JPH0279399A - 共振型インバータ式ｘ線装置 - 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。

〔従来の技術〕

高圧変圧器の入力電圧を高周波化することによって、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。

〔発明が解決しようとする課題〕

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
ブリッジインバータに入力するというものである。

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
電力の制御は、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っていた。

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Ｆｏ　と、インバ
ータ周波数Ｆ１　どの比Ｆｔ／Ｆｏ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っている。

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。

従って、高圧変圧器が大型化し、そのためＸ線装置を大
型化するものであった。

しかし、高圧変圧器を大型化するにも限度かあ、るので
、逆にインバータの動作周波数Ｆ＋　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
であった。

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ったとしても、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った。

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、この第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。

〔課題を解決するための手段及び作用〕上記目的のうち
第１の目的は第一発明すなわち、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、この変圧器の１次
巻線と直列に接続されたコンデンサと、前記変圧器の出
力を直流に変換する整流器と、この整流器の出力側に接
続されたＸ線管とを有し、前記変圧器に寄生する漏れイ
ンダクタンスと前記コンデンサを共振素子として用い、
この漏れインダクタンスとコンデンサとの共振及び前記
変圧器の変圧比によって生ずる電圧を前記整流器に供給
するとともに、この整流器の出力電圧を平滑して前記Ｘ
線管に印加する共振型インバータ式Ｘ線装置であって、
前記Ｘ線管に印加すべき電圧及び電流の設定信号によっ
て前記インバータの第一から第四のスイッチの動作位相
を決める位相決定回路と、この位相決定回路からの出力
信号に応じて前記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＝７＝ 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位相制御回
路とを具備したことを特徴とする共振型インバータ式Ｘ
線装置によって達成される。

そして、第２の目的は第二発明すなわち、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、このインバータの出
力側に接続されこのインバータの出−８＝ 力電圧を昇圧する変圧器と、この変圧器の一次巻線と直
列に接続されたコンデンサと、前記変圧器の出力を直流
に変換する整流器と、この整流器の出力側に接続された
Ｘ線管とを有し、前記変圧器に寄生する漏れインダクタ
ンスと前記コンデンサを共振素子として用い、この漏れ
インダクタンスとコンデンサとの共振及び前記変圧器の
変圧比によって生じる電圧を整流器に供給するとともに
、この整流器の出力電圧を平滑して前記Ｘ線管に印加す
る共振型インバータ式Ｘ線装置にあって、前記Ｘ線管に
印加された電圧を検出する管電圧検出器と、この管電圧
検出器からの検出信号及び予め設定した目標電圧信号を
入力してその差を増幅するとともにこの差によって上記
インバータの第一から第四のスイッチの動作位相を決め
る誤差増幅位相決定回路と、この誤差位相増幅回路から
の出力信号に応じて前記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位相制御回路とを具備したこ
とを特徴とする共振型インバータ式Ｘ線装置によって達
成される。

〔作用〕

第一発明において、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だけずらして行い
、かつ第二のスイッチのターンオンと第三のスイッチの
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
（１，８０°−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　゛印加期間となる
。したがって、位相差αを１．８０〜Ｏ°の間で変更す
ると負荷に供給される電力は最小、即ち零から最大まで
可変設定できる。そして、共振回路は高圧変圧器の漏れ
インダクタンスと、高圧変圧器の一次巻線へ直列接続さ
れたコンデンサとで構成され、高圧変圧器はその浮遊容
量が前記コンデンサの静電容量に比較して無視できる程
度でなければならなくなり、小型軽量のもので良くなる
。第二発明においては、Ｘ線管に印加された電圧を管電
圧検出器で検出し、管電圧設定信号と管電圧検出器の出
力信号とを誤差増幅位相決定回路にて比較し、その差分
を位相として変換し、位相制御回路へ出力する。位相制
御回路は誤差増幅位相決定回路からの信号分だけ補正す
る位相信号をインバータへ出力する。するとインバータ
は前記差分がなくなるように補正された位相差で動作し
、管電圧は設定値となる。このようなフィードバック回
路を設けたので管電圧が正確に制御される。

〔実施例〕

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。

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線管５とを有している。

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
れた第一のスイッ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ッチとしてのトランジス
タＴｒｚから成る第一の直列接続体と、上記１−ランジ
スタＴｒｌ及びＴｒ２にそれぞれ並列に設けられた第三
のスイッチとしてのトランジスタＴｒ８及び第四のスイ
ッチとしてのトランジスタＴ　ｒ　４から成る第二の直
列接続体と、上記各トランジスタＴ　ｒ　１〜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Ｔ　ｒ　１〜Ｔｒ４は、それぞれベース電流を流すこ
とによってターンオンするようになっている。

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Ｃ８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。

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。

なお、直列共振とするために、上記変圧器の浮遊容量Ｃ
ｓ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。

整流器４は、上記変圧器３からの出力電圧を余波整流し
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。

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）の設定信号によって上記インバータ２のトラ
ンジスタＴ　ｒ　１〜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Ｔｒｉ〜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線曝射信号によっ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〜ｌｉｄは
、上記位相制御回路１０から出力される制御信号に従っ
てそれぞれトランジスタＴｒｚ〜丁目を駆動する駆動回
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の第一のスイッチ
としてのトランジスタＴ　ｒ　１と第二のスイッチとし
ての１−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
のスイッチとじてのトランジスタＴｒａと第四のスイッ
チとしてのトランジスタＴｒｉ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Ｔｒｔがターンオンしてから第四のトランジスタＴ
ｒ４がターンオンする位相差及び第二のトランジスタＴ
　ｒ　２がターンオンしてから第三のトランジスタＴｒ
３がターンオンする位相差を適宜変化させることによっ
て、上記Ｘ線管５に供給する電力を制御するようになっ
ている。

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ッチ１２ａ、第二のスイ
ッチ１２ｂ。

第三のスイッチ１２Ｃ２第四のスイッチ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ッチ１２ａ〜１２ｄと各スイッ
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１３Ｃ２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。

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の各スイッチ１２８〜１２ｄの動作
位相を、第３図（ａ）〜（ｄ）に示すように、第一のス
イッチ１２ａと第二のスイッチ１２ｂは１８００の位相
差で交互にオンし、第四のスイッチ１２ｄと第三のスイ
ッチ１２ｃは１８０°の位相差で交互にオンするととも
に、第一のスイッチ１２ａがオンしてから第四のスイッ
チ１２ｄがオンする位相差を零として両者を同時にオン
し、第二のスイッチ１２ｂがオンしてから第三のスイッ
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。

まず、第３図の時刻Ｔ　ａ　１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→Ｌ
ｓ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１
３ｄには、それぞれ負の電流１１及びｉ４が流れる（第
３図（ｅ）、（ｆ）参照）。このとき、第一のスイッチ
１２ａ及び第四のスイッチ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って、第３図（ｉ）
に示すように、共振電流ｉｔは零に近づいていく。

次に、時刻Ｔ　ａ　ｘ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→１２
ｄ→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）。

次に、時刻Ｔａａでは、第３図（ａ）　〜（ｄ）に示す
ように、第一のスイッチ１２ａと第四のスイッチ１２ｄ
がオフし、これと同時に第二のスイッチ１２ｂと第三の
スイッチ１２ｃ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）−＋Ｄａ→１→Ｄ２→６→Ｌｓの回路を流れる。従
って、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１２及び１８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
するに従って、第３図（ｉ）に示すように、共振電流ｉ
ｔは零に近づいていく。

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）。

次に、時刻Ｔ　ａ　ｓでは、第３図（ａ）−’（ｄ）に
示すように、第二のスイッチ１２ｂと第三のスイッチ１
２ｃがオフし、これと同時に第一のスイッチ１２ａと第
四のスイッチ１２ｄ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。

以上のようなインバータ２の動作位相の制御の場合は、
第一のスイッチ１２ａと第四のスイッチ１２ｄが位相差
零で同時にオン、オフするとともに、第二のスイッチ１
２ｂと第三のスイッチ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１１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１２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
一のスイッチ１２ａと第四のスイッチ１２ｄが同時にオ
ンしている期間（Ｔａｓ−Ｔａ８）と、第二のスイッチ
１２ｂと第三のスイッチ１２ｃが同時にオンしている期
間（Ｔａａ〜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。

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の各スイッチ１２　ａ　〜１２　ｄの
動作位相を、第４図（ａ）−（ｄ）に示すように、第一
のスイッチ１２ａと第二のスイッチ１２ｂは１８０°の
位相差で交互にオンし、第四のスイッチ１２ｄと第三の
スイッチ１２ｃは１８０”の位相差で交互にオンすると
共に、第一のスイッチ１２ａがオンしてから第四のスイ
ッチ１２ｄがオンする位相差をαとしてずらしてオンし
、第二のスイッチ１２ｂがオンしてから第三のスイッチ
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。

まず、第４図の時刻Ｔ　ｂ　１では、第２図において第
一のスイッチ１２ａと第三のスイッチ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。従って、第一のアーム
１３ａには、第４図（ｅ）に示すように負の電流１１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１８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って、第４図（ｉ
）に示すように、共振電流ｉｔは零に近づいていく。

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）→Ｉ）＋−）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）に示すように正の電流１１
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。

次に、時刻Ｔ　ｂ　ａでは、第４図（ｄ）に示すように
第三のスイッチ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ッチ１２ｄがオンする。する
と、第４図（ａ）、（ｂ）に示すように、第一のスイッ
チ１２ａと第四のスイッチ１２ｄがともにオンの状態と
なり、上記第四のスイッチ１２ｄがオンすることによっ
て第三のダイオードＤ８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→Ｌ
ｓ→（４，Ｃｈおよび５）→１２ｄ→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１１と第四のアーム１３ｄの電
流ｊ４とは同じ波形になる。

次に、時刻Ｔｂ４においては、第４図（ａ）に示すよう
に第一のスイッチ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ッチ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−）
Ｄｚ→６→ＬＳの回路を流れる。従って、第二のアーム
１３ｂには、第４図（ｇ）に示すように負の電流主２が
流れ、第四のアーム１３ｄ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って、第４図（ｉ
）に示すように、共振電流ｉｔは零に近づいてぃくｃ 次に、時刻Ｔ　ｂ　５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−）１２１）−＋［）４→（４
，Ｃｈおよび５）の回路で流れ、漏れインダクタンスＬ
ｓ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）。

次に、時刻Ｔｂｓでは、第４図（ｂ）↓こ示すように第
四のスイッチ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ッチ１２ｃがオンする。すると
、第４図（ｃ）、（ｄ）に示すように、第二のスイッチ
１２ｂと第三のスイッチ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１２と第三のアーム１３
ｃの電流１８とは同じ波形になる。

次に、時刻Ｔｂ７において、第４図（ｃ）に示すように
第二のスイッチ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ッチ１２ａがオンすると、前
記時刻Ｔｂｘ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。

以上のようなインバータ２の動作位相の制御の場合は、
第一のスイッチ１２ａと第四のスイッチ１２ｄが位相差
αでずれてオン、オフするとともに、第二のスイッチ１
２ｂと第三のスイッチ１２ｃが位相差αでずれてオン、
オフするので、上記第一のスイッチ１２ａと第四のスイ
ッチ１２ｄが同時にオンしている期間（Ｔｂａ〜Ｔｂａ
）と、第二のスイッチ１２ｂと第三のスイッチ１２ｃが
同時にオンしている期間（Ｔｂｅ〜Ｔｂ７）はそれぞれ
のスイッチのオン期間より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
。従って、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、
第一のスイッチ１２ａと第四のスイッチ１２ｄがオンす
る位相差α、及び第二のスイッチ１２ｂと第三のスイッ
チ１２ｃがオンする位相差αを適宜変化させることによ
り、それぞれのスイッチ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
ぞれのスイッチ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。

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〜Ｔｒａ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Ｓ２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。

Ｒ８，・・（Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ８）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Ｓ
１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、」二記の負荷抵抗
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Ｔｒｘ〜Ｔｒｉ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１゜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、第一のスイッチとしての
トランジスタＴｒｌと第四のスイッ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
ッチとしてのトランジスタＴｒｚと第三のスイッチとし
ての１ヘランジスタ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〜ｌｉｄへ送出
する。これにより、各駆動回路１１ａ〜ｌｉｄは、上記
位相制御回路１０からの制御信号に従ってインバータ２
の各トランジスタＴ’ｒｚ〜Ｔｒ４を駆動する。

このようにして上記各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒａ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Ｃ４との共振周波
数あるいはそれに近い周波数で動作する。

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ＳＬ）を入
力してその差を増幅するとともにこの差によってインバ
ータ２のトランジスタＴｒｚ〜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〜Ｔｒａ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
よっ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の第一のスイッチとしてのト
ランジスタＴｒ１と第二のスイッチとしてのトランジス
タＴｒｚ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、第三のスイッチとして
のトランジスタＴｒｇと第四のスイッチとしてのトラン
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Ｔｒ】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って、上記Ｘ線管５に供給
する電力を帰還制御するようになっている。

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Ｓ
５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Ｔｒｚ〜Ｔｒａ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。

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Ｔｒｚ〜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、第一のスイッチと
してのトランジスタＴｒｘ　と第四のスイッチとしての
トランジスタＴｒ４がターンオンする位相差α、及び第
二のスイッチとしてのトランジスタＴｒ２と第三のスイ
ッチとしてのトランジスタＴｒａ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〜ｌｉ
ｄへ送出する。これにより、各駆動回路１１ａ〜ｌｉｄ
は、上記位相制御回路１０からの制御信号に従ってイン
バータ２の各１〜ランジスタＴｒｌ〜Ｔｒ４を駆動する
。

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Ｃ４と
の共振周波数あるいはそれに近い周波数で動作する。

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
Ｉ２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
ャパシタンスであり、このインダクタンスＬ′とキャパ
シタンスＣ′とによって上記整流器１７の出力を平滑化
するようになっている。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〜１００ＫＷ程度の電力を供給する
ことができる。

なお、第１図及び第６図、第７図においては、インバー
タ２のスイッチング素子としてトランジスタＴｒ１〜Ｔ
ｒ４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ＧＴ○を用いてもよいし、さらに高周波化す
るにはＭＯＳ　　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方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、−度ディジタル値に
変換してソフトウェアによる制御を適用してもよい。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されたので、インバータ２の
位相制御によって出力電力を零が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。従って、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
音化を図った場合は、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は脈動の小
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
イッ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。

【図面の簡単な説明】

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、訃・・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〜ｌｌｄ・・・駆動回路、１２ａ・
・・第一のスイッチ、１２ｂ・・・第二のスイッチ、１
２ｃ・・・第三のスイッチ、１２ｄ・・・第四のスイッ
チ、１４・・・分圧器、１５・・・誤差増幅位相決定回
路、１７・・・整流器、Ｔｒ１〜Ｔｒａ・・・トランジ
スタ、Ｄｌ〜Ｄ１２・・・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′・・・キャパシタンス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、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、この変圧器の一次巻線と直列に接
   続されたコンデンサと、前記変圧器の出力を直流に変換
   する整流器と、この整流器の出力側に接続されたＸ線管
   とを有し、前記変圧器に寄生する漏れインダクタンスと
   前記コンデンサとを共振素子として用い、この漏れイン
   ダクタンスとコンデンサとの共振及び前記変圧器の変圧
   比によつて生じる電圧を前記整流器に供給するとともに
   、この整流器の出力電圧を平滑して前記Ｘ線管に印加す
   るＸ線装置であつて、前記Ｘ線管に印加すべき電圧及び
   電流の設定信号によつて前記インバータの第一から第四
   のスイッチの動作位相を決める位相決定回路と、この位
   相決定回路からの出力信号に応じて前記インバータの第
   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位相制御回路
   とを具備したことを特徴とする共振型インバータ式Ｘ線
   装置。 ２、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
   のインバータの出力側に接続されこのインバータの出力
   電圧を昇圧する変圧器と、この変圧器の一次巻線と直列
   に接続されたコンデンサと、前記変圧器の出力を直流に
   変換する整流器と、この整流器の出力側に接続されたＸ
   線管とを有し、前記変圧器に寄生する漏れインダクタン
   スと前記コンデンサとを共振素子として用い、この漏れ
   インダクタンスとコンデンサとの共振及び前記変圧器の
   変圧比によって生じる電圧を整流器に供給するとともに
   、この整流器の出力電圧を平滑して前記Ｘ線管に印加す
   る共振型インバータ式Ｘ線装置であつて、前記Ｘ線管に
   印加する電圧を検出する管電圧検出器と、この管電圧検
   出器からの検出信号と予め設定した目標電圧信号とを入
   力してその差を増幅するとともにこの差によつて上記イ
   ンバータの第一から第四のスイッチの動作位相を決める
   誤差増幅位相決定回路と、この誤差増幅位相決定回路か
   らの出力信号に応じて前記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位相制御回路とを具備した
   ことを特徴とする共振型インバータ式Ｘ線装置。