz angeschlossenen Primärwicklung und mindestens einer Sekundärwicklung, die die Röntgenröhre speist, und Einstellmittel für die Hochspannung an der Röntgenröhre enthält.The invention relates to a high-voltage generator for X-ray diagnostic apparatus, which has a high-voltage transformer with at least one primary winding connected to the network and at least one secondary winding that forms the X-ray tube feeds, and contains setting means for the high voltage on the X-ray tube.
Es sind Hochspannungsgeneratoren dieser Art bekannt, bei denen zum Einstellen der Hochspannung der Hochspannungstransformator als Stelltransformator ausgebildet oder ein getrennter Stelltransformator dem Hochspannungstransformator vorgeschaltet ist. Wegen der zu verstellenden mechanischen Teile ist die Einstellung bzw. Regelung der Hochspannung dabei mit einer gewissen Verzögerung verbunden,, die bei bestimmten Betriebsarten, z.B. beim Initiallastbetrieb, störend ist. Darüber hinaus ist der Stelltransformator ein aufwendiges Bauelement»High-voltage generators of this type are known in which the high-voltage transformer is used to set the high voltage designed as a variable transformer or a separate variable transformer is connected upstream of the high-voltage transformer. Because of the mechanical parts to be adjusted, the setting or regulation of the high voltage is at a certain level Delay connected, which is disruptive in certain operating modes, e.g. in initial load operation. In addition, the Variable transformer a complex component »
Es ist auch bereits bekannt, anstelle eines Stelltransformators in den Primärkreis des Hochspannungstransformators entsprechend der gewünschten Hochspannung Widerstände über Schütze einzuschalten. Zur annähernd kontinuierlichen Einstellung bzw, Regelung der Hochspannung sind dabei relativ viele Schütze erforderlich, welche aufgrund ihrer mechanischen Kontakte einem Verschlei3s unterworfen sind.It is also already known, instead of a variable transformer in the primary circuit of the high-voltage transformer accordingly to switch on the desired high voltage resistors via contactors. For almost continuous adjustment or regulation the high voltage are relatively many contactors required, which one due to their mechanical contacts Are subject to wear and tear.
Es ist ferner bereits bekannt, dem Hochspannungstransformator einen Zwischentransformator vorzuschalten, durch den die Primärspannung des Hochspannungstransformators heraufgesetzt wirdIt is also already known to connect an intermediate transformer upstream of the high-voltage transformer, through which the primary voltage of the high voltage transformer is stepped up
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und im Selcundärkreis des Zwischentransforraators eine gittergesteuerte Elektronenröhre im Zuge einer Gleichrichteranordnung einzuschalten, durch die der gesamte Strom in diesem Kreis fliesst. Durch Veränderung der Steuerspannung dieser Elektronenröhre kann dabei die Hochspannung eingestellt bzw. geregelt werden. Da die Elektronenröhre als veränderlicher Widerstand wirkt, wird an ihr unter Umständen eine erhebliche Verlustleistung umgesetzt, so dass die thermischen Anforderungen an diese Röhre hoch sind und diese Röhre daher verhältnismässig teuer ist. Ausserdem muss die Ansteuerung dieser Röhre mit einer erheblichen Steuerleistung erfolgen, so dass ein grosser Aufwand für die Steuermittel dieser Röhre erforderlich ist.and a grid-controlled one in the secondary circuit of the intermediate transformer To turn on the electron tube in the course of a rectifier arrangement, through which the entire current in this Circle flows. The high voltage can be set or changed by changing the control voltage of this electron tube. be managed. Since the electron tube acts as a variable resistance, it may become a considerable one Power dissipation implemented, so that the thermal demands on this tube are high and this tube is therefore proportionate is expensive. In addition, the control of this tube must be done with a considerable control power, so that a great effort is required for the control means of this tube.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hochspannungsgenerator der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Einstellung bzw. Regelung der Hochspannung ohne mechanische Teile, also •verzögerungsfrei erfolgt, und bei der die an den Stellmitteln für die Hochspannung umgesetzte Leistung gering ist, so dass der Aufwand für die Stellmittel klein ist.The object of the invention is to create a high-voltage generator of the type mentioned at the outset, in which the setting or regulation of the high voltage without mechanical parts, ie • takes place without delay, and in which the on the actuating means for the high voltage converted power is low, so that the effort for the adjusting means is small.
Dieae Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass im Primärkreis des Hoefaspanmingstransformators in an sich bekannter Weise eine GleicJirichtergruppe in Brückenanordnung eingeschaltet ist, in deren Nullzweig das Einstellmittel für die Hochspannung, bestehend aus einer Gleichspannungsquelle und elektronischen Steuermitteln zum Einstellen der Klemmenspannung dieser Gleichspannungsquelle derart angeordnet ist, dass die GIeichspannungsquelle der Gleichrichterspannung entgegenwirkt. Die an der Primärwicklung des Hochspannungstransformators liegende Spannung entspricht dabei der Differenz zwischen der Speisespannung des Hochspannungstransformators (Netzspannung) und der Spannung der Gleichspannungsquelle. Ist die Spannung der Gleichspannungsquelle Null, d.h. ist der Gleich-The object is achieved according to the invention in that in Primary circuit of the Hoefaspanmingstransformators in per se known Way a GleicJirichtergruppe is switched on in a bridge arrangement, in whose zero branch the setting means for the High voltage, consisting of a DC voltage source and electronic control means for setting the terminal voltage this DC voltage source is arranged such that the DC voltage source counteracts the rectifier voltage. The voltage across the primary winding of the high-voltage transformer corresponds to the difference between the supply voltage of the high-voltage transformer (mains voltage) and the voltage of the DC voltage source. Is the The voltage of the DC voltage source is zero, i.e. the DC
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richter kurzgeschlossen, so liegt·die volle Speisespannung an der Primärwicklung. Ist die Spannung der Gleichspannungsquelle gleich der Speisespannung, so liegt an der Primärwicklung keine Spannung. Durch Veränderung der Spannung der Gleichspannungsquelle kann somit die Hochspannung eingestellt bzw. geregelt werden. Der schaltungstechnische Aufwand hierfür kann gering gehalten werden.The rectifier is short-circuited, so · the full supply voltage is present the primary winding. If the voltage of the DC voltage source is the same as the supply voltage, then there is none on the primary winding Tension. The high voltage can thus be set or regulated by changing the voltage of the DC voltage source will. The circuit complexity for this can be kept low.
Eine zweckmässige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass an dem Gleichrichter der Eingang einer Siebkette angeschlossen ist, deren Ausgang mit einem elektronischen Schalter verbunden ist, der mittels einer Steuervorrichtung mit einem der gewünschten Grosse der Hochspannung entsprechenden Tastverhältnis ein- und ausschaltbar ist. Die an dem elektronischen Schalter umgesetzte Verlustleistung ist klein, weil der elektronische Schalter nicht als veränderlicher Widerstand wirkt, so dass der Aufwand für den elektronischen Schalter und seine Steuerung gering ist. Soll eine Regelung der Hochspannung erfolgen, so empfiehlt es sich, die Steuervorrichtung zur automatischen Einstellung des Tastverhältnisses von einer Sollwert-Istwert-Vergleichsanordnung zu steuern.An expedient embodiment of the invention consists in that the input of a sieve chain is connected to the rectifier, the output of which is connected to an electronic switch is connected, which by means of a control device with one of the desired size of the high voltage corresponding Duty cycle can be switched on and off. The power loss converted at the electronic switch is small because the electronic switch does not act as a variable resistor, so that the expense for the electronic switch and its control is little. If the high voltage is to be regulated, it is advisable to use the control device to control the automatic setting of the duty cycle from a setpoint / actual value comparison arrangement.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.Further details of the invention emerge from the following Description of an embodiment based on the drawing.
Der in der Zeichnung dargestellte Hochspannungsgenerator enthält einen Drehstrom-Hochspannungstransformator mit drei Primärwicklungen 1, die vom Drehstromnetz gespeist werden und an einer Drehstrom-Gleichrichterbrücke 2 angeschlossen sind. Der Ausgang der Gleichrichterbrücke 2 ist mit dem Eingang einer Siebkette 3 verbunden, deren Ausgang durch einen Thyristor 4 kurzschliessbar ist. Parallel zum Thyristor 4 ist die Reihenschaltung aus einem Kondensator 5 und einem Thyristor 6 ge-The high-voltage generator shown in the drawing contains a three-phase high-voltage transformer with three primary windings 1, which are fed from the three-phase network and connected to a three-phase rectifier bridge 2. Of the The output of the rectifier bridge 2 is connected to the input of a filter chain 3, the output of which is connected to a thyristor 4 can be short-circuited. In parallel with the thyristor 4, the series connection of a capacitor 5 and a thyristor 6 is
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schaltet. Zwischen der Kathode des Thyristors 4 und der» Anode des Thyristors 6 liegt die Reihenschaltung aus einer Diode 7 und einer Induktivität 8. Die Steuerelektroden der Thyristoren 4 und 6 sind an einem Steuergenerator 9 angeschlossen.switches. The series circuit of a diode 7 is located between the cathode of the thyristor 4 and the anode of the thyristor 6 and an inductance 8. The control electrodes of the thyristors 4 and 6 are connected to a control generator 9.
Der Hochspannungstransformator besitzt zwei Gruppen 10 und 11 von Sekundärwicklungen, die Drehstrom-Gleichrichterbrücken 12 und 13 speisen. Die Gleichrichterbrücken 12 und 13 sind überThe high-voltage transformer has two groups 10 and 11 of secondary windings, the three-phase rectifier bridges 12 and 13 dine. The rectifier bridges 12 and 13 are over
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ein Strommessgerät 18- in Reihe zueinander geschaltet und liefern die Hochspannung für eine Röntgenröhre 14. Eine dem Istwert der Hochspannung an der Röntgenröhre 14 entsprechende Spannung ist an einem Spannungsteiler 15 abgegriffen, Dieser Spannung ist eine dem Sollwert der Hochspannung entsprechende Spannung entgegengeöohaltet, die an einem Spannungsteiler 16, der von einer Gleichspannungsquelle 17 gespeist wird, abgegriffen ist." Am Steuereingang des Steuergenerators 9 liegt somit eine Spannung, die der Abweichung der an der Röntgenröhre 14 liegenden Hochspannung vom dem Sollwe'rt entspricht.an ammeter 18- connected in series with one another and supply the high voltage for an X-ray tube 14. A value corresponding to the actual value of the high voltage at the X-ray tube 14 Voltage is tapped off at a voltage divider 15, this one Voltage is a voltage corresponding to the setpoint value of the high voltage, which is applied to a voltage divider 16, which is fed by a DC voltage source 17 is tapped thus a voltage which corresponds to the deviation of the high voltage applied to the X-ray tube 14 from the nominal value.
Vor dem Einschalten der Röntgenröhre 14 wird zunächst der Thyristor 6 durch einen Steuerimpuls des Steuergenerators 9 gezündet. Dadurch wird der Kondensator 5 aufgeladen, bis der Strom durch den Thyristor 6 den Haltestrom unterschreitet. In diesem Augenblick erlischt der Thyristor 6 und die Aufladung des Kondensators 5 wird beendet. Nunmehr wird der Thyristor 4 durch einen Impuls des Steuergenerators 9 gezündet und schliesst den Ausgang der Siebkette 3 kurz. Dadurch wird an die Röntgenröhre 14 Hochspannung gelegt. Der Kondensator 5 entlädt sich über die Arbeltsstrecke des Thyristors 4, die Diode 7 und die Induktivität 8. Beim Erreichen des Maximums des Entladestroms bewirkt die Induktivität 8 eine Aufladung des Kondensators 5 mit einer Spannung, die der Spannung am Ausgang der Siebkette 3 entgegengerichtet ist. Die Diode 7 verhindert ein Zurückschwingen, so dass der Kondensator 5 mit dieser Spannung aufgeladen bleibt.Before the X-ray tube 14 is switched on, the Thyristor 6 ignited by a control pulse from the control generator 9. This charges the capacitor 5 until the Current through the thyristor 6 falls below the holding current. At this moment the thyristor 6 goes out and the charging of the capacitor 5 is terminated. The thyristor 4 is now ignited by a pulse from the control generator 9 and short-circuits the output of the sieve chain 3. As a result, high voltage is applied to the X-ray tube 14. The capacitor 5 discharges through the working section of the thyristor 4, the diode 7 and the inductance 8. When the maximum is reached of the discharge current causes the inductance 8 to charge the capacitor 5 with a voltage that corresponds to the voltage on Output of the sieve chain 3 is opposite. The diode 7 prevents oscillation back, so that the capacitor 5 with this voltage remains charged.
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Nach einer Zeit, die dem Sollwert der Hochspannung an der Röntgenröhre 14 entspricht, wird der Thyristor 6 erneut gezündet. Dadurch wird die Spannung des Kondensators 5 an die Arbeitsstrecke des Thyristors 4 gelegt. Da diese Spannung der Ausgangsspannung der Siebkette 3 entgegengerichtet ist, wird dadurch eine Löschung des Thyristors 4 herbeigeführt. Der Kondensator 5 wird, nachdem er sich über den Thyristor 4 entladen hat, über den Thyristor 6 wieder mit einer der Ausgangsspannung der Siebkette 3 entsprechenden Spannung aufgeladen, bis der Haltestrom des Thyristors 6 unterschritten und der Thyristör 6 gelöscht wird. Nach einer Zeit, die dem Sollwert der Hochspannung an der Röntgenröhre 14 entspricht, erhält der Thyristor 4 vom Steuergenerator 9 erneut einen Zündimpuls und das geschilderte Spiel wiederholt sich.After a time which corresponds to the setpoint value of the high voltage on the X-ray tube 14, the thyristor 6 is ignited again. As a result, the voltage of the capacitor 5 is applied to the working path of the thyristor 4. Since this tension is the Output voltage of the sieve chain 3 is opposite, is this causes the thyristor 4 to be extinguished. The condenser 5, after it has discharged via the thyristor 4, is again with one of the output voltage via the thyristor 6 the sieve chain 3 charged until the holding current of the thyristor 6 and the thyristor 6 is deleted. After a time which corresponds to the setpoint value for the high voltage on the X-ray tube 14, the Thyristor 4 from the control generator 9 again an ignition pulse and the game described is repeated.
Die Schaltelemente 3 bis 8 bilden eine Gleichspannungsquelle, deren Klemmenspannung der Spannung der Gleichrichterbrücke 2 entgegengerichtet ist. Am Eingang der Siebkette 3 stellt sich eine Spannung ein, deren Höhe vom Tastverhältnis des am Ausgang der Siebkette 3 angeschlossenen Thyristorstellers abhängt. Durch Veränderung des Tastverhältnisses des Thyristors 4, d.h. durch Veränderung des Verhältnisses der Zeiten, in denen der Thyristor 4 leitend ist, zu den Zeiten, in denen er gesperrt ist, kann diese Spannung verändert werden. Da die an den Primärwicklungen 1 liegende Spannung von der Differenz zwischen der Netzspannung und der Ausgangsspannung der Gleichrichterbrücke 2 abhängt, kann somit durch Veränderung des Tastverhältnisses des Thyristors 4 die Hochspannung an der Röntgenröhre 14 verändert werden. Dieses Tastverhältnis wird durch den Steuergenerator 9 bestimmt, der der Steuerelektrode des Thyristors 4 zum Zünden einen Zündimpuls und der Steuerelektrode des Thyristors 6 zum Löschen des Thyristors 4 einen ZUndimpuls zuführt. Der Steuergenerator 9 wird von der Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Hochspannung an der Röntgenröhre 14 im Sinne einer Regelung der HochspannungThe switching elements 3 to 8 form a DC voltage source, whose terminal voltage is opposite to the voltage of the rectifier bridge 2. At the entrance of the sieve chain 3 arises a voltage, the level of which depends on the duty cycle of the thyristor controller connected to the output of the filter chain 3. By changing the duty cycle of the thyristor 4, i.e. by changing the ratio of the times in which the thyristor 4 is conductive, at the times when it is blocked, this voltage can be changed. Since the the primary windings 1 lying voltage from the difference between the mains voltage and the output voltage of the rectifier bridge 2 depends, thus by changing the duty cycle of the thyristor 4, the high voltage at the X-ray tube 14 can be changed. This duty cycle is determined by the control generator 9, that of the control electrode the thyristor 4 to ignite an ignition pulse and the control electrode of the thyristor 6 to extinguish the thyristor 4 a ZUndimpuls supplies. The control generator 9 is based on the difference between the actual value and the setpoint value of the high voltage of the X-ray tube 14 in the sense of regulating the high voltage
gesteuert. - 6 -controlled. - 6 -
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Der laststrom im Primärkreis des Hochspannungstransformators fliesst durch den Thyristor 4, Da dieser Thyristor als elektronischer Schalter wirkt, ist die an ihm umgesetzte Verlustleistung gering, so dass auch der Aufwand für seine Steuerung gering ist. Die Anordnung arbeitet praktisch trägheitslos, so dass eine verzögerungsarme Regelung der Hochspannung an der Röntgenröhre 14 erfolgt.The load current in the primary circuit of the high voltage transformer flows through the thyristor 4, Since this thyristor acts as an electronic switch, the power dissipated on it is low, so that the effort for its control is low. The arrangement works practically inertia, so that the high voltage at the x-ray tube 14 is regulated with little delay.
Soll anstelle einer Regelung der Hochspannung nur eine Einstellung erfolgen, so kann der Steuergenerator 9 durch entsprechend der Jeweils gewünschten Hochspannung betätigbare Steuermittel zur Veränderung des Tastverhältnisses des Thyristors 4 beeinflusst werden. Der Spannungeteiler 15 ist in diesem Fall überflüssig.Should only one setting instead of regulating the high voltage take place, the control generator 9 can be actuated according to the high voltage desired in each case Control means for changing the duty cycle of the thyristor 4 can be influenced. The voltage divider 15 is in superfluous in this case.
Die Frequenz der vom Steuergenerator 9 gelieferten Steuerimpulse wird zweckmässig so hoch gewählt, dass die Welligkeit der am Eingang der Siebkette 3 liegenden Spannung, die durch das periodische Zünden und löschen des Thyristors 4 hervorgerufen wird, praktisch nicht ins Gewicht fällt.The frequency of the control pulses supplied by the control generator 9 is expediently chosen so high that the ripple the voltage at the input of the sieve chain 3, which is caused by the periodic ignition and extinction of the thyristor 4 is practically irrelevant.
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Claims (5)
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FR7044065A FR2073054A5 (en) | 1969-12-09 | 1970-12-08 |
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ID=5753347
Family Applications (1)
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DE (1) | DE1961621B2 (en) |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2455844A1 (en) * | 1979-04-30 | 1980-11-28 | Siemens Ag | RADIOLOGICAL GENERATOR FOR RADIODIAGNOSTIC APPARATUS OPERATING ON ONE OR TWO PULSES |
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1969
- 1969-12-09 DE DE19691961621 patent/DE1961621B2/en active Granted
-
1970
- 1970-12-08 FR FR7044065A patent/FR2073054A5/fr not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2455844A1 (en) * | 1979-04-30 | 1980-11-28 | Siemens Ag | RADIOLOGICAL GENERATOR FOR RADIODIAGNOSTIC APPARATUS OPERATING ON ONE OR TWO PULSES |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2073054A5 (en) | 1971-09-24 |
DE1961621B2 (en) | 1977-05-26 |
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