JPH04342997A - Inverter type x-ray device - Google Patents

Inverter type x-ray device

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Publication number
JPH04342997A
JPH04342997A JP14266491A JP14266491A JPH04342997A JP H04342997 A JPH04342997 A JP H04342997A JP 14266491 A JP14266491 A JP 14266491A JP 14266491 A JP14266491 A JP 14266491A JP H04342997 A JPH04342997 A JP H04342997A
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JP
Japan
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voltage
inverter
switching element
turn
gate
Prior art date
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Pending
Application number
JP14266491A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Uemura
植 村 秀 記
Keiichi Chabata
茶 畑 圭 一
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Publication date
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  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accomplish a small-sized X-ray device, which can operate with a high frequency even with an inverter using switching elements involving a turnoff delay time. CONSTITUTION:Each switching element 1-4 of an inverter 5 consists of IGBT, and inside of each driver circuit 6-9 a turnoff sensing circuit is furnished, which is to sense the voltage between emitter and gate of the IGBT to know that the current to the switching element 1-4 is shut off. These driver circuits 6-9 are connected with respective AND circuits 28-31, and in conformity to a current shutoff signal (Sto1 etc.) from one of the two switching elements belonging to the same string among the switching elements 1-4, the AND circuits produce a turnon signal (Sg2 etc.) for the other switching element in series connection thereto.

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、電力用のエネルギー変
換手段としてインバータを用い例えば医療用X線発生装
置などの大電力で動作周波数の高いものに適用するイン
バータ式X線装置に関し、特にターンオフ遅れ時間のあ
るスイッチング素子を用いたインバータにおいても高い
周波数で動作させることができ、装置の小形化を図るこ
とができるインバータ式X線装置に関する。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to an inverter-type X-ray device that uses an inverter as an energy conversion means for electric power and is applied to devices with high power and high operating frequency, such as medical X-ray generators, and particularly relates to a turn-off X-ray device. The present invention relates to an inverter-type X-ray apparatus that can be operated at a high frequency even with an inverter using switching elements with a delay time, and that can reduce the size of the apparatus.

【0002】0002

【従来の技術】インバータ回路は、近年、電力用のエネ
ルギー変換手段として盛んに用いられつつあり、出力電
圧の制御が容易であると共に効率が高いなどの多くの利
点を有している。そして、従来のインバータ回路は、図
7に示すように、直流電圧源Eと、複数のスイッチング
素子1,2,3,4で構成され上記直流電圧源Eの出力
電圧を交流電圧に変換するインバータ5と、このインバ
ータ5の各スイッチング素子1〜4をそれぞれ動作させ
る駆動回路6,7,8,9と、上記インバータ5からの
出力電圧を印加される負荷回路10とを有して成ってい
た。なお、図7において、符号11,12,13,14
は、上記各スイッチング素子1〜4にそれぞれ逆並列接
続されたフライホイールダイオードを示している。
2. Description of the Related Art Inverter circuits have recently been widely used as energy conversion means for electric power, and have many advantages such as easy control of output voltage and high efficiency. As shown in FIG. 7, the conventional inverter circuit is composed of a DC voltage source E and a plurality of switching elements 1, 2, 3, 4, and converts the output voltage of the DC voltage source E into an AC voltage. 5, drive circuits 6, 7, 8, and 9 for respectively operating the switching elements 1 to 4 of the inverter 5, and a load circuit 10 to which the output voltage from the inverter 5 is applied. . In addition, in FIG. 7, symbols 11, 12, 13, 14
2 shows flywheel diodes connected in antiparallel to each of the switching elements 1 to 4, respectively.

【0003】このようなインバータ回路の動作周波数は
任意に変更可能なため、回路構成部品の小形化などの目
的で、動作周波数の高周波化が図られている。このため
、上記インバータ5を構成する複数のスイッチング素子
1〜4としては、高速でターンオン及びターンオフする
高速型のスイッチング素子が望まれている。しかし、例
えば数十KW以上の大電力の用途では、高速のスイッチ
ング素子は少なく、あっても非常に高価であるか、また
は駆動方法の複雑なものが多いものであった。
Since the operating frequency of such an inverter circuit can be changed arbitrarily, efforts are being made to increase the operating frequency for the purpose of downsizing circuit components. Therefore, as the plurality of switching elements 1 to 4 constituting the inverter 5, high-speed switching elements that turn on and turn off at high speed are desired. However, in applications requiring high power, for example, tens of kilowatts or more, there are few high-speed switching elements, and even if there are, they are often very expensive or require complicated driving methods.

【0004】この程度の出力の電力変換では、上記スイ
ッチング素子1〜4として、通常のバイポーラトランジ
スタ(BJT)より高速な絶縁ゲート型バイポーラトラ
ンジスタ(以下「IGBT」と略称する)を用いること
ができる。しかし、IGBTにはフォールタイムと呼ば
れるターンオフ時の遅れ時間が存在し、このために大電
力用のIGBTの最高動作周波数は一般には十数KHz
と言われている。この周波数帯は人間の可聴周波数帯と
重なるため、騒音現象を発生させる原因となっており、
また、大電力装置を小形化する上での障害となっていた
In power conversion of this level of output, insulated gate bipolar transistors (hereinafter abbreviated as "IGBT"), which are faster than normal bipolar transistors (BJTs), can be used as the switching elements 1 to 4. However, IGBTs have a delay time during turn-off called fall time, and for this reason, the maximum operating frequency of high-power IGBTs is generally about 10 KHz.
It is said that This frequency band overlaps with the human audible frequency band and is the cause of noise phenomena.
Furthermore, this has been an obstacle to downsizing high-power devices.

【0005】ここで、上記IGBTの動作周波数を高く
できない理由を説明する。図7に示すように、それぞれ
IGBTから成る四つのスイッチング素子1〜4を組み
合わせて構成されるフルブリッジ型のインバータ5にお
いては、第一及び第四のスイッチング素子1,4の組ま
たは第二及び第三のスイッチング素子2,3の組が交互
に導通することにより、負荷回路10に交流電力を供給
している。ところが、インバータ5の同一ストリング内
で直列に接続された第一及び第二のスイッチング素子1
と2または第三及び第四のスイッチング素子3と4が、
もし同時に導通する期間があると、上記インバータ5に
入力する直流電圧源Eが上記二つのスイッチング素子1
と2、または3と4を通って短絡状態となり、負荷回路
10を通らない過大な電流が各スイッチング素子1〜4
に流れ込んでこれらを破壊してしまういわゆるアーム短
絡現象を引き起こすことがあった。
[0005] Here, the reason why the operating frequency of the above-mentioned IGBT cannot be increased will be explained. As shown in FIG. 7, in a full-bridge inverter 5 configured by combining four switching elements 1 to 4 each consisting of an IGBT, a set of first and fourth switching elements 1 and 4 or a set of second and fourth switching elements 1 and 4 are used. AC power is supplied to the load circuit 10 by alternately conducting the third switching elements 2 and 3. However, the first and second switching elements 1 connected in series within the same string of inverters 5
and the second or third and fourth switching elements 3 and 4,
If there is a period of conduction at the same time, the DC voltage source E input to the inverter 5 will be connected to the two switching elements 1.
and 2, or 3 and 4, resulting in a short circuit state, and an excessive current that does not pass through the load circuit 10 flows through each switching element 1 to 4.
This could cause a so-called arm short-circuit phenomenon in which the metal flows into the components and destroys them.

【0006】この現象を防ぐため、図8(a)〜(d)
に示すように、本来相補的に与えられるべき第一のスイ
ッチング素子1及び第二のスイッチング素子2への駆動
制御信号Q1とQ2との間、第三のスイッチング素子3
及び第四のスイッチング素子4への駆動制御信号Q3と
Q4との間に、それぞれTdなる休止期間を設け、いず
れのスイッチング素子1〜4も導通しないようにしてい
る。 この休止期間Tdの長さは、スイッチング素子1〜4と
して用いるIGBTの蓄積時間、すなわち図8(e),
(f)に示すように、上記各駆動制御信号Q1〜Q4が
それぞれ停止してもコレクタ電流Ic1,Ic2がある
時間引き続き流れるターンオフ遅れ時間、すなわちフォ
ールタイムTfの長さによって決定される。そして、常
にTf<Td                   
     …(1)の条件が成り立たなければならない
In order to prevent this phenomenon, FIGS. 8(a) to (d)
As shown in FIG. 2, between the drive control signals Q1 and Q2 to the first switching element 1 and the second switching element 2, which should be given complementary to each other, the third switching element 3
A rest period Td is provided between the drive control signals Q3 and Q4 to the fourth switching element 4, respectively, so that none of the switching elements 1 to 4 is conductive. The length of this pause period Td corresponds to the storage time of the IGBTs used as switching elements 1 to 4, that is, as shown in FIG. 8(e),
As shown in (f), even if the drive control signals Q1 to Q4 are stopped, the collector currents Ic1 and Ic2 continue to flow for a certain period of time, which is determined by the turn-off delay time, that is, the length of the fall time Tf. And always Tf<Td
...The condition (1) must be satisfied.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図8(a)〜
(f)から明らかなように、上記第(1)式の条件から
すると、総てのスイッチング素子1〜4が実際に遮断し
ている時間Td0が存在し Td0=Td−Tf                
   …(2)なる関係がある。そして、この時間Td
0はインバータ5が停止している時間に等しく、負荷回
路10には電力が供給されないため、該インバータ5の
効率を低下させる原因となるものであった。従って、上
記時間Td0はできるだけ小さな値とする必要がある。 また、インバータ5の導通比率や動作周波数を変化させ
て出力電圧を制御しようとする場合、上記時間Td0は
制御不能期間となるため、この値が大きすぎると制御性
能を低下させる原因となるものであった。これらの問題
点は、インバータ5の1周期内に占める時間Td0の割
合が大きい程発生し易いことは明らかである。
[Problem to be solved by the invention] However, FIG.
As is clear from (f), according to the conditions of the above equation (1), there is a time Td0 during which all switching elements 1 to 4 are actually cut off, and Td0 = Td - Tf
...(2) There is a relationship. And this time Td
0 is equal to the time during which the inverter 5 is stopped, and no power is supplied to the load circuit 10, which causes a reduction in the efficiency of the inverter 5. Therefore, the time Td0 needs to be as small as possible. In addition, when trying to control the output voltage by changing the conduction ratio or operating frequency of the inverter 5, the above time Td0 becomes an uncontrollable period, so if this value is too large, it will cause a decrease in control performance. there were. It is clear that these problems occur more easily as the proportion of time Td0 that occupies within one period of inverter 5 increases.

【0008】ここで、一般的なIGBTのターンオフ遅
れ時間Tfの特性の一つを示すと、図9のようになる。 図において、上記ターンオフ遅れ時間Tfは、IGBT
に流れるコレクタ電流Icや、IGBT内の接合部温度
Tjなどにより大幅に変動する特性を持っている。この
ため、前記休止期間Tdは、ターンオフ遅れ時間Tfが
最も長い条件であるTfmaxによって前記第(1)式
からTfmax<Td としなければならない。ところが、このようにして決定
した休止期間Tdでは、上記ターンオフ遅れ時間Tfが
最も短い条件であるTfminのときには、前記第(2
)式より与えられる時間Td0の値が非常に大きくなり
、前述の問題点を発生させてしまうものであった。
FIG. 9 shows one of the characteristics of the turn-off delay time Tf of a general IGBT. In the figure, the turn-off delay time Tf is
It has characteristics that vary significantly depending on the collector current Ic flowing in the IGBT, the junction temperature Tj within the IGBT, etc. For this reason, the idle period Td must satisfy Tfmax<Td according to the equation (1), where Tfmax is the longest turn-off delay time Tf. However, in the pause period Td determined in this way, when the turn-off delay time Tf is Tfmin, which is the shortest condition, the second
) The value of time Td0 given by the equation becomes very large, causing the above-mentioned problem.

【0009】以上のことからターンオフ遅れ時間Tfの
大きなスイッチング素子においては、アーム短絡現象を
防ぐのに必要な時間Td0を確保するために、休止期間
Tdは上記ターンオフ遅れ時間Tfよりは長くて且つで
きるだけ小さい値が望ましい。そして、この時間Td0
の割合を小さくするには、図8(a)に示すインバータ
周期Tiを長く取らなければならない。このことから、
従来のインバータ回路においては、インバータの動作周
波数を高くできないものであった。従って、装置の小形
化を図ることが難しいものであった。
From the above, in a switching element with a large turn-off delay time Tf, in order to secure the time Td0 necessary to prevent the arm short-circuit phenomenon, the rest period Td should be longer than the turn-off delay time Tf and as long as possible. Small values are preferred. And this time Td0
In order to reduce the ratio, the inverter period Ti shown in FIG. 8(a) must be made long. From this,
In conventional inverter circuits, the operating frequency of the inverter cannot be increased. Therefore, it has been difficult to downsize the device.

【0010】そこで、本発明は、ターンオフ遅れ時間の
あるスイッチング素子を用いたインバータにおいても高
い周波数で動作させることができ、装置の小形化を図る
ことができるインバータ式X線装置を提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention aims to provide an inverter-type X-ray apparatus that can be operated at a high frequency even with an inverter using a switching element with a turn-off delay time, and that can reduce the size of the apparatus. purpose.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるインバータ式X線装置は、直流電圧源
と、複数のスイッチング素子で構成され上記直流電圧源
の出力電圧を交流電圧に変換するインバータと、このイ
ンバータの各スイッチング素子をそれぞれ動作させる駆
動回路と、上記インバータの出力交流電圧を昇圧すると
共にこの出力を直流に変換する高電圧発生装置と、この
高電圧発生装置から出力される直流高電圧が印加される
X線管と、上記各駆動回路に制御信号を送出するインバ
ータ制御回路とを有して成るインバータ式X線装置にお
いて、上記インバータの各スイッチング素子は絶縁ゲー
ト型バイポーラトランジスタから成るものとし、上記各
駆動回路の内部には、スイッチング素子としての絶縁ゲ
ート型バイポーラトランジスタのエミッタとゲート間の
電圧を検出してそのスイッチング素子の電流が遮断した
ことを検出するターンオフ検出手段を設け、かつそれら
の駆動回路には、上記複数のスイッチング素子のうち同
一ストリング内の二つのスイッチング素子の一方からの
電流遮断信号によりこれと直列に接続された他方のスイ
ッチング素子のターンオン信号を生成する手段をそれぞ
れ接続したものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, an inverter type X-ray apparatus according to the present invention is constructed of a DC voltage source and a plurality of switching elements, and converts the output voltage of the DC voltage source into an AC voltage. An inverter for converting, a drive circuit for operating each switching element of this inverter, a high voltage generator for boosting the output AC voltage of the inverter and converting this output into DC, and a high voltage generator for converting the output from the high voltage generator. In an inverter-type X-ray apparatus comprising an X-ray tube to which a DC high voltage is applied, and an inverter control circuit that sends control signals to each of the drive circuits, each switching element of the inverter is an insulated gate bipolar Each of the drive circuits described above includes turn-off detection means for detecting the voltage between the emitter and gate of an insulated gate bipolar transistor as a switching element and detecting that the current of the switching element has been cut off. are provided, and their drive circuits generate a turn-on signal for the other switching element connected in series with the current cutoff signal from one of the two switching elements in the same string among the plurality of switching elements. These means are connected to each other.

【0012】また、上記ターンオフ検出手段は、スイッ
チング素子としての絶縁ゲート型バイポーラトランジス
タのエミッタとゲート間に挿入されたツェナーダイオー
ドのツェナー電圧によって検出レベルを設定するもので
あり、かつ上記ツェナーダイオードのツェナー電圧が、
上記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの導通時間中
又は降下時間中にゲートから見たエミッタに発生する電
圧よりは高く、その絶縁ゲート型バイポーラトランジス
タが逆回復したときのゲートから見たエミッタの電圧よ
りは低いものとすると効果的である。
Further, the turn-off detection means sets a detection level based on the Zener voltage of a Zener diode inserted between the emitter and gate of an insulated gate bipolar transistor as a switching element, and The voltage is
Higher than the voltage generated at the emitter seen from the gate during the conduction time or fall time of the insulated gate bipolar transistor, but lower than the voltage at the emitter seen from the gate when the insulated gate bipolar transistor reverse recovers. It is effective if you do it.

【0013】[0013]

【作用】このように構成されたインバータ式X線装置は
、各スイッチング素子が絶縁ゲート型バイポーラトラン
ジスタから成るインバータの各駆動回路の内部に設けら
れたターンオフ検出手段により、上記各スイッチング素
子としての絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのエミ
ッタとゲート間の電圧を検出してそれぞれのスイッチン
グ素子の電流が遮断したことを検出し、かつ上記各駆動
回路に接続されたターンオン信号生成手段により、上記
複数のスイッチング素子のうち同一ストリング内の二つ
のスイッチング素子の一方からの電流遮断信号によりこ
れと直列に接続された他方のスイッチング素子のターン
オン信号を生成するように動作する。これにより、ター
ンオフ遅れ時間のあるスイッチング素子を用いたインバ
ータを備えたインバータ式X線装置において、インバー
タの休止期間を短くして動作周波数を高くすることがで
き、かつ装置の小形化を図ることができる。
[Operation] The inverter-type X-ray apparatus configured as described above uses turn-off detection means provided inside each drive circuit of the inverter, in which each switching element is composed of an insulated gate bipolar transistor, to detect insulation as each switching element. The voltage between the emitter and gate of the gated bipolar transistor is detected to detect that the current of each switching element is cut off, and the turn-on signal generating means connected to each of the drive circuits turns on the plurality of switching elements. It operates to generate a turn-on signal for the other switching element connected in series with the current cutoff signal from one of the two switching elements in the same string. As a result, in an inverter-type X-ray device equipped with an inverter that uses a switching element with a turn-off delay time, it is possible to shorten the inverter's rest period, increase the operating frequency, and make the device more compact. can.

【0014】[0014]

【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。図1は本発明によるインバータ式X線
装置の実施例を示す回路図である。このインバータ式X
線装置は、電力用のエネルギー変換手段としてインバー
タを用い例えば医療用X線発生装置などの大電力で動作
周波数の高いものに適用するもので、図に示すように、
直流電圧源Eと、インバータ5と、駆動回路6,7,8
,9と、高電圧発生装置15と、X線管19と、インバ
ータ制御回路16とを有して成る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an inverter type X-ray apparatus according to the present invention. This inverter type
The ray device uses an inverter as an energy conversion means for electric power, and is applied to devices with high power and high operating frequency, such as medical X-ray generators, as shown in the figure.
DC voltage source E, inverter 5, and drive circuits 6, 7, 8
, 9, a high voltage generator 15, an X-ray tube 19, and an inverter control circuit 16.

【0015】上記直流電圧源Eは、直流電圧を供給する
もので、例えば商用交流電源とサイリスタ整流回路とを
組み合わせて成る。インバータ5は、上記直流電圧源E
の出力電圧を交流電圧に変換するもので、例えば四つの
スイッチング素子1,2,3,4を組み合わせてフルブ
リッジ型に構成されると共に、それらのスイッチング素
子1〜4にはそれぞれフライホイールダイオード11,
12,13,14が逆並列接続されている。駆動回路6
〜9は、上記インバータ5の各スイッチング素子1〜4
をそれぞれ動作させるもので、各スイッチング素子1〜
4に対応してそれぞれ一つずつ合計4個設けられている
The DC voltage source E supplies a DC voltage, and is formed by combining a commercial AC power source and a thyristor rectifier circuit, for example. The inverter 5 includes the DC voltage source E
It converts the output voltage of ,
12, 13, and 14 are connected in antiparallel. Drive circuit 6
-9 are respective switching elements 1-4 of the inverter 5
Each switching element 1 to
There are four in total, one for each.

【0016】高電圧発生装置15は、上記インバータ5
から出力する電圧を供給される負荷となるもので、イン
バータ5の出力交流電圧を昇圧する高圧変圧器17と、
この高圧変圧器17の出力を直流に変換する高圧整流器
18とを有して成る。そして、X線管19も負荷となる
もので、上記高圧整流器18の出力直流高電圧を印加さ
れる。この場合、上記インバータ5の交流出力は、高圧
変圧器17とコンデンサ20とから成る直列回路に供給
されるようになっており、上記高圧変圧器17の持つ漏
れリアクタンスとコンデンサ20の容量とで直列共振回
路が構成され、インバータ5に流れる電流波形を正弦波
状として、電磁誘導ノイズや各スイッチング素子1〜4
のスイッチング損失の低減を図っている。そして、上記
X線管19への入力電圧は検出器21で検出され、フィ
ードバック電圧Vfとしてインバータ制御回路16にフ
ィードバックされるようになっている。
The high voltage generator 15 is connected to the inverter 5.
a high-voltage transformer 17 that serves as a load supplied with the voltage output from the inverter 5 and boosts the output AC voltage of the inverter 5;
The high voltage rectifier 18 converts the output of the high voltage transformer 17 into direct current. The X-ray tube 19 also serves as a load, and the output DC high voltage of the high voltage rectifier 18 is applied thereto. In this case, the AC output of the inverter 5 is supplied to a series circuit consisting of a high voltage transformer 17 and a capacitor 20, and the leakage reactance of the high voltage transformer 17 and the capacitance of the capacitor 20 are connected in series. A resonant circuit is configured, and the current waveform flowing through the inverter 5 is made into a sine wave, and electromagnetic induction noise and each switching element 1 to 4 are
The aim is to reduce switching loss. The input voltage to the X-ray tube 19 is detected by a detector 21 and fed back to the inverter control circuit 16 as a feedback voltage Vf.

【0017】このインバータ制御回路16は、上記イン
バータ5の各駆動回路6〜9にそれぞれ駆動制御信号Q
1,Q2,Q3,Q4を送出するもので、上記フィード
バック電圧Vfと所定の設定電圧Vsetとを比較する
オペアンプ22と、このオペアンプ22から出力される
誤差電圧Veを入力してディジタル量に変換するA/D
変換器23と、クロック信号CKを出力するクロック信
号発振器24と、このクロック信号発振器24からのク
ロック信号CKに同期した相補的な信号を作成する第一
のフリップフロップ25と、上記クロック信号CKに同
期すると共に前記A/D変換器23からの誤差電圧ディ
ジタル量に応じたタイミングで遅延された遅延クロック
信号CKdを出力するダウンカウンタ26と、このダウ
ンカウンタ26からの遅延クロック信号CKdに同期し
た相補的な信号を作成する第二のフリップフロップ27
とから成る。そして、上記第一のフリップフロップ25
から第一及び第二の駆動回路6,7に対してそれぞれ駆
動制御信号Q1,Q2が送出され、第二のフリップフロ
ップ27から第三及び第四の駆動回路8,9に対してそ
れぞれ駆動制御信号Q3,Q4が送出される。これら四
つの駆動制御信号Q1〜Q4は、図2に示すタイミング
で送出され、駆動制御信号Q1に対する駆動制御信号Q
4、または駆動制御信号Q2に対する駆動制御信号Q3
の遅延を位相差φと呼び、この位相差φによってインバ
ータ5での負荷への導通比率が決定される。このため、
本実施例における負荷としてのX線管19の管電圧制御
は、位相差制御(PWM)方式と呼ばれている。この場
合、インバータ5の動作周波数を制御することなく位相
差φで管電圧の調整を行うため、負荷条件によって管電
圧のリップル周波数が変化せず、負荷条件及びX線曝射
時間に対するX線写真濃度のばらつきが少なく、線形性
が良い。
The inverter control circuit 16 sends a drive control signal Q to each of the drive circuits 6 to 9 of the inverter 5.
1, Q2, Q3, and Q4, and an operational amplifier 22 that compares the feedback voltage Vf with a predetermined set voltage Vset, and an error voltage Ve output from this operational amplifier 22 that is input and converted into a digital quantity. A/D
A converter 23, a clock signal oscillator 24 that outputs a clock signal CK, a first flip-flop 25 that creates a complementary signal synchronized with the clock signal CK from the clock signal oscillator 24, and a first flip-flop 25 that generates a complementary signal synchronized with the clock signal CK from the clock signal CK. A down counter 26 that is synchronized and outputs a delayed clock signal CKd delayed at a timing corresponding to the error voltage digital amount from the A/D converter 23, and a complementary clock signal CKd that is synchronized with the delayed clock signal CKd from the down counter 26. a second flip-flop 27 that creates a signal
It consists of And the first flip-flop 25
drive control signals Q1 and Q2 are sent from the second flip-flop 27 to the first and second drive circuits 6 and 7, respectively, and drive control signals are sent from the second flip-flop 27 to the third and fourth drive circuits 8 and 9, respectively. Signals Q3 and Q4 are sent out. These four drive control signals Q1 to Q4 are sent out at the timing shown in FIG.
4, or drive control signal Q3 for drive control signal Q2
This delay is called a phase difference φ, and the conduction ratio of the inverter 5 to the load is determined by this phase difference φ. For this reason,
Tube voltage control of the X-ray tube 19 as a load in this embodiment is called a phase difference control (PWM) method. In this case, since the tube voltage is adjusted by the phase difference φ without controlling the operating frequency of the inverter 5, the ripple frequency of the tube voltage does not change depending on the load conditions, and the There is little variation in concentration and good linearity.

【0018】そして、上記インバータ制御回路16と、
四つのスイッチング素子1〜4にそれぞれ接続された駆
動回路6〜9とにより、第一のスイッチング素子1と第
四のスイッチング素子4の組、または第二のスイッチン
グ素子2と第三のスイッチング素子3の組の二対を互い
に相補的に動作させることによって交流電圧を発生させ
、負荷としてのX線管19に印加するようになっている
The inverter control circuit 16 and
The drive circuits 6 to 9 connected to the four switching elements 1 to 4 respectively create a set of the first switching element 1 and the fourth switching element 4, or a set of the second switching element 2 and the third switching element 3. An AC voltage is generated by operating the two pairs in a complementary manner to each other and applied to the X-ray tube 19 as a load.

【0019】ここで、本発明においては、上記インバー
タ5の各スイッチング素子1〜4はIGBT(絶縁ゲー
ト型バイポーラトランジスタ)から成っており、上記そ
れぞれの駆動回路6〜9の内部には、上記IGBTから
成るスイッチング素子1〜4の電流が遮断したことを検
出するターンオフ検出手段が設けられている。なお、上
記駆動回路6〜9は、後述のAND回路28,29,3
0,31から出力されるゲート電圧制御信号Sg1,S
g2,Sg3,Sg4によって、それぞれIGBTから
成る第一〜第四のスイッチング素子1〜4を駆動するゲ
ート電圧を出力するものである。そして、これらの駆動
回路6〜9は、上記各スイッチング素子1〜4に流れる
コレクタ電流の遮断、すなわちターンオフを検出する回
路を内部に備えており、それぞれターンオフ検出信号S
to1,Sto2,Sto3,Sto4を出力するよう
になっている。
In the present invention, each of the switching elements 1 to 4 of the inverter 5 is composed of an IGBT (insulated gate bipolar transistor), and each of the drive circuits 6 to 9 has the IGBT Turn-off detection means is provided for detecting that the current in the switching elements 1 to 4 consisting of the following is cut off. Note that the drive circuits 6 to 9 include AND circuits 28, 29, 3, which will be described later.
Gate voltage control signals Sg1 and Sg1 output from 0 and 31
g2, Sg3, and Sg4 output gate voltages for driving the first to fourth switching elements 1 to 4, each of which is an IGBT. Each of the drive circuits 6 to 9 includes a circuit for detecting a cutoff of the collector current flowing through each of the switching elements 1 to 4, that is, a turn-off, and each receives a turn-off detection signal S.
To1, Sto2, Sto3, and Sto4 are output.

【0020】いま、第一の駆動回路6を例としてその内
部構成を説明すると、図3に示すように、直流電圧源3
2及び33と、PNPトランジスタ34と、NPNトラ
ンジスタ35と、抵抗36と、フォトカップラ37と、
抵抗38と、他のPNPトランジスタ39と、抵抗40
と、ターンオフ検出回路41とから成る。
Now, to explain the internal configuration of the first drive circuit 6 as an example, as shown in FIG.
2 and 33, a PNP transistor 34, an NPN transistor 35, a resistor 36, a photocoupler 37,
Resistor 38, another PNP transistor 39, and resistor 40
and a turn-off detection circuit 41.

【0021】上記直流電圧源32及び33は、IGBT
から成る第一のスイッチング素子1に順方向と逆方向の
ゲート電圧を供給するための電源である。なお、これら
とは別に、各駆動回路6〜9に共通した電源Vsが接地
電位GNDと共に供給されている。PNPトランジスタ
34及びNPNトランジスタ35は、上記第一のスイッ
チング素子1に対して順ゲート電圧または逆ゲート電圧
を選択してスイッチする素子である。上記PNPトラン
ジスタ34及びNPNトランジスタ35に接続された抵
抗36は、ゲート電流を第一のスイッチング素子1にと
って最適な値とするための制限抵抗である。
[0021] The DC voltage sources 32 and 33 are IGBTs.
This is a power supply for supplying forward and reverse gate voltages to the first switching element 1 consisting of the following. In addition, apart from these, a common power supply Vs is supplied to each of the drive circuits 6 to 9 together with the ground potential GND. The PNP transistor 34 and the NPN transistor 35 are elements that selectively switch the forward gate voltage or the reverse gate voltage with respect to the first switching element 1. The resistor 36 connected to the PNP transistor 34 and the NPN transistor 35 is a limiting resistor for setting the gate current to an optimal value for the first switching element 1.

【0022】フォトカップラ37は、入力側にゲート電
圧制御信号Sg1が供給されると、これを一旦光に変換
し電気的には絶縁して信号伝達するものであり、このと
き抵抗38を介して上記直流電圧源32に接続されてい
る出力側の信号は、論理L(ロー)となる。他のPNP
トランジスタ39は、上記フォトカップラ37の出力信
号の論理を反転するものであり、該フォトカップラ37
に接続されているベースが論理Lのとき、抵抗40を介
して直流電圧源32に接続されているコレクタは、論理
H(ハイ)となる。
When the gate voltage control signal Sg1 is supplied to the input side of the photocoupler 37, it converts it into light and transmits the signal while electrically insulating it. The signal on the output side connected to the DC voltage source 32 becomes logic L (low). Other PNPs
The transistor 39 inverts the logic of the output signal of the photocoupler 37.
When the base connected to is at logic L, the collector connected to DC voltage source 32 through resistor 40 is at logic H (high).

【0023】そして、上記トランジスタ39のコレクタ
が論理Hのとき、PNPトランジスタ34が導通し、同
時にNPNトランジスタ35は非導通となり、直流電圧
源32の電圧が第一のスイッチング素子1のゲートエミ
ッタ間に印加され、順ゲート電圧が印加することにより
、上記第一のスイッチング素子1が導通する。逆に、上
記トランジスタ39のコレクタが論理Lのとき、NPN
トランジスタ35が導通し、同時にPNPトランジスタ
34は非導通となり、直流電圧源33の電圧が第一のス
イッチング素子1のエミッタゲート間に印加され、逆ゲ
ート電圧が印加することにより、上記第一のスイッチン
グ素子1が非導通となる。このような構成により、前記
ゲート電圧制御信号Sg1によって第一のスイッチング
素子1を駆動するようになっている。
When the collector of the transistor 39 is at logic H, the PNP transistor 34 becomes conductive, and at the same time the NPN transistor 35 becomes non-conductive, so that the voltage of the DC voltage source 32 is applied between the gate and emitter of the first switching element 1. By applying the forward gate voltage, the first switching element 1 becomes conductive. Conversely, when the collector of the transistor 39 is at logic L, the NPN
The transistor 35 becomes conductive, and at the same time the PNP transistor 34 becomes non-conductive, and the voltage of the DC voltage source 33 is applied between the emitter gate of the first switching element 1, and a reverse gate voltage is applied, whereby the first switching Element 1 becomes non-conductive. With this configuration, the first switching element 1 is driven by the gate voltage control signal Sg1.

【0024】また、ターンオフ検出回路41は、IGB
Tから成る第一のスイッチング素子1のエミッタゲート
間に接続されており、図3に示すように、抵抗42と、
ツェナーダイオード43と、フォトカップラ44と、他
の抵抗45と、論理反転器46とから成る。上記ツェナ
ーダイオード43は、そのアノードからカソードに一定
値以上の電圧が加わると、降伏現象を起こし逆方向に電
流が流れる特性を持っている。その降伏するときの電圧
はツェナー電圧と呼ばれ、このツェナー電圧は各ツェナ
ーダイオードに固有の値であり、約2V〜40Vの範囲
で選択できる。
Further, the turn-off detection circuit 41
It is connected between the emitter gate of the first switching element 1 consisting of a resistor 42 and a resistor 42, as shown in FIG.
It consists of a Zener diode 43, a photocoupler 44, another resistor 45, and a logic inverter 46. The Zener diode 43 has a characteristic that when a voltage of a certain value or more is applied from the anode to the cathode, a breakdown phenomenon occurs and a current flows in the opposite direction. The voltage at which the Zener diode breaks down is called the Zener voltage, and this Zener voltage is a value specific to each Zener diode, and can be selected within the range of about 2V to 40V.

【0025】ここで、上記ターンオフ検出回路41の動
作を、第一のスイッチング素子1の各部波形を示した図
4を参照して説明する。なお、上記第一の駆動回路6内
で用いるトランジスタ34,35,39やフォトカップ
ラ37における伝達遅れ時間は、第一のスイッチング素
子1に対して非常に短いので、ここでは無視している。 まず、第一の駆動回路6へ入力するゲート電圧制御信号
Sg1は、図4(a)に示すような波形をしており、こ
れに従って第一のスイッチング素子1に流れるコレクタ
電流Ic1は、同図(b)に示すような波形となる。そ
して、図4(a)に示すように、ゲート電圧制御信号S
g1が論理Lとなり逆ゲート電圧を印加しても、同図(
b)に示すように、しばらくの間はコレクタ電流Ic1
は流れ続け、フォールタイムすなわちターンオフ遅れ時
間Tfの後に上記コレクタ電流Ic1は電流零となる。 第一のスイッチング素子1のゲートエミッタ間電圧Vg
e1は、図4(c)に示すように、同図(a)に示すゲ
ート電圧制御信号Sg1が論理Hになると同じに順バイ
アス状態となり、論理Lになるとターンオフ遅れ時間T
fの間だけ電圧零の状態が続き、その後同図(b)に示
すコレクタ電流Ic1が零になると同時に逆バイアス状
態となる。
The operation of the turn-off detection circuit 41 will now be described with reference to FIG. 4, which shows waveforms of various parts of the first switching element 1. Note that the transmission delay times in the transistors 34, 35, 39 and the photocoupler 37 used in the first drive circuit 6 are very short compared to the first switching element 1, so they are ignored here. First, the gate voltage control signal Sg1 input to the first drive circuit 6 has a waveform as shown in FIG. The waveform will be as shown in (b). Then, as shown in FIG. 4(a), the gate voltage control signal S
Even if g1 becomes logic L and a reverse gate voltage is applied, the same figure (
As shown in b), for a while the collector current Ic1
continues to flow, and the collector current Ic1 becomes zero after a fall time, that is, a turn-off delay time Tf. Gate-emitter voltage Vg of first switching element 1
As shown in FIG. 4(c), when the gate voltage control signal Sg1 shown in FIG. 4(a) becomes logic H, e1 similarly enters the forward bias state, and when it becomes logic L, the turn-off delay time T
The state of zero voltage continues for only a period of f, and then the collector current Ic1 shown in FIG. 3(b) becomes zero and at the same time the state becomes reverse biased.

【0026】このとき、図4(a)に示すようにゲート
電圧制御信号Sg1が論理Lになって図3に示す直流電
圧源33の電圧がNPNトランジスタ35を介して第一
のスイッチング素子1に逆バイアスとして印加されるの
に、図4(c)に示すようにターンオフ遅れ時間Tfの
間はゲートエミッタ間に電圧が発生しないのは、IGB
Tの特性としてターンオフ遅れ時間Tfの間はゲートエ
ミッタ間の接合部分に電荷が残存し、ゲートエミッタ間
のインピーダンスが低い状態であるためである。そして
、図4(b)に示すように、コレクタ電流Ic1が流れ
なくなった時点でゲートエミッタ間の逆回復が完了し、
インピーダンスが高い状態となって逆バイアスが現われ
る。このことから、図4(c)に示すように、ゲートエ
ミッタ間電圧Vge1に、ターンオフ遅れ時間Tf中の
電圧より低く且つ逆バイアス中の電圧よりは高い負のス
レッシュホールド電圧Vthを設定すると、上記ゲート
エミッタ間電圧Vge1がVthより高いときは導通状
態であり、逆にVthより低いときは非導通状態である
ことが検出できる。
At this time, as shown in FIG. 4(a), the gate voltage control signal Sg1 becomes logic L, and the voltage of the DC voltage source 33 shown in FIG. The reason why no voltage is generated between the gate and emitter during the turn-off delay time Tf as shown in FIG. 4(c) even though it is applied as a reverse bias is because the IGB
This is because, as a characteristic of T, during the turn-off delay time Tf, charges remain in the junction between the gate and emitter, and the impedance between the gate and emitter is in a low state. Then, as shown in FIG. 4(b), the reverse recovery between the gate and emitter is completed when the collector current Ic1 stops flowing.
Impedance becomes high and reverse bias appears. Therefore, as shown in FIG. 4(c), if the gate-emitter voltage Vge1 is set to a negative threshold voltage Vth that is lower than the voltage during the turn-off delay time Tf and higher than the voltage during reverse bias, the above It can be detected that when the gate-emitter voltage Vge1 is higher than Vth, it is in a conductive state, and conversely, when it is lower than Vth, it is in a non-conductive state.

【0027】そして、図3に示すターンオフ検出回路4
1において、フォトカップラ44における順方向電圧降
下を小さいものとすれば、ツェナーダイオード43のツ
ェナー電圧を上記スレッシュホールド電圧Vthと等し
い値に選択することによって、上述の検出機能を実現す
ることができる。すなわち、ターンオフ時にゲートエミ
ッタ間電圧Vge1が逆バイアス状態となり、ツェナー
電圧よりも低い負電圧になると、上記ツェナーダイオー
ド43に逆方向電流が流れ、抵抗42で適当な電流値に
制限されてフォトカップラ44に入力する。このとき、
抵抗45によってプルアップされているフォトカップラ
44の出力は論理Lとなり、論理反転器46の出力は論
理Hとなって、図4(e)に示すように、ターンオフ検
出信号Sto1が発生することとなる。
Turn-off detection circuit 4 shown in FIG.
1, if the forward voltage drop in the photocoupler 44 is made small, the above-mentioned detection function can be realized by selecting the Zener voltage of the Zener diode 43 to be equal to the threshold voltage Vth. That is, when the gate-emitter voltage Vge1 becomes a reverse bias state at turn-off and becomes a negative voltage lower than the Zener voltage, a reverse current flows through the Zener diode 43, is limited to an appropriate current value by the resistor 42, and is applied to the photocoupler 44. Enter. At this time,
The output of the photocoupler 44, which is pulled up by the resistor 45, becomes logic L, and the output of the logic inverter 46 becomes logic H, so that the turn-off detection signal Sto1 is generated as shown in FIG. 4(e). Become.

【0028】また、本発明においては、図1に示す各駆
動回路6〜9に対して、前記複数のスイッチング素子1
〜4のうち同一ストリング内の二つのスイッチング素子
の一方からの電流遮断信号によりこれと直列に接続され
た他方のスイッチング素子のターンオン信号を生成する
手段として、AND回路28,29,30,31がそれ
ぞれ接続されている。これらのAND回路28〜31は
、それぞれのスイッチング素子1〜4の駆動制御信号Q
1,Q2,Q3,Q4と、同一ストリング内の隣のスイ
ッチング素子のターンオフ検出信号Sto1,Sto2
,Sto3,Sto4とのAND信号を作り、それぞれ
ゲート電圧制御信号Sg1,Sg2,Sg3,Sg4と
して各駆動回路6,7,8,9に出力するようになって
いる。
Further, in the present invention, for each of the drive circuits 6 to 9 shown in FIG.
AND circuits 28, 29, 30, and 31 are used as means for generating a turn-on signal for the other switching element connected in series with the current cutoff signal from one of the two switching elements in the same string among 4 to 4. each connected. These AND circuits 28 to 31 receive drive control signals Q for the respective switching elements 1 to 4.
1, Q2, Q3, Q4, and turn-off detection signals Sto1, Sto2 of adjacent switching elements in the same string.
, Sto3, and Sto4 are generated and outputted to the drive circuits 6, 7, 8, and 9 as gate voltage control signals Sg1, Sg2, Sg3, and Sg4, respectively.

【0029】次に、このように構成されたインバータ式
X線装置におけるインバータ5の動作について、図5を
参照して説明する。まず、図1における第一のスイッチ
ング素子1に流れるコレクタ電流Ic1は、図5(a)
に示すような波形をしている。図5(b)は、第一のス
イッチング素子1の駆動回路6に内蔵されたターンオフ
検出回路41(図3参照)から出力されるターンオフ検
出信号Sto1を示している。このターンオフ検出信号
Sto1は、上記ターンオフ検出回路41によって、図
5(a)に示すコレクタ電流Ic1が流れている間は論
理Lとなり、上記コレクタ電流Ic1が遮断すると論理
Hとなる。 図5(c)は、図1に示す第一のフリップフロップ25
から出力される第二のスイッチング素子2への駆動制御
信号Q2を示している。この駆動制御信号Q2は、Du
ty50%であり、同じく第一のフリップフロップ25
から出力される第一のスイッチング素子1への駆動制御
信号Q1(図5(g)参照)とは相補的な関係にある。 このような状態で、上記駆動制御信号Q2と第一の駆動
回路6から出力されたターンオフ検出信号Sto1とは
、図1に示す第二のAND回路29へ入力して論理AN
Dがとられ、図5(d)に示すように、ゲート電圧制御
信号Sg2が生成され、第二の駆動回路7へ送出される
。この第二の駆動回路7は、上記ゲート電圧制御信号S
g2が論理Hのとき第二のスイッチング素子2に対して
順ゲート電圧を供給し、この結果上記第二のスイッチン
グ素子2がターンオンして、図5(e)に示すように、
コレクタ電流Ic2が流れる。
Next, the operation of the inverter 5 in the inverter type X-ray apparatus configured as described above will be explained with reference to FIG. First, the collector current Ic1 flowing through the first switching element 1 in FIG. 1 is as shown in FIG. 5(a).
It has a waveform as shown in . FIG. 5(b) shows the turn-off detection signal Sto1 output from the turn-off detection circuit 41 (see FIG. 3) built in the drive circuit 6 of the first switching element 1. This turn-off detection signal Sto1 is determined by the turn-off detection circuit 41 to have a logic L level while the collector current Ic1 shown in FIG. 5(a) is flowing, and becomes a logic H level when the collector current Ic1 is cut off. FIG. 5(c) shows the first flip-flop 25 shown in FIG.
The drive control signal Q2 to the second switching element 2 outputted from the drive control signal Q2 is shown. This drive control signal Q2 is Du
ty50%, and also the first flip-flop 25
There is a complementary relationship with the drive control signal Q1 (see FIG. 5(g)) outputted from the first switching element 1. In this state, the drive control signal Q2 and the turn-off detection signal Sto1 output from the first drive circuit 6 are input to the second AND circuit 29 shown in FIG.
D is taken, and as shown in FIG. 5(d), a gate voltage control signal Sg2 is generated and sent to the second drive circuit 7. This second drive circuit 7 receives the gate voltage control signal S
When g2 is logic H, a forward gate voltage is supplied to the second switching element 2, and as a result, the second switching element 2 is turned on, as shown in FIG. 5(e).
Collector current Ic2 flows.

【0030】すなわち、第二のスイッチング素子2のタ
ーンオンは、その駆動制御信号Q2とは無関係に、第一
のスイッチング素子1のコレクタ電流Ic1のターンオ
フ時に発生するターンオフ検出信号Sto1の立ち上が
りによってのみ決定されることとなる。このため、図8
(b)に示す従来のように駆動制御信号Q2の前に休止
期間Tdを設けなくても、図5(a)及び(e)から明
らかなように、第二のスイッチング素子2のコレクタ電
流Ic2は第一のスイッチング素子1のコレクタ電流I
c1と重複することなくターンオンすることができる。 同様のことが、図5(e)〜(h)で示される第一のス
イッチング素子1のターンオンにおいても行われ、いず
れのスイッチング素子1,2も重複して導通することは
ない。
That is, the turn-on of the second switching element 2 is determined only by the rise of the turn-off detection signal Sto1 that occurs when the collector current Ic1 of the first switching element 1 is turned off, regardless of its drive control signal Q2. The Rukoto. For this reason, Figure 8
As is clear from FIGS. 5A and 5E, even if the pause period Td is not provided before the drive control signal Q2 as in the conventional case shown in FIG. 5B, the collector current Ic2 of the second switching element 2 is the collector current I of the first switching element 1
It can be turned on without overlapping with c1. The same thing is done when turning on the first switching element 1 shown in FIGS. 5(e) to 5(h), and neither of the switching elements 1 and 2 becomes conductive redundantly.

【0031】なお、以上の説明では、簡単のために図1
におけるインバータ5の左側のストリングのみについて
述べたが、右側のストリングすなわち第三及び第四のス
イッチング素子3,4においても同様の動作が行われ、
各スイッチング素子3,4が重複して導通することはな
い。そして、上記左右のストリングの動作は、各々独立
して行われるため、左右のストリング間に存在する位相
差の関係には全く影響されず、その位相差制御の方法は
、通常の休止期間Td設定方式と同様に行うことができ
る。また、出力電圧の制御をインバータ入力電圧で行う
いわゆるAM方式においても有効である。
In the above explanation, for simplicity, FIG.
Although only the left string of the inverter 5 has been described, the same operation is performed in the right string, that is, the third and fourth switching elements 3 and 4.
Each of the switching elements 3 and 4 does not become conductive redundantly. Since the operations of the left and right strings are performed independently, they are completely unaffected by the phase difference between the left and right strings. It can be done in the same way as the method. It is also effective in a so-called AM method in which the output voltage is controlled using an inverter input voltage.

【0032】図6は駆動回路6等の内部構成の第二の例
を示す回路図である。この例においては、図3に示すP
NPトランジスタ34の代わりにPchの電界効果型ト
ランジスタ47を用いると共に、NPNトランジスタ3
5の代わりにNchの電界効果型トランジスタ48を用
いたものであり、高速なスイッチング動作が可能である
ため図1に示すインバータ5を高い周波数で動作できる
。また、各素子47,48は、電圧駆動型でゲートのス
レッシュホールド電圧が高いため、ノイズによる誤動作
が少ないという特徴を有している。そして、この例にお
けるターンオフ検出回路41′においては、第一のスイ
ッチング素子1のエミッタの電圧は、ダイオード49を
経てツェナーダイオード43に供給される。通常、ツェ
ナーダイオードのアノード側からカソード側に電流を流
すことは、その特性上好ましくないとされている。従っ
て、上記ダイオード49は、第一のスイッチング素子1
の順バイアス時に上記ツェナーダイオード43に流れる
電流を阻止している。そして、ツェナーダイオード43
のカソード側に接続された抵抗50は、上記ダイオード
49がオフしたとき上記ツェナーダイオード43のカソ
ード電位を安定化するためにある。また、ツェナーダイ
オード43のアノード側に接続されたコンデンサ51は
、第一のスイッチング素子1のゲートエミッタ間電圧V
ge1に周波数の高いノイズが発生した場合、これを吸
収するためにある。さらに、抵抗52は、上記コンデン
サ51の放電抵抗である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a second example of the internal configuration of the drive circuit 6 and the like. In this example, P
A Pch field effect transistor 47 is used instead of the NP transistor 34, and the NPN transistor 3
In this embodiment, an Nch field effect transistor 48 is used in place of the inverter 5 shown in FIG. 1, and since high-speed switching operation is possible, the inverter 5 shown in FIG. Furthermore, since each of the elements 47 and 48 is of a voltage-driven type and has a high gate threshold voltage, it is characterized by less malfunction due to noise. In the turn-off detection circuit 41' in this example, the emitter voltage of the first switching element 1 is supplied to the Zener diode 43 via the diode 49. Generally, it is considered undesirable to flow current from the anode side to the cathode side of a Zener diode due to its characteristics. Therefore, the diode 49 is connected to the first switching element 1
Current flowing through the Zener diode 43 during forward bias is blocked. And Zener diode 43
A resistor 50 connected to the cathode side of the Zener diode 43 is provided to stabilize the cathode potential of the Zener diode 43 when the diode 49 is turned off. Further, the capacitor 51 connected to the anode side of the Zener diode 43 is connected to the gate-emitter voltage V of the first switching element 1.
This is provided to absorb high frequency noise when it occurs in ge1. Furthermore, the resistor 52 is a discharge resistance of the capacitor 51.

【0033】ここで、第一のスイッチング素子1が遮断
してゲートエミッタ間電圧Vge1に逆バイアスがかか
り、この電圧がツェナー電圧を超えると、ベース電流制
限抵抗53aを介してトランジスタ54のベースに電流
が供給され、該トランジスタ54が導通する。この結果
、コレクタ電流制限抵抗53bを介してフォトカップラ
44に電流が供給され、ターンオフ検出信号Sto1が
論理Lとなって出力される。このとき、コンデンサ55
は、第一のスイッチング素子1が逆バイアスされている
間に充電され、次に順バイアスされても放電阻止ダイオ
ード56によって放電は行われず、電圧を保持し続ける
。この電圧によって、フォトカップラ44に供給する電
流の安定化を図り、ゲートエミッタ間電圧Vge1が低
下してもターンオフ検出信号Sto1の誤検出を防ぐこ
とができる。そして、図6に示す構成の駆動回路6等に
よれば、逆バイアスが低くてノイズによる誤動作の心配
がある場合でも、安定したターンオフ検出動作が行え、
さらに高いインバータ動作周波数に対応できる。
Here, when the first switching element 1 is cut off and reverse bias is applied to the gate-emitter voltage Vge1, and this voltage exceeds the Zener voltage, a current flows to the base of the transistor 54 via the base current limiting resistor 53a. is supplied, and the transistor 54 becomes conductive. As a result, a current is supplied to the photocoupler 44 via the collector current limiting resistor 53b, and the turn-off detection signal Sto1 becomes logic L and is output. At this time, the capacitor 55
is charged while the first switching element 1 is reverse-biased, and even when the first switching element 1 is then forward-biased, it is not discharged by the discharge blocking diode 56 and continues to hold the voltage. This voltage stabilizes the current supplied to the photocoupler 44 and prevents erroneous detection of the turn-off detection signal Sto1 even if the gate-emitter voltage Vge1 decreases. According to the drive circuit 6 and the like having the configuration shown in FIG. 6, even when the reverse bias is low and there is a risk of malfunction due to noise, a stable turn-off detection operation can be performed.
It can support even higher inverter operating frequencies.

【0034】このような構成のインバータ式X線装置が
適用される医療用X線発生装置では、患者の撮影部位に
より負荷条件や撮影時間が異なり、インバータ5で発生
する損失には大小がある。また、負荷範囲が10の4乗
倍程度あり、このためインバータ5に流れる電流も大き
く変化する。さらに、共振型のインバータでは各スイッ
チング素子1〜4のコレクタ電流が正弦波状となること
が多く、位相差制御方式で用いる場合、遮断電流は位相
差によって異なる。すなわち、図9に見られるようなコ
レクタ電流Icやトランジスタの接合部温度Tjによっ
て上記スイッチング素子のターンオフ遅れ時間Tfが変
化することは避けられない。図1に示す実施例によれば
、ターンオフ遅れ時間Tfの長さに応じて最適な休止期
間Tdが自動的に定められ、各スイッチング素子1〜4
への駆動制御信号Q1〜Q4に加えられたのと等価にな
る。 このため、コレクタ電流Icやトランジスタの接合部温
度Tjによってターンオフ遅れ時間Tfが変化しても、
いわゆるアーム短絡現象が起きることはない。また、実
際に遮断している時間Td0が常に最小となるようにイ
ンバータ5が動作するため、インバータの効率が低下す
ることもない。さらに、インバータ5の動作周波数を高
くしてもこれらの効果は変らず、大電力用のトランジス
タをスイッチング素子1〜4として用いても、可聴周波
数以上まで高周波化が可能となる。
In a medical X-ray generator to which an inverter-type X-ray device having such a configuration is applied, the load conditions and imaging time vary depending on the part of the patient to be imaged, and the loss generated in the inverter 5 varies in magnitude. Furthermore, the load range is approximately 10 to the fourth power, and therefore the current flowing through the inverter 5 also changes greatly. Furthermore, in a resonant type inverter, the collector current of each of the switching elements 1 to 4 is often sinusoidal, and when used in a phase difference control method, the cutoff current varies depending on the phase difference. That is, it is inevitable that the turn-off delay time Tf of the switching element changes depending on the collector current Ic and the junction temperature Tj of the transistor as shown in FIG. According to the embodiment shown in FIG. 1, the optimum idle period Td is automatically determined according to the length of the turn-off delay time Tf, and each switching element 1 to 4
It is equivalent to being added to the drive control signals Q1 to Q4. Therefore, even if the turn-off delay time Tf changes depending on the collector current Ic or the transistor junction temperature Tj,
The so-called arm short circuit phenomenon does not occur. Further, since the inverter 5 operates so that the actual cut-off time Td0 is always the minimum, the efficiency of the inverter does not decrease. Furthermore, even if the operating frequency of the inverter 5 is increased, these effects do not change, and even if high-power transistors are used as the switching elements 1 to 4, the frequency can be increased to higher than the audible frequency.

【0035】なお、以上の説明においては、直流電圧源
Eは、商用交流電源をサイリスタ整流回路で変換したも
のとしたが、本発明はこれに限らず、バッテリーなどの
電圧固定型としてもよい。また、インバータ5は、フル
ブリッジ型に限られず、ハーフブリッジ型やプッシュプ
ル型などの構成であっても休止期間Tdを用いるもので
あれば同様に適用できる。
In the above description, the DC voltage source E is a commercial AC power source converted by a thyristor rectifier circuit, but the present invention is not limited to this, and a fixed voltage type such as a battery may be used. Further, the inverter 5 is not limited to a full bridge type, and can be similarly applied to a configuration such as a half bridge type or a push-pull type as long as the inverter 5 uses the rest period Td.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
各スイッチング素子1〜4がIGBTから成るインバー
タ5の各駆動回路6〜9の内部に設けられたターンオフ
検出手段(41)により、上記各スイッチング素子1〜
4としてのIGBTのエミッタとゲート間の電圧を検出
してそれぞれのスイッチング素子1〜4の電流が遮断し
たことを検出し、かつ上記各駆動回路6〜9に接続され
たターンオン信号生成手段(28〜31)により、上記
複数のスイッチング素子1〜4のうち同一ストリング内
の二つのスイッチング素子の一方からの電流遮断信号(
Sto1〜Sto4)によりこれと直列に接続された他
方のスイッチング素子のターンオン信号を生成すること
ができる。これにより、ターンオフ遅れ時間Tfのある
スイッチング素子を用いたインバータ5を備えたインバ
ータ式X線装置において、インバータ5の休止期間Td
を短くして動作周波数を高くすることができ、かつ装置
の小形化を図ることができる。また、実際に遮断してい
る時間Td0が常に最小となるようにインバータ5が動
作するので、インバータの効率が低下することもない。
[Effects of the Invention] Since the present invention is configured as described above,
The turn-off detection means (41) provided inside each drive circuit 6-9 of the inverter 5, in which each switching element 1-4 is an IGBT, detects the
Turn-on signal generating means (28 ~31), a current cutoff signal (
Sto1 to Sto4) can generate a turn-on signal for the other switching element connected in series. As a result, in an inverter type X-ray apparatus equipped with an inverter 5 using a switching element with a turn-off delay time Tf, the inverter 5 has a rest period Td.
The operating frequency can be increased by shortening the length, and the device can be made more compact. Further, since the inverter 5 operates so that the actual cut-off time Td0 is always the minimum, the efficiency of the inverter does not decrease.

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

【図1】  本発明によるインバータ式X線装置の実施
例を示す回路図、
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an inverter-type X-ray apparatus according to the present invention,

【図2】  インバータ制御回路からインバータの各駆
動回路へ送出する駆動制御信号のタイミングを示すタイ
ミング線図、
[Figure 2] A timing diagram showing the timing of drive control signals sent from the inverter control circuit to each drive circuit of the inverter,

【図3】  インバータの駆動回路の内部構成を示す回
路図、
[Figure 3] A circuit diagram showing the internal configuration of the inverter drive circuit,

【図4】  ターンオフ検出回路の動作を説明するため
のタイミング線図、
[Figure 4] Timing diagram for explaining the operation of the turn-off detection circuit,

【図5】  本発明におけるインバータの動作を説明す
るためのタイミング線図、
[Fig. 5] Timing diagram for explaining the operation of the inverter in the present invention,

【図6】  インバータの駆動回路の内部構成の第二の
例を示す回路図、
[Fig. 6] A circuit diagram showing a second example of the internal configuration of the inverter drive circuit,

【図7】  従来のインバータ式X線装置におけるイン
バータ回路を示す回路図、
[Fig. 7] A circuit diagram showing an inverter circuit in a conventional inverter type X-ray device,

【図8】  従来例においてアーム短絡現象を防ぐため
に各駆動回路へ送出される駆動制御信号のタイミングを
示すタイミング線図、
FIG. 8 is a timing diagram showing the timing of drive control signals sent to each drive circuit in order to prevent arm short-circuiting in the conventional example;

【図9】  IGBTのターンオフ遅れ時間の特性の一
つを示すグラフ。
FIG. 9 is a graph showing one of the characteristics of turn-off delay time of IGBT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜4…スイッチング素子、  5…インバータ、  
6〜9…駆動回路、  11〜14…フライホイールダ
イオード、  15…高電圧発生装置、  16…イン
バータ制御回路、  19…X線管、  21…検出器
、  28〜31…AND回路、  41,41′…タ
ーンオフ検出回路、  43…ツェナーダイオード、 
 E…直流電圧源。
1 to 4...Switching element, 5...Inverter,
6-9... Drive circuit, 11-14... Flywheel diode, 15... High voltage generator, 16... Inverter control circuit, 19... X-ray tube, 21... Detector, 28-31... AND circuit, 41, 41' ...Turn-off detection circuit, 43...Zener diode,
E...DC voltage source.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  直流電圧源と、複数のスイッチング素
子で構成され上記直流電圧源の出力電圧を交流電圧に変
換するインバータと、このインバータの各スイッチング
素子をそれぞれ動作させる駆動回路と、上記インバータ
の出力交流電圧を昇圧すると共にこの出力を直流に変換
する高電圧発生装置と、この高電圧発生装置から出力さ
れる直流高電圧が印加されるX線管と、上記各駆動回路
に制御信号を送出するインバータ制御回路とを有して成
るインバータ式X線装置において、上記インバータの各
スイッチング素子は絶縁ゲート型バイポーラトランジス
タから成るものとし、上記各駆動回路の内部には、スイ
ッチング素子としての絶縁ゲート型バイポーラトランジ
スタのエミッタとゲート間の電圧を検出してそのスイッ
チング素子の電流が遮断したことを検出するターンオフ
検出手段を設け、かつそれらの駆動回路には、上記複数
のスイッチング素子のうち同一ストリング内の二つのス
イッチング素子の一方からの電流遮断信号によりこれと
直列に接続された他方のスイッチング素子のターンオン
信号を生成する手段をそれぞれ接続したことを特徴とす
るインバータ式X線装置。
1. A DC voltage source, an inverter configured with a plurality of switching elements and converting the output voltage of the DC voltage source into an AC voltage, a drive circuit that operates each switching element of the inverter, and a drive circuit for operating each switching element of the inverter. A high voltage generator that boosts the output AC voltage and converts this output into DC, an X-ray tube to which the high DC voltage output from the high voltage generator is applied, and sends control signals to each of the above drive circuits. In the inverter-type X-ray apparatus, each switching element of the inverter is composed of an insulated gate type bipolar transistor, and each of the drive circuits includes an insulated gate type bipolar transistor as a switching element. A turn-off detection means is provided for detecting the voltage between the emitter and gate of the bipolar transistor to detect that the current of the switching element has been cut off, and the drive circuit thereof is provided with An inverter-type X-ray apparatus characterized in that means for generating a turn-on signal for the other switching element connected in series with the current cutoff signal from one of the two switching elements is connected to each of the switching elements.
【請求項2】  上記ターンオフ検出手段は、スイッチ
ング素子としての絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
のエミッタとゲート間に挿入されたツェナーダイオード
のツェナー電圧によって検出レベルを設定するものであ
り、かつ上記ツェナーダイオードのツェナー電圧が、上
記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの導通時間中又
は降下時間中にゲートから見たエミッタに発生する電圧
よりは高く、その絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
が逆回復したときのゲートから見たエミッタの電圧より
は低いものであることを特徴とする請求項1記載のイン
バータ式X線装置。
2. The turn-off detection means sets a detection level based on the Zener voltage of a Zener diode inserted between the emitter and gate of an insulated gate bipolar transistor as a switching element, and The voltage is higher than the voltage generated at the emitter as seen from the gate during the conduction time or fall time of the insulated gate bipolar transistor, and the voltage at the emitter as seen from the gate when the insulated gate bipolar transistor recovers reversely. 2. The inverter type X-ray apparatus according to claim 1, wherein the inverter type X-ray apparatus is lower than .
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