JP2738113B2 - X-ray equipment filament power supply - Google Patents

X-ray equipment filament power supply

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JP2738113B2
JP2738113B2 JP4306090A JP4306090A JP2738113B2 JP 2738113 B2 JP2738113 B2 JP 2738113B2 JP 4306090 A JP4306090 A JP 4306090A JP 4306090 A JP4306090 A JP 4306090A JP 2738113 B2 JP2738113 B2 JP 2738113B2
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昌史 加藤
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はX線撮影装置のX線管にフィラメント電流
を供給する電源装置、ことに直流源の電圧変動に基づく
フィラメント電流の不安定性を排除した電源装置に関す
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a power supply for supplying a filament current to an X-ray tube of an X-ray imaging apparatus, and in particular, eliminates instability of the filament current due to voltage fluctuation of a DC source. Power supply device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は電源装置全体を示す概略構成図、第4図は従
来のフィラメント電源を示す要部の接続図である。図に
おいて、高圧電源11は、交流電源19から電力の供給を受
けて直流電流を出力する整流器12およびその出力電流を
平滑化し、かつ電圧の変動を抑制するコンデンサ13と、
直流電流を高周波電流に変換するインバータ14、高周波
電圧を昇圧する昇圧変圧器15、およびその出力電圧を整
流し、最高100KVから150KVの直流高電圧の管電圧Vpとし
てX線管に供給する高圧整流器16、および管電圧Vpを検
出する中点接地された分圧抵抗器17とで構成され、管電
圧Vpの検出信号17Sを受けた主制御部20がインバータ14
の出力電流を制御する管電圧の制御信号14Sを発するこ
とにより、管電圧Vpが指令値に制御される。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the entire power supply device, and FIG. 4 is a connection diagram of main parts showing a conventional filament power supply. In the figure, a high-voltage power supply 11 is provided with a rectifier 12 that receives a supply of power from an AC power supply 19 and outputs a DC current, and a capacitor 13 that smoothes the output current and suppresses voltage fluctuations,
Inverter 14 that converts DC current to high-frequency current, step-up transformer 15 that boosts high-frequency voltage, and high-voltage rectifier that rectifies the output voltage and supplies it to X-ray tube as DC high-voltage tube voltage Vp of up to 100 KV to 150 KV 16 and a voltage dividing resistor 17 that is grounded at the middle point for detecting the tube voltage Vp, and receives a detection signal 17S of the tube voltage Vp.
By issuing the tube voltage control signal 14S for controlling the output current of the above, the tube voltage Vp is controlled to the command value.

一方フィラメント電源1は、交流電源19からの交流電
流を整流器2で整流し、コンデンサ3で平滑化,かつ定
電圧化し、直流電流I1を絶縁変圧器5の一次巻線5Aの中
点端子5Cに供給する。なおX線管10の管電圧Vpを100な
いし150KVとした場合、フィラメントは大地に対して50
ないし75KVの電位を保持するで、フィラメントに接続さ
れる二次巻線5Bは一次巻線5Aに対して50ないし75KVの高
圧に耐えるよう絶縁される。一次巻線5Aの巻線端は一対
の半導体スイッチ4Aおよび4Bからなるインバータ回路4
に接続され、インバータ制御部9により所定のタイミン
グで半導体スイッチ4A,4Bが交互にオン・オフ制御さ
れ、一次巻線5Aに流れる電流I1を方形波パルス電流に変
換する。パルス電流I1は分流抵抗7および実効値検出部
8によりパルス電流I1の実効値信号として検出されてイ
ンバータ制御部9に供給される。インバータ制御部9は
主制御部20からのフィラメント電流指令信号20Cと実効
値信号8Eとの差を零に近づけるよう半導体スイッチ4A,4
Bの導通時間幅τを制御するパルス幅制御信号9A,9Bを出
力する。
On the other hand, the filament power supply 1 rectifies the AC current from the AC power supply 19 with the rectifier 2, smoothes and constant-voltages with the capacitor 3, and directs the DC current I 1 to the midpoint terminal 5 C of the primary winding 5 A of the insulating transformer 5. Supply. When the tube voltage Vp of the X-ray tube 10 is 100 to 150 KV, the filament is 50
The secondary winding 5B connected to the filament is insulated from the primary winding 5A so as to withstand a high voltage of 50 to 75 KV while maintaining a potential of 75 KV to 75 KV. The winding end of the primary winding 5A is connected to an inverter circuit 4 composed of a pair of semiconductor switches 4A and 4B.
The semiconductor switches 4A and 4B are alternately turned on and off at a predetermined timing by the inverter control unit 9 to convert the current I1 flowing through the primary winding 5A into a square wave pulse current. The pulse current I1 is detected by the shunt resistor 7 and the effective value detection unit 8 as an effective value signal of the pulse current I1 and supplied to the inverter control unit 9. The inverter control unit 9 controls the semiconductor switches 4A and 4A so that the difference between the filament current command signal 20C from the main control unit 20 and the effective value signal 8E approaches zero.
It outputs pulse width control signals 9A and 9B for controlling the conduction time width τ of B.

上述のように構成された従来の電源装置によるX線撮
影は、まずあらかじめ設定された管電圧Vpおよび管電流
Ipによって決まるフィラメント電流Ifをフィラメント電
源1からX線管のフィラメントに供給し、数秒間程度予
熱した時点で高圧電源11から管電圧Vpを印加することに
より、X線管10から管電流Ipの時間積に比例したX線が
発生する。
In the X-ray imaging using the conventional power supply device configured as described above, first, the tube voltage Vp and the tube current set in advance are set.
The filament current If determined by Ip is supplied from the filament power supply 1 to the filament of the X-ray tube, and the tube voltage Vp is applied from the high-voltage power supply 11 at the time when the filament current is preheated for about several seconds. X-rays are generated in proportion to the product.

第5図は従来のフィラメント電源1の動作を示すタイ
ムチャート図であり、インバータ回路の半導体スイッチ
4A,4Bを図に示すように交互に導通時間幅τでオン・オ
フ制御すると、絶縁変圧器5の一次巻線にはほぼ矩形波
パルス状の一次巻線電流IIが流れる。一次巻線5Aに流れ
るパルス電流は中点端子5Cに対して対称な半分づつの巻
線を交互に方向を換えて流れるので、二次巻線5Bに電磁
誘導されるフィラメント電流Ifは交互に方向が変化する
交流パルス電流となってX線管10のフィラメントに供給
される。また半導体スイッチの導通時間幅τを実効値検
出信号8Eで制御することにより、フィラメント電流Ifの
実効値を指令信号20Cが指示する電流値に制御すること
ができる。
FIG. 5 is a time chart showing the operation of the conventional filament power supply 1, and shows a semiconductor switch of the inverter circuit.
When the ON / OFF control of 4A and 4B is alternately performed with the conduction time width τ as shown in the figure, the primary winding current II having a substantially rectangular pulse shape flows through the primary winding of the insulating transformer 5. Since the pulse current flowing through the primary winding 5A alternately flows through half the windings symmetrical with respect to the midpoint terminal 5C, the filament current If electromagnetically induced in the secondary winding 5B alternately flows. Is supplied to the filament of the X-ray tube 10 as an alternating pulse current. Further, by controlling the conduction time width τ of the semiconductor switch with the effective value detection signal 8E, the effective value of the filament current If can be controlled to the current value indicated by the command signal 20C.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

フィラメント電源では絶縁変圧器5の二次巻線5B側が
高電位となるため、フィラメント電流Ifを直接測定する
ことが困難なため、絶縁変圧器の一次巻線5Aに流れるパ
ルス電流Ifの実効値を測定し、これに絶縁変圧器5の変
圧比を乗じてフィラメント電流Ifの実効値とする方法が
とられている。また、フィラメント電流Ifの実効値の制
御を一次巻線電流I1のパルス幅を制御することによって
行なっているため、同一交流電源19に接続されている高
圧電源11を駆動すると交流入力電圧の低下によってフィ
ラメント電源の直流電圧Vcが低下する。また整流器の代
りに共通の蓄電池を用いた場合には蓄電池の内部抵抗が
大きいために直流電圧Vcの低下が一層大きくなる。この
電圧低下を電流I1の実効値の低下として検知したフィラ
メント電源のインバータ制御部9は電流I1のパルス幅を
広げてI1の実効値を一定に保つ制御を行う。
In the filament power supply, since the secondary winding 5B side of the insulating transformer 5 has a high potential, it is difficult to directly measure the filament current If. Therefore, the effective value of the pulse current If flowing through the primary winding 5A of the insulating transformer is calculated as follows. The effective value of the filament current If is measured by multiplying the measured value by the transformation ratio of the insulating transformer 5. Further, since the effective value of the filament current If is controlled by controlling the pulse width of the primary winding current I1, when the high voltage power supply 11 connected to the same AC power supply 19 is driven, the AC input voltage decreases. The DC voltage Vc of the filament power supply decreases. When a common storage battery is used instead of the rectifier, the DC voltage Vc is further reduced because the internal resistance of the storage battery is large. The inverter control unit 9 of the filament power supply that detects this voltage drop as a decrease in the effective value of the current I1 performs control to increase the pulse width of the current I1 and keep the effective value of I1 constant.

ところが、絶縁変圧器5はそれぞれ漏れインダクタン
スおよびストレーキャパシタンスで決まるLCフィルタ作
用を方形波パルスに対して持っており、これが原因で方
形波パルス電流I1,Ifの立ち上り,立ち下りの波形が変
歪するが、この波形の変歪が電流I1およびIfそれぞれの
実効値に及ぼす影響度がパルス幅τの変化によって異な
って来るという問題があり、I1,If相互の実効値の直線
関係が失われ、これに伴なってフィラメント電流Ifとそ
の指令値との間の誤差が増加するという問題が発生す
る。
However, the insulating transformer 5 has an LC filter action on the square wave pulse determined by the leakage inductance and the stray capacitance, and this causes the rising and falling waveforms of the square wave pulse currents I1 and If to be distorted. However, there is a problem that the degree of influence of the distortion of the waveform on the effective value of each of the currents I1 and If varies depending on the change of the pulse width τ, and the linear relationship between the effective values of I1 and If is lost. Accordingly, there arises a problem that an error between the filament current If and its command value increases.

ところで、X線管の管電圧−管電流特性の一例をフィ
ラメント電流をパラメータにして第6図に示すように、
例えば管電圧Vpを50KVとした場合、フィラメント電流If
が10%変化すると管電流Ipは100%以上も変化するとい
う特性を持っている。したがって、たとえば入力電圧の
低下に対応して電流I1のパルス幅τが連続通流時間幅の
15%を20%に広げる制御が行われ、電流I1の実効値が一
定に保持されたと仮定すると、フィラメント電流Ifの実
効値に4%程度の制御誤差が生ずるが、この制御誤差に
よって管電流Ipは20ないし40%も低下してしまうことに
なり、X線撮影に大きな悪影響を及ぼすことになる。
By the way, an example of the tube voltage-tube current characteristics of the X-ray tube is shown in FIG.
For example, if the tube voltage Vp is 50 KV, the filament current If
Has a characteristic that when the current changes by 10%, the tube current Ip changes by 100% or more. Therefore, for example, the pulse width τ of the current I1 becomes
Assuming that the control for expanding the 15% to 20% is performed and the effective value of the current I1 is kept constant, a control error of about 4% occurs in the effective value of the filament current If. Is reduced by as much as 20 to 40%, which has a serious adverse effect on radiography.

また、一次巻線電流I1には二次巻線側のフィラメント
電流Ifには含まれない絶縁変圧器5の励磁電流を含んで
おり、パルス幅τが変化すると電流I1の実効値に占める
励磁電流の割合が変化するので、フィラメント電流の制
御誤差が一層増加するという問題が生ずる。
In addition, the primary winding current I1 includes the exciting current of the insulating transformer 5 which is not included in the filament current If on the secondary winding side. When the pulse width τ changes, the exciting current occupies the effective value of the current I1. , The control error of the filament current further increases.

この発明の目的は、フィラメント電源の入力電圧が変
動しても、変動の少い安定したフィラメント電流を供給
できるフィラメント電源を得ることにある。
An object of the present invention is to provide a filament power supply that can supply a stable filament current with little fluctuation even when the input voltage of the filament power supply fluctuates.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記課題を解決するために、この発明によれば、X線
管に管電圧および管電流を供給する高圧電源側からの指
令信号に基づき所定値に制御されたフィラメント電流を
絶縁変圧器を介して前記X線管のフィラメントに供給す
るものにおいて、直流電源部と前記絶縁変圧器一次巻線
の中点端子との間に設けられて高速スイッチング動作す
る降圧チョッパ回路と、前記一次巻線両端末と前記直流
電源部との間に接続された交互に低速スイッチング動作
する一対の半導体スイッチからなる180゜導通形のイン
バータ回路と、前記一次巻線に流れる電流の平均値検出
部と、この平均値検出部の検出信号と前記指令信号との
差をなくすように前記降圧チョッパ回路をパルス幅制御
するチョッパ制御部とを備えてなるものとする。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a filament current controlled to a predetermined value based on a command signal from a high-voltage power supply for supplying a tube voltage and a tube current to an X-ray tube is supplied via an insulating transformer. A step-down chopper circuit that is provided between a DC power supply unit and a midpoint terminal of the insulating transformer primary winding and that performs a high-speed switching operation; A 180 ° conduction-type inverter circuit comprising a pair of semiconductor switches which are alternately connected to the DC power supply unit and perform low-speed switching operation, an average value detection unit for a current flowing through the primary winding, and an average value detection unit And a chopper control unit that controls the pulse width of the step-down chopper circuit so as to eliminate the difference between the detection signal of the unit and the command signal.

〔作用〕[Action]

この発明の構成によれば、絶縁変圧器の一次巻線電流
I1を交互にオン・オフするインバータを180゜導通の一
対の半導体スイッチで構成し、電流検出器は一次巻線電
流の平均値を検出するようにするとともに、整流器また
は蓄電池のいずれかで構成される直流電源部と一次巻線
の中点端子との間に直流電源の出力電流をインバータよ
り遙かに短い周期で高速スイッチングした後直流電流に
戻す降圧チョッパ回路を設け、チョッパ制御回路によ
り、電流I1の平均値を指令信号に合わせるようチョッパ
電流をパルス幅制御するよう構成したことにより、まず
一次巻線電流I1中に含まれる充電電流は平均値検出する
ことによって消去され、フィラメント電流の制御誤差の
一つの原因を消去できる。また、入力電圧の変動は平均
電流の瞬時値の変化として検知され、チョッパ電流のパ
ルス幅が直ちに補償されることによって直流中間回路の
直流電圧Vcが一定値に保持されるとともに、インバータ
電流の立ち上り,立ち下がり波形の変歪も同様に補正さ
れるので、絶縁変圧器一次側電流,二次側電流相互の直
線性が大幅に改善され、したがって入力電圧が変動して
も指令値に対する制御誤差の少いフィラメント電流Ifを
X線管のフィラメントに安定して供給することができ
る。
According to the configuration of the present invention, the primary winding current of the insulating transformer
The inverter that turns on and off I1 alternately consists of a pair of semiconductor switches that conduct 180 °, and the current detector detects the average value of the primary winding current, and consists of either a rectifier or a storage battery. A step-down chopper circuit is provided between the DC power supply unit and the center terminal of the primary winding, which switches the output current of the DC power supply at high speed in a cycle much shorter than that of the inverter, and then returns to the DC current. By configuring the chopper current to be pulse width controlled so that the average value of I1 matches the command signal, the charging current contained in the primary winding current I1 is first eliminated by detecting the average value, and the filament current control error One cause of can be eliminated. In addition, the change in the input voltage is detected as a change in the instantaneous value of the average current, and the pulse voltage of the chopper current is immediately compensated, so that the DC voltage Vc of the DC intermediate circuit is maintained at a constant value, and the rise of the inverter current is increased. In addition, since the distortion of the falling waveform is also corrected in the same manner, the linearity between the primary current and the secondary current of the insulating transformer is greatly improved. A small filament current If can be stably supplied to the filament of the X-ray tube.

〔実施例〕〔Example〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples.

第1図はこの発明の実施例になるX線撮影装置のフィ
ラメント電源を示す要部の接続図、第2図は実施例の動
作を示す波形図であり、従来の装置と同じ構成部分には
同一参照符号を付して詳細な説明を省略する。第1図に
おいて、整流器2および平滑兼定電圧源用のコンデンサ
3で構成される直流電源部30(蓄電池に置き替えてもよ
い)の直流出力側には、半導体スイッチ22と、チョーク
コイル23A,ダイオード23B,およびコンデンサ23Cとで構
成される降圧チョッパ回路21が設けられ、その出力電流
I3は絶縁変圧器5の一次巻線5Aに設けられた中点端子5C
に供給される。また、一次巻線5Aの両巻線端子には一対
の半導体スイッチ24A,24Bからなるインバータ回路24が
接続されるが、インバータ回路24は180゜導通の方形波
インバータとして動作するようインバータ制御部29が発
するオン・オフ制御信号29A,29Bによりオン・オフ制御
される。一次巻線電流I3は分流抵抗器7および平均値検
出部28とからなる検出器によりその平均値が検出され
る。例えば平均値検出部28をT型RCフィルタを含む回路
とすることにより絶縁変圧器5の励磁電流を相殺した平
均電流を検出することができる。平均値の検出信号28E
はチョッパ制御部31に主制御部20からのフィラメント電
流指令新号20Cとともに供給され、チョッパ制御部31が
半導体スイッチ22に向けて発するパルス幅制御信号31C
によってチョッパ電流がパルス幅制御される。
FIG. 1 is a connection diagram of a main part showing a filament power supply of an X-ray imaging apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a waveform diagram showing an operation of the embodiment. The same reference numerals are given and detailed description is omitted. In FIG. 1, a semiconductor switch 22, a choke coil 23A, and a diode are provided on the DC output side of a DC power supply unit 30 (which may be replaced by a storage battery) composed of a rectifier 2 and a capacitor 3 for a smoothing and constant voltage source. A step-down chopper circuit 21 comprising a capacitor 23C and a capacitor 23C is provided, and the output current
I 3 is a midpoint terminal 5C provided on the primary winding 5A of the insulating transformer 5
Supplied to An inverter circuit 24 including a pair of semiconductor switches 24A and 24B is connected to both winding terminals of the primary winding 5A. The inverter circuit 24 operates so that the inverter circuit 24 operates as a 180-degree conducting square wave inverter. Are turned on / off by the on / off control signals 29A and 29B generated by the controller. Primary winding current I 3 is the average value is detected by a detector consisting of shunt resistor 7 and the average value detecting unit 28.. For example, when the average value detection unit 28 is a circuit including a T-type RC filter, it is possible to detect an average current in which the exciting current of the insulating transformer 5 is canceled. Average value detection signal 28E
Is supplied to the chopper control unit 31 together with the filament current command new issue 20C from the main control unit 20, and the chopper control unit 31 issues a pulse width control signal 31C issued to the semiconductor switch 22.
The pulse width of the chopper current is thereby controlled.

つぎに、フィラメント電源の動作を第2図の波形図を
参照しつつ説明する。まず、チョッパ回路21の半導体ス
イッチ22のオン・オフ制御はチョッパ制御部31が発する
パルス幅制御信号31Cによって50KHzないし100KHzの周波
数で高速にパルス幅τの制御を行うことにより、一般
にこれより変化が遅い直流電源部30の電圧変動を抑制す
る。これにより、チュークコイル23Aの一次巻線側にお
ける直流中間回路の直流電圧Vcを一定値に保つことがで
き、したがって従来技術で問題となった電源電圧の変動
の影響を排除することができる。また、中点端子5Cから
一次巻線5Aに流入した一次巻線電流I3は180゜導通の矩
形波インバータとして動作する一対の半導体スイッチ24
A,24Bによってそれぞれの導通時間幅τが周期Tの1/2,
すなわち180゜ずつ交互にオン・オフ制御され、したが
って電流I3は鋸歯状の励磁電流I3bを含む直流電流とな
る。また、一対の半導体スイッチ24A,24Bに流れるイン
バータ電流は一次巻線5Bの半分ずつを交互に方向を換え
て流れるので、二次巻線5Bに流れるフィラメント電流If
は法形波交流となり、X線管10のフィラメントに供給さ
れる。さらに、一次巻線電流I3中の励磁電流成分I3b
は、分流抵抗7および平均値検出部28により平均値I3m
を検出することによって相殺され、平均電流の検出信号
28Eはフィラメント電流Ifの実効値と等価な直流電流と
なる。したがって、チョッパ制御部31が一次巻線電流の
平均電流I3mを指令信号20Cの指令値に保つよう半導体ス
イッチ22の導通時間幅τを制御することにより、フィ
ラメント電流Ifをその指令値に保持することが可能とな
り、従来技術で問題になった絶縁変圧器の一次,二次巻
線間の直線性を損う要因を排除して、フィラメント電流
Ifを指令値通りに制御することが可能となる。したがっ
て、フィラメント電流Ifの僅かな変化によって生ずる管
電流の大きな変化が抑制され、管電流の時間積で決まる
X線量を指令値に忠実に制御することができる。
Next, the operation of the filament power supply will be described with reference to the waveform diagram of FIG. First, the on / off control of the semiconductor switch 22 of the chopper circuit 21 is generally changed by controlling the pulse width τ 0 at a high frequency of 50 KHz to 100 KHz by a pulse width control signal 31 C generated by the chopper control unit 31. Suppresses the voltage fluctuation of the DC power supply unit 30 which is slow. As a result, the DC voltage Vc of the DC intermediate circuit on the primary winding side of the tuke coil 23A can be kept at a constant value, and therefore, the influence of the fluctuation of the power supply voltage, which has been a problem in the prior art, can be eliminated. Further, the primary winding current I 3 flowing into the primary winding 5A from the midpoint terminal 5C is applied to a pair of semiconductor switches 24 operating as a 180 ° conducting rectangular wave inverter.
A and 24B make each conduction time width τ half of the period T,
That is 180 DEG one alternately on-off control, thus current I 3 is a DC current including a serrated excitation current I 3 b. Further, since the inverter current flowing through the pair of semiconductor switches 24A and 24B alternately flows through the half of the primary winding 5B in different directions, the filament current If flowing through the secondary winding 5B
Is a normal wave alternating current and supplied to the filament of the X-ray tube 10. Further, the exciting current component I 3 b in the primary winding current I 3
Is the average value I 3 m by the shunt resistance 7 and the average value detection unit 28.
Is canceled by detecting the average current detection signal
28E is a DC current equivalent to the effective value of the filament current If. Accordingly, by controlling the conduction time width τ 0 of the semiconductor switch 22 so that the chopper control unit 31 maintains the average current I 3 m of the primary winding current at the command value of the command signal 20C, the filament current If becomes the command value. It is possible to maintain the filament current by eliminating the factor that impairs the linearity between the primary and secondary windings of the insulating transformer, which is a problem in the prior art.
If can be controlled as instructed. Therefore, a large change in the tube current caused by a slight change in the filament current If is suppressed, and the X-ray dose determined by the time product of the tube current can be controlled faithfully to the command value.

なお、上述のように構成した場合、絶縁変圧器の製作
誤差に起因する励磁電流I3bの変動も平均値検出部によ
って自動的に相殺でき、かつ実効値検出部における実効
値の演算精度を向上するために必要とした専用ICを用い
ず、安価なT型RCフィルタを用いて平均値検出部を構成
できるので、その製造コストを従来の1/100程度に低減
できる利点が得られる。また、実施例ではインバータ回
路を電圧形インバータで構成した例を示したが、電流型
インバータを用いても前述と同様な機能が得られる。
In addition, in the case of the configuration described above, the fluctuation of the exciting current I 3 b due to the manufacturing error of the insulating transformer can be automatically canceled by the average value detection unit, and the calculation accuracy of the effective value in the effective value detection unit can be reduced. Since the average value detection unit can be configured using an inexpensive T-type RC filter without using a dedicated IC required for improvement, the advantage that the manufacturing cost can be reduced to about 1/100 of that of the related art is obtained. Further, in the embodiment, the example in which the inverter circuit is constituted by the voltage type inverter is shown, but the same function as described above can be obtained by using the current type inverter.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明は前述のように、直流電源部の出力側を高速
スイッチング動作する降圧チョッパ回路を介して絶縁変
圧器一次巻線の中点端子に接続し、一次巻線の両端末を
180゜導通形のインバータを介して直流電源部に戻す閉
回路を形成するとともに、この閉回路に流れる一次巻線
電流の平均値信号との差に基づいてチョッパをパルス幅
制御するよう構成した。その結果、直流電源部の電圧変
動は高速スイッチング動作するチョッパをパルス幅制御
することによって遅滞なく補償でき、一次巻線に加わる
直流電圧を定電圧制御できるので、インバータを低速で
パルス幅制御する従来の装置で問題となった直流電源部
の電圧変動によってフィラメント電流が変化し、これが
原因でX線管の管電流がさらに大幅に変化する現象をほ
とんど完全に阻止することができる。また、180゜導通
形のインバータで一次巻線に流れる電流の方向を交互に
切り換えることによって二次巻線に流れるフィラメント
電流は一定周期の方形波交流となり、従来フィラメント
電流のパルス幅が変化することによって生じたフィラメ
ント電流の制御誤差が排除されるとともに、一次巻線電
流の平均値を検出することにより絶縁変圧基の励磁電流
を自動的に相殺できるので、この電流平均値が一定にな
るようチョッパの導通時間幅を制御することにより絶縁
変圧器一次,二次間の非直線性要因はほぼ完全に排除さ
れ、したがって入力電圧の変動の影響を受けることなく
フィラメント電流の実効値を指令値が指示する電流値に
忠実に制御でき、X線量の制御精度が高いフィラメント
電源を備えたX線撮影装置を経済的にも有利に提供する
ことができる。
As described above, according to the present invention, the output side of the DC power supply unit is connected to the midpoint terminal of the primary winding of the insulating transformer via a step-down chopper circuit that performs high-speed switching operation, and both terminals of the primary winding are connected.
A closed circuit for returning to the DC power supply section through a 180 ° conduction type inverter is formed, and the pulse width of the chopper is controlled based on the difference between the primary winding current flowing through the closed circuit and the average value signal. As a result, voltage fluctuations in the DC power supply can be compensated for without delay by controlling the pulse width of the chopper that performs high-speed switching, and the DC voltage applied to the primary winding can be controlled at a constant voltage. The filament current changes due to the voltage fluctuation of the DC power supply unit, which is a problem in the device described above, and the phenomenon that the tube current of the X-ray tube further largely changes due to this can be almost completely prevented. Also, by alternately switching the direction of the current flowing through the primary winding with a 180 ° conduction type inverter, the filament current flowing through the secondary winding becomes a square wave alternating current with a fixed period, and the pulse width of the conventional filament current changes. In addition to eliminating the control error of the filament current caused by the above, the exciting current of the insulating transformer base can be automatically canceled by detecting the average value of the primary winding current. By controlling the conduction time width of the transformer, the factor of nonlinearity between the primary and secondary of the insulating transformer is almost completely eliminated, and the command value indicates the effective value of the filament current without being affected by the fluctuation of the input voltage. To provide an X-ray imaging apparatus equipped with a filament power supply capable of faithfully controlling the current value to be controlled and having high X-ray dose control accuracy, economically and advantageously. Can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の実施例になるフィラメント電源を示
す接続図、第2図は実施例の動作を説明するための波形
図、第3図は従来のフィラメント電源を高圧電源を含め
て示す構成図、第4図は従来のフィラメント電源を示す
接続図、第5図は従来のフィラメント電源の動作を示す
波形図、第6図はX線管の管電圧−管電流特性の一例を
示す特性線図である。 1:フィラメント電源、2:整流器、3,13,23C:コンデン
サ、4,24:インバータ回路、5:絶縁変圧器、5A:一次巻
線、5B:二次巻線、5C:中点端子、7:分流抵抗、8:実効値
検出部、9,29:インバータ制御部、10:X線管、11:高圧電
源、19:交流電源、20:主制御部、21:降圧チョッパ回
路、22,24A,24B:半導体スイッチ、23A:チョークコイ
ル、28:平均値検出部、31:チョッパ制御部、I1,I3:一次
巻線電流、If:フィラメント電流(二次巻線電流)、Vc:
直流(中間回路)電圧、20C:指令信号、28E:平均値検出
信号、30:直流電源部。
1 is a connection diagram showing a filament power supply according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment, and FIG. 3 is a configuration showing a conventional filament power supply including a high-voltage power supply. FIG. 4, FIG. 4 is a connection diagram showing a conventional filament power supply, FIG. 5 is a waveform diagram showing the operation of the conventional filament power supply, and FIG. 6 is a characteristic line showing an example of tube voltage-tube current characteristics of an X-ray tube. FIG. 1: Filament power supply, 2: Rectifier, 3, 13, 23C: Capacitor, 4, 24: Inverter circuit, 5: Insulation transformer, 5A: Primary winding, 5B: Secondary winding, 5C: Midpoint terminal, 7 : Shunt resistance, 8: Effective value detector, 9, 29: Inverter controller, 10: X-ray tube, 11: High voltage power, 19: AC power, 20: Main controller, 21: Step-down chopper circuit, 22, 24A , 24B: semiconductor switch, 23A: choke coil, 28: mean value detecting portion, 31: chopper control unit, I1, I 3: primary winding current, the If: filament current (secondary winding current), Vc:
DC (intermediate circuit) voltage, 20C: command signal, 28E: average value detection signal, 30: DC power supply.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】X線管に管電圧および管電流を供給する高
圧電源側からの指令信号に基づき所定値に制御されたフ
ィラメント電流を絶縁変圧器を介して前記X線管のフィ
ラメントに供給するものにおいて、直流電源部と前記絶
縁変圧器一次巻線の中点端子との間に設けられて高速ス
イッチング動作する降圧チョッパ回路と、前記一次巻線
両端末と前記直流電源部との間に接続された交互に低速
スイッチング動作する一対の半導体スイッチからなる18
0゜導通形のインバータ回路と、前記一次巻線に流れる
電流の平均値検出部と、この平均値検出部の検出信号と
前記指令信号との差をなくすように前記降圧チョッパ回
路をパルス幅制御するチョッパ制御部とを備えてなるこ
とを特徴とするX線撮影装置のフィラメント電源。
1. A filament current controlled to a predetermined value based on a command signal from a high voltage power supply for supplying a tube voltage and a tube current to an X-ray tube is supplied to a filament of the X-ray tube via an insulating transformer. A step-down chopper circuit that is provided between a DC power supply unit and a midpoint terminal of the insulating transformer primary winding and that performs high-speed switching operation, and that is connected between both terminals of the primary winding and the DC power supply unit. 18 consisting of a pair of semiconductor switches that alternately perform a low-speed switching operation
0 ゜ a conduction type inverter circuit, an average value detection unit for the current flowing through the primary winding, and pulse width control of the step-down chopper circuit so as to eliminate the difference between the detection signal of the average value detection unit and the command signal. A filament power supply for an X-ray imaging apparatus, comprising:
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