JPH04229599A - X-ray generating device - Google Patents

X-ray generating device

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JPH04229599A
JPH04229599A JP41837290A JP41837290A JPH04229599A JP H04229599 A JPH04229599 A JP H04229599A JP 41837290 A JP41837290 A JP 41837290A JP 41837290 A JP41837290 A JP 41837290A JP H04229599 A JPH04229599 A JP H04229599A
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JP
Japan
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voltage
frequency
output
transformer
high voltage
Prior art date
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Application number
JP41837290A
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Japanese (ja)
Inventor
Toyonari Harada
豊成 原田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Priority to US07/810,112 priority patent/US5272612A/en
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  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

PURPOSE:To miniaturize and lighten a transformer and a rectification circuit by making an action frequency a high frequency wave in a X-ray generation device in which voltage supplied from a power supply is converted into an A.C. voltage having a desired high frequency and then is stepped up with a transformer, and high voltage is rectified to be applied to a X-ray tube. CONSTITUTION:High-voltage transformers 131-13n are divided into plural (e.g. n) transformers having small quantity (the number of winding of primary winding is same and the number of winding of secondary winding is made 1/n), primary sides are parallelly connected to the output of a frequency converter respectively, and rectification results of the output of respective transformers are added in series to be applied to a X-ray tube. This can lessen secondary inductance of respective transformers 131-13n to 1/n<2>, consequently the output frequency upper limit of the frequency converter 12 become (n) times, enabling sharp miniaturization and lightening of a device including the frequency converter 12.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、入力電圧をインバータ
、高圧トランス等により高周波数の高圧交流電圧に昇圧
し、この昇圧出力を整流してX線管に印加して、X線管
からX線を発生させるX線発生装置に関する。
[Industrial Application Field] The present invention boosts an input voltage to a high-frequency, high-voltage AC voltage using an inverter, high-voltage transformer, etc., rectifies the boosted output, and applies it to an X-ray tube. The present invention relates to an X-ray generator that generates rays.

【0002】0002

【従来の技術】このようなX線発生装置の従来例を図1
7に示す。ここでは、性能を向上させると共に装置の小
型化、軽量化を図るべく、高圧トランス3の一次側に入
力電源(交流電源)1から供給される電圧の周波数を変
換する周波数変換器2が接続される。周波数変換器は入
力交流電圧を直流電圧に変換するための整流回路、フィ
ルタ、キャパシタ、そして得られた直流を必要な周波数
の交流に変換するインバータからなる。周波数変換器2
の出力電圧は高圧トランス3により昇圧され、高圧トラ
ンス3の出力電圧は高圧整流回路4により整流される。 高圧整流回路4からの整流出力がX線源としてのX線管
5のアノード・カソード間に印加される。周波数変換器
2は入力交流電圧の周波数fo(商用周波数、一般には
50/60Hz)をこれよりも高い周波数f1に変換し
て高圧トランス3に供給する。
[Prior Art] A conventional example of such an X-ray generator is shown in Figure 1.
7. Here, a frequency converter 2 that converts the frequency of the voltage supplied from the input power source (AC power source) 1 is connected to the primary side of the high-voltage transformer 3 in order to improve performance and reduce the size and weight of the device. Ru. A frequency converter consists of a rectifier circuit, a filter, a capacitor, and an inverter to convert the obtained direct current into alternating current at the required frequency. Frequency converter 2
The output voltage of the high voltage transformer 3 is stepped up, and the output voltage of the high voltage transformer 3 is rectified by the high voltage rectifier circuit 4. A rectified output from the high voltage rectifier circuit 4 is applied between the anode and cathode of an X-ray tube 5 serving as an X-ray source. The frequency converter 2 converts the frequency fo (commercial frequency, generally 50/60 Hz) of the input AC voltage to a higher frequency f1, and supplies the frequency f1 to the high voltage transformer 3.

【0003】周波数変換器2の出力周波数f1が高くな
るに従って、周波数変換器2や高圧トランス3を小型,
軽量化することができる。これは、一般的に、コイルや
キャパシタのインピーダンスは周波数により変化するの
で、周波数を高くすれば、インピーダンスが一定でよけ
れば、その分キャパシタンスやインダクタンスを小さく
することができる。キャパシタンスやインダクタンスは
コイルやキャパシタの形状に比例するので、コイルやキ
ャパシタを用いる周波数変換器2、高圧トランス3は周
波数が高くなるとその分小型、軽量化できる。
As the output frequency f1 of the frequency converter 2 increases, the frequency converter 2 and the high voltage transformer 3 are made smaller and smaller.
It can be made lighter. This is because the impedance of a coil or capacitor generally changes depending on the frequency, so if the frequency is raised, the capacitance or inductance can be reduced by that much if the impedance remains constant. Since capacitance and inductance are proportional to the shapes of coils and capacitors, the frequency converter 2 and high voltage transformer 3 using coils and capacitors can be made smaller and lighter as the frequency increases.

【0004】しかしながら、このようなX線発生装置に
おいては、周波数変換器2の出力周波数f1は無限に高
くできる訳ではなく、その上限は、以下のような理由で
、高圧トランス3の特性により決定されてしまう。
However, in such an X-ray generator, the output frequency f1 of the frequency converter 2 cannot be made infinitely high, and its upper limit is determined by the characteristics of the high voltage transformer 3 for the following reasons. It will be done.

【0005】図18は図17の高圧トランス3の二次側
に視点をおいた等価回路である。L1,L2,Mはそれ
ぞれ高圧トランス3の一次インダクタンス、二次インダ
クタンス、相互インダクタンスである。Nは巻数比(二
次巻線数/一次巻線数)である。ここで、高圧トランス
3は、高電圧を出力するように二次巻線の巻数が一次巻
線のそれに極めて大きく、二次インダクタンスL2は一
次インダクタンスL1や相互インダクタンスMに比較し
てかなり大きな値となっている。そのため、高圧トラン
ス3の二次側の部分のインダクタンスは正確には図18
に示すようにL2−Mであるが、Mを無視して二次イン
ダクタンスL2のみとみなせ、以下の説明では、二次側
の部分のインダクタンスはL2のみとする。また、X線
管5の部分の等価インピーダンスをRxとし、X線管5
の端子電圧をExとする。整流回路4は端子電圧Exの
大きさには関係しないので、省略して考えると、二次イ
ンダクタンスL2はインピーダンスRxに直列に接続さ
れる。
FIG. 18 is an equivalent circuit of the high voltage transformer 3 shown in FIG. 17, looking at the secondary side. L1, L2, and M are the primary inductance, secondary inductance, and mutual inductance of the high voltage transformer 3, respectively. N is the turns ratio (number of secondary windings/number of primary windings). Here, in the high voltage transformer 3, the number of turns of the secondary winding is extremely large compared to that of the primary winding so as to output a high voltage, and the secondary inductance L2 has a considerably large value compared to the primary inductance L1 and the mutual inductance M. It has become. Therefore, the inductance of the secondary side of the high voltage transformer 3 is exactly as shown in Figure 18.
As shown in , L2-M, but M can be ignored and considered as only the secondary inductance L2, and in the following explanation, the inductance of the secondary side portion is assumed to be only L2. Also, let the equivalent impedance of the X-ray tube 5 be Rx, and the X-ray tube 5
Let Ex be the terminal voltage of . Since the rectifier circuit 4 is not related to the magnitude of the terminal voltage Ex, if it is simply considered, the secondary inductance L2 is connected in series with the impedance Rx.

【0006】周波数変換器2の出力周波数をf1とする
と、二次インダクタンスL2によるインピーダンスZ2
は次のように表わされ、周波数変換器2の出力周波数に
比例することがわかる。
When the output frequency of the frequency converter 2 is f1, the impedance Z2 due to the secondary inductance L2 is
is expressed as follows, and it can be seen that it is proportional to the output frequency of the frequency converter 2.

【0007】Z2=2π・f1・L2      …(
1)また、X線管5に印加される電圧Exは次のように
表わされる。
[0007]Z2=2π・f1・L2...(
1) Furthermore, the voltage Ex applied to the X-ray tube 5 is expressed as follows.

【0008】 Ex=E2・Rx/(Rx+Z2)    …(2)こ
こで、図18の(L1−M)/N2はNがきわめて大き
いので、省略でき、周波数変換器2の出力をE1とすれ
ば、E2は次のようになる。
Ex=E2・Rx/(Rx+Z2)...(2) Here, (L1-M)/N2 in FIG. 18 can be omitted since N is extremely large, and if the output of the frequency converter 2 is E1, then , E2 becomes as follows.

【0009】 E2=E1・N                  
    …(3)(1)、(2)式から周波数変換器2
の出力周波数f1が高くなると、インピーダンスZ2が
高くなり、X線管5に印加される電圧Exが低下してし
まうという矛盾点があった。そのため、従来の周波数変
換器2の出力周波数f1は約10KHzが限界であり、
これ以上の高周波化を図ることができなかった。周波数
が数10KHzであると、トランス、整流回路の小型・
軽量化が計れないのみならず、トランスから騒音が発生
するという問題点があった。
E2=E1・N
...(3) From equations (1) and (2), frequency converter 2
When the output frequency f1 becomes higher, the impedance Z2 becomes higher and the voltage Ex applied to the X-ray tube 5 lowers, which is a contradiction. Therefore, the output frequency f1 of the conventional frequency converter 2 is limited to about 10 KHz,
It was not possible to achieve a higher frequency. When the frequency is several tens of kilohertz, transformers and rectifier circuits can be made small and
Not only was it impossible to reduce the weight, but there was also the problem that noise was generated from the transformer.

【0010】このように周波数変換器2の出力周波数f
1を約10KHzまでしか高くできないのは、高圧トラ
ンス3の二次側インダクタンスL2が極めて大きいため
である。
In this way, the output frequency f of the frequency converter 2
1 can only be increased to about 10 KHz because the secondary inductance L2 of the high voltage transformer 3 is extremely large.

【0011】こで、この改善策として、図19、図20
に示すように高圧トランス3の一次側を変形することが
考えられていた。図19に示す回路では、高圧トランス
3の一次巻線に直列にコンデンサC1を接続し一次側で
直列共振させる。図20に示す回路では、高圧トランス
3の一次巻線に並列にコンデンサC2を接続し一次側で
並列共振させる。しかしながら、これらのいずれの回路
でも、等価的には直列共振または並列共振により、高圧
トランス3の一次側の電圧を高めたことと等価である。 一次側のインダクタンスL1はもともと小さく、共振電
圧も小さいことから、共振回路を接続する前と同一のX
線管5への印加電圧を得るためには、周波数変換器2の
出力周波数を共振回路を接続する前に対して数倍程度高
くできるに過ぎなかった。
[0011] As an improvement measure, FIGS. 19 and 20
It has been considered to modify the primary side of the high voltage transformer 3 as shown in FIG. In the circuit shown in FIG. 19, a capacitor C1 is connected in series with the primary winding of the high voltage transformer 3 to cause series resonance on the primary side. In the circuit shown in FIG. 20, a capacitor C2 is connected in parallel to the primary winding of the high voltage transformer 3 to cause parallel resonance on the primary side. However, in any of these circuits, it is equivalent to increasing the voltage on the primary side of the high voltage transformer 3 through series resonance or parallel resonance. Since the inductance L1 on the primary side is originally small and the resonant voltage is also small, the same X as before connecting the resonant circuit
In order to obtain the voltage applied to the wire tube 5, the output frequency of the frequency converter 2 could only be made several times higher than before connecting the resonant circuit.

【0012】また、米国特許第4,545,005号(
Mudde)では、高圧トランスの共振周波数を増加す
るために高圧トランスの二次側巻線を複数の巻線に分割
し、各二次巻線を各整流回路に接続し、これらの整流回
路の出力を直列に接続し、X線管に印加している。しか
し、これはトランスの一次巻線は分割されておらず、高
圧トランスの数としては1個とみなせ、単に1個の周波
数変換器の出力が1個の高圧トランスに接続されている
に過ぎず、図17の従来例と同様に高周波数化は数KH
zが限界であった。
[0012] Also, US Pat. No. 4,545,005 (
In order to increase the resonant frequency of the high voltage transformer, the secondary winding of the high voltage transformer is divided into multiple windings, each secondary winding is connected to each rectifier circuit, and the output of these rectifier circuits is are connected in series and applied to the X-ray tube. However, this means that the primary winding of the transformer is not divided, so it can be considered as one high-voltage transformer, and the output of one frequency converter is simply connected to one high-voltage transformer. , similar to the conventional example in Fig. 17, the frequency increase is several KH.
z was the limit.

【0013】また、米国特許第4,317,039号(
Romandi)では、複数個の周波数変換器と複数個
の高圧トランスとを備えているが、この従来例はリップ
ルの低減が目的であり、複数個の周波数変換器の位相を
それぞれ異ならせることによりこの目的を達成している
。したがって、この引例では、インバータの周波数を高
めることに関心はなく、周波数レンジは中間周波数レン
ジであり、約6〜7KHzであると記載されている。
[0013] Also, US Pat. No. 4,317,039 (
Romandi) is equipped with multiple frequency converters and multiple high voltage transformers, but the purpose of this conventional example was to reduce ripple, and this was achieved by making the phases of the multiple frequency converters different. has achieved its purpose. Therefore, in this reference there is no interest in increasing the frequency of the inverter, and the frequency range is stated to be an intermediate frequency range, approximately 6-7 KHz.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した事情
に対処すべくなされたもので、その目的は、インバータ
を用いて電源電圧を所望の高周波数の交流電圧に変換し
た後、この交流電圧をトランスで昇圧し、昇圧電圧を整
流してX線管に印加するX線発生装置において、交流電
圧の周波数を高周波化することにより、トランス、整流
回路を小型軽量することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to address the above-mentioned circumstances, and its purpose is to convert a power supply voltage into a desired high-frequency AC voltage using an inverter, and then convert the AC voltage into a desired high-frequency AC voltage. In an X-ray generator that boosts the voltage with a transformer, rectifies the boosted voltage, and applies it to the X-ray tube, the purpose is to make the transformer and rectifier circuit smaller and lighter by increasing the frequency of the AC voltage.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明によるX線発生装
置は、入力側が電源に接続され出力側が互いに直列に接
続される複数の高圧発生ユニットを具備し、各高圧発生
ユニットは、入力電圧を所定の周波数の交流電圧に変換
する手段と、変換手段の出力に接続され交流電圧を昇圧
する複数の変圧手段と、複数の変圧手段の出力を整流す
る手段とを具備する。
[Means for Solving the Problems] An X-ray generator according to the present invention includes a plurality of high voltage generating units whose input sides are connected to a power source and whose output sides are connected to each other in series, and each high voltage generating unit has an input voltage. It includes means for converting into an alternating current voltage of a predetermined frequency, a plurality of transformers connected to the output of the converter means for boosting the alternating current voltage, and a means for rectifying the outputs of the plurality of transformers.

【0016】[0016]

【作用】本発明によるX線発生装置によれば、交流電圧
を昇圧する変圧手段を、二次巻線の巻線数の少ない小容
量の複数の変圧手段に分割し、これらの変圧手段の出力
の整流結果を加算し、加算結果をX線管に印加すること
により、印加電圧を低下することなく交流電圧の周波数
を高めることができる。
[Operation] According to the X-ray generator according to the present invention, the transformer for boosting the alternating current voltage is divided into a plurality of small-capacity transformers with a small number of secondary windings, and the output of these transformers is By adding the rectification results and applying the addition result to the X-ray tube, the frequency of the AC voltage can be increased without reducing the applied voltage.

【0017】[0017]

【実施例】以下図面を参照して本発明によるX線発生装
置の実施例を説明する。図1は第1実施例の構成を示す
ブロック図である。入力電源としての交流電源11が周
波数変換器12の入力端に接続される。周波数変換器1
2は入力交流電圧の周波数を高める周波数変換器である
。周波数変換器12の出力端には複数の高圧トランス1
3i(i=1〜n)が並列的に接続される。すなわち、
周波数変換器12の−出力端に各高圧トランス13iの
一次巻線の一端が共通に接続され、周波数変換器12の
他出力端に各高圧トランス13iの一次巻線の他端が共
通に接続される。高圧トランス13iの二次巻線がそれ
ぞれ高圧整流回路14iに接続される。高圧整流回路1
4iの出力は直列に接続され、直列接続による加算結果
がX線管15に印加される。すなわち、高圧整流回路1
41のプラス側の出力端がX線管15のアノードに、高
圧整流回路141〜14n−1のマイナス側の出力端が
高圧整流回路142〜14nのプラス側の出力端に接続
され、高圧整流回路14nのマイナス側の出力端がX線
管15のカソードに接続される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an X-ray generator according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment. An AC power source 11 as an input power source is connected to an input end of a frequency converter 12. Frequency converter 1
2 is a frequency converter that increases the frequency of the input AC voltage. A plurality of high voltage transformers 1 are connected to the output end of the frequency converter 12.
3i (i=1 to n) are connected in parallel. That is,
One end of the primary winding of each high voltage transformer 13i is commonly connected to the negative output end of the frequency converter 12, and the other end of the primary winding of each high voltage transformer 13i is commonly connected to the other output end of the frequency converter 12. Ru. The secondary windings of the high voltage transformer 13i are each connected to a high voltage rectifier circuit 14i. High voltage rectifier circuit 1
The outputs of 4i are connected in series, and the addition result of the series connection is applied to the X-ray tube 15. That is, high voltage rectifier circuit 1
41 is connected to the anode of the X-ray tube 15, and the negative output ends of the high voltage rectifier circuits 141 to 14n-1 are connected to the positive output ends of the high voltage rectifier circuits 142 to 14n. The negative output end of 14n is connected to the cathode of X-ray tube 15.

【0018】ここで、各高圧トランス13iの一次巻線
の巻数は、説明を簡単にするために、図17に示す従来
例の1個の高圧トランス3の一次巻線の巻数と同一とし
、各高圧トランス13iの二次巻線の巻数は1個の高圧
トランス3のそれの1/nとする。
Here, in order to simplify the explanation, the number of turns of the primary winding of each high voltage transformer 13i is the same as the number of turns of the primary winding of one high voltage transformer 3 of the conventional example shown in FIG. The number of turns of the secondary winding of the high voltage transformer 13i is 1/n of that of one high voltage transformer 3.

【0019】次に、第1実施例の動作を説明する。図2
に図17の従来例のトランス3の二次側の部分(二次巻
線からX線管までの部分)の整流回路を省略した等価回
路図を、同様に図3に図1の第1実施例のトランス13
iの二次側の部分の等価回路図を示す。一般的に、高圧
トランス3、13iは二次巻線の巻数が一次側に較べて
非常に多く、二次インダクタンスL2が大きな値となっ
ている。従って、高圧トランスの二次側の等価回路は図
2、図3に示すように、二次インダクタンスL2のみで
表わされる。周波数変換器は、一般的には、オン/オフ
のスイッチングで動作するので、出力は矩形波となる。 従って、E2も矩形波のパルスで表わす。
Next, the operation of the first embodiment will be explained. Figure 2
17 is an equivalent circuit diagram omitting the rectifier circuit of the secondary side portion (portion from the secondary winding to the X-ray tube) of the conventional transformer 3, and similarly, FIG. 3 shows the equivalent circuit diagram of the first implementation of FIG. 1. Example transformer 13
An equivalent circuit diagram of the secondary side part of i is shown. Generally, in the high voltage transformers 3 and 13i, the number of turns of the secondary winding is much larger than that of the primary winding, and the secondary inductance L2 has a large value. Therefore, the equivalent circuit on the secondary side of the high voltage transformer is represented only by the secondary inductance L2, as shown in FIGS. 2 and 3. Frequency converters generally operate with on/off switching, so the output is a square wave. Therefore, E2 is also represented by a square wave pulse.

【0020】図2において、L2/Rx=τaとすれば
、X線管5の印加電圧Exは、時定数τaの一般式とし
て次のように表わすことができ、図4のカーブAに示す
ように上昇する。図4の時間tの基準t=0はE2の立
ち上がりタイミングである。
In FIG. 2, if L2/Rx=τa, the voltage Ex applied to the X-ray tube 5 can be expressed as a general expression with a time constant τa as shown in curve A of FIG. rise to The reference t=0 of time t in FIG. 4 is the rising timing of E2.

【0021】 Ex=E2(1−e−t/τa)    …(4)した
がって、E2のパルス幅を、仮にτaとすれば、印加電
圧Exはt=τaの時に、最大値(0.63・E2)と
なる。
Ex=E2(1-e-t/τa)...(4) Therefore, if the pulse width of E2 is τa, the applied voltage Ex will reach the maximum value (0.63・τa) when t=τa. E2).

【0022】一方、図1の実施例装置においては、各高
圧トランス13iの二次側巻線数は従来例(図17)に
比較して1/nであり、コイルのインダクタンスは巻線
数の2乗に比例するので、各高圧トランス13iについ
て考えれば、二次インダクタンスはL2/n2となり、
二次側電圧はE2/nとなる。さらに、各高圧トランス
13iの負荷は、従来のRxをn分割したことと等価で
あるので、Rx/nとなる。したがって、図1の等価回
路は図3のように表わすことができる。
On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 1, the number of secondary windings of each high voltage transformer 13i is 1/n compared to the conventional example (FIG. 17), and the inductance of the coil is equal to the number of windings. Since it is proportional to the square, considering each high voltage transformer 13i, the secondary inductance is L2/n2,
The secondary voltage is E2/n. Furthermore, the load on each high-voltage transformer 13i is equivalent to dividing the conventional Rx into n, and therefore becomes Rx/n. Therefore, the equivalent circuit of FIG. 1 can be expressed as shown in FIG.

【0023】各高圧トランス13iの二次側について、
図2の場合と同様にして考えると、この場合の時定数τ
bは次の式で表わされる。
Regarding the secondary side of each high voltage transformer 13i,
Considering the case in the same way as in Figure 2, the time constant τ in this case is
b is expressed by the following formula.

【0024】 τb=(L2/n2)/(Rx/n)=(L2/Rx)
/n=τa/n        …(5)このときの負
荷に印加される電圧E3は次のようになる。
τb=(L2/n2)/(Rx/n)=(L2/Rx)
/n=τa/n (5) The voltage E3 applied to the load at this time is as follows.

【0025】 E3=E2(1−e−t/τb)/n    …(6)
X線管への印加電圧Exは負荷の端子電圧E3を直列に
して次のように求められる。
E3=E2(1-e-t/τb)/n...(6)
The voltage Ex applied to the X-ray tube is obtained as follows by connecting the terminal voltage E3 of the load in series.

【0026】 Ex=n・E3=E2(1−e−t/τb)    …
(7) すなわち、印加電圧Exは図4に示すカーブBのように
t=τbの時に、従来装置でt=τaの時に到達してい
た0.63・E2の値になる。ここで、(5)式に示す
ようにτb=τa/nであるので、図1の実施例装置は
従来装置に較べて時定数が1/nであり、周波数変換器
12の出力パルス幅をτbとすれば、同一のX線印加電
圧を得ることができるので、各高圧トランス13iの周
波数はn倍に高周波化できることがわかる。
[0026] Ex=n・E3=E2(1-e-t/τb)...
(7) That is, the applied voltage Ex reaches the value of 0.63·E2 when t=τb as shown in curve B shown in FIG. 4, which was reached when t=τa in the conventional device. Here, since τb=τa/n as shown in equation (5), the time constant of the embodiment device of FIG. 1 is 1/n compared to the conventional device, and the output pulse width of the frequency converter 12 is If τb, the same X-ray applied voltage can be obtained, so it is understood that the frequency of each high voltage transformer 13i can be made n times higher.

【0027】なお、図2に示す従来の高圧トランス3に
おいて、単に周波数変換器2のスイッチングパルス幅を
τaから1/n倍(τb)にして高周波化を計っても、
(4)式に示す印加電圧Exは図4に示すカーブCのよ
うにピーク電圧が小さくなり、印加電力は斜線に示すよ
うに小さくなるだけである。
In the conventional high-voltage transformer 3 shown in FIG. 2, even if the switching pulse width of the frequency converter 2 is simply increased by 1/n times (τb) from τa, the frequency will be increased.
The peak voltage of the applied voltage Ex shown in equation (4) becomes small as shown by curve C shown in FIG. 4, and the applied power only becomes small as shown by the diagonal line.

【0028】以上説明したように、第1実施例によれば
、高圧トランスを複数個(例えばn個)の小さい容量(
一次巻線の巻線数は同じで、二次巻線の巻線数を1/n
とした)のトランスに分割し、それぞれ一次側を周波数
変換器の出力に並列に接続し、各トランスの出力の整流
結果を直列に加算してX線管に印加することにより、各
トランスの二次インダクタンスを1/n2と小さくする
ことができ、その結果、周波数変換器12の出力周波数
の上限はn倍になる。これにより周波数変換器12を含
めて装置を大幅に小型・軽量化できる。具体的には、周
波数変換器の出力周波数を約100KHz程度まで、す
なわち可聴周波数を越える周波数まで上げることができ
るので、従来装置の欠点であった騒音もほとんど発生し
ない。
As explained above, according to the first embodiment, a plurality of (for example, n) high voltage transformers with small capacities (
The number of turns in the primary winding is the same, and the number of turns in the secondary winding is 1/n.
The primary side of each transformer is connected in parallel to the output of the frequency converter, and the rectified results of the output of each transformer are added in series and applied to the X-ray tube. The second-order inductance can be reduced to 1/n2, and as a result, the upper limit of the output frequency of the frequency converter 12 is increased by n times. This allows the device including the frequency converter 12 to be significantly reduced in size and weight. Specifically, since the output frequency of the frequency converter can be increased to about 100 KHz, that is, a frequency exceeding the audible frequency, almost no noise is generated, which was a drawback of conventional devices.

【0029】さらに、周波数変換器12は出力周波数が
高くなると、出力制御が高速で行なえるようになるので
、X線管15に印加する高電圧をフィードバックをかけ
ることにより高い精度に設定できる。さらに高電圧波形
のリップルも周波数が高くなる分だけ小さくなるので、
平坦な高圧波形を得ることができる。また、図3に示す
カーブBのように印加電圧の立上り特性が改善されるの
で、X線管15に高電圧をパルス状に印加し必要なタイ
ミングでのみX線を発生させることが容易になるので、
被検体に対してX線の被曝線量を減少することができる
。なお、高周波化に伴って高圧トランス13iのコアを
周波数特性の良いフェライト等で形成することが望まし
い。
Furthermore, as the output frequency of the frequency converter 12 increases, the output can be controlled at high speed, so that the high voltage applied to the X-ray tube 15 can be set with high precision by feedback. Furthermore, the ripple of the high voltage waveform becomes smaller as the frequency increases, so
A flat high voltage waveform can be obtained. Furthermore, since the rise characteristics of the applied voltage are improved as shown in curve B shown in FIG. 3, it becomes easy to apply high voltage to the X-ray tube 15 in a pulsed manner and generate X-rays only at the necessary timing. So,
The X-ray exposure dose to the subject can be reduced. In addition, as the frequency becomes higher, it is desirable that the core of the high voltage transformer 13i be formed of ferrite or the like having good frequency characteristics.

【0030】なお、各高圧トランス13iに各整流回路
14iを接続しないで、全高圧トランスの出力を直列に
接続し、1つの整流回路でこの直列接続の電圧を整流し
てもよい。さらに、各高圧トランスの一次側に、共振用
のキャパシタを直列に、または並列に接続してもよい。 また、周波数変換器は矩形波のスイッチングを行なって
いるが、この矩形波のパルス幅を変化させるパルス幅変
調(PWM)等により出力の周波数ばかりでなく、電圧
も変えられることはいうまでもない。
Note that the outputs of all the high voltage transformers may be connected in series without connecting each rectifier circuit 14i to each high voltage transformer 13i, and the voltage of the series connection may be rectified by one rectifier circuit. Furthermore, a resonance capacitor may be connected in series or in parallel to the primary side of each high voltage transformer. Furthermore, although frequency converters perform square wave switching, it goes without saying that not only the output frequency but also the voltage can be changed using pulse width modulation (PWM), which changes the pulse width of this square wave. .

【0031】次に、第1実施例の改良に関する変形例を
説明する。従来のX線発生装置では、高圧トランス、高
圧整流回路は絶縁油を入れた容器内に収納されていた。 このため、容器全体に絶縁油を満たすことになるので、
容積、重量ともたいへん大きなものであった。また、メ
ンテナンスが容易ではないとともに、容器から油漏れの
トラブルが発生し、周囲を汚すこともあった。しかしな
がら、この実施例では、トランスが小容量の複数のトラ
ンスに分割されているので、高圧トランスと高圧整流回
路とを小容量の容器に収納し、ゲルも含む固体の絶縁材
料でモールドし、ユニット化することができる。絶縁材
料の一例としては、エポキシ等の注型用絶縁材料や、シ
リコーンゲルのように固化するものの物性的には流体と
固体の中間にあるような材料がある。シリコーンゲルは
高周波特性がよいので、このような高周波化を目的とし
た装置の絶縁材料としては好ましい。なお、ユニット化
する単位は図5に示すように1個のトランス131と整
流回路141でもよいし、図6に示すように複数個のト
ランス131〜13jと整流回路141〜14jでもよ
い。あるいは、図7に示すように、トランス13の二次
巻線と整流回路14のみをモールドし、トランス13の
一次巻線はモールドしなくてもよい。さらに、図示して
はいないが、高圧トランスと整流回路とを別個にモール
ドし、それらを高圧ケーブル、あるいはコネクタのみで
接続してもよく、モールドの組合せは種々選択可能であ
る。
Next, a modification of the first embodiment will be explained. In conventional X-ray generators, the high-voltage transformer and high-voltage rectifier circuit are housed in a container containing insulating oil. For this reason, the entire container will be filled with insulating oil, so
It was very large in both volume and weight. In addition, maintenance was not easy and oil leaked from the container, which contaminated the surrounding area. However, in this embodiment, the transformer is divided into a plurality of small-capacity transformers, so the high-voltage transformer and high-voltage rectifier circuit are housed in a small-capacity container, molded with a solid insulating material that also contains gel, and the unit is can be converted into Examples of insulating materials include insulating materials for casting such as epoxy, and materials that solidify, such as silicone gel, but whose physical properties are intermediate between fluids and solids. Since silicone gel has good high frequency characteristics, it is preferable as an insulating material for devices intended for such high frequencies. Note that the unit to be formed into a unit may be one transformer 131 and rectifier circuit 141 as shown in FIG. 5, or may be a plurality of transformers 131 to 13j and rectifier circuits 141 to 14j as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 7, only the secondary winding of the transformer 13 and the rectifier circuit 14 may be molded, and the primary winding of the transformer 13 may not be molded. Furthermore, although not shown, the high-voltage transformer and the rectifier circuit may be separately molded and connected only by a high-voltage cable or a connector, and various combinations of molds can be selected.

【0032】このようなユニット化により、1つの容器
に大型の高圧トランスと整流回路とを収納する従来のよ
うに、余分なスペースまで絶縁油が満たされることがな
いので、このユニットを組み合わせることにより組み立
ての容易で、かつモールドしたユニット単位で交換がで
きるのでメンテナンスが容易な小型軽量なX線発生装置
が実現される。また、固体絶縁材料は絶縁油に較べて絶
縁破壊耐圧が高いので、絶縁の効率がよいとともに、小
型軽量化が容易である。なお、X線発生装置の小型軽量
化は、病院等において据え付けスペースが小さくて済み
、運搬や移動が楽になる利点がある。さらに、モールド
するための容器として透明なポリカーボネイト等を使い
、モールド材としては透明なシリコーンゲル等を使えば
、内部が透明になり、モールド後に気泡やクラック、半
田付け等の確認ができるので、製造時の品質管理が容易
になるとともに、クラックや放電現象、材料の劣化、着
色の有無等の確認ができるので、トラブル発生時の解析
も容易となる。
[0032] By combining these units, there is no need to fill extra space with insulating oil, unlike in the conventional case where a large high-voltage transformer and rectifier circuit are housed in one container. A small and lightweight X-ray generator that is easy to assemble and can be replaced in molded units can be realized, which is easy to maintain. In addition, solid insulating materials have a higher dielectric breakdown voltage than insulating oil, so they have good insulation efficiency and are easy to reduce in size and weight. Note that reducing the size and weight of the X-ray generator has the advantage that it requires less installation space in hospitals and the like, making it easier to transport and move. Furthermore, if you use a transparent polycarbonate container for molding and a transparent silicone gel molding material, the interior will be transparent, allowing you to check for air bubbles, cracks, soldering, etc. after molding. In addition to making quality control easier, it also makes it easier to check for cracks, discharge phenomena, material deterioration, and the presence or absence of coloring, making it easier to analyze when trouble occurs.

【0033】次に、第2実施例を説明する。図8はその
ブロック図である。第1実施例と同一部分は同一参照数
字を付して詳細な説明は省略する。第1実施例では、周
波数変換器12は1個だけ設けられていたが、第2実施
例ではトランスと同様に周波数変換器もn個に分割され
ている。交流電源11に周波数変換器12iが並列に接
続される。周波数変換器12iの出力がそれぞれ高圧ト
ランス13iを介して整流回路14iに供給される。な
お、各高圧トランス13iの二次巻線にはキャパシタC
Rが直列に接続され、トランスの二次側に直列共振回路
が形成される。
Next, a second embodiment will be explained. FIG. 8 is a block diagram thereof. The same parts as in the first embodiment are given the same reference numerals and detailed explanations will be omitted. In the first embodiment, only one frequency converter 12 was provided, but in the second embodiment, the frequency converter is also divided into n pieces like the transformer. A frequency converter 12i is connected in parallel to the AC power supply 11. The outputs of the frequency converters 12i are each supplied to a rectifier circuit 14i via a high voltage transformer 13i. Note that a capacitor C is connected to the secondary winding of each high voltage transformer 13i.
R are connected in series to form a series resonant circuit on the secondary side of the transformer.

【0034】このような実施例によっても、第1実施例
と同様な効果が得られる。さらに、いずれかの周波数変
換器の動作が休止している場合、残りの周波数変換器に
接続された高圧トランスの二次側の整流回路の出力は、
休止している周波数変換器に接続される高圧トランスを
バイパスしてX線管に印加される。したがって、休止さ
せる周波数変換器の数を制御することにより、X線管へ
の印加電圧を大まかに制御することができる。また、周
波数変換器をPWM制御することにより高圧出力を調整
することができる。
[0034] This embodiment also provides the same effects as the first embodiment. Furthermore, if any frequency converter is inactive, the output of the rectifier circuit on the secondary side of the high voltage transformer connected to the remaining frequency converter is
It is applied to the X-ray tube bypassing the high voltage transformer connected to the idle frequency converter. Therefore, by controlling the number of frequency converters that are paused, the voltage applied to the X-ray tube can be roughly controlled. Furthermore, the high voltage output can be adjusted by PWM controlling the frequency converter.

【0035】また、第2実施例によれば、小容量の多数
の周波数変換器を用いるので、もしも周波数変換器が故
障した場合は、その周波数変換器を休止させ、その分、
本来休止している周波数変換器で代替えさせることもで
きるので、X線発生装置全体が使用不能となることがな
くなる。なお、故障した周波数変換器2の分だけ最大出
力は低くなるが、最大出力を必要とする場合はあまりな
く、故障した周波数変換器を交換する間、実際上は支障
なく装置を使用することができる。
Further, according to the second embodiment, since a large number of small-capacity frequency converters are used, if a frequency converter breaks down, that frequency converter is stopped and the corresponding frequency converter is
Since the frequency converter that is originally inactive can be replaced, the entire X-ray generator does not become unusable. Note that the maximum output will be lower by the amount of the failed frequency converter 2, but there are not many cases where the maximum output is required, and in practice the device can be used without any problems while the failed frequency converter is replaced. can.

【0036】なお、各高圧トランス13iの二次側に共
振用キャパシタCRを接続しているのは、LC直列共振
を生じさせることにより、さらに動作周波数を高めるた
めである。また、共振用キャパシタは1次側に接続して
もよいし、共振は直列共振でもよいし並列共振でもよい
Note that the reason why the resonance capacitor CR is connected to the secondary side of each high voltage transformer 13i is to further increase the operating frequency by causing LC series resonance. Further, the resonance capacitor may be connected to the primary side, and the resonance may be series resonance or parallel resonance.

【0037】次に、第2実施例の特性を説明する。1個
の高圧トランス13の二次側の部分の等価回路を図9に
示す。周波数変換器12は矩形波のスイッチング動作を
行なうので、二次側電圧E2は図3に示す第1実施例で
は矩形波であるが、二次側を共振させた第2実施例の場
合はほぼ正弦波となる。この正弦波の周波数をfとし、
ω=2πfとすれば、一般的な直列共振の理論により、
特定の周波数において、ωL2=1/ωCRの条件が成
り立つようにキャパシタCRの値を決めてやれば、二次
側のインピーダンスはRxのみとなるので、特定の周波
数を高い値に設定しても、図4に示したように印加電圧
Exにおける二次インダクタンスL2の影響を無視でき
るようになる。ただし、図9におけるL2とCRの両端
の電圧はそれぞれ位相が反対となり、打ち消し合うもの
の、EL=E2・ωL2/Rx,EC=E2/(ωCR
・Rx)となり、一般にE2よりかなり大きな値となっ
てしまう。従って、トランスやキャパシタの耐圧と絶縁
対策上の問題から図2の従来例においては、二次側共振
は不可能であった。
Next, the characteristics of the second embodiment will be explained. An equivalent circuit of the secondary side portion of one high voltage transformer 13 is shown in FIG. Since the frequency converter 12 performs a rectangular wave switching operation, the secondary voltage E2 is a rectangular wave in the first embodiment shown in FIG. 3, but in the second embodiment in which the secondary side resonates, it is approximately It becomes a sine wave. The frequency of this sine wave is f,
If ω=2πf, then according to the general theory of series resonance,
If the value of capacitor CR is determined so that the condition ωL2=1/ωCR is satisfied at a specific frequency, the impedance on the secondary side will be only Rx, so even if the specific frequency is set to a high value, As shown in FIG. 4, the influence of the secondary inductance L2 on the applied voltage Ex can be ignored. However, although the voltages across L2 and CR in FIG. 9 have opposite phases and cancel each other out, EL=E2・ωL2/Rx, EC=E2/(ωCR
・Rx), which is generally a much larger value than E2. Therefore, secondary side resonance was not possible in the conventional example shown in FIG. 2 due to problems with the withstand voltage and insulation measures of the transformer and capacitor.

【0038】ところが、この発明では、高圧トランスを
n個に分割したので、第2実施例のように各高圧トラン
スそれぞれの二次側に共振用のキャパシタCRを挿入す
れば、それぞれの共振回路におけるE2やL2は図3に
示すようにそれぞれE2/n、L2/n2と小さくなり
、特に、L2は分割数nの2乗に反比例するので、たい
へん小さくなる。このため、L2とCRの両端の電圧E
LやECを小さな値に抑えることができるので、二次側
共振の利点を生かすことができる。
However, in this invention, since the high-voltage transformer is divided into n pieces, if a resonance capacitor CR is inserted on the secondary side of each high-voltage transformer as in the second embodiment, the resonant circuit of each As shown in FIG. 3, E2 and L2 become small as E2/n and L2/n2, respectively. In particular, since L2 is inversely proportional to the square of the number of divisions n, it becomes very small. Therefore, the voltage E across L2 and CR
Since L and EC can be suppressed to small values, the advantage of secondary side resonance can be utilized.

【0039】このように、第1実施例のように高圧トラ
ンスを分割しただけの場合は、二次インダクタンスL2
が小さくなることにより、高周波動作が可能となったの
であるが、第2実施例のようにさらに二次側を共振させ
る場合は、二次インダクタンスL2の影響を全く排除す
ることができるので、さらなる高周波動作が可能である
。あるいは、二次側共振をさせない場合と同一の周波数
で動作させる場合は、トランスやキャパシタの耐圧が許
容される範囲で分割数を少なくすることもできる。また
、二次共振により、一次側の電流波形は正弦波になるの
で、周波数変換器12iのスイッチングトランジスタは
電流が0の時にオン/オフさせることにより、損失が極
めて少なくなり、発熱を抑えることができるので、装置
の効率を大幅に高めることができる。なお、二次側共振
は説明したような直列共振ばかりでなく、キャパシタを
高圧トランスの二次側に並列に接続する並列共振でもよ
い。
In this way, when the high voltage transformer is simply divided as in the first embodiment, the secondary inductance L2
High frequency operation has become possible by reducing High frequency operation is possible. Alternatively, in the case of operating at the same frequency as in the case of not causing secondary side resonance, the number of divisions can be reduced within a range that allows the withstand voltage of the transformer and capacitor. Also, due to secondary resonance, the current waveform on the primary side becomes a sine wave, so by turning the switching transistor of the frequency converter 12i on and off when the current is 0, loss is extremely small and heat generation can be suppressed. As a result, the efficiency of the device can be greatly increased. Note that the secondary side resonance is not limited to the series resonance as described above, but may also be a parallel resonance in which a capacitor is connected in parallel to the secondary side of the high voltage transformer.

【0040】図10に二次側を共振させた場合のX線管
への印加電圧の特性を示す。実線はExを示し、そのう
ちカーブA,Bは図4のカーブA,Bと同様にそれぞれ
従来装置、高圧トランスをn個に分割した場合を示し、
カーブDは第2実施例である高圧トランスを分割しさら
に二次側を共振させた場合の特性である。
FIG. 10 shows the characteristics of the voltage applied to the X-ray tube when the secondary side resonates. The solid line indicates Ex, of which curves A and B indicate the conventional device and the case where the high voltage transformer is divided into n pieces, respectively, similar to curves A and B in FIG.
Curve D is the characteristic when the high voltage transformer of the second embodiment is divided and the secondary side is made to resonate.

【0041】このように、第2実施例によれば、高圧ト
ランスの二次側インダクタンスにより抑制されていたカ
ーブA、Bの波形の上昇は、共振によりカーブDのよう
に速くなるので、高周波化できるとともに、X線管への
印加電圧をさらに高くできる。なお、frは二次側の共
振周波数である。また、破線は二次インダクタンスL2
、キャパシタCRの端子電圧EL、ECを分割数倍した
ものを表わす。
As described above, according to the second embodiment, the rise in the waveforms of curves A and B, which had been suppressed by the secondary inductance of the high-voltage transformer, becomes faster as in curve D due to resonance, so that higher frequency At the same time, it is possible to further increase the voltage applied to the X-ray tube. Note that fr is the resonance frequency on the secondary side. Also, the broken line is the secondary inductance L2
, represents the terminal voltages EL and EC of the capacitor CR multiplied by the number of divisions.

【0042】このように第2実施例によれば、二次側共
振により、単純に高圧トランスを分割した場合に較べて
、周波数もさらに高くできるし、分割数も少なくて済む
ようになる。なお、第2実施例の周波数変換器の個数は
高圧トランスの個数に必ずしも1対1に対応させる必要
はない。
As described above, according to the second embodiment, the frequency can be made higher and the number of divisions can be reduced due to the secondary side resonance compared to the case where the high voltage transformer is simply divided. Note that the number of frequency converters in the second embodiment does not necessarily have to correspond one-to-one to the number of high-voltage transformers.

【0043】また、第1実施例で説明した変形例は第2
実施例でもすべて可能であり、第1実施例と同様に固体
絶縁材料によるモールドによるユニット化が可能である
。また、第1実施例の高圧トランスの二次側に第2実施
例の二次共振用のキャパシタを接続してもよい。
[0043] Furthermore, the modification described in the first embodiment is
All of the above are possible in the embodiment, and unitization by molding with a solid insulating material is possible as in the first embodiment. Furthermore, the secondary resonance capacitor of the second embodiment may be connected to the secondary side of the high voltage transformer of the first embodiment.

【0044】次に、第3実施例を説明する。図11はそ
のブロック図である。電源11からの交流電圧が整流回
路22、キャパシタ24を介して直流電圧とされた後、
複数のジェネレータユニット26iに印加される。各ジ
ェネレータユニット26iは前述の実施例の整流回路1
4iの出力と同様な高電圧を発生するものであり、全部
のジェネレータユニット26iの出力が直列に加算され
てX線管15に印加される。ジェネレータユニット26
iは入力直流電圧を高周波数の交流電圧に変換するイン
バータ部を含むインバータカードと、高圧トランスの少
なくとも2次側と整流回路とを含むモールド部とからな
る。インバータ部のスイッチング動作を制御するために
、固定パルスジェネレータ36と可変パルスジェネレー
タ34とが設けられる。可変パルスジェネレータ34は
数個、ここでは1つのジェネレータユニット26nのみ
に接続され、他のジェネレータユニット261〜26n
−1には固定パルスジェネレータ36の出力がアンドゲ
ート381〜38n−1を介して供給される。アンドゲ
ート381〜38n−1の導通/非導通は出力電圧の設
定値に応じて出力電圧制御器32からのゲート制御信号
により制御される。
Next, a third embodiment will be explained. FIG. 11 is a block diagram thereof. After the AC voltage from the power supply 11 is converted into a DC voltage via the rectifier circuit 22 and the capacitor 24,
The voltage is applied to the plurality of generator units 26i. Each generator unit 26i is the rectifier circuit 1 of the above-mentioned embodiment.
The outputs of all generator units 26i are added in series and applied to the X-ray tube 15. Generator unit 26
i consists of an inverter card including an inverter section that converts an input DC voltage into a high-frequency AC voltage, and a mold section including at least the secondary side of a high-voltage transformer and a rectifier circuit. A fixed pulse generator 36 and a variable pulse generator 34 are provided to control the switching operation of the inverter section. Several variable pulse generators 34 are connected here, only to one generator unit 26n, and are connected to other generator units 261 to 26n.
-1 is supplied with the output of the fixed pulse generator 36 via AND gates 381 to 38n-1. The conduction/non-conduction of the AND gates 381 to 38n-1 is controlled by a gate control signal from the output voltage controller 32 according to the set value of the output voltage.

【0045】X線管15の印加電圧はX線管15と並列
に接続される高圧デバイダ28により検出され、誤差増
幅器30の一方入力端に供給される。誤差増幅器30の
他方入力端には出力電圧制御器32からの設定電圧が供
給され、両入力電圧の差が可変パルスジェネレータ34
に供給される。可変パルスジェネレータ34は誤差増幅
器30の出力電圧に応じたパルス幅のパルス信号を発生
する。すなわち、ジェネレータユニット26nは電圧フ
ィードバック方式によりパルス周波数変調、またはパル
ス幅変調される。残りのジェネレータユニットのスイッ
チング周波数は後述する一定の周波数に設定されている
。そのため、出力電圧(X線管印加電圧)を可変するに
は、出力電圧値に応じた個数のアンドゲート38を導通
させ、動作するジェネレータユニット26の個数を制御
して、出力電圧を大まかに制御する。そして、可変パル
スジェネレータ34を含んだフィードバック制御により
出力電圧の微調整を行なう。
The voltage applied to the X-ray tube 15 is detected by a high-voltage divider 28 connected in parallel with the X-ray tube 15, and is supplied to one input terminal of an error amplifier 30. A set voltage from an output voltage controller 32 is supplied to the other input terminal of the error amplifier 30, and the difference between both input voltages is controlled by a variable pulse generator 34.
supplied to The variable pulse generator 34 generates a pulse signal with a pulse width depending on the output voltage of the error amplifier 30. That is, the generator unit 26n is subjected to pulse frequency modulation or pulse width modulation using a voltage feedback method. The switching frequencies of the remaining generator units are set to a constant frequency, which will be described later. Therefore, in order to vary the output voltage (X-ray tube applied voltage), the number of AND gates 38 corresponding to the output voltage value are made conductive, and the number of operating generator units 26 is controlled to roughly control the output voltage. do. Then, the output voltage is finely adjusted by feedback control including the variable pulse generator 34.

【0046】次に、ジェネレータユニット26iの詳細
を説明する。図12はその詳細なブロック図であり、図
13は外観を示す図である。図12に示すように、各ジ
ェネレータユニット26は2つのスイッチング素子46
,48とそれらを駆動する駆動回路44からなり、整流
回路22からの直流電圧を交流電圧に変換するインバー
タ部を有し、インバータ部は図13に示すように、印刷
回路基板40上に設けられる。スイッチング素子46,
48としては、MOSFETが一般的に用いられるが、
これ以外のIGBT、バイポーラトランジスタ、サイリ
スタ等を用いてもよい。インバータ部の出力が複数、こ
こでは2個の高圧トランス501,502の1次側に接
続される。高圧トランス501,502の二次側にはそ
れぞれ整流回路521,522が接続される。整流回路
521,522は直列に接続され、高圧トランスの出力
電圧の加算結果に応じた直流電圧を発生する。
Next, details of the generator unit 26i will be explained. FIG. 12 is a detailed block diagram thereof, and FIG. 13 is a diagram showing the external appearance. As shown in FIG. 12, each generator unit 26 includes two switching elements 46.
, 48 and a drive circuit 44 for driving them, and has an inverter section that converts the DC voltage from the rectifier circuit 22 into an AC voltage, and the inverter section is provided on the printed circuit board 40 as shown in FIG. . switching element 46,
As 48, MOSFET is generally used, but
Other IGBTs, bipolar transistors, thyristors, etc. may also be used. The outputs of the inverter section are connected to the primary sides of a plurality of, here two, high voltage transformers 501 and 502. Rectifier circuits 521 and 522 are connected to the secondary sides of the high voltage transformers 501 and 502, respectively. Rectifier circuits 521 and 522 are connected in series and generate a DC voltage according to the result of addition of the output voltages of the high voltage transformer.

【0047】高圧トランスの1次側では、巻線に並列に
共振用キャパシタCR1が接続され、1次側で並列共振
回路が構成される。各高圧トランスの2次巻線に直列に
共振用キャパシタCR2が接続され、2次側で直列共振
回路が構成される。このような1次と2次とのマルチ共
振回路構成により、インバータ部の効率をさらに向上さ
せることができる。マルチ共振構成は上述の共振回路の
組合せのみではなく、1次側を直列共振、2次側を並列
共振としてもよく、さらに1次側、2次側とも同じ共振
回路としてもよい。
On the primary side of the high voltage transformer, a resonant capacitor CR1 is connected in parallel to the winding, and a parallel resonant circuit is formed on the primary side. A resonance capacitor CR2 is connected in series to the secondary winding of each high-voltage transformer, and a series resonance circuit is configured on the secondary side. With such a primary and secondary multi-resonant circuit configuration, the efficiency of the inverter section can be further improved. The multi-resonance configuration is not limited to the combination of the above-mentioned resonant circuits, but may also include series resonance on the primary side and parallel resonance on the secondary side, or may have the same resonant circuit on both the primary and secondary sides.

【0048】図13に示すように、高圧トランス501
,502の1次側はモールド部42の外に配置し、高圧
トランス501,502の2次側、整流回路521,5
22をモールド部42の内部に配置する。モールド部4
2の構成は、第1実施例で説明したように、モールドす
るための容器として透明なポリカーボネイト等を使い、
モールド材としては透明なシリコーンゲル等を使うこと
が好ましいが、エポキシ等の他の固体絶縁材料を用いて
もよい。モールド部42には、整流回路521,522
からの熱を効率よく放熱するために熱伝導率の高いセラ
ミック等の放熱器54が設けられる。なお、インバータ
カード40にもスイッチング素子からの熱を放熱する放
熱器56が設けられる。
As shown in FIG. 13, a high voltage transformer 501
, 502 are arranged outside the molded part 42, and the secondary sides of the high voltage transformers 501, 502 and the rectifier circuits 521, 5
22 is placed inside the mold part 42. Mold part 4
As explained in the first embodiment, the second configuration uses transparent polycarbonate or the like as a container for molding,
Although it is preferable to use transparent silicone gel or the like as the molding material, other solid insulating materials such as epoxy may also be used. The mold part 42 includes rectifier circuits 521 and 522.
A radiator 54 made of ceramic or the like having high thermal conductivity is provided to efficiently radiate heat from the radiator. Note that the inverter card 40 is also provided with a heat radiator 56 that radiates heat from the switching elements.

【0049】このように第3実施例によれば、入力直流
電圧を交流電圧に変換するインバータを小容量の複数個
のインバータに分割し、各インバータに対して小容量の
複数個のトランスを接続して高圧発生部をユニット化す
ることにより、交流電圧の周波数を高周波化することが
でき、装置を小型軽量化できる。さらに、ユニットを固
体絶縁材料でモールド化することにより、組み立て、メ
ンテナンスが容易になる。また、トランスに共振用キャ
パシタを接続し、インバータを共振周波数で動作させる
ことにより、効率を高めることができる。その際、出力
電圧を調整するために、1つ、または数個のインバータ
の周波数のみをフィードバック制御することにより、出
力電圧の微調整のための効率の低下を最小限に抑えるこ
とができる。
As described above, according to the third embodiment, the inverter for converting input DC voltage into AC voltage is divided into a plurality of small capacity inverters, and a plurality of small capacity transformers are connected to each inverter. By unitizing the high voltage generating section, the frequency of the alternating current voltage can be increased, and the device can be made smaller and lighter. Additionally, molding the unit with solid insulating material facilitates assembly and maintenance. Furthermore, efficiency can be increased by connecting a resonance capacitor to the transformer and operating the inverter at the resonance frequency. At this time, by feedback-controlling only the frequency of one or several inverters in order to adjust the output voltage, it is possible to minimize the reduction in efficiency due to fine adjustment of the output voltage.

【0050】次に、第3実施例の変形例を説明する。図
12では、各高圧トランスの出力電圧の整流結果を加算
したが、整流方式はこれに限定されない。高圧トランス
の2次側電圧(共振用キャパシタCR2の電圧も含む)
を加算した後に整流してもよいし、図14に示すように
、数個の高圧トランスの2次側で加算した後整流しても
よい。なお、図14は各高圧トランスに共振用キャパシ
タを1つづつ接続した例を示すが、共振回路の構成はこ
れに限らない。また、図15に示すように、各高圧トラ
ンスの2次側を直接直列に接続して出力電圧を加算した
後に1つの共振用キャパシタを接続し、整流してもよい
。なお、整流回路としては、図14に示すような全波整
流回路でもよいし、図15に示すような倍電圧整流回路
でもよい。
Next, a modification of the third embodiment will be explained. In FIG. 12, the rectification results of the output voltages of each high-voltage transformer are added, but the rectification method is not limited to this. Secondary voltage of high voltage transformer (including voltage of resonance capacitor CR2)
may be added and then rectified, or as shown in FIG. 14, may be added on the secondary side of several high voltage transformers and then rectified. Although FIG. 14 shows an example in which one resonance capacitor is connected to each high-voltage transformer, the configuration of the resonance circuit is not limited to this. Alternatively, as shown in FIG. 15, the secondary sides of each high-voltage transformer may be directly connected in series and after the output voltages are added, one resonance capacitor may be connected for rectification. Note that the rectifier circuit may be a full-wave rectifier circuit as shown in FIG. 14 or a voltage doubler rectifier circuit as shown in FIG. 15.

【0051】また、放熱器は図16のような形状でもよ
い。すなわち、放熱器64の下部がモールド部42内に
埋没され整流回路部62の一側面と接することにより、
放熱効果が高められる。
Further, the heat radiator may have a shape as shown in FIG. That is, the lower part of the heat sink 64 is buried in the mold part 42 and comes into contact with one side of the rectifier circuit part 62, so that
Heat dissipation effect is enhanced.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように本発明によるX線発
生装置によれば、入力電圧を高周波数の交流電圧に変換
するインバータの出力を昇圧するトランスを、二次巻線
の巻線数の少ない小容量の複数のトランスに分割し、こ
れらのトランスの出力を加算し、加算結果をX線管に印
加することにより、印加電圧を低下することなく周波数
変換器の出力周波数を高めることができる。これにより
、装置を小型軽量化できると共に、周波数が高くなれば
その分だけ制御速度は速くなり、出力をフィードバック
すれば高精度でX線の出力値を制御できる。
As explained above, according to the X-ray generator according to the present invention, the transformer that boosts the output of the inverter that converts the input voltage into a high-frequency AC voltage can be The output frequency of the frequency converter can be increased without reducing the applied voltage by dividing into multiple transformers with a small capacity, adding the outputs of these transformers, and applying the addition result to the X-ray tube. . This makes it possible to reduce the size and weight of the apparatus, and the higher the frequency, the faster the control speed, and by feeding back the output, it is possible to control the X-ray output value with high precision.

【0053】さらに、分割したトランス、整流回路を固
体(ゲルも含む)の絶縁材料でモールドし、ユニット化
することにより、組み立て、メンテナンスが容易になる
。なお、インバータも小容量の複数のインバータに分割
し、各インバータに複数の小容量トランスを接続し、こ
れらをユニット化してもよい。
Furthermore, by molding the divided transformer and rectifier circuit with a solid (including gel) insulating material to form a unit, assembly and maintenance become easier. Note that the inverter may also be divided into a plurality of small-capacity inverters, each inverter connected to a plurality of small-capacity transformers, and these may be made into a unit.

【0054】また、高周波動作により容易に出力のリッ
プル分低減や安定化でき、しかもX線のパルス化が可能
となる。さらに、高周波数化により周波数変換器のスイ
ッチングパルスの周波数を可聴周波数以上に設定できる
ので、騒音を大幅に低減することができる。また、複数
のトランスに対してそれぞれ複数の周波数変換器を接続
すれば、各周波数変換器を独立に簡単に制御できるので
、X線管への印加電圧の調整が容易になるとともに、い
ずれかの周波数変換器が故障してもその他の周波数変換
器により装置を継続して使用することができる。
[0054] Further, by high-frequency operation, ripples in the output can be easily reduced and stabilized, and X-rays can be made into pulses. Furthermore, by increasing the frequency, the frequency of the switching pulse of the frequency converter can be set above the audible frequency, so noise can be significantly reduced. Additionally, by connecting multiple frequency converters to multiple transformers, each frequency converter can be easily controlled independently, making it easy to adjust the voltage applied to the X-ray tube, and also Even if a frequency converter fails, the device can continue to be used with other frequency converters.

【0055】さらに、トランスにキャパシタを接続し、
LC共振回路を構成し、共振動作させることにより、さ
らに高周波数化を図ることができるとともに、装置の発
熱を減らし、効率を上げることができる。
Furthermore, a capacitor is connected to the transformer,
By configuring an LC resonant circuit and operating it resonantly, it is possible to further increase the frequency, reduce heat generation of the device, and increase efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明によるX線発生装置の第1実施例の構成
を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of an X-ray generator according to the present invention.

【図2】第1実施例と対比するための従来装置における
高圧トランスの二次巻線からX線管までの部分の等価回
路図。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a portion from the secondary winding of a high-voltage transformer to an X-ray tube in a conventional device for comparison with the first embodiment.

【図3】第1実施例における高圧トランスの二次巻線か
らX線管までの部分の等価回路図。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a portion from the secondary winding of the high-voltage transformer to the X-ray tube in the first embodiment.

【図4】第1実施例の特性を示す図。FIG. 4 is a diagram showing characteristics of the first embodiment.

【図5】第1実施例の第1変形例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a first modification of the first embodiment.

【図6】第1実施例の第2変形例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a second modification of the first embodiment.

【図7】第1実施例の第3変形例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a third modification of the first embodiment.

【図8】本発明によるX線発生装置の第2実施例のブロ
ック図。
FIG. 8 is a block diagram of a second embodiment of the X-ray generator according to the present invention.

【図9】第2実施例における高圧トランスの二次巻線か
らX線管までの部分の等価回路図。
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of a portion from the secondary winding of the high-voltage transformer to the X-ray tube in the second embodiment.

【図10】第2実施例の特性を示す図。FIG. 10 is a diagram showing characteristics of the second embodiment.

【図11】本発明によるX線発生装置の第3実施例のブ
ロック図。
FIG. 11 is a block diagram of a third embodiment of the X-ray generator according to the present invention.

【図12】第3実施例のジェネレータユニットの詳細な
ブロック図。
FIG. 12 is a detailed block diagram of the generator unit of the third embodiment.

【図13】第3実施例のジェネレータユニットの外観を
示す図。
FIG. 13 is a diagram showing the appearance of a generator unit according to a third embodiment.

【図14】第3実施例の整流方式の変形例を示すブロッ
ク図。
FIG. 14 is a block diagram showing a modification of the rectification method of the third embodiment.

【図15】第3実施例の整流方式の他の変形例を示すブ
ロック図。
FIG. 15 is a block diagram showing another modification of the rectification method of the third embodiment.

【図16】第3実施例の放熱器の変形例を示す図。FIG. 16 is a diagram showing a modification of the radiator of the third embodiment.

【図17】X線発生装置の従来例のブロック図。FIG. 17 is a block diagram of a conventional example of an X-ray generator.

【図18】図17に示した従来例の等価回路図。FIG. 18 is an equivalent circuit diagram of the conventional example shown in FIG. 17.

【図19】X線発生装置の他の従来例を示す図。FIG. 19 is a diagram showing another conventional example of an X-ray generator.

【図20】X線発生装置のさらに他の従来例を示す図。FIG. 20 is a diagram showing still another conventional example of an X-ray generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…交流電源、15…X線管、22…整流回路、26
…ジェネレータユニット、28…高圧デバイダ、32…
出力電圧制御器、34…可変パルスジェネレータ、36
…固定パルスジェネレータ、38…アンドゲート、40
…インバータカード、42…モールド部。50…高圧ト
ランス、52…整流回路。
11... AC power supply, 15... X-ray tube, 22... Rectifier circuit, 26
...Generator unit, 28...High pressure divider, 32...
Output voltage controller, 34... Variable pulse generator, 36
...Fixed pulse generator, 38...And gate, 40
...Inverter card, 42...Mold part. 50... High voltage transformer, 52... Rectifier circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  X線管に直流高電圧を印加するX線発
生装置において、入力側が電源に接続され出力側が互い
に直列に接続される複数の高圧発生ユニットを具備し、
前記高圧発生ユニットのそれぞれは、入力電圧を所定の
周波数の交流電圧に変換する手段と、前記変換手段の出
力に接続され前記交流電圧を昇圧する複数の変圧手段と
、前記複数の変圧手段の出力を整流する手段とを具備す
ることを特徴とするX線発生装置。
1. An X-ray generator that applies a DC high voltage to an X-ray tube, comprising a plurality of high-voltage generating units whose input sides are connected to a power source and whose output sides are connected in series with each other,
Each of the high voltage generation units includes means for converting an input voltage into an alternating current voltage of a predetermined frequency, a plurality of transformers connected to the output of the converter and boosting the alternating voltage, and an output of the plurality of transformers. An X-ray generator characterized in that it comprises means for rectifying.
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