JP7134713B2 - X-ray high voltage device and power supply - Google Patents
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本発明の実施形態は、X線高電圧装置および電源装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to X-ray high voltage devices and power supplies.
X線CT(Computed Tomography)装置には、スキャン中にX線管電圧を低い電圧(たとえば80kVなど)と高い電圧(たとえば140kVなど)とで高速に切り替えつつ撮影するいわゆるデュアルエナジー撮影ができるように構成されたものがある。この種のX線CT装置によれば、異なるエネルギー分布を持ったX線ビームによる画像を取得することにより被検体の構成元素の違いを映像化することができ、たとえば石灰化した組織部と造影剤による血管の像を分離することができるようになっている。 X-ray CT (Computed Tomography) equipment is equipped with so-called dual energy imaging in which the X-ray tube voltage is rapidly switched between a low voltage (e.g. 80 kV) and a high voltage (e.g. 140 kV) during scanning. There is something configured. According to this type of X-ray CT apparatus, it is possible to visualize the difference in the constituent elements of the subject by acquiring images with X-ray beams having different energy distributions. Images of blood vessels by agents can be separated.
このような異なるエネルギー分布を持ったX線ビームを得る方法の1つに、回転架台の回転中に高速で管電圧を変化させる方法(以下、高速kVスイッチング法という)がある。高速kVスイッチング法では、管電圧を低い電圧から高い電圧に立ち上げる動作と、管電圧を高い電圧から低い電圧に立ち下げる動作とを、所定時間以内に完了させる。所定時間以内に完了しない場合には正確な画像を得ることが難しくなってしまう。 One of the methods of obtaining X-ray beams having such different energy distributions is a method of changing the tube voltage at high speed while the rotating gantry is rotating (hereinafter referred to as high-speed kV switching method). In the high-speed kV switching method, the operation of raising the tube voltage from a low voltage to a high voltage and the operation of lowering the tube voltage from a high voltage to a low voltage are completed within a predetermined time. If it is not completed within the predetermined time, it becomes difficult to obtain an accurate image.
管電圧を高い電圧から低い電圧に高速に立ち下げるためには、高圧コンデンサの電荷を急速に放電させる必要がある。しかし、インバータは高電圧発生回路に交流電力供給するものの、高圧コンデンサの放電には寄与しない。このため、高圧コンデンサの放電は、インバータ制御では制御できず、X線管の管電流に頼るところが大きい。このことは、管電流が変化すると、管電圧の立ち下りの速度も変化してしまうことを意味する。しかし、管電流の大きさは、撮影部位や撮影シーケンスによって定められている。このため、所定の管電流以下での撮影の場合は、高圧コンデンサの放電速度が不十分となり、管電圧を所定時間以内に立ち下げることができず、デュアルエナジー撮影を行うことができなくなってしまう。 In order to drop the tube voltage from a high voltage to a low voltage at high speed, it is necessary to rapidly discharge the high-voltage capacitor. However, although the inverter supplies AC power to the high voltage generating circuit, it does not contribute to the discharge of the high voltage capacitor. Therefore, the discharge of the high-voltage capacitor cannot be controlled by inverter control, and depends largely on the tube current of the X-ray tube. This means that when the tube current changes, the falling speed of the tube voltage also changes. However, the magnitude of the tube current is determined by the imaging region and the imaging sequence. For this reason, when shooting with a tube current below a predetermined value, the discharge speed of the high-voltage capacitor becomes insufficient, and the tube voltage cannot be lowered within a predetermined time, making it impossible to perform dual energy shooting. .
本発明が解決しようとする課題は、高電圧回路の出力電圧を高速に下降させることである。 The problem to be solved by the present invention is to drop the output voltage of the high voltage circuit at high speed.
本発明の一実施形態に係るX線高電圧装置は、上述した課題を解決するために、複数のコンデンサを含む高電圧回路と、前記高電圧回路からX線管への出力電圧を変化させる出力電圧制御部と、前記出力電圧が下降するタイミングに同期して前記高電圧回路の一部のコンデンサを放電させる放電制御部と、を備えたものである。 In order to solve the above-described problems, an X-ray high-voltage apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a high-voltage circuit including a plurality of capacitors; A voltage control unit and a discharge control unit that discharges a part of the capacitors of the high voltage circuit in synchronization with the timing at which the output voltage drops.
以下、図面を参照しながら、X線高電圧装置および電源装置の実施形態について詳細に説明する。 Embodiments of the X-ray high voltage device and the power supply device will be described in detail below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る電源装置の一例を示す全体構成図である。本実施形態に係る電源装置は、高電圧回路から負荷へ出力される出力電圧を可変に構成されたものであればよく、たとえばX線CT装置やX線診断装置のX線源に高電圧を印加するための電源装置として用いることができる。以下の説明では、電源装置が、X線管に印加する電圧を出力するX線高電圧装置10である場合の一例を示した。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an example of a power supply device according to one embodiment of the present invention. The power supply device according to the present embodiment may be configured so that the output voltage output from the high voltage circuit to the load is variable. It can be used as a power supply device for applying voltage. In the following description, an example in which the power supply device is the X-ray
図1に示すように、電源装置の一例としてのX線高電圧装置10は、X線管11に電圧を出力する高電圧回路20と、高電圧回路20を制御する処理回路30とを有する。
As shown in FIG. 1 , an X-ray high-
高電圧回路20は、高電圧発生回路21と、放電回路22とを有する。高電圧発生回路21は、複数のコンデンサと複数のダイオードにより構成されたコッククロフト・ウォルトン回路(以下、CW回路という)21cwを有する。
The
放電回路22は、スイッチ22swを有し、高電圧発生回路21の一部のコンデンサを放電させるための回路である。放電回路22により放電される高電圧発生回路21の一部のコンデンサは、好ましくは、CW回路21cwの交流電力入力側に位置するコンデンサから優先的に選択される。
The
処理回路30は、プロセッサと記憶回路とを有する。処理回路30のプロセッサは、記憶回路に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、高電圧回路20の出力電圧を高速に下降させるための処理を実行するプロセッサである。処理回路30のプロセッサは、出力電圧制御機能31と放電制御機能32とを実現する。これらの各機能はそれぞれプログラムの形態で記憶回路に記憶されている。
The
出力電圧制御機能31は、第1の管電圧(たとえば-80kV)と第2の管電圧(-140kV)とによるデュアルエナジー撮影可能なように、高電圧回路20からX線管11への出力電圧を、第1の管電圧と第2の管電圧とで変化させる。
The output
放電制御機能32は、高電圧回路20の出力電圧が下降するタイミングに同期して、CW回路21cwの一部のコンデンサを放電させる。
ここで、放電回路22について説明する。
The
Here, the
図2は、高電圧発生回路21の一例を示す説明図である。図示しない直流電源からインバータ21iに入力された直流電圧(たとえば約500V)は、インバータ21iで高周波の交流電圧に変換され、高圧トランスTX1の一次巻線P1に入力されて昇圧され、高圧トランスTX1の二次巻線S1には高電圧(たとえば約10kV)が発生する。二次巻線S1の出力は、複数のコンデンサと複数のダイオードで構成されたコッククロフト・ウォルトン回路(CW回路)21cwに入力される。図2には、CW回路21cwがC1-C6の6個のコンデンサとD1-D6の6個のダイオードにより構成される場合の例を簡易的に示した。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the high
CW回路21cwの出力電圧は、入力電圧のピークピーク値の2倍に段数を掛けたもので与えられる。図2に示す例では、二次巻線S1が-10kVを出力する場合、高電圧発生回路21は-60kVの出力電圧をX線管11に印加することになる。したがって、たとえば、-10kVを出力する二次巻線S1に対して、4段の第1CW回路と、3段の第2CW回路とを順に直列に接続する場合、第1CW回路の最終段からは-80kVの高電圧を出力電圧として取り出すことができ、第2CW回路の最終段からは-60kVの高電圧を出力電圧として取り出すことができる。このため、出力電圧制御機能31は、第1CW回路と第2CW回路の出力電圧を適宜組み合わせるよう切り替えることにより、容易に-80kVとー140kVのデュアルエナジー撮影を実現することができる。
The output voltage of the CW circuit 21cw is given by multiplying twice the peak-to-peak value of the input voltage by the number of stages. In the example shown in FIG. 2, when the secondary winding S1 outputs −10 kV, the high
図3(a)は管電流が大きい時の管電圧の立ち下がりの速度の一例を示す説明図であり、(b)は管電流が小さい時の管電圧の立ち下がりの速度の一例を示す説明図である。 FIG. 3(a) is an explanatory diagram showing an example of the falling speed of the tube voltage when the tube current is large, and FIG. 3(b) is an explanation showing an example of the falling speed of the tube voltage when the tube current is small. It is a diagram.
高電圧回路20の高電圧発生回路21の出力電圧である管電圧を低い電圧から高い電圧に立ち上げるためには、高電圧発生回路21のCW回路21cwの高圧コンデンサを急速に充電させればよい。高圧コンデンサの急速充電は、たとえば高電圧発生回路に交流電力を供給するインバータ21iを高周波にする、またはインバータ21iのON時間を長くすることにより、容易に実現できる。
In order to raise the tube voltage, which is the output voltage of the high
一方、管電圧を高い電圧から低い電圧に高速に立ち下げるためには、高圧コンデンサの電荷を急速に放電させる必要がある。しかし、インバータ21iは、あくまでも高電圧発生回路21に交流電力を供給するものであって、コンデンサの放電には寄与しない。このため、コンデンサの放電は、インバータ21iでは制御できず、X線管11の管電流に頼るところが大きい。このため、管電流が変化すると、管電圧の立ち下りの速度も変化してしまう。たとえば、管電流が大きいときは、コンデンサの放電速度が早いために管電圧も早く立ち下がる一方(図3(a)参照)、管電流が小さいときは、コンデンサの放電速度が遅くなるために管電圧の立ち下がり速度も遅くなる(図3(b)参照)。
On the other hand, in order to drop the tube voltage from a high voltage to a low voltage at high speed, it is necessary to rapidly discharge the high-voltage capacitor. However, the inverter 21i only supplies AC power to the high
しかし、管電流の大きさは、撮影部位や撮影シーケンスによって定められている。このため、所定の管電流以下での撮影の場合は、コンデンサの放電速度が不十分となり、管電圧を所定時間以内に立ち下げることができずに、デュアルエナジー撮影を行うことができなくなってしまう。すなわち、高電圧発生回路21のみでは、管電圧の立ち下がり速度を調整することが極めて難しい。
However, the magnitude of the tube current is determined by the imaging region and the imaging sequence. For this reason, in the case of imaging with a predetermined tube current or less, the discharge speed of the capacitor becomes insufficient, and the tube voltage cannot be lowered within the predetermined time, making it impossible to perform dual energy imaging. . That is, it is extremely difficult to adjust the falling speed of the tube voltage only with the high
そこで、本実施形態に係る電源装置は、高電圧発生回路21のコンデンサを放電させるための放電回路22を備える。
Therefore, the power supply device according to this embodiment includes a
図4は、インバータ21iと放電回路22の動作タイミングの一例を示す説明図である。また、図5は、放電回路22の第1構成例を示す図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of operation timings of the inverter 21i and the
図4に示すように、管電圧を立ち下げるとき、すなわち高電圧発生回路21の出力電圧をたち下げるとき、インバータ21iは動作を停止する。放電制御機能32は、この停止しているタイミングで放電回路22に設けられたスイッチ22swを制御することにより、高電圧発生回路21の一部のコンデンサの放電を制御する。具体的には、放電制御機能32は、高電圧発生回路21の出力電圧が下降するタイミングに同期して、放電回路22のスイッチ22swを制御することにより、CW回路21cwの一部のコンデンサを放電させる。
As shown in FIG. 4, when the tube voltage is lowered, that is, when the output voltage of the high
第1構成例に係る放電回路22は、CW回路21cwの交流電力入力側から近いコンデンサから選択された一部のコンデンサを放電させるための放電素子を少なくとも有する。以下の説明では、図5に示すように、放電回路22が、ダイオードD7、放電素子としての抵抗R1、フォトカプラU1、およびスイッチ22sw1を有し、CW回路21cwの交流電力入力側の1段目のコンデンサC2を放電するための第1放電回路要素と、ダイオードD8、放電素子としての抵抗R2、フォトカプラU2、およびスイッチ22sw2を有し、CW回路21cwの交流電力入力側の2段目のコンデンサC4を主に放電するための第2放電回路要素と、を有する場合の例を示す。なお、放電回路要素は1つでもよいし、3つ以上でもよい。
The
高電圧発生回路21のコンデンサを放電回路22によって放電させることにより、コンデンサの放電を管電流のみに頼る場合に比べ、高電圧発生回路21の出力電圧を高速に下降させることができる。
By discharging the capacitor of the high
また、高電圧発生回路21の出力電圧が下降する間の画像を利用する場合は、管電流によらずにこの下降速度が所定値であることが好ましい。この場合、放電制御機能32は、高電圧発生回路21の出力電圧の下降速度が所定値となるようにスイッチ22sw1および22sw2を制御する。具体的には、下降速度が管電流に応じて変化してしまい画像に悪影響を及ぼすことがないように、放電制御機能32は、出力電圧を印加される負荷に応じて、すなわち管電流に応じて、管電流によらずに出力電圧の下降速度が一定値となるように、スイッチ22sw1および22sw2のスイッチングタイミングを制御して一部のコンデンサの放電を制御することで下降速度を補正する。
Further, when using an image while the output voltage of the high
スイッチ22sw1および22sw2は、放電制御機能32により、フォトカプラU1およびU2にそれぞれ入力するパルスのON/OFFタイミングを制御される。スイッチ22sw1および22sw2のデューティ比や周波数を制御することにより、放電電流を制御することができる。
The switches 22sw1 and 22sw2 are controlled by the
なお、放電回路22により放電されるコンデンサは、CW回路21cwを構成する全てのコンデンサではなく、一部のコンデンサでよい。これは、デュアルエナジー撮影においては、高い管電圧(たとえば-140kV)から、0Vまで下降させる必要はなく、低い管電圧(たとえば-80kV)まで電圧を下降させればよいため、全てのコンデンサを完全に放電させる必要はないためである。また、放電回路22により放電される一部のコンデンサは、CW回路21cwの交流電力入力側から遠いコンデンサC6よりも、交流電力入力側に近いコンデンサから優先的に選択されるとよい。交流電力入力側に近いコンデンサを放電させる場合、交流電力入力側から遠いコンデンサよりも電位が低いため、フォトカプラU1、U2の耐圧性能が低くてもよく、安価で軽量なフォトカプラU1、U2を用いることができる。
It should be noted that the capacitors discharged by the
図6は、放電回路22の第2構成例を示す図である。図6に示すように、放電回路22の放電素子としては、抵抗R1、R2にかえてコイルL1、L2を用いてもよい。放電素子としてコイルL1、L2を用いる場合は、放電制御機能32は、スイッチ22sw1および22sw2を制御することにより、コイルL1およびL2にそれぞれ流れる電流の周波数を制御してコイルL1およびL2のインピーダンスを制御し、CW回路21cwの一部のコンデンサの放電を制御し、高電圧発生回路21の出力電圧の下降速度を制御する。
FIG. 6 is a diagram showing a second configuration example of the
放電素子として抵抗R1、R2を用いる場合(図5参照)、放電素子における損失が大きいため、抵抗R1、R2は大型で高価な素子を用いる必要がある。一方、放電素子としてコイルL1、L2を用いる場合(図6参照)、放電素子における損失を大きく低減できるため、放電素子のコストを下げることができる。 When the resistors R1 and R2 are used as the discharge elements (see FIG. 5), the resistors R1 and R2 need to be large and expensive elements because the loss in the discharge elements is large. On the other hand, when the coils L1 and L2 are used as the discharge elements (see FIG. 6), the loss in the discharge elements can be greatly reduced, so the cost of the discharge elements can be reduced.
フォトカプラU1、U2は高周波でスイッチングさせているため、コイルL1、L2のインピーダンスは大きくなっており、電流が制限される。この状態からスイッチ22sw1、22sw2のデューティ比を変化させることにより、放電電流量を調整することができ、また、スイッチ22sw1、22sw2の周波数を変化させることにより、コイルL1、L2のインピーダンスを変化させることにより、放電電流量を調整することができる。 Since the photocouplers U1 and U2 are switched at a high frequency, the impedances of the coils L1 and L2 are large and the current is limited. By changing the duty ratio of the switches 22sw1 and 22sw2 from this state, the amount of discharge current can be adjusted, and by changing the frequency of the switches 22sw1 and 22sw2, the impedance of the coils L1 and L2 can be changed. Therefore, the amount of discharge current can be adjusted.
次に、CW回路21cwの一部のコンデンサの放電方法について説明する。 Next, a method of discharging some capacitors of the CW circuit 21cw will be described.
図7(a)は、管電流が大きい時の第1放電方法について説明するための図であり、(b)は、管電流が小さい時の第1放電方法について説明するための図である。 FIG. 7A is a diagram for explaining the first discharge method when the tube current is large, and FIG. 7B is a diagram for explaining the first discharge method when the tube current is small.
CW回路21cwの一部のコンデンサの第1放電方法は、スイッチ22sw1および22sw2の動作周波数を一定とし、デューティ比を変化させる方法である。 A first method of discharging some of the capacitors of the CW circuit 21cw is to keep the operating frequencies of the switches 22sw1 and 22sw2 constant and change the duty ratio.
管電流が大きいときは、放電回路22の放電素子(たとえばL1、L2)による放電電流は少なくてよいため、放電制御機能32は、たとえばスイッチ22sw1のみを低いデューティ比で動作させ、スイッチ22sw2は動作させない(図7(a)参照)。なお、この場合、スイッチ22sw2のみを動作させてもよいし、スイッチ22sw1と22sw2をともに低いデューティ比で動作させてもよい。
When the tube current is large, the discharge current from the discharge elements (for example, L1 and L2) of the
一方、管電流が小さいときは、放電回路22による放電電流は多いほうが好ましく、この場合、放電制御機能32は、管電流が小さいときよりも高いデューティ比でスイッチ22sw1および22sw2をともに動作させるとよい。このとき、放電電流のリップルを小さくするよう、スイッチ22sw1と22sw2の動作位相は180度ずらすことが好ましい(図7(b)参照)。
On the other hand, when the tube current is small, the discharge current from the
図8(a)は、管電流が大きい時の第2放電方法について説明するための図であり、(b)は、管電流が小さい時の第2放電方法について説明するための図である。 FIG. 8A is a diagram for explaining the second discharge method when the tube current is large, and FIG. 8B is a diagram for explaining the second discharge method when the tube current is small.
CW回路21cwの一部のコンデンサの第2放電方法は、スイッチ22sw1および22sw2のデューティ比を一定とし、周波数を変化させる方法である。なお、一定とするデューティ比は、放電電流のリップルが小さくなるよう、50%とすることが好ましい。 A second method of discharging some capacitors of the CW circuit 21cw is to keep the duty ratios of the switches 22sw1 and 22sw2 constant and change the frequency. The constant duty ratio is preferably 50% so as to reduce the ripple of the discharge current.
管電流が大きいときは、放電回路22の放電素子(たとえばL1、L2)による放電電流は少なくてよいため、放電制御機能32は、たとえばスイッチ22sw1のみを低い周波数で動作させ、スイッチ22sw2は動作させない(図8(a)参照)。なお、この場合、スイッチ22sw2のみを動作させてもよいし、スイッチ22sw1と22sw2をともに低い周波数で動作させてもよい。
When the tube current is high, the discharge current from the discharge elements (for example, L1 and L2) of the
一方、管電流が小さいときは、放電回路22による放電電流は多いほうが好ましく、この場合、放電制御機能32は、管電流が小さいときよりも高い周波数でスイッチ22sw1および22sw2をともに動作させるとよい。このとき、放電電流のリップルを小さくするよう、スイッチ22sw1と22sw2の動作位相は180度ずらすことが好ましい(図8(b)参照)。
On the other hand, when the tube current is small, it is preferable that the
図9(a)は、管電流が大きい時の第3放電方法について説明するための図であり、(b)は、管電流が小さい時の第3放電方法について説明するための図である。 FIG. 9A is a diagram for explaining the third discharge method when the tube current is large, and FIG. 9B is a diagram for explaining the third discharge method when the tube current is small.
CW回路21cwの一部のコンデンサの第3放電方法は、スイッチ22sw1および22sw2を動作させるとき、OFF時間を一定とし、ON時間を変化させる方法である。 A third method of discharging some of the capacitors of the CW circuit 21cw is to keep the OFF time constant and change the ON time when the switches 22sw1 and 22sw2 are operated.
スイッチ22sw1、22sw2がOFFのときは、回路がハイインピーダンス状態となり、フォトカプラU1、U2に印加される電圧が上昇してしまう。この電圧上昇を抑えるために、第3放電方法では、OFF時間を固定して、ON時間を変化させることにより、放電電流を調整する。 When the switches 22sw1 and 22sw2 are OFF, the circuit is in a high impedance state and the voltage applied to the photocouplers U1 and U2 increases. In order to suppress this voltage rise, in the third discharge method, the OFF time is fixed and the ON time is changed to adjust the discharge current.
管電流が大きいときは、放電回路22の放電素子(たとえばL1、L2)による放電電流は少なくてよいため、放電制御機能32は、たとえばスイッチ22sw1のみを、OFF時間を固定しつつ、短いON時間で動作させ、スイッチ22sw2は動作させない(図9(a)参照)。なお、この場合、スイッチ22sw2のみを動作させてもよいし、スイッチ22sw1と22sw2をともに短いON時間で動作させてもよい。
When the tube current is large, the discharge current from the discharge elements (for example, L1 and L2) of the
一方、管電流が小さいときは、放電回路22による放電電流は多いほうが好ましく、この場合、放電制御機能32は、OFF時間は固定しつつ、管電流が小さいときよりも長いON時間でスイッチ22sw1および22sw2をともに動作させるとよい。このとき、放電電流のリップルを小さくするよう、スイッチ22sw1と22sw2の動作位相は180度ずらすことが好ましい(図8(b)参照)。
On the other hand, when the tube current is small, it is preferable that the
以上の第1-第3放電方法によれば、放電回路22により高電圧発生回路21のコンデンサを放電させることができるため、管電流のみに頼る場合に比べ、X線管11の管電圧を高速に下降させることができる。また、第1-第3放電方法によれば、X線管11の管電流の状態によらずX線管電圧の下降速度を所定値に補正することができるため、X線管電圧の立ち下がり波形は管電流によらず同等となり、どの動作モードでも均一のデュアルエナジー画像を得ることができる。
According to the first to third discharge methods described above, the capacitor of the high
図10は、放電回路22の第3構成例を示す図である。図10に示すように、放電回路22は、放電素子としてトランスTX2、TX3を用いてもよい。この場合、トランスTX2、TX3の一次側P2、P3を放電回路22に接続し、二次側S2、S3を、ダイオードD9を介して回生コンデンサ22cに接続する。
FIG. 10 is a diagram showing a third configuration example of the
第3構成例においても、上記の第1-第3放電方法を利用することができる。また、第3構成例では、第1-第3放電方法のいずれの方法を用いる場合であっても、トランスTX2、TX3の一次側P2、P3に流れた放電電流は、二次側S2、S3に接続された回生コンデンサ22cに充電される。回生コンデンサ22cに充電されたエネルギーは、インバータ21iの入力コンデンサc7に回生され、インバータ21iの管電圧立ち上げ動作時のエネルギーとして再利用することができる。このため、放電回路22の第3構成例によれば、CW回路21cwの一部のコンデンサの放電エネルギーを回生させて高電圧発生回路21に利用することができるため、X線高電圧装置10の全体のエネルギー効率を改善することができる。
Also in the third configuration example, the above-described first to third discharge methods can be used. Further, in the third configuration example, regardless of which of the first to third discharge methods is used, the discharge currents flowing through the primary sides P2 and P3 of the transformers TX2 and TX3 are distributed to the secondary sides S2 and S3. The
図11は、放電回路22の第4構成例を示す図である。図11に示すように、第3構成例で用いたトランスTX2、TX3のそれぞれをフライバックトランスFBTX2、FBTX3でおきかえてもよい。図11に示す放電回路22の第4構成例は、図10に示す第3構成例と、回生コンデンサ22cにエネルギーを回生させるタイミングが異なる。
FIG. 11 is a diagram showing a fourth configuration example of the
図11に示す放電回路22の第4構成例では、スイッチ22sw1、22sw2がONとなりフライバックトランスFBTX2、FBTX3の一次側P2、P3に放電電流が流れるとき、二次側S2、S3がフライバック構成となっているためにエネルギーの伝達ができず、FBTX2、FBTX3自体にエネルギーが蓄積される。この蓄積されたエネルギーは、スイッチ22sw1、22sw2がOFFとなる期間に、二次側S2、S3に接続された回生コンデンサ22cに充電され、インバータ21iの入力コンデンサc7に回生される。
In the fourth configuration example of the
放電回路22の第4構成例によれば、回路がハイインピーダンスとなる、スイッチ22sw1、22sw2がOFFとなる期間に、フライバックトランスFBTX2、FBTX3の二次側S2、S3にエネルギーが放出される。このため、OFF期間に発生する過電圧を抑制することができる。
According to the fourth configuration example of the
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、高電圧回路の出力電圧を高速に下降させることができる。 According to at least one embodiment described above, the output voltage of the high voltage circuit can be lowered at high speed.
なお、本実施形態における処理回路30の出力電圧制御機能31および放電制御機能32は、それぞれ特許請求の範囲における出力電圧制御部および放電制御部の一例である。
The output
なお、上記実施形態において、「プロセッサ」という文言は、たとえば、専用または汎用のCPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、または、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(たとえば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、およびFPGA)等の回路を意味するものとする。プロセッサは、記憶媒体に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現する。 In the above embodiment, the word "processor" is, for example, a dedicated or general-purpose CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), or an application specific integrated circuit (ASIC), Circuits such as programmable logic devices (eg, Simple Programmable Logic Devices (SPLDs), Complex Programmable Logic Devices (CPLDs), and FPGAs) shall be meant. The processor implements various functions by reading and executing programs stored in the storage medium.
また、上記実施形態では処理回路の単一のプロセッサが各機能を実現する場合の例について示したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサが各機能を実現してもよい。また、プロセッサが複数設けられる場合、プログラムを記憶する記憶媒体は、プロセッサごとに個別に設けられてもよいし、1つの記憶媒体が全てのプロセッサの機能に対応するプログラムを一括して記憶してもよい。 Further, in the above embodiments, an example of a case where a single processor of the processing circuit realizes each function is shown, but a processing circuit is configured by combining a plurality of independent processors, and each processor realizes each function. good too. Further, when a plurality of processors are provided, a storage medium for storing programs may be provided individually for each processor, or a single storage medium may collectively store programs corresponding to the functions of all processors. good too.
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 It should be noted that although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
10 X線高電圧装置
11 X線管
20 高電圧回路
21 高電圧発生回路
21cw コッククロフト・ウォルトン回路
21i インバータ
22 放電回路
22c 回生コンデンサ
22sw1 スイッチ
22sw2 スイッチ
30 処理回路
31 出力電圧制御機能
32 放電制御機能
10 X-ray
Claims (7)
前記高電圧回路からX線管への出力電圧を変化させる出力電圧制御部と、
前記出力電圧が下降するタイミングに同期して前記高電圧回路の一部のコンデンサを放電させる放電制御部と、
を備え、
前記放電制御部は、
前記放電回路の前記スイッチを制御することにより前記高電圧発生回路の前記一部のコンデンサの放電を制御し、
前記高電圧回路の前記高電圧発生回路は、
前記複数のコンデンサおよび複数のダイオードにより構成されたコッククロフト・ウォルトン回路を有し、
前記高電圧発生回路の前記一部のコンデンサは、
前記コッククロフト・ウォルトン回路の交流電力入力側に位置するコンデンサから優先的に選択される、
X線高電圧装置。 a high voltage circuit comprising: a high voltage generation circuit including a plurality of capacitors; and a discharge circuit including a switch for discharging said part of the capacitors of said high voltage generation circuit ;
an output voltage control unit that changes the output voltage from the high voltage circuit to the X-ray tube;
a discharge control unit that discharges a part of the capacitor of the high voltage circuit in synchronization with the timing at which the output voltage drops;
with
The discharge control unit
controlling the discharge of the part of the capacitor of the high voltage generation circuit by controlling the switch of the discharge circuit ;
The high voltage generation circuit of the high voltage circuit comprises:
Having a Cockcroft-Walton circuit composed of the plurality of capacitors and a plurality of diodes,
the part of the capacitors of the high voltage generation circuit,
preferentially selected from capacitors located on the AC power input side of the Cockcroft-Walton circuit;
X -ray high voltage equipment.
前記出力電圧の下降速度を補正する、
請求項1記載のX線高電圧装置。 The discharge control unit
correcting the falling speed of the output voltage;
An X-ray high voltage apparatus according to claim 1.
前記出力電圧を印加される負荷の変化によらず前記出力電圧の下降速度が所定値になるよう、前記出力電圧を印加される負荷に応じて前記一部のコンデンサの放電を制御する、
請求項2記載のX線高電圧装置。 The discharge control unit
controlling discharge of the part of the capacitor according to the load to which the output voltage is applied so that the rate of decrease of the output voltage becomes a predetermined value regardless of changes in the load to which the output voltage is applied;
3. The X-ray high voltage apparatus according to claim 2 .
第1の管電圧と前記第1の管電圧よりも高い第2の管電圧とによるデュアルエナジー撮影可能なように、前記高電圧回路から前記X線管への前記出力電圧を、前記第1の管電圧と前記第2の管電圧とで変化させ、
前記放電制御部は、
前記X線管の管電流の変化によらず前記第2の管電圧から前記第1の管電圧へ下降させるときの下降速度が前記所定値になるよう、前記X線管の前記管電流に応じて前記一部のコンデンサの放電を制御する、
請求項3記載のX線高電圧装置。 The output voltage control unit
The output voltage from the high voltage circuit to the X-ray tube is set to the first voltage so as to enable dual energy imaging with a first tube voltage and a second tube voltage higher than the first tube voltage. Vary between the tube voltage and the second tube voltage,
The discharge control unit
according to the tube current of the X-ray tube so that the rate of decrease when decreasing the tube voltage from the second tube voltage to the first tube voltage becomes the predetermined value regardless of changes in the tube current of the X-ray tube. to control the discharge of said part of the capacitor,
4. The X-ray high voltage apparatus according to claim 3 .
前記高電圧回路のコイルに流れる電流の周波数にもとづいて当該コイルのインピーダンスを変化させることで、前記出力電圧の下降速度を補正する、
請求項2ないし4のいずれか1項に記載のX線高電圧装置。 The discharge control unit
correcting the falling speed of the output voltage by changing the impedance of the coil based on the frequency of the current flowing through the coil of the high voltage circuit;
5. An X-ray high voltage apparatus according to any one of claims 2 to 4 .
前記高電圧回路のトランスに流れる電流エネルギーを当該高電圧回路のインバータ回路に回生させることで、前記出力電圧の下降速度を補正する、
請求項2ないし4のいずれか1項に記載のX線高電圧装置。 The discharge control unit
correcting the falling speed of the output voltage by regenerating the current energy flowing through the transformer of the high voltage circuit to the inverter circuit of the high voltage circuit;
5. An X-ray high voltage apparatus according to any one of claims 2 to 4 .
前記高電圧回路が出力する電圧を変化させる出力電圧制御部と、
前記電圧が下降するタイミングに同期して前記高電圧回路の一部のコンデンサを放電させる放電制御部と、
を備え、
前記放電制御部は、
前記放電回路の前記スイッチを制御することにより前記高電圧発生回路の前記一部のコンデンサの放電を制御し、
前記高電圧回路の前記高電圧発生回路は、
前記複数のコンデンサおよび複数のダイオードにより構成されたコッククロフト・ウォルトン回路を有し、
前記高電圧発生回路の前記一部のコンデンサは、
前記コッククロフト・ウォルトン回路の交流電力入力側に位置するコンデンサから優先的に選択される、
電源装置。 a high voltage circuit comprising: a high voltage generation circuit including a plurality of capacitors; and a discharge circuit including a switch for discharging said part of the capacitors of said high voltage generation circuit ;
an output voltage control unit that changes the voltage output by the high voltage circuit;
a discharge control unit that discharges a part of the capacitor of the high voltage circuit in synchronization with the timing of the voltage drop;
with
The discharge control unit
controlling the discharge of the part of the capacitor of the high voltage generation circuit by controlling the switch of the discharge circuit ;
The high voltage generation circuit of the high voltage circuit comprises:
Having a Cockcroft-Walton circuit composed of the plurality of capacitors and a plurality of diodes,
the part of the capacitors of the high voltage generation circuit,
preferentially selected from capacitors located on the AC power input side of the Cockcroft-Walton circuit;
Power supply .
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