DE3741666A1 - Speisekreis fuer roentgenroehren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Speisekreis bzw. eine Stromversor­ gungs-Schaltung für Röntgenröhren, in der Gleichstrom in hoch­ frequente Impulse umgewandelt wird, die einem Aufwärts-Transfor­ mator-Kreis zugeführt werden, wobei die Schaltung wenigstens zwei Transistoren aufweist, deren Kollektor-Emitterkreise mittels Basis-Steuer-Transformator-Em­ pfänger derart gesteuert werden, daß die Transistoren im Gegen­ takt arbeiten, und wobei der Kollektor-Emitterkreis der Transis­ toren mit dem einen Pol einer Gleichstromquelle verbunden ist.

Bekanntlich wird die so erhaltene pulsförmige Spannung verstärkt bzw. hochtransformiert, bevor sie der Röntgenröhre zugeführt wer­ den kann. Bei diesem Hochspannungskreis (bzw. -stufe) macht die Impedanz Schwierigkeiten. Bei höherer Leistung des Röntgengerätes, in der Größenordnung von Kilowatts, macht diese unstabile Impedanz besondere Vorkehrungen erforderlich. Wenn nämlich der Transistor eines Impulsschalters leitend wird, steigt der Strom so rasch und ungehindert auf so hohe Werte, daß ein Leistungstransistor sofort zerstört werden würde.

Aus diesem Grunde sind bei den bekannten Speisekreisen zwei aufeinan­ der folgende Impuls-Schalter-Stufen und ferner ein Anpassungs-Trans­ formator/-Übertrager erforderlich.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen ver­ besserten Speisekreis der eingangs genannten Art zu schaffen, der nur eine einzige Impuls-Schalt-Stufe benötigt und bei dem die Strombegrenzung ohne einen Anpassungs-Transformator zwischen Speise­ kreis und Last-Impedanz erfolgt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zur Steuerung je einer Transistor-Basis vorgesehenen Trans­ formatoren/Steuerempfänger mittels eines Impulsweiten-Modulators gesteuert werden, der seinerseits über eine Aufwärts-Transformator- Stufe von einem Rückführungs-Anschluß gesteuert ist; und daß der Kollektor-Emitterkreis jedes Transistors über einen eigenen, separaten Transformator/Übertrager mit dem erwähnten An­ schluß der Gleichspannungsquelle verbunden ist, derart, daß die Primärwindungen des Transformators als Ballast dienen, die den Strom durch die Transistoren begrenzen, und wobei die Sekundärwin­ dungen in Serie mit Dioden zwischen den Anschlüssen der Gleich­ stromquelle angeordnet sind.

Da gemäß der Erfindung jeder Transistorkreis einen eigenen Trans­ formator erhält, statt eines einzigen für beide gemeinsamen Transfor­ mators, besteht ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, daß die nachteiligen Stromspitzen im Schaltzeitpunkt, wenn der Strom von dem einen Transistor auf den anderen geschaltet wird, vermie­ den werden.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend ein Aus­ führungsbeispiel anhand der Zeichnungen beschrieben:

Fig. 1 zeigt ganz allgemein ein Blockdiagramm eines Speisekreises für eine Röntgenröhre.

Fig. 2 zeigt eine Schaltung gemäß der Erfindung, die haupt­ sächlich den Block 2 der Fig. 1 umfaßt.

Fig. 3 zeigt einige Strom- und Spannungs-Kurven aus Fig. 2.

In dem Block-Diagramm gemäß Fig. 1 enthält der Speiseblock 1 einen an die Hauptleitung angeschlossenen Gleichrichter, auf den ein Haupt-Kondensator folgt, der als Gleichstromquelle für einen Impuls-Schalter 2 dient, der impulsförmigen Strom mit einer Fre­ quenz von etwa 30 kHz an einen Aufwärts-Transformator-Kreis 3 einer Röntgenröhre liefert. Von dem Kreis/Block 3 ist eine Rück­ führung zu Regeleinheiten/Blöcken 4, 5 vorgesehen, wobei die Regeleinheit 4 den Heizstrom der Röntgenröhre bzw. die Heizstrom­ schalteinheit 6 steuert/regelt und die Regeleinheit 5 mit einem Impulsweiten-Modulator (z. B. Motorola TL 494) versehen ist, der seinerseits die Impulsweiten des Impulsschalters 2 so regelt, daß der in dem Aufspannungskreis 3 erforderliche Strom erhalten und aufrechterhalten bleibt. Die Regeleinheit weist ferner eine An-/ Ausregelung für die Speiseeinheiten 1 und 7 auf.

Das Blockdiagramm nach Fig. 1 ist herkömmlicher Art bis auf das besondere Merkmal, daß nur ein einziger Impulsschaltblock 2 vorge­ sehen ist. Dies ist möglich aufgrund der besonderen Schaltung und Steuerung des Impulsschalters 2 gemäß der Erfindung. Dies wird nachfolgend anhand Fig. 2 beschrieben.

Gemäß Fig. 2 sind zwei Leistungs-Transistoren 8, 9 vorgesehen. Die Kollektoren der Transistoren 8, 9 sind über je einen Transfor­ mator 23, 23 a mit dem positiven Anschluß einer Gleichstromquelle (z. B. Block 1 in Fig. 1) verbunden; die Emitter sind über je eine Diode 15 mit den Anschlüssen 20 bzw. 21 eines Impulsschalters (z. B. Block 3 in Fig. 1) verbunden.

Zur Steuerung der Transistoren 8 und 9 ist der erwähnte Impulswei­ ten-Modulator vorgesehen, der ein Bestandteil der Regeleinheit 5 ist. Die Regelung durch den Impulsweiten-Modulator 5 erfolgt über je einen Regel-Transformator/Übertrager 12 auf je eine Basis der Transistoren 8, 9. Somit werden zwischen den Anschlüssen 20, 21 des Impulsschalters und dem anderen, dem negativen Anschluß der Gleichstromquelle Hochfrequenzpulse erhalten, deren Impulsdauer aufgrund der erwähnten Rückführung automatisch so angepaßt wird, daß die erwünschte Spannung für die Röntgenröhre erhalten wird.

Das Bezugszeichen 13 bezeichnet Antisättigungsdioden für die Transistoren, d. h. die Dioden zur Verhinderung einer Übersteu­ erung.

Um eine Überlastung bzw. Zerstörung der Transistoren durch die in der Last-Impedanz auftretenden Strom- und Spannungsspitzen zu vermeiden, sind die Dioden 15, 17 vorgesehen, welche derartige Spitzen je einem Kondensator 18 zuleiten, die über je einen Widerstand 19 entladen werden, während der entsprechende Transis­ tor leitend ist.

Der eine Anschluß (+) einer Gleichstromquelle ist mit einem Punkt 25 zwischen den Transistoren 8 und 9 verbunden (vergl. insbesonder weiter unten). Ansonsten ist nichts Besonderes an dem Inverter- Schalter, bis auf die erwähnte Regelung mittels Impulsweiten, die über die Rückführung erfolgt.

Bei der Impulsschaltung oder Inverterschaltung nach Fig. 2 er­ folgt die Strombegrenzung wie erwähnt mittels separater Transfor­ matoren 23, 23 a. Dabei sind die Primärwindungen (Spulen) 24, 24 a der Transformatoren 23, 23 a zwischen dem Pluspol der Gleichstrom­ quelle und je einem Kollektor der Transistoren 8, 9 vorgesehen. Somit dienen die Primärwindungen 24, 24 a als Strombegrenzer, wie ein Ballast. Da die Transistor-Schalter (also die als Schalter wirkenden Transistoren 8 und 9) den Strom an- und ausschalten, würden aufgrund der Induktivitäten der Spulen 24, 24 a so hohe Spannungs- und Stromspitzen eintreten, daß die Transistoren zerstört werden würden.

Um dies zu verhindern sind je eine Sekundärspule 25, 25 a mit einer Diode 26 in Serie geschaltet zwischen den Polen der Gleichstrom­ quelle (also Serienschaltung: Pluspol, Sekundärwindung 25/25 a, Dio­ de 26, Minuspol). Auf diese Weise werden durch korrekte Auswahl der Anschlüsse der Spulen 24, 24 a und 25, 25 a wie der Dioden 26 die in den Primärwindungen (Spulen) 24, 24 a erzeugten Strom- und Spannungsspitzen an die Gleichstromquelle zurückgeliefert.

Bei Anwendung eines üblichen Transformators, beispielsweise gemäß DOS Publikation 25 44 006, zwischen den Kollektoren der Transistoren und dem Pluspol einer Gleichstromquelle erhält man die Stromkur­ ve Ic gemäß Fig. 3 unten. Diese Stromkurve zeigt eine bestimmte Störung bzw. Stromspitze Id als Folge des Spannungsimpulses A bei Ucl, d. h. im Moment des Überganges von einem Transistor zum anderen, d. h. im Moment wo der eine Transistor sperrt und der andere leitend wird. Diese Störungs-Spitze bei dem jeweils nicht­ leitenden Transistor rührt daher, daß die Spannungsspitze bei Punkt A des jeweils leitend werdenden Transistor einen Stromstoß durch den Sicherheitskreis 17, 18, 19 des erst genannten Transistor­ kreises erzeugt. Bei Anwendung von zwei seperaten Transforma­ toren 23, 23 a gemäß der Erfindung erhält man die Spannungs- und Stromkurven Ucl, Icl und Uc 2, Ic 2 in Fig. 3. Man sieht, daß die zuvor erwähnte störende Stromspitze vermieden ist.

Claims (1)

1. Speisekreis bzw. Stromversorgungs-Schaltung für Röntgenröhren, in welcher Gleichstrom in Hochfrequenz-Impulse umgewandelt wird, die einem Aufwärtstransformator-Kreis (3) zugeführt werden,
   wobei die Schaltung wenigstens zwei Transistoren (8, 9) aufweist, deren Kollektor-Emitter-Strecken mittels Basis-Steuer-Transforma­ toren (12) im Gegentakt gesteuert werden, und
   wobei die Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren (8, 9) mit einem Pol (Pluspol) einer Gleichstromquelle verbunden sind,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Steuer-Transformatoren bzw. Steuer-Empfänger (12) von einem Impulsweiten-Modulator (5) gesteuert werden, der seinerseits durch Rückführung von der Aufwärts-Trafo-Stufe (3) gesteuert/ge­ regelt wird, und
   daß der Kollektor-Emitter-Kreis jedes Transistors (8, 9) über einen eigenen Transformator/Übertrager (23, 23 a) mit der Gleichstromquelle (Pluspol) verbunden ist, derart
   daß die Primärwicklungen (24, 24 a) der Transformatoren (23, 23 a) als Ballast wirken, also den Strom durch die Transis­ toren (8, 9) begrenzen, und
   wobei die Sekundärwicklungen (25, 25 a) in Serie mit Dioden (26) zwischen den Anschlüssen der Gleichstromquelle angeordnet sind.