JPH02100295A - Ｘ線用電源制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＸ線用電源に係り、特に透視から撮影まで負荷
変動の大きいものに好適なＸ線用電源の制御方法及び装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来のインバータ式Ｘ線用電源は、昭和５９年電気学会
全国大会＆４９６ｒ外科用Ｘ線高電圧発生装置の開発」
において述べられているように。

インバータにより方形波形の電圧を形成し、高圧変圧器
で昇圧した後、整流して直流の高電圧をＸ線管に印加す
る方式の電源が採用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、インバータは方形波形で、振幅がイ
ンバータ入力の直流電圧の電圧を形成するため、Ｘ線管
電圧を制御するためにはインバータ入力電圧値を制御す
る必要があった。このため。

インバータ入力電圧値をチョッパ等により制御する必要
があり、その結果、回路構成が複雑で、大型となる問題
があった。

本発明の目的は、小形、軽量化のためインバータにより
出力制御が可能な共振形インバータを用い撮影から透視
までの幅広い負荷において、脈動の少ない安定な管電圧
波形を得るインバータ式のＸ線用電源制御方法及び装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、撮影と透視で共振用コンデンサを切換える
と共に、撮影時は撮影時間中インバータを連続運転し、
一方、透視時は透視期間中インバータを間欠運転するこ
とによって、更に、電圧指令値と出力電圧検出値でイン
バータの周波数を制御する電圧制御回路の出力信号によ
り間欠動作の周期を制御することによって、また更に間
欠動作の周期が所定値以上となった時はインバータのス
イッチ素子のオン時間幅を制御することにより達成され
る。

すなわち、本発明は、インバータにより直流を交流に変
換し、インバータの出力を共振用コンデンサを介して昇
圧用トランスの１次巻線に導き、このトランスの２次巻
線に生ずる電圧を整流し平滑化して負荷に供線するＸ線
用電源制御方法において、高負荷時と低負荷時で共振用
コンデンサを切り換えると共に、高負荷時に高負荷時間
中・ｆンバータを連続運転し、低負荷時は低負荷期間中
インバータを間欠運転して出力電圧を制御することを特
徴とするｘｌ用電源制御方法である。

また、前記制御方法において、電圧指令値と出力電圧検
出値によってインバータの周波数を制御する電圧制御回
路の出力信号により間欠動作の周期を制御するものであ
る。

また、前記制御方法において１間欠勤作の周期が所定値
以上になったとき、インバータのスイッチ素子のオン時
間幅を制御するものである。

また前記制御方法において、間欠運転時はインバータ転
流期間制御とインバータの運転休止期間制御を併用する
ものである。

本発明に係るＸ線用電源装置は、直流を交流に変換する
インバータと、このインバータ出力点間に直列接続され
た共振用コンデンサ及びトランスの１次巻線と、前記ト
ランスの２次巻線に生ずる電圧を整流し、平滑化して負
荷に供給する手段と、を備えたＸ線用電源装置において
、前記共振用コンデンサは高負荷時と低負荷時のものと
から形成され、高負荷時にはインバータを連続運転させ
る信号及び高負荷時用の共振用コンデンサを選定する信
号を出力し、低負荷時にはインバータを間欠運転させる
信号及び低負荷時用の共振用コンデンサを選定する信号
を出力する制御装置を備えたものである。

〔作用〕

撮影時の出力制御範囲は２０〜１５０ＫＶ。

５０〜５００ｍＡ、最大出力５０ＫＷであり、−方透視
時のそれは４０〜１２５ＫＶ、０．５〜２ｍ　Ａ　、最
小出力２０Ｗであるのが一般的である。

従って、負荷の大きさが、約４桁にわたって変わる撮影
時と透視時の各条件に対処するため、撮影時の共振用コ
ンデンサは大きく、透視時は小さくすることによりトラ
ンス巻線に流れる電流の大きさを変えると共に、透視時
は間欠動作によりトランスの鉄損、銅損の低減を図る。

更に、透視時の管電圧制御は、電圧制御回路の出力信号
によりインバータ動作を休止する期間を変えることによ
りインバータよりＸ線管側に送出する電力の逗均値を変
えて行う。

更に、管電圧の低い負荷条件では、インバータのスイッ
チ素子のオン時間幅を振幅周期の１７２よりも小さい領
域まで制御することを併用することにより、撮影から透
視までの広範囲な負荷条件で脈動の少ない、安定した電
圧をＸ線管に印加できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明
する。第１図はＸ線用電源装置の構成。

第２図は制御装置の構成を示すブロック図である。

これらの図において、１は整流器、２，３は平滑用のり
アクドルとコンデンサ、４はトランジスタ４□〜４４と
ダイオード４ｓ〜４．で構成したインバータ、５□、５
□は共振用のコンデンサ、６はスイッチ、７は昇圧用の
トランス、８は整流器、９は高圧ケーブルの静電容量等
よりなるコンデンサ、１０はＸＩｓ管、１１は制御装置
である。この制御装置１１は、第２図に示した如く指令
回路１０１、電圧制御回路１０２、間欠動作制御回路１
０３、パルス幅制限回路１０４、パルス幅制御回路１０
５、パルス計数回路１０６、オン時間設定回路１０７と
オフ時間設定回路１０８で構成した発振回路１０９．切
換回路１１０及びパルス分配回路１１１より構成されて
いる。

次に、高負荷となる撮影時の回路動作を第３図を用いて
説明する。指令回路１０１によりスイッチ６はオン、切
換回路１１０は撮影側に閉じられている。指令回路１０
１は第３図ａに示すようにｔ工時点でスタート信号ａを
発振回路１０９、パルス分配回路１１１に印加する。発
振回路１０９は、オン時間設定回路１０７とオフ時間設
定回路１０８が交互に動作して第３図すに示す信号すを
発生し、切換回路１１０を介しパルス分配回路１１１に
印加する。パルス分配回路１１１は、信号すを分配する
と共に、信号ａによりゲート（図示せず）を開き、イン
バータ４の各トランジスタ４□、４．と４．．４．のド
ライブ信号を形成し、該インバータ４へ送出する。各ト
ランジスタ４□。

４４と４２，４．が（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）毎に交互にオ
ンし、回路のコンデンサとインダクタンスで定まる振動
周期の電流１１がインバータ出力回路に流れる（第１図
）。なお、回路のコンデンサは、共振用コンデンサ５□
、５□と昇圧トランス７の２次巻線の浮遊容量及びコン
デンサ９であり、インダクタンスとしては昇圧トランス
７の漏れインダクタンスと配線のインダクタンスである
。電流ｉ工は。

ドライブ信号を印加しているトランジスタにとって正極
性の電流はトランジスタ４□〜４４、負極性の電流はダ
イオード４ｓ〜４８に流れる。電流ｉ□から昇圧トラン
ス７の励磁電流と２次巻線の浮遊容量に流れる電流を減
じた交流電流が整流器８で整流され、コンデンサ９に印
加され平滑化されると共にＸ線管１ｏに印加される。

指令回路１０１から与えられる立上がり制御を考慮した
電圧指令Ｃと、コンデンサ９の電圧検出値ｄの誤差信号
をＰＩＤ制御等の機能を持つ電圧制御回路１０２で演算
し制御信号ｅを形成し、パルス幅制限回路１０４に印加
する。パルス幅制限回路１０４は、撮影時にオフ時間設
定回路１０８で形成するパルス幅Ｔ　ｏｆｆの最小値と
最大値を所定の範囲内となるように制限するものであり
、所定範囲外とならない時はｅに比例した信号ｋを出力
し、このｋで定まるパルス幅Ｔｏｆｆがオフ時間設定回
路１０８で形成される。なお、パルス幅制御回路１０５
から与える信号は一定でオン時間設定回路１０７で形成
するパルス幅Ｔｏｎも一定である。各回路１０１〜１０
９によりＴｏｆｆを制御して、コンデンサ９の電圧を指
令値に制御する。停止は、指令回路１０１からの信号ａ
がオフとなり、発振回路１０９の動作が停止すると共に
パルス分配回路１１１の動作停止とゲートが閉じてイン
バータ４へのドライブ信号の送出が止められて行われる
。なお、次のインバータ運転時には停止時にドライブし
ていたトランジスタと異なるトランジスタからドライブ
できるように１分配する極性を記憶しておく。

次に低負荷となる透視時の回路動作を第４図を用いて説
明する。指令回路１０１により、スイッチロはオフ、切
換回路１１０は透視側に閉じられている。又、切換回路
１１０を操作する信号と同等の信号りによりパルス幅制
限回路１０４とパルス幅制御回路１０５を制御しオフ時
間設定回路１０８のＴｏｆｆとオン時間設定回路１０７
のＴｏｎのパルス幅の最大値をコンデンサ５□が減った
分だけ小さくする。Ｘ線管電圧の立上げ動作は撮影時と
同様であるので説明は省略する。なお、この期間中は間
欠動作制御回路１０３の出力ｉは休止期間をＯとする信
号をパルス計数回路１０６に印加しているため、信号す
がパルス計数回路１０６を介してそのまま信号Ｑとして
出力され、切換回路１１０を介してパルス分配回路１１
１に印加されて動作する。Ｘ線管電圧が設定電圧まで立
上がった後は、指令回路１０１から間欠動作制御回路１
０３の動作を開始する信号ｇを該間欠動作制御回路１０
３に印加する。間欠動作制御回路１０３の出力信号ｉは
、休止期間Ｔｐｏｆｆを０とする立上げ時の信号よりｅ
で定まる信号に所定の時定数を持って切換え、パルス計
数回路１０６は定常的には第４図Ｑに示すＴ　ｐｏｎ　
、　Ｔ　ｐｏｆｆの周期で変わる信号Ｑを形成する。こ
れにより、Ｘ線管電圧をホさくしようとする時は、ｅは
小さくなり、これに伴ないｉは休止期間ＴｐｏＨを長く
する値に変わる。

パルス計数回路１０６としてはインバータ４の動作期間
Ｔ　ｐｏｎを決めるカウンタと信号ｉにより休止期間Ｔ
ｐｏｆｆを設定するカウンタを備え、両カウンタを順番
に切換えて動作するように構成した回路で達成される。

なお、Ｔｐｏｎは第４図ではρが３パルスで示したが複
数で且つ奇数のパルスであればよい。信号ｉがＴ　ｐｏ
ｆｆを最大値以上とする値となると、Ｔ　ｐｏｎ　、　
Ｔ　ｐｏｆｆの値を一定とした状態でパルス幅制御回路
１０５はコンデンサ５□の減少分を考慮して先に信号り
で定めたオン時間設定回路１０７のパルス幅Ｔｏｎを信
号ｉに応じて小さくなるように制御する。この時インバ
ータ４を構成するスイッチング素子がトランジスタゆえ
、ドライブ信号により電流を遮断することができるため
１本制御が可能となる。このことにより、管電圧の脈動
を増すことなしに、管電圧を広い範囲で安定に制御する
ことができる。

なお、上記説明ではパルス幅制限回路１０４はオフ時間
設定回路１０８で形成するパルス＠１Ｔｏｆｆの最小値
と最大値を所定範囲内となるように制限する回路であり
、信号ｅに応じてＴ　ｏｆｆが制御されるものとした。

指令回路１０１から印加する信号ｆ、倍信号と同種の信
号で、立上げ時の信号により所定の時定数を持ってＴ　
ｏｆｆを最大値となる値に信号ｋを制御することもでき
る。

制御回路の他の実施例を第５図に示す。但し、各回路１
０１〜１０５の部分は第２図と同一のため省略する。１
１２はインバータ４の動作サイクルを数えるカウンタで
所定Ｔｐｏｎ後にストップ信号を休止期間設定回路１１
３に与える。この回路１１３は、オン時間設定回路１０
７、オフ時間設定回路１０８で構成した発振回路１０９
の休止期間Ｔ　ｐｏｆｆを信号ｉに応じて制御するもの
である。

休止期間設定回路１１３は信号ａによりオン時間設定回
路１０７にスタート信号Ｓを送出し、カウンタ１１２か
らのストップ信号印加時点で信号Ｓを停止し、この時点
からの時間積分値を信号ｊと比較し、信号ｉに相応の値
となった時に再度信号Ｓを送出する回路構成である。こ
れにより、第２図の実施例と同様にインバータ動作を制
御することができる。

前記実施例ではインバータ４の素子をトランジスタで示
したが、自己消弧素子であれば他の素子でもよい、又、
共振用コンデンサの切換えを２段で示したが負荷のＸ線
管側により切換え段数を変えてもよい。

〔発明の効果〕

本発明に係るＸ線用電源制御方法は、高負荷時と低負荷
時で共振用コンデンサを切り換えると共に、高負荷時に
高負荷時間中インバータを連続運転し、低負荷時は低負
荷期間中インバータを間欠運転して出力電圧を制御する
ので、撮影から透視までの広範囲の負荷条件でＸ線管電
圧を脈動が少なく、安定に制御できるという効果がある
。

また、本発明に係るＸ線用電源装置は、上記の制御を容
易に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の一実施例の回路構成図、第
２図は第１図の制御装置の実施例を示す構成図、第３図
及び第４図はそれぞれ動作説明図、第５図は制御装置の
他の実施例を示す構成図である。 ４・・・インバータ、５□、５□・・・共振用コンデン
サ、６・・・スイッチ、１０１・・・指令回路、１０２
・・・電圧制御回路、１０３・・・間欠動作制御回路。 １０４・・・パルス幅制限回路、１０５・・・パルス幅
制御回路、１０６・・・パルス計数回路。 １０９・・・発振回路、１１１・・・パルス分配回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インバータにより直流を交流に変換し、インバータ
   の出力を共振用コンデンサを介して昇圧用トランスの１
   次巻線に導き、このトランスの２次巻線に生ずる電圧を
   整流し平滑化して負荷に供線するＸ線用電源制御方法に
   おいて、高負荷時と低負荷時で共振用コンデンサを切り
   換えると共に、高負荷時に高負荷時間中インバータを連
   続運転し、低負荷時は低負荷期間中インバータを間欠運
   転して出力電圧を制御することを特徴とするＸ線用電源
   制御方法。 ２、請求項１において、電圧指令値と出力電圧検出値に
   よってインバータの周波数を制御する電圧制御回路の出
   力信号により間欠動作の周期を制御するＸ線用電源制御
   方法。 ３、請求項２において、間欠動作の周期が所定値以上に
   なったとき、インバータのスイッチ素子のオン時間幅を
   制御するＸ線用電源制御方法。 ４、請求項２において、間欠運転時はインバータ転流期
   間制御とインバータの運転休止期間制御を併用するもの
   であるＸ線用電源制御方法。 ５、直流を交流に変換するインバータと、このインバー
   タ出力点間に直列接続された共振用コンデンサ及びトラ
   ンスの１次巻線と、前記トランスの２次巻線に生ずる電
   圧を整流し、平滑化して負荷に供給する手段と、を備え
   たＸ線用電源装置において、前記共振用コンデンサは高
   負荷時と低負荷時のものとから形成され、高負荷時には
   インバータを連続運転させる信号及び高負荷時用の共振
   用コンデンサを選定する信号を出力し、低負荷時にはイ
   ンバータを間欠運転させる信号及び低負荷時用の共振用
   コンデンサを選定する信号を出力する制御装置を備えた
   ことを特徴とするＸ線用電源装置。