JPH03285299A

JPH03285299A - Ｘ線高電圧装置

Info

Publication number: JPH03285299A
Application number: JP8586490A
Authority: JP
Inventors: Akira Nakagawa; 章中川; Hisao Tsuji; 久男辻
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1990-03-31
Filing date: 1990-03-31
Publication date: 1991-12-16
Anticipated expiration: 2009-09-21
Also published as: JPH0675437B2

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】

この発明は、Ｘ線高電圧装置に関し、とくにインバータ
方式のＸ線高電圧装置における管電圧出力の制御系の改
良に関する。

【従来の技術】

インバータ方式のＸ線高電圧装置は、交流電源を一旦整
流・平滑した後高速にスイッチングして交流を作り、こ
の交流を変圧器で昇圧し再び整流・平滑して、高圧の直
流を得、これをＸ線管に供給するものである。供給する管電圧の制御は、従来では、管電圧を測定し、
その測定値と設定値とを比較し、その間の誤差が最小と
なるようにスイッチング周波数を変化させるという、フ
ィードバック制御によって行われている。ところが、単に管電圧を測定してそれをスイッチング周
波数にフィードバックするというだけでは、電源投入時
に管電圧がゼロであるとき管電圧の測定値と設定値との
差が大きいため周波数が高くなりすぎ、管電圧の立上り
においてオーバーシュートを生じてしまうという不都合
がある。そこで、従来では、測定値と比較する基準値を、最初は
設定値とせずに、設定値に徐々に近づくようなものとす
る構成をとることにより、立上り時のオーバーシュート
を避けるようにしている。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、従来のように基準値を徐々に増大させる
構成の場合、管電圧の立上りを速くすることができない
という問題があった。この発明は、管電圧の立上りにおいてオーバーシュート
を生じることを避けながらその立上りを速くすることが
でき、しかもこれを電源電圧の変動にもかかわらず達成
するように改善した、Ｘ線高電圧装置を提供することを
目的とする。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、この発明によるＸ線高電圧装
置においては、交流電源からの交流出力を直流出力に変
換する第１の整流手段と、この直流出力をスイッチング
して所定周波数の交流出力に変換するスイッチング手段
と、この交流出力の電圧を昇圧する手段と、昇圧された
交流出力を直流出力に変換して管電圧として出力する第
２の整流手段と、管電圧を検出する手段と、検出された
管電圧と設定された管電圧の値とを比較する比較手段と
、この比較手段により立上り時に管電圧が設定値に達す
る前と判定されたときは、設定された管電圧及び管電流
の多値に応じた所定の周波数でスイッチングさせ、管電
圧が設定値に達したと判定されたときから上記検出され
た管電圧の上記スイッチング周波数へのフィードバック
制御を行う制御手段と、電源電圧を検出する手段と、検
出された電源電圧により設定された管電圧及び管電流の
多値を補正する手段とが備えられることが特徴となって
いる。

【作　　用】

検出された管電圧と設定された管電圧の値とを比較する
ことにより、立上り時に管電圧が設定値に達したかどう
かの判定がなされる。管電圧が設定値に達する前と判定されたときは、設定さ
れた管電圧及び管電流の多値に応じた所定の周波数でス
イッチングされ２管電圧が設定値に達したと判定された
ときからは、検出された管電圧のスイッチング周波数へ
のフィードバック制御が行われる。したがって、管電圧が立上り時に設定値に達する前は、
ある定まった一定の周波数でスイッチングされ、その周
波数は立上りが速くなるような、管電圧及び管電流の設
定値の組合せのそれぞれに対応したものとすることによ
り、管電圧の立上りを速くすることができる。跋た、そ
の周波数を管電圧及び管電流の設定値の組合せのそれぞ
れに合わせて適宜選定することにより、管電圧・管電流
の設定のいかんにかかわらず立上り時間を一定にするこ
ともできる。管電圧ガ設定値に達した後は、検出した管電圧をスイ・
ソチング周波数へフィードバックすることにより、設定
した管電圧が保たれる。電源電圧が変動した場合、スイッチング周波数を上記の
ように設定された管電圧及び管電流の多値に応じた所定
の周波数とすると所望の管電圧、管電流が得られないた
め、電源電圧を検出して、その検出値によって設定され
た管電圧及び管電流の各値自体を補正して、その補正後
の値に応じた所定の周波数でスイッチングする。これに
より、電源電圧の変動あるいは電圧が異なる電源に接続
した場合に対応でき、それらの場合でも電源電圧が基準
の電圧となっているときと同様の特性が得られる。

【実　施　例】

つぎにこの発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。第１図において、交流電源１からの交流出力
が整流器２で整流され、平滑コンデンサ３で平滑されて
直流出力に変換される。そして、この直流出力がスイッ
チ素子４ａ〜４ｄでスイッチングされて（スイッチ素子
４ａ、４ｄとスイッチ素子４ｂ、４ｃとが交互にオン、
オフする）交流出力に変換され、共振コンデンサ５及び
共振インダクタンス６を経て高圧変圧器７の１次側に送
られる。この高圧変圧器７の２次側には高圧の交流出力
が現れ、これが整流器８で整流され、平滑コンデンサ１
０で平滑されて、高圧の直流に変換され、Ｘ線管１１に
印加されるにのスイッチ素子４ａ〜４ｄのスイッチング動作は、イン
バータ制御装置１２により制御される。すなわち、Ｘ線管１１に印加される高圧の直流電圧が高
圧検出用抵抗９ａ〜９ｄ及び加算器１３により検出され
、これがインバータ制御装置１２を介してスイッチング
周波数にフィードバックされる。最初に、撮影条件である撮影時間ｓｅｃ　、管電流ｍＡ
、管電圧ｋＶがそれぞれ撮影時間設定器２２、管電流設
定器２３、管電圧設定器２４により設定される。一方、
電源電圧検出器２６が交流電源１の電圧Ｖｃ’を検出し
ており、これが乗除算器２８．２９に送られる。また、
基準電圧発生器２７から発生された、基準の電源電圧Ｖ
ｃが乗除算器２８．２９に送られている。これら乗除算
器２８．２つにおいて、設定管電流値ｍＡ、設定管電圧
値ｋＶに対してｍＡ’　＝ｍＡＸ　（Ｖｃ／Ｖｃ　　）ｋＶ’＝ｋＶｘ
（Ｖｃ／Ｖｃ　　）の掛算が行われ、得られたｍＡ’　、ｋＶ“がメモリ２
０．２１に送られ、それらに対応したＶｓ。Ｖｎの読み出しが行われる。これらメモリ２０．２１は
、撮影時間設定器２２から送られるＸ線曝射信号（第２
図Ａ）により制御されて、Ｘ線曝射信号がＨｉｇｈとな
っている曝射中は電源電圧ＶＣ′が変動し、その結果入
力されるｍＡ’　、ｋＶ′が変化しても、それに影響さ
れずに一定のＶｓ。Ｖｎを出力するようにされている。ここで、第２図のタイミングチャートをも参照しながら
説明する。図示しないＸ線曝射ボタンが押されると、第
２図Ａに示すように、撮影時間設定器２２で設定した時
間だけＨｉｇｈとなっているＸ線曝射信号がＶ／Ｆコン
バータ１８に与えられる。これにより、Ｖ／Ｆコンバー
タ１８が、その入力されている電圧Ｖ４ｎに対応した周
波数で発振を開始する（第２図Ｂ、Ｃ参照）、このＶ／
Ｆコンバータ１８の出力Ｆｏは駆動回路１９に送られ、
この駆動回路１９により出力ＦＯに応じた周波数でスイ
ッチ素子４ａ〜４ｄがスイッチング駆動される。すると
、高圧変圧器７の１次側に第２図りで示すような電流■
１が流れ始め、管電圧が第２図Ｅに示すように徐々に立
ち上がっていく。この管電圧の立上りの過程では、加算器１３から得られ
る管電圧は、管電圧設定器２４から送られる設定管電圧
よりも低いものとなっているので、比較器１４の出力は
Ｌｏｗとなっており、そのためスイッチＳ１がオンにさ
れ、ｏＰアンプと抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とで構成さ
れる積分器１６がオフの状態にされ、さらにラッチ回路
２５のＱ出力もＬｏｗのままとされる。ラッチ回路２５
のＱ出力がＬｏｗのままの状態では、スイッチＳ２はオ
フ、Ｓ３はオンである。このとき、積分器１６の出力へ
■はゼロであり、加算器１７の他方の入力はメモリ２１
から読み出されたＶｓとなっている。そのため加算器１
７の出力つまりＶ／Ｆコンバータ１８の入力電圧Ｖｉｎ
は、Ｖｓに対応した一定の値となり（第２図Ｃ参照）、
Ｖ／Ｆコンバータ１８の出力ＦｏはそのＶｓに対応した
一定周波数のパルス（第２図Ｃ参照）となって、一定周
波数でスイッチ素子４ａ〜４ｄのスイッチングが繰り返
されることになる。管電圧が設定値に達すると、比較器１４の出力がＨｉｇ
ｈとなる。すると、スイッチＳ１がオフになるとともに
、ラッチ回路２５のＱ出力がＨｉｇｈとなり、スイッチ
Ｓ２がオン、スイッチＳ３がオフとなる。そのため、加
算器１７の一方の入力はＶｓからＶｎに切り換えられ、
他方の入力にはスイッチＳ１がオフになることにより動
作開始した積分器１６の出力ΔＶが与えられるようにな
る。このＶｎとΔＶとが加算器１７で加算され、Ｖ／Ｆ
コンバータ１８の入力Ｖｉｎとなる。積分器１６の出力ΔＶは、誤差増幅器１５の出力、つま
り加算器１３からの管電圧と管電圧設定器２４からの設
定管電圧値との誤差を積分したものであり、管電圧が設
定値に達した直後は両者の差はゼロであるから誤差増幅
器１５の出力もゼロとなっており、また積分器１６の出
力もゼロで、そのためＶｉｎはＶｎとなる（第２図Ｂ参
照）、そこで、電源電圧が一定である限り、Ｖｎの値で
決まる周波数でスイッチングが行われ、管電圧は設定値
に保たれるはずである。しかし、実際には、電源回路や
配線のインピーダンスにより電源電圧がドロップするた
め管電圧が低下しようとし、設定値との間に誤差が生じ
る。その結果、積分器１６の出力ΔＶが徐々に増大し、
このΔ■が加算器１７でＶｎに加算されてスイッチング
周波数が高まり、管電圧が上昇する。そして管電圧が設
定値に到達すると、誤差増幅器１５の出力はゼロとなり
、積分器１６の入力がゼロとなるので積分動作は停止す
る。こうして管電圧が設定値に等しくなるようなフィー
ドバック制御が行われる。メモリ２０．２１には、電源電圧ＶＣ’が基準の電圧Ｖ
ｃである場合に、管電圧ｋＶ及び管電流ｍＡに応じた最
適値Ｖｓ、Ｖｎがあらかじめ格納されている。これらＶ
ｓ、ＶｎとｋＶ、ｍＡとの関係は第３図Ａ、Ｂに示すよ
うになっている。Ｖｎの値は、設定された管電圧・管電流を得るのに必要
なスイッチング周波数に対応する値であって、管電圧及
び管電流の組合せによって一意的に定まる。第３図Ｂは
この管電圧・管電流の組合せに応じたＶｎの値の一例を
示す。他方、Ｖｓの値は、第３図Ａに示すように上記のＶｎよ
り大きな値となるように定められている。これは管電圧の立上り過程でまだ設定値に到達していな
いときにスイッチング周波数を決めるＶｓの値をＶｎと
同じにすると、設定値に到達するまでの立上りが遅いば
かりでなく、設定された負荷条件（管電圧、管電流）に
よって管電圧が設定値に到達するまでの時間が異なって
しまう不都合が生じるからである。たとえば、管電圧の
設定値を同一にし、管電流を変えた場合、管電圧の立上
り波形は第４図Ａに示すようになる。そこで、管電圧の
立上り時のスイッチング周波数をＶｎとせずに、仮管を
流はと高い周波数となるような、たとえば第３図Ａで示
すＶｓとする。これにより、管電圧が立上り時の設定値
に達するまでの間は低管電流はど高い周波数となって立
上りを速くすることができ、異なる負荷条件でも管電圧
が設定値に到達するまでの時間をほぼ同一にすることが
できる。換言すると、このＶｓの値は、管電圧の設定値
に到達するまでの時間が、各負荷条件で同一になるよう
な値としてあらかじめ求められてメモリ２０に記憶され
ている。これらＶｎ、Ｖｓのデータは、実際の装置において電源
電圧Ｖｃ’　＝Ｖｃの条件のもとで管電流または管電圧
をパラメータとして数点のデータを測定し、その他のデ
ータについては補間法などにより求める。乗除算器２８．２９で設定管電流ｍＡ、設定管電圧ｋＶ
を電源電圧Ｖｃ’に応じて補正し、補正後の値ｍＡ’　
、ｋＶ”を得て、これらの値によりメモリ２０．２１よ
りＶＳ、Ｖｎを読み出しているが、これは、設定したｍ
Ａ、ｋＶをそのまま用いてＶｓ、Ｖｎを読み出すのでは
電源電圧Ｖｃが基準の電圧Ｖｃでないことから不都合が
生じるからである。すなわち、電源電圧Ｖｃ”が基準の電圧Ｖｃであるとき
は、メモリ２０．２１から読み出されるＶｓ、ＶｎＯ値
は最適なものであり（最適となるように予め格納されて
いるから）、そのため第６図ａのように適切な管電圧波
形の制御ができる。電源電圧Ｖｃ’がＶｃよりも高いとき、設定したｍＡ、
ｋＶをそのまま用いて読み出しなＶｓ、ＶＤでは、第６
図すのように速い立上りとなり、設定値に到達してＶｎ
に切り替わってもＶｎも高い値であるためオーバーシュ
ートを生じてその後集束する。電源電圧ＶＣ’がＶｃよ
りも低いとき、設定したｍＡ、ｋＶをそのまま用いて読
み出しなＶｓ、Ｖｎでは、第６図Ｃに示すように遅い立
上りとなる。管電圧が設定値に到達すればその後フィー
ドバック制御に切り替わることができるが、波形Ｃのよ
うに設定値に到達しない場合も生じる。そこで、これらをなくすために、設定したｍＡ、ｋＶを
そのときの電源電圧Ｖｃ”に応じて補正しているのであ
る。すなわち、Ｘ線管１１は等価的に抵抗Ｒと見なすこ
とができ、管電圧と管電流との関係は、管電圧＝管電流×Ｒとなっており、電源電圧、抵抗Ｒが決まれば、スイッチ
ング周波数と管電圧、管電流との関係が決まる。抵抗Ｒ
に印加される電圧すなわち管電圧は電源電圧に比例する
ので、電源電圧ｖ１のときの管電圧をｋＶｌ、管電流を
ｍＡ１−電源電圧ｖ２のときの管電圧をｋＶ２、管電流
をｍＡ２とすると、ｋＶ１／Ｖ１＝ｋＶ２／Ｖ２ｍ　Ａ　１　／　Ｖ　１　＝　ｍ　Ａ　２　／　Ｖ　２
となる。一方、電源電圧ＶＣをパラメータとしたときの
管電圧ｋＶ及び管電流ｍＡとスイッチング周波数でとの
関係は第４図及び第５図に示すようになっている。その
ため、電源電圧Ｖｃを前提にして設定ｋＶ、ｍＡを得る
ためのｆを求めても、実際には電源電圧が変動してＶｃ
’となっていた場合、そのｆではそれらの設定値を得る
ことができない６設定１（Ｖ、ｍＡを、第４図、第５図
のｋＶ’　、ｍＡ’に補正してＶｃ上で求めたｆｏの値
を用いれば所望のｋＶ、ｍＡが得られる。このｋＶ’　
、ｍＡ’とｋＶ、ｍＡとの関係は、上記の式％式％））となる。したがって、上記のような乗除算器２８．２９
による補正で、電源電圧Ｖｃ’において最適なＶｓ、Ｖ
ｎを得ることができ、電源電圧がどのように変動しても
、あるいは電圧値の異なる電源に接続したとしても、つ
ねに、第６図のす、Ｃのような波形でなく、第６図のａ
のような波形とすることができる。なお、このように２つのメモリ２ｏ、２１にあらかじめ
求めたデータを記憶させておきそれをｋＶ’　、ｍＡ’
で読み出すという構成だけでなく、数点の測定データと
演算プログラムのみを記憶させておいて、マイクロコン
ピュータを用いて数点のデータから演算プログラムによ
りそのｋＶ’ｍＡ’に応じたＶｎ、Ｖｓを算出するとい
う構成をとることもできる。

【発明の効果】

この発明のＸ線高電圧装置によれば、電源電圧が変動し
たり、あるいは電圧の異なる電源を用いた場合でも、つ
ねに管電圧の立上りが速くなるとともに負荷条件にかか
わらず管電圧の立上り時間を同じにでき、また、そのこ
とから露出時間の精度を向上させることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は第
１図の動作説明のためのタイミングチャート、第３図Ａ
、Ｂはメモリの記憶例をそれぞれ示す図、第４図は電源
電圧をパラメータとしたスイッチング周波数と管電圧と
の関係を示すグラフ、第５図は電源電圧をパラメータと
したスイッチング周波数と管電流との関係を示すグラフ
、第６図は管電圧波形を示す波形図である。１・・・交流電源、２．８・・・整流器、３．１ｏ・・
・平滑コンデンサ、４ａ〜４ｄ・・・スイッチ素子、５
・・・共振コンデンサ、６・・・共振インダクタンス、
７・・・高圧変圧器、９ａ〜９ｄ・・・高圧検出用抵抗
、１１・・・Ｘ線管、１２・・・インバータ制御装置、
１３．１７・・・加算器、１４・・・比較器、１５・・
・誤差増幅器、１６・・・積分器、１８・・・Ｖ／Ｆコ
ンバータ、１９・・・駆動回路、２０．２１・・・メモ
リ、２２・・・撮影時間設定器、２３・・・管電流設定
器、２４・・・管電圧設定器、２５・・・ラッチ回路、
２６・・・電源電圧検出回路、２７・・・基準電圧発生
器、２８．２９・・・乗除算器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）交流電源からの交流出力を直流出力に変換する第
１の整流手段と、この直流出力をスイッチングして所定
周波数の交流出力に変換するスイッチング手段と、この
交流出力の電圧を昇圧する手段と、昇圧された交流出力
を直流出力に変換して管電圧として出力する第２の整流
手段と、管電圧を検出する手段と、検出された管電圧と
設定された管電圧の値とを比較する比較手段と、この比
較手段により立上り時に管電圧が設定値に達する前と判
定されたときは、設定された管電圧及び管電流の各値に
応じた所定の周波数でスイッチングさせ、管電圧が設定
値に達したと判定されたときから上記検出された管電圧
の上記スイッチング周波数へのフィードバック制御を行
う制御手段と、電源電圧を検出する手段と、検出された
電源電圧により設定された管電圧及び管電流の各値を補
正する手段とを備えることを特徴とするＸ線高電圧装置
。