JP2777892B2 - Resonant inverter type X-ray device - Google Patents
Resonant inverter type X-ray deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、X線装置に係り、特に小型化,軽量化の実
現及び透視から撮影までの広範囲の負荷を制御するに好
適な共振型インバータを用いたX線装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray apparatus, and more particularly to a resonant inverter suitable for realizing miniaturization and weight reduction and controlling a wide range of loads from fluoroscopy to imaging. The present invention relates to an X-ray apparatus using the same.
高圧変圧器の入力電圧を高周波化することによつて、
変圧器の小型化を図ることができる。そのような技術と
して、例えば米国特許第4225788等に開示されているよ
うな、いわゆる直列共振型インバータ式によるものがあ
る。By increasing the input voltage of the high-voltage transformer,
The size of the transformer can be reduced. As such a technique, for example, there is a so-called series resonance type inverter type disclosed in US Pat. No. 4,225,788.
この直列共振型インバータ式は、高圧変圧器の漏れイ
ンダクタンスとこの変圧器へ直列に接続されたコンデン
サとの共振を利用するもので、交流電圧を整流、平滑し
て直流電圧を得、この直流電圧をサイリスタで構成され
たブリツジインバータに入力するというものである。This series resonance type inverter uses the leakage inductance of a high-voltage transformer and the resonance of a capacitor connected in series to this transformer, and rectifies and smoothes an AC voltage to obtain a DC voltage. Is input to a bridge inverter composed of thyristors.
このインバータの出力を高圧変圧器の1次巻線と共振
コンデンサが直列接続されてなる共振回路に印加し、高
圧変圧器の2次巻線に誘起される電圧を整流、平滑して
X線管電圧を得ている。このようなX線装置における出
力電圧の制御は、上記サイリスタの点弧周期を可変して
インバータの周波数を制御することにより行つていた。The output of the inverter is applied to a resonance circuit in which a primary winding of a high-voltage transformer and a resonance capacitor are connected in series, and a voltage induced in a secondary winding of the high-voltage transformer is rectified and smoothed to form an X-ray tube. Getting the voltage. The control of the output voltage in such an X-ray apparatus has been performed by varying the firing cycle of the thyristor and controlling the frequency of the inverter.
すなわち、上記高圧変圧器の漏れインダクタンスと共
振コンデンサの静電容量との共振周波数F0と、インバー
タ周波数Fiとの比Fi/F0がほぼ1のとき最大となり、イ
ンバータ周波数を共振周波数以下で制御して出力電力を
制御する方法をとつている。That is, when the ratio F i / F 0 between the resonance frequency F 0 of the leakage inductance of the high-voltage transformer and the capacitance of the resonance capacitor and the inverter frequency F i is approximately 1, the maximum occurs. To control the output power.
しかし、この方法では出力電圧を零まで落とすことは
できない。また、インバータの周波数を小さくすれば出
力電圧を零に近づけることができるが、周波数を小さく
していくと、高圧変圧器にかかる印加電圧時間積が大き
くなるので、高圧変圧器の鉄心の断面積を大きくしなけ
ればならない。従つて、高圧変圧器が大型化し、そのた
めX線装置を大型化するものであつた。However, this method cannot reduce the output voltage to zero. Also, if the frequency of the inverter is reduced, the output voltage can approach zero, but if the frequency is reduced, the time product of the applied voltage applied to the high-voltage transformer increases. Must be increased. Accordingly, the size of the high-voltage transformer has been increased, and thus the size of the X-ray apparatus has been increased.
しかし、高圧変圧器を大型化するにも限度があるの
で、逆にインバータの動作周波数Fiをあまり小さくする
ことはできず、出力電圧の制御範囲が限定されるもので
あつた。However, since there is a limit to the size of the high voltage transformer, it can not be too small operating frequency F i of the inverter Conversely, been made in which the control range of the output voltage is limited.
また、定格負荷におけるインバータの動作周波数を可
聴周波数より高くして低騒音化を図つたとしても、軽負
荷においてX線管電圧を小さくするため上記動作周波数
を低くしたときは、可聴周波数となり騒音が大きく、X
線管電圧の脈動も大きくなるという問題があつた。Even if the operating frequency of the inverter at the rated load is higher than the audible frequency to reduce noise, if the operating frequency is reduced to reduce the X-ray tube voltage at light loads, the frequency becomes audible and noise is reduced. Big, X
There was a problem that the pulsation of the tube voltage also increased.
本発明の目的は、X線装置の小型化の実現と、透視か
ら撮影までの広範囲の負荷の出力を制御できるX線装置
を提供することを第一の目的とし、この1の目的に加
え、広範囲の負荷の出力を精度良く制御できるX線装置
を提供することを第2の目的とする。It is a first object of the present invention to provide an X-ray apparatus capable of realizing miniaturization of an X-ray apparatus and controlling output of a wide range of loads from fluoroscopy to imaging, in addition to the first object, A second object is to provide an X-ray apparatus capable of controlling the output of a wide range of loads with high accuracy.
上記の目的は、直流電源と、この直流電源の正極に接
続された第一のスイッチとその負極に接続された第二の
スイッチとから成る第一の直列接続体を有するとともに
前記第一及び第二のスイッチにそれぞれ並列に設けられ
た第三のスイッチ及び第四のスイッチから成る第二の直
列接続体を有し、且つ前記第一から第四のスイッチにそ
れぞれ逆並列接続された第一から第四のダイオードを有
し、前記直流電源から直流を受電して交流に変換するイ
ンバータと、このインバータの第一のスイッチと第二の
スイッチはインバータの動作周波数にて180゜の位相差
で交互にターンオンさせ、第三のスイッチと第四のスイ
ッチは同じく180゜の位相差で交互にターンオンさせる
とともに、第一のスイッチがターンオンしてから第四の
スイッチがターンオンする位相差及び第二のスイッチが
ターンオンしてから第三のスイッチがターンオンする位
相差を制御するインバータ制御回路と、前記インバータ
の出力側に接続され該インバータの出力電圧を昇圧する
変圧器と、この変圧器に寄生する漏れインダクタンスと
他の共振素子との共振及び前記変圧器の変圧比によって
前記変圧器の二次側に生じる電圧を直流電圧に変換する
整流器と、この整流器の出力電圧が平滑されて印加され
るX線管とを備えた共振型インバータ式X線装置におい
て、前記変圧器の一次巻線間あるいは二次巻線間に存在
する浮遊静電容量よりも大きい静電容量のコンデンサを
前記変圧器の一次巻線と直列に接続し、このコンデンサ
と前記変圧器の漏れインダクタンスとの共振を利用する
ことによって達成される。The above object has a first series connection body including a DC power supply, a first switch connected to a positive electrode of the DC power supply, and a second switch connected to the negative electrode, and the first and second series connected bodies. It has a second series connection composed of a third switch and a fourth switch respectively provided in parallel with the second switch, and the first to fourth switches respectively connected in anti-parallel to the first to fourth switches. An inverter having a fourth diode for receiving direct current from the direct current power supply and converting the direct current into alternating current, and wherein the first switch and the second switch of the inverter alternate with a phase difference of 180 ° at the operating frequency of the inverter; The third switch and the fourth switch are turned on alternately with the same phase difference of 180 °, and the fourth switch is turned on after the first switch is turned on. An inverter control circuit for controlling a phase difference and a phase difference at which the third switch is turned on after the second switch is turned on, a transformer connected to the output side of the inverter and boosting the output voltage of the inverter, A rectifier that converts a voltage generated on the secondary side of the transformer into a DC voltage by a resonance between a leakage inductance parasitic to the transformer and another resonance element and a transformation ratio of the transformer, and an output voltage of the rectifier is smoothed. A resonant-type inverter-type X-ray apparatus having an X-ray tube to be applied to the transformer, wherein a capacitor having a capacitance larger than a stray capacitance existing between primary windings or secondary windings of the transformer is used. This is achieved by connecting in series with the primary winding of the transformer and utilizing the resonance between this capacitor and the leakage inductance of the transformer.
本発明において、共振回路は高圧変圧器の漏れインダ
クタンスと、この高圧変圧器の一次巻線間あるいは二次
巻線間に存在する浮遊静電容量よりも大きい静電容量の
コンデンサ、できれば前記浮遊静電容量が無視できるほ
どの大きさの静電容量を持つコンデンサが望ましく、こ
のコンデンサを前記変圧器の一次巻線と直列に接続し、
このコンデンサと前記変圧器の漏れインダクタンスとの
共振を利用し、前記インバータの第一のスイッチから第
四のスイッチをインバータの動作周波数(高圧変圧器の
漏れインダクタンスと前記コンデンサの静電容量との共
振周波数あるいはそれに近い周波数)でスイッチング動
作させて共振を起こさせる。In the present invention, the resonance circuit includes a leakage inductance of the high-voltage transformer and a capacitor having a capacitance larger than the stray capacitance existing between the primary winding and the secondary winding of the high-voltage transformer. A capacitor having a capacitance that is negligible is desirable, and this capacitor is connected in series with the primary winding of the transformer,
Utilizing the resonance between the capacitor and the leakage inductance of the transformer, the first to fourth switches of the inverter are connected to the operating frequency of the inverter (the resonance between the leakage inductance of the high-voltage transformer and the capacitance of the capacitor). A switching operation is performed at a frequency or a frequency close to the frequency to cause resonance.
前記インバータは、第一のスイッチと第二のスイッチ
とを180゜の位相差で、そして第三のスイッチと第四の
スイッチとを同じく180゜の位相差で交互にターンオン
させるとともに、第一のスイッチのターンオンと第四の
スイッチのターンオンとを位相差αだけずらして行う
と、第一のスイッチと第四のスイッチとが同時にオンす
る期間、即ち(180゜−α)の期間が、そして第二のス
イッチと第三のスイッチとが同時にオンする期間、即ち
(180゜−α)の期間が負荷に対する電圧印加期間とな
り、位相差αを180゜〜0の間で変更すると負荷に供給
される電力は最小、即ち0から最大まで可変できる。The inverter turns on the first switch and the second switch alternately with a phase difference of 180 °, and the third switch and the fourth switch alternately with a phase difference of 180 °. If the turn-on of the switch and the turn-on of the fourth switch are performed with a phase difference of α, the period in which the first switch and the fourth switch are simultaneously turned on, that is, the period of (180 ° −α), A period in which the second switch and the third switch are simultaneously turned on, that is, a period of (180 ° −α) is a voltage application period to the load. When the phase difference α is changed from 180 ° to 0, the voltage is supplied to the load. The power can vary from a minimum, that is, 0 to a maximum.
上記のように高圧変圧器の漏れインダクタンスの共振
に利用するコンデンサを前記高圧変圧器の一次巻線と直
列に接続し、かつ前記コンデンサの静電容量は前記高圧
変圧器の一次巻線間あるいは二次巻線間に存在する浮遊
静電容量よりも大きな値とするようにしたので、共振は
主に高圧変圧器の漏れインダクタンスと前記コンデンサ
との間で起こり、高圧変圧器の浮遊静電容量に流れる無
効電流は非常に小さくなる。As described above, the capacitor used for the resonance of the leakage inductance of the high voltage transformer is connected in series with the primary winding of the high voltage transformer, and the capacitance of the capacitor is set between the primary windings of the high voltage transformer or between two primary windings. Since the value is set to be larger than the stray capacitance existing between the next windings, resonance mainly occurs between the leakage inductance of the high voltage transformer and the capacitor, and the stray capacitance of the high voltage transformer is reduced. The flowing reactive current becomes very small.
したがって、インバータや高圧変圧器に流れる電流も
小さくなるのでこれらの小型化や損失低減に効果を発揮
する。Therefore, the current flowing through the inverter and the high-voltage transformer is also reduced, which is effective in reducing the size and reducing the loss.
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説
明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第1図は第一の発明によるX線装置の実施例を示す回
路図である。このX線装置は、二次電池などの直流電源
1と、インバータ2と、変圧器3と、共振コンデンサ6
と、整流器4と、X線間5とを有している。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the X-ray apparatus according to the first invention. This X-ray apparatus includes a DC power source 1 such as a secondary battery, an inverter 2, a transformer 3, and a resonance capacitor 6.
And a rectifier 4 and an X-ray space 5.
上記インバータ2は、上記直流電源1から直流を受電
して交流に変換するもので、該直流電源1の正極に接続
された第一のスイツチとしてのトランジスタTr1及びそ
の負極に接続された第二のスイツチとしてのトランジス
タTr2から成る第一の直列接続体と、上記トランジスタT
r1及びTr2にそれぞれ並列に設けられた第三のスイツチ
としてのトランジスタTr3及び第四のスイツチとしての
トランジスタTr4から成る第二の直列接続体と、上記各
トランジスタTr1〜Tr4にそれぞれ逆並列接続された第一
のダイオードD1〜第四のダイオードD4とから成る。な
お、上記各トランジスタTr1〜Tr4は、それぞれベース電
流を流すことによつてターンオンするようになつてい
る。The inverter 2 converts the alternating current by receiving DC from the DC power source 1, the second connected to the transistor T r1 and the negative electrode of the first switch connected to the positive pole of the DC power source 1 a first series connection composed of the transistor T r2 as switch of the transistors T
a second series connection composed of the transistor T r4 as transistors T r3 and the fourth switch as the third switch provided in parallel to r1 and T r2, respectively to the respective transistors T r1 through T r4 consisting antiparallel-connected first diode D 1 ~ fourth diode D 4 Prefecture. Each of the above transistors T r1 through T r4 is summer to Yotsute turned on to flow a respective base currents.
変圧器3は、上記インバータ2の出力側に接続され該
インバータ2からの出力電圧を昇圧するもので、所定の
巻数比を有すると共に、漏れインダクタンスLs及び浮遊
容量Csを有している。そして、変圧器3の一次巻線に
は、直列に共振コンデンサ6が接続されている。The transformer 3 is connected to the output side of the inverter 2 and boosts the output voltage from the inverter 2, has a predetermined turns ratio, and has a leakage inductance Ls and a stray capacitance Cs. A resonance capacitor 6 is connected in series to the primary winding of the transformer 3.
この変圧器の1次巻線と直列に接続された共振コンデ
ンサ6の静電容量Crと前記変圧器の漏れインダクタンス
Lsとが共振素子として用いられる。The transformer primary winding and the capacitance C r and the transformer leakage inductance of the resonance capacitor 6 connected in series
Ls is used as a resonance element.
なお、直列共振とするために、上記変圧器の浮遊容量
Csは上記共振コンデンサ6の静電容量Crより非常に小さ
い値に設定されている。In order to obtain series resonance, the stray capacitance of the transformer
Cs is set to a very small value than the capacitance C r of the resonance capacitor 6.
整流器4は、上記変圧器3からの出力電圧を全波整流
して直流に変換するもので、四つのダイオードD5〜D8か
ら成る。そして、上記整流器4の出力側には、X線管5
が接続されている。なお、第1図において、符号Chは上
記整流器4の出力電圧をX線管5に印加するための高電
圧ケーブルの静電容量であり、該整流器4からの出力電
圧を平滑するものである。Rectifier 4, the output voltage from the transformer 3 and converts the direct current to full-wave rectification, made of four diodes D 5 to D 8. An X-ray tube 5 is provided on the output side of the rectifier 4.
Is connected. In FIG. 1, reference symbol Ch denotes the capacitance of a high-voltage cable for applying the output voltage of the rectifier 4 to the X-ray tube 5, and smoothes the output voltage from the rectifier 4. .
ここで、第一の発明においては、X線管5に印加すべ
き電圧(以下「管電圧」という)及び電流(以下「管電
流」という)の設定信号によつて上記インバータ2のト
ランジスタTr1〜Tr4の動作位相を決める位相決定回路9
が設けられると共に、この位相決定回路9からの出力信
号に応じて上記トランジスタTr1〜Tr4が動作する位相を
制御する信号を、図示外のコントローラから入力するX
線曝射信号によつて出力する位相制御回路10が設けられ
ている。なお、符号11a〜11dは、上記位相制御回路10か
ら出力される制御信号に従つてそれぞれトランジスタT
r1〜Tr4を駆動する駆動回路である。そして、これらの
位相決定回路9と位相制御回路10とにより、上記インバ
ータ2の第一のスイツチとしてのトランジスタTr1と第
二のスイツチとしてのトランジスタTr2は該インバータ
2の動作周波数にて180゜の位相差で交互にターンオン
させ、第三のスイツチとしてのトランジスタTr3と第四
のスイツチとしてのトランジスタTr4は同じく180゜の位
相差で交互にターンオンさせるとともに、第一のトラン
ジスタTr1がターンオンしてから第四のトランジスタTr4
がターンオンする位相差及び第二のトランジスタTr2が
ターンオンしてから第三のトランジスタTr3がターンオ
ンする位相差を適宜変化させることによつて、上記X線
管5に供給する電力を制御するようになつている。Here, in the first invention, the transistors of the X-ray tube 5 a voltage to be applied (hereinafter referred to as "tube voltage") and current (hereinafter "tube current" hereinafter) of the setting signal to the I connexion the inverter 2 T r1 Phase determining circuit 9 for determining the operating phase of ~ Tr4
X together with provided, for inputting a signal for controlling the phase of operation is the transistor T r1 through T r4 in accordance with the output signal from the phase decision circuit 9, the controller outside the illustrated
A phase control circuit 10 that outputs a signal based on a line exposure signal is provided. Reference numerals 11a to 11d denote transistors T according to the control signal output from the phase control circuit 10, respectively.
a driving circuit for driving the r1 through T r4. By these phase determination circuit 9 and the phase control circuit 10, the transistor T r2 of the transistor T r1 as the first switch of the inverter 2 as the second switch is 180 ° at the operating frequency of the inverter 2 of alternately turns on by the phase difference, causes alternately turned on by the transistor T r4 is also 180 ° phase difference between the transistor T r3 as third switch as the fourth switch, the first transistor T r1 is turned And then the fourth transistor Tr4
The power supplied to the X-ray tube 5 is controlled by appropriately changing the phase difference at which the third transistor Tr3 turns on after the second transistor Tr2 turns on after the second transistor Tr2 turns on. It has become.
次に、このように構成されたX線装置の動作について
説明する。まず、第1図に示す主回路構成部(直流電源
1,インバータ2,変圧器3,整流器4,X線管5及び共振コン
デンサ6)は、第2図に示すような等価回路となる。す
なわち、インバータ2の各トランジスタTr1〜Tr4は、そ
れぞれ第一のスイツチ12a,第二のスイツチ12b,第三のス
イツチ12c,第四のスイツチ12dと表され、変圧器3は漏
れインダクタンスLsとで表される。ただし、変圧器3の
一次巻線間あるいは二次巻線間に存在する浮遊容量Csは
共振コンデンサ6の静電容量Crに比べて非常に小さいの
で、ここでは省略する。なお、上記第一から第四のスイ
ツチ12a〜12dと各スイツチ12a〜12dに逆並列に接続され
たダイオードD1〜D4とで、それぞれ第一のアーム13a,第
二のアーム13b,第三のアーム13c,第四のアーム13dが構
成されている。そこで、この第2図に示す等価回路を用
いて、上記の主回路構成部の動作を第3図及び第4図の
タイミング線図を参照して説明する。Next, the operation of the X-ray apparatus configured as described above will be described. First, the main circuit components shown in FIG.
1, an inverter 2, a transformer 3, a rectifier 4, an X-ray tube 5, and a resonance capacitor 6) form an equivalent circuit as shown in FIG. That is, the transistors T r1 through T r4 of the inverter 2, the first switch 12a, respectively, the second switch 12b, a third switch 12c, denoted as the fourth switch 12d, the transformer 3 and the leakage inductance Ls It is represented by However, since the stray capacitance Cs which exists between between the primary winding of the transformer 3 or the secondary winding is very small compared to the capacitance C r of the resonance capacitor 6 is omitted here. Note that the first one and a fourth switch 12 a to 12 d and the diode D 1 to D 4 connected in antiparallel to each switch 12 a to 12 d, the first arm 13a, respectively, the second arm 13b, a third Arm 13c and the fourth arm 13d. The operation of the main circuit component will be described with reference to the timing charts of FIGS. 3 and 4 using the equivalent circuit shown in FIG.
最初に、出力電力が最大となるように制御する場合の
動作を、第3図を参照して説明する。このときは、第2
図に示すインバータ2の各スイツチ12a〜12dの動作位相
を、第3図(a)〜(d)に示すように、第一のスイツ
チ12aと第二のスイツチ12bは180゜の位相差で交互にオ
ンし、第四のスイツチ12dと第三のスイツチ12cは180゜
の位相差で交互にオンするとともに、第一のスイツチ12
aがオンしてから第四のスイツチ12dがオンする位相差を
零として両者を同時にオンし、第二のスイツチ12bがオ
ンしてから第三のスイツチ12cがオンする位相差を零と
して両者を同時にオンするように制御する。First, the operation in the case where control is performed so that the output power is maximized will be described with reference to FIG. In this case, the second
The operating phase of each switch 12a to 12d of the inverter 2 shown in the figure is changed as shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d) so that the first switch 12a and the second switch 12b alternate with a phase difference of 180 °. And the fourth switch 12d and the third switch 12c are alternately turned on with a phase difference of 180 °, and the first switch 12d is turned on.
The phase difference at which the fourth switch 12d is turned on after a is turned on is set to zero, and both are turned on at the same time, and the phase difference at which the third switch 12c is turned on after the second switch 12b is turned on is set to zero, and both are set Control to turn on at the same time.
まず、第3図の時刻Ta1では、第2図において共振電
流itが漏れインダクタンスLsのエネルギにより、Ls→6
→D1→1→D4→4→Ch→4→Lsの回路、およびLs→6→
D1→1→D4→4→5→4→Lsの回路をそれぞれ流れてい
る。ここで、上記第四のダイオードD4以後において二つ
の回路に分かれて共振電流itが流れる状態を簡単に表記
するため、以下、D4→(4,Chおよび5)→Lsのように表
すこととする。これにより、第一のアーム13a及び第四
のアーム13dには、それぞれ負の電流i1及びi4が流れる
(第3図(e),(f)参照)。このとき、第一のスイ
ツチ12a及び第四のスイツチ12dがオンするが、電流の流
れる回路には影響ない。そして、上記漏れインダクタン
スLsのエネルギが減少するに従つて、第3図(i)に示
すように、共振電流itは零に近づいていく。First, at time Ta 1 of FIG. 3, by the energy of the resonance current it is leakage inductance Ls in FIG. 2, Ls → 6
→ D 1 → 1 → D 4 → 4 → C h → 4 → circuit Ls, and Ls → 6 →
D 1 → 1 → D 4 → 4 → 5 → 4 → Ls respectively. Here, for easy notation state flows resonance current it is divided into two circuits in the fourth diode D 4 since, below, expressed as D 4 → (4, C h and 5) → Ls It shall be. Thus, the first arm 13a and the fourth arm 13d, respectively flows negative current i 1 and i 4 (FIG. 3 (e), reference (f)). At this time, the first switch 12a and the fourth switch 12d are turned on, but do not affect the circuit through which current flows. Then, as the energy of the leakage inductance Ls decreases, the resonance current it approaches zero, as shown in FIG. 3 (i).
次に、時刻Ta2において、第3図(i)に示すように
共振電流itが零になると、共振電流itは、第2図におい
て1→12a→6→Ls→4→Ch→4→12d→1及び1→12a
→6→Ls→4→5→4→12d→1の回路で流れ、漏れイ
ンダクタンスLsと共振コンデンサ6の静電容量Crとで決
まる共振周波数の弧を描いて増加していく(第3図
(i)参照)。Next, at time Ta 2, the third resonance current it as shown in Figure (i) is zero, the resonant current it is the second diagram 1 → 12a → 6 → Ls → 4 → C h → 4 → 12d → 1 and 1 → 12a
→ 6 → Ls → 4 → 5 → 4 → 12d → 1 flow in the circuit, was incubated with increasing (FIG. 3 an arc of a resonant frequency determined by the leakage inductance Ls and the capacitance C r of the resonance capacitor 6 (See (i)).
次に、時刻Ta3では、第3図(a)〜(d)に示すよ
うに、第一のスイツチ12aと第四のスイツチ12dがオフ
し、これと同時に第二のスイツチ12bと第三のスイツチ1
2cがオンする。しかし、共振電流itは、第2図において
漏れインダクタンスLsのエネルギにより、Ls→(4,Chお
よび5)→D3→1→D2→6→Lsの回路を流れる。従つ
て、第二のアーム13b及び第三のアーム13cには、それぞ
れ負の電流i2及びi3が流れる(第3図(g),(h)参
照)。そして、上記漏れインダクタンスLsのエネルギが
減少するに従つて、第3図(i)に示すように、共振電
流itは零に近づいていく。Next, at time Ta 3, as shown in FIG. 3 (a) ~ (d), the first switch 12a and the fourth switch 12d is turned off, which the second switch 12b and the third time Switch 1
2c turns on. However, the resonance current it is the energy of the leakage inductance Ls in FIG. 2, through the circuit Ls → (4, C h and 5) → D 3 → 1 → D 2 → 6 → Ls. Accordance connexion, the second arm 13b and the third arm 13c, respectively flows negative current i 2 and i 3 (FIG. 3 (g), (h) see). Then, as the energy of the leakage inductance Ls decreases, the resonance current it approaches zero, as shown in FIG. 3 (i).
次に、時刻Ta4において、第3図(i)に示すように
共振電流itが零になると、共振電流itは、第2図におい
て1→12c→(4,Chおよび5)→Ls→6→12b→1の回路
で流れ、漏れインダクタンスLsと共振コンデンサ6の静
電容量Crとで決まる共振周波数の弧を描いて増加してい
く(第3図(i)参照)。Next, at time Ta 4, when the resonance current it as shown in FIG. 3 (i) is zero, the resonant current it is the second diagram 1 → 12c → (4, C h and 5) → Ls → 6 → 12b → the flow in the circuit 1, increases in an arc of a resonant frequency determined by the leakage inductance Ls and the capacitance C r of the resonance capacitor 6 (FIG. 3 (i) refer).
次に、時刻ta5では、第3図(a)〜(d)に示すよ
うに、第二のスイツチ12bと第三のスイツチ12cがオフ
し、これと同時に第一のスイツチ12aと第四のスイツチ1
2dがオンする。これにより、前記時刻Ta1の状態と全く
同じ状態となり、以後上記の動作を繰り返す。Then, at time ta 5, as shown in FIG. 3 (a) ~ (d), the second switch 12b and the third switch 12c is turned off, which the first time switch 12a and the fourth Switch 1
2d turns on. Thus, exactly becomes the same state as the state of the time Ta 1, hereafter repeats the above operation.
以上のようなインバータ2の動作位相の制御の場合
は、第一のスイツチ12aと第四のスイツチ12dが位相差零
で同時にオン,オフするとともに、第二のスイツチ12b
と第三のスイツチ12cが位相差零と同時にオン,オフす
るので、第3図(e),(f)に示すように、第一のア
ーム13aの電流i1と第四のアーム13dの電流i4とは同じ波
形となり、第3図(g),(h)に示すように、第二の
アーム13bの電流i2と第三のアーム13cの電流i3とは同じ
波形となる。また、上記第一のスイツチ12aと第四のス
イツチ12dが同時にオンしている期間(Ta1〜Ta3)と、
第二のスイツチ12bと第三のスイツチ12cが同時にオンし
ている期間(Ta3〜Ta5)は連続状態となり、インバータ
2の出力電圧vtの波形は、第3図(j)に示すように、
直流電源1の電圧を正負の波高値とする連続した方形波
となり、その出力電力は最大となる。In the case of controlling the operation phase of the inverter 2 as described above, the first switch 12a and the fourth switch 12d are simultaneously turned on and off with a phase difference of zero, and the second switch 12b
And the third switch 12c turns on and off at the same time as the phase difference is zero, so that the current i1 of the first arm 13a and the current of the fourth arm 13d as shown in FIGS. 3 (e) and 3 (f). the i 4 becomes the same waveform, FIG. 3 (g), as shown in (h), and current i 2 of the second arm 13b and the current i 3 of the third arm 13c the same waveform. A period (Ta 1 to Ta 3 ) in which the first switch 12a and the fourth switch 12d are simultaneously turned on,
The second switch 12b and duration of the third switch 12c is turned on at the same time (Ta 3 to Ta 5), is obtained as a continuous state, the waveform of the output voltage vt of the inverter 2, as shown in FIG. 3 (j) ,
The voltage of the DC power supply 1 becomes a continuous square wave having positive and negative peak values, and its output power becomes maximum.
次に、出力電力が小さくなるように制御する場合の動
作を、第4図を参照して説明する。このときは、第2図
に示すインバータ2の各スイツチ12a〜12dの動作位相
を、第4図(a)〜(d)に示すように、第一のスイツ
チ12aと第二のスイツチ12bは180゜の位相差で交互にオ
ンし、第四のスイツチ12dと第三のスイツチ12cは180゜
の位相差で交互にオンすると共に、第一のスイツチ12a
がオンしてから第四のスイツチ12dがオンする位相差を
αとしてずらしてオンし、第二のスイツチ12bがオンし
てから第三のスイツチ12cがオンする位相差をαとして
ずらしてオンするように制御する。Next, the operation in the case where the output power is controlled to be small will be described with reference to FIG. At this time, the operating phases of the switches 12a to 12d of the inverter 2 shown in FIG. 2 are changed by 180 degrees as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d). The fourth switch 12d and the third switch 12c are alternately turned on with a phase difference of 180 °, and the first switch 12a is turned on with a phase difference of 180 °.
Is turned on, the phase difference at which the fourth switch 12d is turned on is shifted on as α, and the phase difference at which the third switch 12c is turned on after the second switch 12b is turned on is shifted as α. Control.
まず、第4図の時刻Tb1では、第2図において第一の
スイツチ12aと第三のスイツチ12cがオンしており、共振
電流itは漏れインダクタンスLsのエネルギにより、Ls→
6→D1→12c→(4,Chおよび5)→Lsの回路を流れてい
る。従つて、第一のアーム13aには、第4図(e)に示
すように負の電流i1が流れ、第三のアーム13cには、第
4図(h)に示すように正の電流i3が流れる。そして、
上記漏れインダクタンスLsのエネルギが減少するに従つ
て、第4図(i)に示すように、共振電流itは零に近づ
いていく。First, at time Tb 1 of FIG. 4, the first switch 12a and the third switch 12c in the second view is on and the energy of the resonance current it is leakage inductance Ls, Ls →
6 → D 1 → 12c → is flowing (4, C h and 5) → circuit Ls. Accordance connexion, the first arm 13a, Fig. 4 (e) negative current i 1 flows as shown in, the third arm 13c, as shown in FIG. 4 (h) positive current i 3 flows. And
As the energy of the leakage inductance Ls decreases, the resonance current it approaches zero as shown in FIG. 4 (i).
次に、時刻Tb2において、第4図(i)に示すように
共振電流itが零になると、共振電流itはLs→(4,Chおよ
び5)→D3→12a→6→Lsの回路で流れ、漏れインダク
タンスLsと共振コンデンサ6の静電容量Crとで決まる共
振周波数の弧を描いて増加していく(第4図(i)参
照)。このとき、第一のアーム13aには、第4図(e)
に示すように正を電流i1が流れ初め、第三のアーム13c
には、第4図(h)に示すように負の電流i3が流れ始め
る。Next, at time Tb 2, the resonance current it as shown in FIG. 4 (i) is zero, the resonant current it is the Ls → (4, C h and 5) → D 3 → 12a → 6 → Ls flow circuit, increases in an arc of a resonance frequency determined by the leakage inductance Ls and the capacitance C r of the resonance capacitor 6 (see FIG. 4 (i)). At this time, the first arm 13a is connected to the first arm 13a as shown in FIG.
First positive current i 1 flows as shown in, the third arm 13c
, A negative current i 3 starts to flow as shown in FIG.
次に、時刻Tb3では、第4図(d)に示すように第三
のスイツチ12cがオフするとともに、第4図(b)に示
すように第四のスイツチ12dがオンする。すると、第4
図(a),(b)に示すように、第一のスイツチ12aと
第四のスイツチ12dがともにオンの状態となり、上記第
四のスイツチ12dがオンすることによつて第三のダイオ
ードD3が逆バイアスされオフするので、共振電流itは、
第2図において1→12a→6→Ls→(4,Chおよび5)→1
2d→1の回路で流れる。この期間は、第4図(e),
(f)に示すように、第一のアーム13aの電流i1と第四
のアーム13dの電流i4とは同じ波形になる。Next, at time Tb 3, together with the third switch 12c, as shown in FIG. 4 (d) is turned off, the fourth switch 12d, as shown in FIG. 4 (b) is turned on. Then, the fourth
As shown in FIGS. 7A and 7B, the first switch 12a and the fourth switch 12d are both turned on, and the third diode D 3 is turned on by turning on the fourth switch 12d. Is reverse biased and turned off, so the resonance current it is
In Figure 2 1 → 12a → 6 → Ls → (4, C h and 5) → 1
It flows in the circuit of 2d → 1. This period is shown in FIG.
(F), the current i 1 of the first arm 13a and the current i 4 of the fourth arm 13d is the same waveform.
次に、時刻Tb4においては、第4図(a)に示すよう
に第一のスイツチ12aがオフするとともに、第4図
(c)に示すように第二のスイツチ12bがオンする。こ
のとき、共振電流itは漏れインダクタンスLsのエネルギ
により、Ls→(4,Chおよび5)→12d→D2→6→Lsの回
路を流れる。従つて、第二のアーム13bには、第4図
(g)に示すように負の電流i2が流れ、第四のアーム13
dには、第4図(f)に示すように正の電流i4が流れ
る。そして、上記漏れインダクタンスLsのエネルギが減
少するに従つて、第4図(i)に示すように、共振電流
itは零に近づいていく。Then, at time Tb 4, with the first switch 12a is turned off as shown in FIG. 4 (a), the second switch 12b as shown in FIG. 4 (c) is turned on. At this time, resonant current it by the energy of the leakage inductance Ls, through a circuit Ls → (4, C h and 5) → 12d → D 2 → 6 → Ls. Accordance connexion, second the arm 13b, Fig. 4 negative current i 2 flows as shown in (g), the fourth arm 13
The d, positive current i 4 to flow as shown in FIG. 4 (f). Then, as the energy of the leakage inductance Ls decreases, as shown in FIG.
it approaches zero.
次に、時刻Tb5において、第4図(i)に示すように
共振電流itが零になると、共振電流itは、第2図におい
てLs→6→12b→D4→(4,Chおよび5)の回路で流れ、
漏れインダクタンスLsと共振コンデンサ6の静電容量Cr
とで決まる共振周波数の弧を描いて増加していく(第4
図(i)参照)。Next, at time Tb 5, when the fourth resonance current it as shown in Figure (i) is zero, the resonant current it is the second view Ls → 6 → 12b → D 4 → (4, C h and Flow in the circuit of 5),
Leakage inductance Ls and capacitance C r of resonance capacitor 6
And draw an arc of the resonance frequency determined by
FIG. (I)).
次に、時刻Tb6では、第4図(b)に示すように第四
のスイツチ12dがオフするとともに、第4図(d)に示
すように第三のスイツチ12cがオンする。すると、第4
図(c),(d)に示すように、第二のスイツチ12bと
第三のスイツチ12cがともにオンの状態となるので、共
振電流itは、第2図において1→12c→(4,Chおよび
5)→Ls→6→12b→1の回路で流れる。この期間は、
第4図(g),(h)に示すように、第二のアーム13b
の電流i2と第三のアーム13cの電流i3とは同じ波形にな
る。Next, at time Tb 6, together with the fourth switch 12d, as shown in FIG. 4 (b) is turned off, the third switch 12c, as shown in FIG. 4 (d) is turned on. Then, the fourth
As shown in FIGS. 3 (c) and 3 (d), the second switch 12b and the third switch 12c are both turned on, so that the resonance current it becomes 1 → 12c → (4, C h and 5) → Ls → 6 → 12b → 1. During this period,
As shown in FIGS. 4 (g) and (h), the second arm 13b
The same waveform currents i 2 and current i 3 of the third arm 13c.
次に、時刻Tb7において、第4図(c)に示すように
第二のスイツチ12bがオフするとともに、第4図(a)
に示すように第一のスイツチ12aがオンすると、前記時
刻Tb1の状態と全く同じ状態となり、以後上記の動作を
繰り返す。Next, at time Tb 7, with a second switch 12b as shown in FIG. 4 (c) is turned off, Fig. 4 (a)
When the first switch 12a is turned on as shown in, it produces the exact same state as the state of the time Tb 1, hereafter repeats the above operation.
以上のようなインバータ2の動作位相の制御の場合
は、第一のスイツチ12aと第四のスイツチ12dが位相差α
でずれてオン,オフするとともに、第二のスイツチ12b
と第三のスイツチ12cが位相差αでずれてオン,オフす
るので、上記第一のスイツチ12aと第四のスイツチ12dが
同時にオンしている期間(Tb3〜Tb4)と、第二のスイツ
チ12bと第三のスイツチ12cが同時にオンしている期間
(Tb6〜Tb7)はそれぞれのスイツチのオン期間よりαだ
け短くなる。そして、この期間だけ直流電源1からX線
管5へ電力が供給される。従つて、インバータ2の出力
電圧vtの波形は、第4図(j)に示すように、上記の断
続した期間すなわち(180゜−α)の期間において直流
電源1の電圧を正負の波高値とする断続した方形波とな
る。このことから、第一のスイツチ12aと第四のスイツ
チ12dがオンする位相差α、及び第二のスイツチ12bの第
三のスイツチ12cがオンする位相差αを適宜変化させる
ことにより、それぞれのスイツチ12a〜12dが同時にオン
する期間を変化することができ、X線管5に供給する電
力を制御することができる。すなわち、上記の位相差α
を大きくしてゆけば出力電力を小さくすることができ、
位相差α=180゜ではそれぞれのスイツチ12a〜12dが同
時にオンする期間は無くなり、出力電力を零まで落すこ
とができる。In the case of controlling the operation phase of the inverter 2 as described above, the first switch 12a and the fourth switch 12d have a phase difference α.
And turns on and off, and the second switch 12b
And the third switch 12c is turned on and off with a phase difference α, so that the period (Tb 3 to Tb 4 ) during which the first switch 12a and the fourth switch 12d are simultaneously turned on, The period during which the switch 12b and the third switch 12c are on at the same time (Tb 6 to Tb 7 ) is shorter than the on-period of each switch by α. Then, power is supplied from the DC power supply 1 to the X-ray tube 5 only during this period. Accordingly, as shown in FIG. 4 (j), the waveform of the output voltage vt of the inverter 2 changes the voltage of the DC power supply 1 between the positive and negative peak values during the intermittent period, that is, the period of (180 ° −α). It becomes an intermittent square wave. From this, by appropriately changing the phase difference α at which the first switch 12a and the fourth switch 12d are turned on and the phase difference α at which the third switch 12c of the second switch 12b is turned on, the respective switches are changed. The period in which 12a to 12d are simultaneously turned on can be changed, and the power supplied to the X-ray tube 5 can be controlled. That is, the above-mentioned phase difference α
The output power can be reduced by increasing
When the phase difference α is 180 °, there is no period during which the switches 12a to 12d are simultaneously turned on, and the output power can be reduced to zero.
以上のような動作をする第2図に示す主回路構成部を
制御するのが、第1図に示す位相決定回路9及び位相制
御回路10である。そこで、これらの位相決定回路9及び
位相制御回路10により、第1図に示すインバータ2の各
トランジスタTr1〜Tr4の動作位相を制御する動作につい
て説明する。まず、負荷としてのX線管5に供給する管
電圧及び管電流が決まると、上記管電圧に対応した管電
圧設定信号S1及び管電流に対応した管電流設定信号S
2を、図示外のコントローラから位相決定回路9へ入力
する。ここで、この位相決定回路9は、第5図に示すよ
うに、横軸を位相差αとし、縦軸をX線管5の管電圧V
とし、この位相差αと管電圧Vとの関係を負荷抵抗値
R1,R2,R3,…(R1>R2>R3)をパラメータとして所定の
カーブで表したグラフをテーブル化したメモリ、または
関数発生器あるいはオペアンプなどから成る。そして、
この位相決定回路9では、上記管電圧設定信号S1及び管
電流設定信号S2から負荷抵抗値R1,R2,…を求め、第5図
の関係を用いて、上記の負荷抵抗値たとえばR3をパラメ
ータとしこのカーブと設定すべき管電圧Vとの交点を求
めて、インバータ2の各トランジスタTr1〜Tr4の動作の
位相差αを決定する。すると、この位相差αに応じた位
相信号S3が上記位相決定回路9から出力され、位相制御
回路10へ入力する。この位相制御回路10では、上記位相
信号S3から各トランジスタTr1〜Tr4がターンオン及びタ
ーンオフする制御信号を作るとともに、第一のスイツチ
としてのトランジスタTr1と第四のスイツチとしてのト
ランジスタTr4がターンオンする位相差α、及び第二の
スイツチとしてのトランジスタTr2と第三のスイツチと
してのトランジスタTr3がターンオンする位相差αを制
御する制御信号を作成する。そして、上記位相制御回路
10に図示外のコントローラからX線曝射信号S4が入力す
ることにより、位相制御回路10は、上記作成した制御信
号をそれぞれの駆動回路11a〜11dへ送出する。これによ
り、各駆動回路11a〜11dは、上記位相制御回路10からの
制御信号に従つてインバータ2の各トランジスタTr1〜T
r4を駆動する。The main circuit components shown in FIG. 2 that operate as described above are controlled by the phase determination circuit 9 and the phase control circuit 10 shown in FIG. Therefore, these phase determination circuit 9 and the phase control circuit 10, the operation for controlling the operating phase of each transistor Tr 1 to Tr 4 of the inverter 2 shown in Figure 1. First, when the supply tube voltage and tube current to the X-ray tube 5 as a load is determined, the tube current setting corresponding to the tube voltage setting signal S 1 and the tube current corresponding to the tube voltage signal S
2 is input to the phase determination circuit 9 from a controller (not shown). Here, as shown in FIG. 5, the phase determination circuit 9 sets the horizontal axis to the phase difference α and the vertical axis to the tube voltage V of the X-ray tube 5.
And the relationship between the phase difference α and the tube voltage V is represented by a load resistance value
R 1, R 2, R 3 , ... (R 1> R 2> R 3) and the like a table of a graph representing a predetermined curve as a parameter memory or function generator or an operational amplifier. And
The phase determination circuit 9 obtains load resistance values R 1 , R 2 ,... From the tube voltage setting signal S 1 and the tube current setting signal S 2 , and uses the relationship of FIG. seeking the R 3 and parameter intersection of the tube voltage V to be set this curve to determine the phase difference α of operation of the transistors Tr 1 to Tr 4 of the inverter 2. Then, the phase signal S 3 corresponding to the phase difference α is output from the phase determining circuit 9, and inputs to the phase control circuit 10. In the phase control circuit 10, the transistor Tr 4 along with making the control signal the transistors Tr 1 to Tr 4 from the phase signal S 3 is turned on and off, as the transistor Tr 1 as the first switch fourth switch There create a control signal for controlling a phase difference alpha transistor Tr 3 is turned on the phase difference to turn on alpha, and the transistor Tr 2 as a second switch as the third switch. And the phase control circuit
By X-ray exposure signal S 4 is inputted from an unillustrated controller 10, the phase control circuit 10 sends a control signal described above created the respective drive circuits 11 a to 11 d. Thus, the drive circuits 11a~11d, each transistor Tr 1 in accordance connexion inverter 2 to the control signal from the phase control circuit 10 through T
to drive the r 4.
このようにして上記各トランジスタTr1〜Tr4が動作を
開始すると、第3図あるいは第4図に示すような共振電
流itが変圧器3に流れ、X線管5には前記設定した管電
圧及び管電流による電力が供給される。なお、このと
き、インバータ2は、変圧器3の漏れインダクタンスLs
と共振コンデンサ6の静電容量Crとの共振周波数あるい
はそれに近い周波数で動作する。In this manner, when each of the transistors Tr 1 to Tr 4 are begins operation, Figure 3 or the fourth resonance current it as shown in FIG flow in the transformer 3, the tube voltage the set to the X-ray tube 5 And power from the tube current. At this time, the inverter 2 is provided with the leakage inductance Ls of the transformer 3.
To operate at a resonance frequency or a frequency close to that of the capacitance C r of the resonance capacitor 6.
第6図は第二の発明によるX線装置の実施例を示す回
路図である。説明を簡単にするために、第1図に示す第
一の発明と同様の構成であり同様の作用をなす部分は、
同一の符号を付してその説明を省略する。この第二の発
明は、X線管5に印加された管電圧を検出する分圧器14
を設けるとともに、この分圧器14からの検出信号及び予
め設定した目標電圧信号(管電圧設定信号S1)を入力し
てその差を増幅するとともにこの差によつてインバータ
2のトランジスタTr1〜Tr4の動作位相を決める誤差増幅
位相決定回路15を設け、かつこの誤差増幅位相決定回路
15からの出力信号に応じて上記トランジスタTr1〜Tr4が
動作する位相を制御する信号を、図示外のコントローラ
から入力するX線曝射信号S4によつて出力する位相制御
回路10を設けたものである。なお、符号16は、上記分圧
器14で検出した信号を誤差増幅位相決定回路15で使用す
るために適した信号に変換する信号変換回路である。そ
して、これらの分圧器14と誤差増幅位相決定回路15と位
相制御回路10とにより、上記インバータ2の第一のスイ
ツチとしてのトランジスタTr1と第二のスイツチとして
のトランジスタTr2は該インバータ2の動作周波数にて1
80゜の位相差で交互にターンオンさせ、第三のスイツチ
としてのトランジスタTr3と第四のスイツチとしてのト
ランジスタTr4は同じく180゜の位相差で交互にターンオ
ンさせると共に、第一のトランジスタTr1がターンオン
してから第四のトランジスタTr4がターンオンする位相
差及び第二のトランジスタTr2がターンオンしてから第
三のトランジスタTr3がターンオン位相差を適宜変化さ
せることによつて、上記X線管5に供給する電力を帰還
制御するようになつている。FIG. 6 is a circuit diagram showing an embodiment of the X-ray apparatus according to the second invention. For the sake of simplicity, parts having the same configuration and the same function as the first invention shown in FIG.
The same reference numerals are given and the description is omitted. The second invention is a voltage divider 14 for detecting a tube voltage applied to the X-ray tube 5.
The detection signal from the voltage divider 14 and a preset target voltage signal (tube voltage setting signal S 1 ) are input to amplify the difference, and the difference is used to amplify the transistors Tr 1 to Tr of the inverter 2. 4. An error amplification phase determination circuit 15 for determining the operation phase of 4 is provided.
A signal for controlling the phase of the operation the transistors Tr 1 to Tr 4 in accordance with the output signal from 15, provided with a phase control circuit 10 which by connexion outputs the X-ray exposure signal S 4 input from the controller outside the illustrated It is a thing. Reference numeral 16 denotes a signal conversion circuit that converts the signal detected by the voltage divider 14 into a signal suitable for use in the error amplification phase determination circuit 15. By these divider 14 and the error amplifier phase determination circuit 15 and the phase control circuit 10, the transistor Tr 2 of the transistor Tr 1 as a first switch of the inverter 2 as the second switch is of the inverter 2 1 at operating frequency
The transistor Tr 3 as a third switch and the transistor Tr 4 as a fourth switch are alternately turned on with a phase difference of 80 °, and the first transistor Tr 1 is also turned on with a phase difference of 180 °. Yotsute to but the phase difference and the second transistor Tr 2 the third transistor from turning on Tr 3 of the fourth transistor Tr 4 is turned from the turn-on appropriately changing the turn-on phase difference, the X-ray The power supplied to the tube 5 is feedback-controlled.
次に、このように構成された第二の発明のX線装置の
動作について説明する。まず、X線管5に供給する管電
圧が決まると、この管電圧に対応した管電圧設定信号S1
を目標電圧信号として図示外のコントローラから誤差増
幅位相決定回路15へ入力する。一方、この誤差増幅位相
決定回路15には、分圧器14で検出し信号変換回路16で変
換された現在の管電圧に対応した管電圧検出信号S5が入
力される。すると、この誤差増幅位相決定回路15は、上
記管電圧設定信号S1と管電圧検出信号S5との誤差を検出
し、この誤差を比例−積分制御などにより処理し、上記
誤差の大きさに対応してインバータ2の各トランジスタ
Tr1〜Tr4の動作の位相差αを決定する。すると、この位
相差αに応じて位相信号S3が上記誤差増幅位相決定回路
15から出力され、位相制御回路10へ入力する。このと
き、X線曝射の開始前は、管電圧設定信号S1に対して管
電圧検出信号S5は零であるので、最大電力が供給できる
ように上記位相差αは零とされる。Next, the operation of the thus configured X-ray apparatus of the second invention will be described. First, when a tube voltage to be supplied to the X-ray tube 5 is determined, a tube voltage setting signal S 1 corresponding to the tube voltage is set.
Is input to the error amplification phase determination circuit 15 from a controller (not shown) as a target voltage signal. On the other hand, this error amplification phase determination circuit 15, the tube voltage detection signal S 5 corresponding to the current tube voltage converted by the signal conversion circuit 16 detected by the voltage divider 14 is inputted. Then, the error amplifier phase determination circuit 15 detects an error between the tube voltage setting signals S 1 and the tube voltage detection signal S 5, the error proportional - treated with such integral control, the magnitude of the error Correspondingly each transistor of inverter 2
The phase difference α of the operation of Tr 1 to Tr 4 is determined. Then, according to the phase difference α, the phase signal S 3 is converted into the error amplification phase determination circuit.
It is output from 15 and input to the phase control circuit 10. At this time, before the start of the X-ray exposure, since the tube voltage detection signal S 5 with respect to the tube voltage setting signals S 1 is zero, the phase difference α so that it can supply the maximum power is set to zero.
次に、上記位相制御回路10では、上記位相信号S3から
各トランジスタTr1〜Tr4がターンオン及びターンオフす
る制御信号を作るとともに、第一のスイツチとしてのト
ランジスタTr1と第四のスイツチとしてのトランジスタT
r4がターンオンする位相差α、及び第二のスイツチとし
てのトランジスタTr2と第三のスイツチとしてのトラン
ジスタTr3がターンオンする位相差αを制御する制御信
号を作成する。そして、上記位相制御回路10に図示外の
コントローラからX線曝射信号S4が入力することによ
り、該位相制御回路10は、上記作成した制御信号をそれ
ぞれの駆動回路11a〜11dへ送出する。これにより、各駆
動回路11a〜11dは、上記位相制御回路10からの制御信号
に従つてインバータ2の各トランジスタTr1〜Tr4を駆動
する。Then, in the phase control circuit 10, along with making the control signal the transistors Tr 1 to Tr 4 from the phase signal S 3 is turned on and off, the transistor Tr 1 as a first switch as a fourth switch Transistor T
phase difference r 4 is turned on alpha, and the transistor Tr 2 as a second switch is a transistor Tr 3 of the third switch to create a control signal for controlling a phase difference alpha to turn. By X-ray exposure signal S 4 from the controller outside shown in the phase control circuit 10 is inputted, the phase control circuit 10 sends a control signal described above created the respective drive circuits 11 a to 11 d. Thus, the drive circuits 11a~11d drives each of the transistors Tr 1 to Tr 4 of the slave connexion inverter 2 to the control signal from the phase control circuit 10.
このようにして上記各トランジスタTr1〜Tr4が動作を
開始すると、第3図あるいは第4図に示すような共振電
流itが変圧器3に流れ、X線管5には管電圧が印加し始
め、管電流が流れる。そして、上記X線管の管電圧が設
定した値に近づくと、前記管電圧設定信号S1と管電圧検
出信号S5との誤差が小さくなるので、上記誤差増幅位相
決定回路15は、位相差αを大きくするように動作し、直
流電源1からの電力の供給を少なくする。X線管の管電
圧が設定した値とほぼ等しくなると、上記設定した管電
圧及び管電流による電力に等しい電力が直流電源1から
供給できる位相でインバータ2は動作する。なお、この
とき、インバータ2は、変圧器3の漏れインダクタンス
Lsと共振コンデンサ6の静電容量Crとの共振周波数ある
いはそれに近い周波数で動作する。In this manner, when each of the transistors Tr 1 to Tr 4 are begins operation, FIG. 3 or the resonance current it as shown in FIG. 4 flows in the transformer 3, the tube voltage is applied to the X-ray tube 5 At first, a tube current flows. When approaching the value tube voltage of the X-ray tube is set, the error between the tube voltage setting signals S 1 and the tube voltage detection signal S 5 is reduced, the error amplification phase determination circuit 15, a phase difference The operation is performed to increase α, and the supply of power from the DC power supply 1 is reduced. When the tube voltage of the X-ray tube becomes substantially equal to the set value, the inverter 2 operates at a phase in which power equal to the set tube voltage and tube current can be supplied from the DC power supply 1. At this time, the inverter 2 is connected to the leakage inductance of the transformer 3.
Ls to operate at a resonance frequency or a frequency close to that of the capacitance C r of the resonance capacitor 6.
第7図は第二の発明の他の実施例を示す回路図であ
る。この実施例は、直流電源1を、商用電源から交流を
受電し直流に整流して平滑することにより得るようにし
たものである。図において、符号17は受電した商用電源
を全波整流する整流器であり、四つのダイオードD9〜D
12から成る。また、符号L′はインダクタンスであり、
符号C′はキヤパシタンスであり、このインダクタンス
L′とキヤパシタンスC′とによつて上記整流器17を出
力を平滑化するようになつている。この実施例の場合
は、第6図に示す実施例に比べてより出力電力を増大す
ることができ、例えば数10KW〜100K程度の電力を供給す
ることができる。FIG. 7 is a circuit diagram showing another embodiment of the second invention. In this embodiment, a DC power supply 1 is obtained by receiving an AC from a commercial power supply, rectifying the DC power into a DC power, and smoothing the DC power. In the figure, reference numeral 17 denotes a rectifier for full-wave rectification of the received commercial power, and includes four diodes D 9 to D 9.
Consists of twelve . Symbol L 'is an inductance,
Reference numeral C 'denotes a capacitance, and the output of the rectifier 17 is smoothed by the inductance L' and the capacitance C '. In the case of this embodiment, the output power can be further increased as compared with the embodiment shown in FIG. 6, and for example, power of several tens of kW to 100 K can be supplied.
なお、第1図及び第6図,第7図においては、インバ
ータ2のスイツチング素子としてトランジスタTr1〜Tr4
を用いたものとして示したが、本発明はこれに限らず、
例えばGTOを用いてもよいし、さらに高周波化するにはM
OS FET,IGBT,SIトランジスタ、またはSIサイリスタな
どを使用してもよい。また、負荷はX線管5だけに限ら
れず、比較的高電圧の直流出力が必要な負荷ならば同様
に適用できる。さらに、第6図及び第7図に示した誤差
増幅位相決定回路15は、比例−積分制御によるものが一
般的であるが、これに限られず、一度デイジタル値に変
換してソフトウエアによる制御を適用してもよい。The first view and Figure 6, in Figure 7, the transistor Tr 1 to Tr 4 as switching-element of the inverter 2
However, the present invention is not limited to this.
For example, GTO may be used.
OS FET, IGBT, SI transistor, SI thyristor, or the like may be used. Further, the load is not limited to the X-ray tube 5 but may be applied to any load requiring a DC output of a relatively high voltage. Further, the error amplification phase determination circuit 15 shown in FIGS. 6 and 7 is generally based on proportional-integral control, but is not limited to this, and is converted into a digital value once and controlled by software. May be applied.
本発明は以上のように構成されたで、高圧変圧器の漏
れインダクタンスとこれと直列に接続された前記高圧変
圧器の浮遊静電容量よりも大きい静電容量のコンデンサ
との共振を利用するようにしたので、前記高圧変圧器の
浮遊静電容量に流れる無効電流が低減され、かつインバ
ータ2の位相制御によって出力電力を零から最大まで変
化することができ、出力電力の制御範囲を従来よりも拡
張することができる。また、上記出力電力を制御するの
に従来のようにインバータ2の動作周波数Fiを変えるこ
となく、上記動作周波数Fiを低くすることによる変圧器
3の鉄心の断面積が大きくなるのを無くして、該変圧器
3が大形化するのを防止できる。従つて、装置の全体を
小形化することができる。さらに、定格負荷におけるイ
ンバータ2の動作周波数Fiを可聴周波数より高くして低
騒音化を図つた場合は、その後の出力電圧の制御におい
て上記の動作周波数Fiを変化させることはなく、低騒音
状態に維持することができると同時に管電圧の脈動の小
さい波形となる。また、第二の発明においては、上記第
一の発明の効果に加えて、負荷に印加する現在の電圧を
検出して目標電圧信号との誤差からインバータ2の各ス
イツチの動作位相を決め、これにより上記負荷に供給す
る電力を帰還制御するので、より精度の高い出力電力の
制御を行うことができる。The present invention is configured as described above, and utilizes the resonance between the leakage inductance of the high-voltage transformer and a capacitor having a capacitance larger than the stray capacitance of the high-voltage transformer connected in series with the leakage inductance. As a result, the reactive current flowing through the floating capacitance of the high-voltage transformer is reduced, and the output power can be changed from zero to the maximum by the phase control of the inverter 2. Can be extended. Also, in order to control the output power, without changing the operating frequency Fi of the inverter 2 as in the related art, it is possible to prevent the cross-sectional area of the core of the transformer 3 from being increased by lowering the operating frequency Fi, The transformer 3 can be prevented from increasing in size. Therefore, the entire device can be downsized. Furthermore, when the operating frequency Fi of the inverter 2 at the rated load is higher than the audible frequency to reduce the noise, the operating frequency Fi is not changed in the subsequent control of the output voltage, and the low noise state is obtained. At the same time, the waveform of the pulsation of the tube voltage is small. In the second invention, in addition to the effect of the first invention, the current voltage applied to the load is detected, and the operation phase of each switch of the inverter 2 is determined from the error with the target voltage signal. By performing feedback control of the power supplied to the load, more accurate control of the output power can be performed.
第1図は第一の発明によるX線装置の一実施例を示す回
路図、第2図は第1図に示すX線装置における主回路構
成部を示す等価回路、第3図は出力電力が最大となるよ
うに制御する場合の動作を示すタイミング線図、第4図
は出力電力が小さくなるように制御する場合の動作を示
すタイミング線図、第5図は位相決定回路における位相
差と管電圧との関係を負荷抵抗値をパラメータとして示
すグラフ、第6図は第二の発明によるX線装置の一実施
例を示す回路図、第7図は第二の発明の他の実施例を示
す回路図である。 1……直流電源、2……インバータ、3……変圧器、4
……整流器、5……負荷(X線管)、6……共振コンデ
ンサ、9……位相決定回路、10……位相制御回路、11a
〜11d……駆動回路、12a……第一のスイツチ、12b……
第二のスイツチ、12c……第三のスイツチ、12d……第四
のスイツチ、14……分圧器、15……誤差増幅位相決定回
路、17……整流器、Tr1〜Tr4……トランジスタ、D1〜D
12……ダイオード、C……静電容量、Ls……変圧器の漏
れインダクタンス、L′……インダクタンス、C′……
キヤパシタンス。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the X-ray apparatus according to the first invention, FIG. 2 is an equivalent circuit showing a main circuit component of the X-ray apparatus shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a timing chart showing the operation in the case of controlling the output power to be maximum, FIG. 4 is a timing chart showing the operation in the case of controlling the output power to be small, and FIG. FIG. 6 is a graph showing the relationship with voltage as a parameter of load resistance value, FIG. 6 is a circuit diagram showing one embodiment of the X-ray apparatus according to the second invention, and FIG. 7 shows another embodiment of the second invention. It is a circuit diagram. 1 DC power supply 2 Inverter 3 Transformer 4
Rectifier, 5 load (X-ray tube), 6 resonant capacitor, 9 phase determining circuit, 10 phase control circuit, 11a
~ 11d ... Drive circuit, 12a ... First switch, 12b ...
Second switch, 12c… Third switch, 12d… Fourth switch, 14… Voltage divider, 15… Error amplification phase determination circuit, 17… Rectifier, Tr 1 to Tr 4 … Transistor D 1 to D
12 ... Diode, C ... Capacitance, Ls ... Transformer leakage inductance, L '... Inductance, C' ...
Capacitance.
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05G 1/32 H02M 7/48Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H05G 1/32 H02M 7/48
Claims (1)
れた第一のスイッチとその負極に接続された第二のスイ
ッチとから成る第一の直列接続体を有するとともに前記
第一及び第二のスイッチにそれぞれ並列に設けられた第
三のスイッチ及び第四のスイッチから成る第二の直列接
続体を有し、且つ前記第一から第四のスイッチにそれぞ
れ逆並列接続された第一から第四のダイオードを有し、
前記直流電源から直流を受電して交流に変換するインバ
ータと、このインバータの第一のスイッチと第二のスイ
ッチはインバータの動作周波数にて180゜の位相差で交
互にターンオンさせ、第三のスイッチと第四のスイッチ
は同じく180゜の位相差で交互にターンオンさせるとと
もに、第一のスイッチがターンオンしてから第四のスイ
ッチがターンオンする位相差及び第二のスイッチがター
ンオンしてから第三のスイッチがターンオンする位相差
を制御するインバータ制御回路と、前記インバータの出
力側に接続され該インバータの出力電圧を昇圧する変圧
器と、この変圧器に寄生する漏れインダクタンスと他の
共振素子との共振及び前記変圧器の変圧比によって前記
変圧器の二次側に生じる電圧を直流電圧に変換する整流
器と、この整流器の出力電圧が平滑されて印加されるX
線管とを備えた共振型インバータ式X線装置において、
前記変圧器の一次巻線間あるいは二次巻線間に存在する
浮遊静電容量よりも大きい静電容量のコンデンサを前記
変圧器の一次巻線と直列に接続し、このコンデンサと前
記変圧器の漏れインダクタンスとの共振を利用すること
を特徴とする共振型インバータ式X線装置。A first switch connected to a positive electrode of the DC power supply and a second switch connected to a negative electrode of the DC power supply; It has a second series connection composed of a third switch and a fourth switch respectively provided in parallel with the second switch, and the first to fourth switches respectively connected in anti-parallel to the first to fourth switches. Having a fourth diode,
An inverter that receives direct current from the direct current power source and converts it to alternating current, and the first switch and the second switch of the inverter are turned on alternately with a phase difference of 180 ° at the operating frequency of the inverter, and the third switch And the fourth switch are turned on alternately with a phase difference of 180 °, and the third switch is turned on after the first switch is turned on and the fourth switch is turned on. An inverter control circuit for controlling a phase difference at which a switch is turned on; a transformer connected to an output side of the inverter to boost an output voltage of the inverter; and a resonance between a leakage inductance parasitic to the transformer and another resonance element. A rectifier for converting a voltage generated on the secondary side of the transformer into a DC voltage by a transformation ratio of the transformer, and an output of the rectifier. X to which a voltage is applied is smoothed
In a resonance type inverter X-ray apparatus having a wire tube,
A capacitor having a capacitance larger than the stray capacitance existing between the primary windings or the secondary windings of the transformer is connected in series with the primary winding of the transformer, and this capacitor is connected to the primary winding of the transformer. A resonance type inverter X-ray apparatus characterized by utilizing resonance with a leakage inductance.
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