JPH0487298A - Resonant inverter type x-ray device - Google Patents

Resonant inverter type x-ray device

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JPH0487298A
JPH0487298A JP19928590A JP19928590A JPH0487298A JP H0487298 A JPH0487298 A JP H0487298A JP 19928590 A JP19928590 A JP 19928590A JP 19928590 A JP19928590 A JP 19928590A JP H0487298 A JPH0487298 A JP H0487298A
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signal
phase difference
inverter
frequency
voltage
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JP19928590A
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Inventor
Keishin Hatakeyama
畠山 敬信
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
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Hitachi Medical Corp
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Abstract

PURPOSE:To miniaturize an X-ray device and improve efficiency by controlling the tube voltage with two parameters: operating frequency and phase difference of an inverter, gradually increasing the frequency from the start, and gradually decreasing the phase difference. CONSTITUTION:A phase difference signal generating means 9 generates the phase difference signal setting the operating phase difference of the switching element of an inverter 2 based on the tube voltage rising signal and the frequency signal. The phase difference of this phase difference signal is decreased as time elapses in response to the time change of the tube voltage rising signal and the frequency signal. The frequency signal and the phase difference signal are inputted to the drive signal generating means 10 of the switching element of the inverter 2, and the drive pulse of the switching element is outputted from the generating means 10. The frequency of the drive pulse is increased and its phase difference is decreased as time elapses. An X-ray device is miniaturized and made lightweight, its efficiency is improved, and the cost can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インバータを用いてX線管に高電圧を印加す
るインバータ式X線高電圧装置に関し、特にコンデンサ
とインダクタンスの共振を利用してX線管に高電圧を印
加する共振型インバータ式X線高電圧装置の管電圧の立
ち上げ方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an inverter type X-ray high voltage device that applies high voltage to an X-ray tube using an inverter, and in particular, relates to an inverter type X-ray high voltage device that uses an inverter to apply high voltage to an The present invention relates to a method for starting up a tube voltage of a resonant inverter type X-ray high voltage device that applies a high voltage to an X-ray tube.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の共振型インバータ式X線高電圧装置は、直流電源
電圧を高周波交流に変換する共振型インバータと、この
共振型インバータの出力電圧を昇圧する高圧変圧器と、
この高圧変圧器の出力電圧を整流する整流回路と、この
整流回路の出力電圧が印加されるX線管とを有して成っ
ていた。このようなX線高電圧装置の小形、軽量化を図
るには、上記の高圧変圧器を小形、軽量のものとするこ
とが最も有効である。そして、その高圧変圧器は、それ
への入力電圧の周波数を高くすることによって小形、軽
量化を図ることができる。
A conventional resonant inverter type X-ray high voltage device includes a resonant inverter that converts DC power supply voltage to high frequency AC, a high voltage transformer that boosts the output voltage of this resonant inverter,
It consisted of a rectifier circuit that rectified the output voltage of this high voltage transformer, and an X-ray tube to which the output voltage of this rectifier circuit was applied. In order to reduce the size and weight of such an X-ray high voltage device, it is most effective to make the above-mentioned high voltage transformer small and lightweight. The high voltage transformer can be made smaller and lighter by increasing the frequency of the input voltage thereto.

そして、このような高圧変圧器への入力電圧を高周波化
する手段として、従来、米国特許第4225788号明
細書に開示されている直列共振型インバータを用いたも
のがある。これは、高圧変圧器の漏れインダクタンスと
、こ九に直列に接続された共振用コンデンサとの共振を
利用したもので、インバータの周波数を制御して負荷と
してのX線管に供給する電圧を制御するようになってい
る。
As a means for increasing the frequency of the input voltage to such a high voltage transformer, there is a conventional method using a series resonant inverter disclosed in US Pat. No. 4,225,788. This utilizes the resonance between the leakage inductance of the high-voltage transformer and the resonance capacitor connected in series with the inverter, and controls the frequency of the inverter to control the voltage supplied to the X-ray tube as a load. It is supposed to be done.

また、特開昭63−1.90556号公報に記載されて
いるように、共振型インバータの対向する二組のスイッ
チング素子のオン、オフの位相をずらすことによってイ
ンバータ電流を遮断し、出力電圧を制御するようにした
ものもある。
Furthermore, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-1.90556, the inverter current is cut off by shifting the on/off phases of two sets of opposing switching elements of a resonant inverter, and the output voltage is reduced. Some are designed to be controlled.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記した米国特許第4225788号公報に記載された
周波数制御方式の共振型インバータを用いたX線装置、
及び特開昭63−190556号公報に記載された位相
差制御方式の共振型インバータを用いたX線装置では、
管電圧の立上げを次のように行うために改善すべき点を
有していた。
An X-ray apparatus using a frequency control type resonant inverter described in the above-mentioned US Pat. No. 4,225,788,
In the X-ray apparatus using a phase difference control type resonant inverter described in JP-A No. 63-190556,
There were points that needed to be improved in order to start up the tube voltage as follows.

(1)周波数制御方式のものでは、管電圧を立ち上げる
際に、インバータの動作周波数を例えば共振回路の共振
周波数以下の領域で低い周波数から高い周波数へと上昇
させる。ところが、インバータの動作周波数が低いとこ
ろでは、高圧変圧器へ印加される電圧の時間積分値(印
加電圧時間積)が大きくなる。そのため変圧器の鉄心の
断面積を大きくする必要が生じ、結果として変圧器の小
型化が制限されるという間層があった。
(1) In the frequency control system, when starting up the tube voltage, the operating frequency of the inverter is increased from a low frequency to a high frequency in a region below the resonant frequency of the resonant circuit, for example. However, where the operating frequency of the inverter is low, the time integral value of the voltage applied to the high voltage transformer (applied voltage time product) becomes large. Therefore, it became necessary to increase the cross-sectional area of the transformer's iron core, and as a result, there was a problem that miniaturization of the transformer was restricted.

(2)位相差制御方式のものでは、変圧器を小型化する
ため、インバータの動作周波数を所定の高い周波数とし
ておいて、位相差を大きな位相差から小さな位相差へと
変更する。しかしながら、大きな位相差で対向する2つ
のスイッチング素子をオン・オフすると、インバータ電
流が大きな領域でスイッチング素子がオン・オフするこ
ととなる。このため、スイッチング損失が太きくなり、
効率が悪くなったり、スイッチング素子は定格の大きな
高価なものを使用しなければならないという問題が生ず
る。
(2) In the phase difference control type, in order to downsize the transformer, the operating frequency of the inverter is set to a predetermined high frequency, and the phase difference is changed from a large phase difference to a small phase difference. However, when two switching elements facing each other with a large phase difference are turned on and off, the switching elements are turned on and off in a region where the inverter current is large. For this reason, switching loss increases,
Problems arise in that efficiency deteriorates and expensive switching elements with large ratings must be used.

そこで本発明は、上記のような問題を解決し、高圧変圧
器の小型・軽量化を計るとともに、効率の良いかつ低コ
ストの共振型インバータ式xi装置を提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, reduce the size and weight of a high-voltage transformer, and provide an efficient and low-cost resonant inverter type xi device.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために本発明は、直流電源と、この
直流電源の出力電圧を高周波交流に変換する共振型イン
バータと、この共振型インバータの出力電圧を昇圧する
高圧変圧器と、この高圧変圧器の出力電圧を整流する整
流回路と、この整流回路の出力電圧が印加されるX線管
とを備えた共振型インバータ式X線装置において、前記
共振型インバータの動作開始時に設定管電圧に対応して
、かつ時間の経過とともに増大する管電圧立上げ信号を
発生する手段と、前記管電圧立上げ信号に対応して前記
共振型インバータの動作周波数を時間の経過ととともに
高くする周波数信号を発生する手段と、前記管電圧立上
げ信号と前記周波数信号とに対応して前記共振型インバ
ータのスイッチング素子の動作位相差を時間の経過とと
もに小さくする位相差信号を発生する手段と、前記周波
数信号と前記位相差信号とに対応したインバータ駆動信
号を発生する手段とを設けたものである。
To achieve the above object, the present invention provides a direct current power source, a resonant inverter that converts the output voltage of the direct current power source into high frequency alternating current, a high voltage transformer that boosts the output voltage of the resonant inverter, and a high voltage transformer that boosts the output voltage of the resonant inverter. In a resonant inverter-type X-ray apparatus that is equipped with a rectifier circuit that rectifies the output voltage of the rectifier and an X-ray tube to which the output voltage of the rectifier circuit is applied, the resonant inverter corresponds to the set tube voltage when the resonant inverter starts operating. means for generating a tube voltage start-up signal that increases with the passage of time, and a frequency signal that increases the operating frequency of the resonant inverter with the passage of time in response to the tube voltage rise signal. means for generating a phase difference signal that reduces the operating phase difference of the switching elements of the resonant inverter over time in response to the tube voltage rise signal and the frequency signal; and means for generating an inverter drive signal corresponding to the phase difference signal.

〔作用〕[Effect]

X線放射に先立って、X線装置では管電圧が設定される
。管電圧が設定されると、その信号が管電圧立上げ信号
発生手段へ入力される。管電圧立上げ信号発生手段は設
定管電圧に対応して管電圧を徐々に設定値まで立上げる
ために、時間の経過に伴って徐々に増大する管電圧立上
げ信号を発生する。この管電圧立上げ信号は周波数信号
発生手段と位相差信号発生手段との双方へ出力される。
Prior to X-ray emission, the tube voltage is set in the X-ray device. When the tube voltage is set, the signal is input to the tube voltage rise signal generating means. The tube voltage rise signal generating means generates a tube voltage rise signal that gradually increases over time in order to gradually raise the tube voltage to a set value in accordance with the set tube voltage. This tube voltage rising signal is output to both the frequency signal generating means and the phase difference signal generating means.

周波数信号発生手段では、徐々に増大する管電圧立上げ
信号に基づいてインバータの動作周波数を次第に高くな
るように設定する周波数信号を生成する。一方5位相差
信号発生手段は管電圧立上げ信号と周波数信号とに基づ
いて、インバータのスイツチング素子の動作位相差を設
定する位相差信号を生成する。この位相差信号は管電圧
立上げ信号と周波数信号との時間変化に対応し、時間の
経過とともに位相差が小さくなる。
The frequency signal generating means generates a frequency signal for setting the operating frequency of the inverter to gradually increase based on the gradually increasing tube voltage rise signal. On the other hand, the 5 phase difference signal generating means generates a phase difference signal for setting the operating phase difference of the switching elements of the inverter based on the tube voltage rising signal and the frequency signal. This phase difference signal corresponds to the time change between the tube voltage rise signal and the frequency signal, and the phase difference becomes smaller as time passes.

そして、周波数信号と位相差信号とはインバータのスイ
ッチング素子の駆動信号発生手段へ入力され、駆動信号
発生手段からスイッチング素子の駆動パルスが出力され
る。この駆動パルスは時間の経過とともに、周波数が増
大すると同時に位相差が小さくなる。
Then, the frequency signal and the phase difference signal are inputted to a driving signal generating means for a switching element of the inverter, and a driving pulse for the switching element is outputted from the driving signal generating means. As time passes, the frequency of this drive pulse increases and at the same time the phase difference decreases.

インバータのスイッチング素子がこの駆動パルスによっ
て駆動されると、管電圧は時間の経過に伴って次第に設
定値と上昇させられる。
When the switching elements of the inverter are driven by this drive pulse, the tube voltage is gradually increased to the set value over time.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図乃至第8図を用いて説
明する。第1図は本発明による共振型インバータ式X線
装置の主回路構成を示している。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. 1 shows the main circuit configuration of a resonant inverter type X-ray apparatus according to the present invention.

第1図において、1は直流電源、例えば商用電源を整流
して直流電圧を出力するもの、又はバッテリーから成る
。2はインバータで前記直流電源1の出力を高周波交流
に変換するもので、トランジスタT rl+ Tr2.
Tr3+ TriとそれらのトランジスタTrl〜T 
r 4の各々に逆並列接続されたダイオードD1. D
zs Da、 D番とでフルブリッジ型インバータを構
成したもの、3はインバータ2の出力電圧を昇圧する高
圧変圧器、4は整流回路で高圧変圧器3の出力電圧を全
波整流するもの、5は整流回路4の出力電圧が静電容量
C2を有する高圧ケーブル(図示省略)を介して印加さ
れるX線を放射するX線管である。なお、高圧変圧器3
は一次巻線と二次巻線とを有し、−次巻線に直列に共振
用コンデンサC1が接続され、これらの−次巻線と共振
用コンデンサC1との接続体がインバータ2の出力側に
接続されている。6は本装置の操作卓、7は管電圧立上
げ信号発生回路、8は周波数信号発生回路、9は位相差
信号発生回路、10はパルス分配回路、11はトランジ
スタT r 1〜Triのベース駆動回路である。
In FIG. 1, reference numeral 1 consists of a DC power source, for example, one that rectifies a commercial power source and outputs a DC voltage, or a battery. 2 is an inverter that converts the output of the DC power supply 1 into high-frequency AC, and transistors T rl+ Tr2 .
Tr3+ Tri and their transistors Trl~T
diodes D1 . D
zs Da and D constitute a full bridge type inverter, 3 is a high voltage transformer that boosts the output voltage of inverter 2, 4 is a rectifier circuit that performs full wave rectification of the output voltage of high voltage transformer 3, 5 is an X-ray tube that emits X-rays to which the output voltage of the rectifier circuit 4 is applied via a high-voltage cable (not shown) having a capacitance C2. In addition, high voltage transformer 3
has a primary winding and a secondary winding, a resonant capacitor C1 is connected in series to the -order winding, and the connection body between these -order windings and the resonance capacitor C1 is the output side of the inverter 2. It is connected to the. Reference numeral 6 designates the operation console of this device, 7 designates a tube voltage start-up signal generation circuit, 8 designates a frequency signal generation circuit, 9 designates a phase difference signal generation circuit, 10 designates a pulse distribution circuit, and 11 designates base drives of transistors T r 1 to Tri. It is a circuit.

本発明は、第1図に示すように、操作卓6からの管電圧
設定信号V s e t を管電圧立上げ信号発生回路
7へ入力して、時間の経過に伴ってステップ状に増大す
る信号■、を作成し、この信号■1を周波数信号発生回
路8と位相差信号発生回路9とへ入力し、周波数信号発
生回路8ではインバータ2の動作周波数を漸次増大させ
るパルスPt を発生させるとともに、位相差信号発生
回路9では管電圧立上げ信号発生回路7の出力信号■1
と前記周波数信号発生回路8の出力パルスPiとから管
電圧設定値に対応して位相差のずれがだんだん少なくな
るパルスPφを作成し、これらのパルスPt、Pφから
インバータ2のトランジスタT r 1〜Traを駆動
するパルスを作成するものである。
As shown in FIG. 1, the present invention inputs a tube voltage setting signal V set from an operation console 6 to a tube voltage start-up signal generation circuit 7, and increases the tube voltage in steps as time passes. The signal ■1 is inputted to the frequency signal generation circuit 8 and the phase difference signal generation circuit 9, and the frequency signal generation circuit 8 generates a pulse Pt that gradually increases the operating frequency of the inverter 2. , in the phase difference signal generation circuit 9, the output signal ■1 of the tube voltage rise signal generation circuit 7
and the output pulse Pi of the frequency signal generation circuit 8, a pulse Pφ whose phase difference gradually decreases in accordance with the tube voltage setting value is created, and from these pulses Pt and Pφ, the transistors T r 1 to T r of the inverter 2 are generated. This is to create a pulse to drive Tra.

以下、第2図と第4図、及び第5図と第7図により周波
数信号の発生方法、及び位相差信号の発生方法を説明す
る。
Hereinafter, a method of generating a frequency signal and a method of generating a phase difference signal will be explained with reference to FIGS. 2 and 4, and FIGS. 5 and 7.

第2図は周波数信号発生回路8の一構成例を示す図、第
4図はその動作波形図である。なお、第3図は共振型イ
ンバータX線装置のインバータ動作周波数と管電圧の関
係を示している。第2図において、81は鋸歯状波発生
回路、82は演算増幅器、83は比較器、84は分周器
である。この周波数信号発生回路8は、入力電圧V+、
即ち操作卓6から出力される管電圧設定信号V s e
 tに対応して管電圧立上げ信号発生回路7が出力する
信号■エ を入力し、この入力信号■1に対し、第3図
に示すような関係で周波数信号Pz を出力させるもの
である。演算増幅器82は予め所定値に定められた定電
圧信号Vc と前記信号■1との差信号(Vc  Vl
)を出力し、一方、鋸歯状波発生回路81は第4図に示
す波形の信号■。を出力する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the frequency signal generation circuit 8, and FIG. 4 is an operational waveform diagram thereof. Note that FIG. 3 shows the relationship between the inverter operating frequency and tube voltage of the resonance type inverter X-ray apparatus. In FIG. 2, 81 is a sawtooth wave generating circuit, 82 is an operational amplifier, 83 is a comparator, and 84 is a frequency divider. This frequency signal generation circuit 8 has an input voltage V+,
That is, the tube voltage setting signal V s e output from the console 6
The signal (d) outputted by the tube voltage rise signal generation circuit 7 in response to time t is inputted, and the frequency signal Pz is outputted in the relationship shown in FIG. 3 with respect to this input signal (d)1. The operational amplifier 82 generates a difference signal (Vc Vl
), and on the other hand, the sawtooth wave generating circuit 81 outputs a signal ■ having the waveform shown in FIG. Output.

これらの信号(VC−Vl)とvnとが比較器83へ入
力される。比較器83は(VC−Vl)とVnとを比較
し信号Pc を出力する。信号Pcは(VC−Vl)と
Vnとが一致したときに0”となり、それ以外のときは
411 +1となる。そしてこの″○″呂力で鋸歯状波
発生回路81はリセツトされるようになっている。比較
器83の出力信号Pcは分周器84へ入力され分周され
、周波数信号P、となってパルス分配回路10へ出力さ
れる。また、信号Pcは管電圧立上げ信号発生回路7へ
出力される。管電圧立」二げ信号発生回路7はPcの2
パルス毎に順次増大するvI を出力する。
These signals (VC-Vl) and vn are input to the comparator 83. Comparator 83 compares (VC-Vl) and Vn and outputs signal Pc. The signal Pc becomes 0" when (VC-Vl) and Vn match, and becomes 411+1 otherwise.The sawtooth wave generating circuit 81 is reset by this "○" force. The output signal Pc of the comparator 83 is input to the frequency divider 84, frequency-divided, becomes a frequency signal P, and is output to the pulse distribution circuit 10.The signal Pc is also input to the tube voltage rise signal generation It is output to the circuit 7.The tube voltage rise signal generation circuit 7
Outputs vI which increases sequentially for each pulse.

次に、位相差信号発生回路9について説明する。Next, the phase difference signal generation circuit 9 will be explained.

位相差信号発生回路9は、−例として第5図に示すよう
に、前記周波数信号P、を入力し、第7図に示す鋸歯状
波信号VS を出力する鋸歯状波発生回路(2)91と
、管電圧立上げ信号を反転する反転器92と、この鋸歯
状波信号Vs と反転器92の出力信号V 1’  と
を比較し、V s > V t ’の間に位相差信号P
φを出力する比較器(2)93とから構成されている。
The phase difference signal generation circuit 9 is, for example, as shown in FIG. 5, a sawtooth wave generation circuit (2) 91 which inputs the frequency signal P and outputs a sawtooth wave signal VS shown in FIG. and an inverter 92 that inverts the tube voltage rising signal, and compares this sawtooth wave signal Vs with the output signal V 1' of the inverter 92, and generates a phase difference signal P between V s > V t '.
The comparator (2) 93 outputs φ.

第7図に示すようにP’zの立上りとPφの立上りとの
間を位相差φとすると、位相差φは時間の経過とともに
小さくなる。この位相差信号Pφはパルス分配回路10
へ出力される。
As shown in FIG. 7, when the phase difference φ is defined as the rise of P'z and the rise of Pφ, the phase difference φ becomes smaller as time passes. This phase difference signal Pφ is supplied to the pulse distribution circuit 10
Output to.

次に、第8図を交えて第1図に示すインバータ式X線装
置の管電圧の立上げ動作を説明する。
Next, the tube voltage startup operation of the inverter type X-ray apparatus shown in FIG. 1 will be explained with reference to FIG.

操作者が操作卓6で管電圧を設定しく勿論、X線装置で
あるので管電流、X線放射時間も設定される)、X線放
射指令を入力すると、管電圧設定信号V s e + 
が操作卓6より管電圧立上げ信号発生回路7へ出力され
る。すると管電圧立上げ信号発生回路7は第8図(c)
に示すような時間とともにステップ状に増大する管電圧
立上げ信号V1 を出力する。この管電圧立上げ信号v
1は周波数信号発生回路8及び位相差信号発生回路9へ
入力される。周波数信号発生回路8は第4図に示すよう
に、時間とともにステップ状に増大する信号V。
When the operator sets the tube voltage on the console 6 (of course, since this is an X-ray device, the tube current and X-ray emission time are also set) and inputs an X-ray emission command, the tube voltage setting signal V s e +
is output from the console 6 to the tube voltage start-up signal generation circuit 7. Then, the tube voltage rise signal generation circuit 7 is as shown in FIG. 8(c).
It outputs a tube voltage rise signal V1 that increases stepwise with time as shown in FIG. This tube voltage rising signal v
1 is input to the frequency signal generation circuit 8 and the phase difference signal generation circuit 9. As shown in FIG. 4, the frequency signal generating circuit 8 generates a signal V that increases stepwise with time.

を基に、定電圧信号Vc とvl との差(vc−vl
)と、鋸歯状波信号■。とからパルス状の周波数信号P
t を作成する。このP、は、時間とともにステップ状
に増大するvlに対応して、時間とともに周波数が増加
する。そして、このPtはパルス分配回路10と、位相
差信号発生回路9へ入力される。位相差信号発生回路9
はV、を反転したvi′  と、Piを基に作成された
鋸歯状波信号Vsとを比較して位相差信号Pφを作成す
る。この位相差信号Pφはパルス分配回路10へ出力さ
れる。パルス分配回路10は周波数信号P1と位相差信
号Pφとを入力し、第8図に示す(f)。
Based on, the difference between the constant voltage signals Vc and vl (vc-vl
) and sawtooth signal■. and a pulsed frequency signal P
Create t. The frequency of this P increases with time, corresponding to vl which increases stepwise with time. This Pt is then input to the pulse distribution circuit 10 and the phase difference signal generation circuit 9. Phase difference signal generation circuit 9
A phase difference signal Pφ is created by comparing vi′, which is the inversion of V, with a sawtooth wave signal Vs created based on Pi. This phase difference signal Pφ is output to the pulse distribution circuit 10. The pulse distribution circuit 10 receives the frequency signal P1 and the phase difference signal Pφ as shown in FIG. 8(f).

(g)、(h)、(i)のパルス信号を作成し出力する
。パルス信号(f)〜(i)のうち(f)と(h)及び
(g)と(j)は互いにオンとオフとが逆に出力される
ようになっており、パルス分配回路10は第8図の(f
)、(g)、(h)、(i)に示すパルス信号をそれぞ
れベース駆動回路11a〜1 ]、 dへ出力する。ベ
ース駆動回路11a〜lldはパルス分配回路10の出
力信号の各々を増幅して、インバータ2のトランジスタ
T r 1〜Tr4のベースへ供給して、 トランジス
タTrx−Tr4を駆動する。
Create and output pulse signals (g), (h), and (i). Of the pulse signals (f) to (i), (f) and (h) and (g) and (j) are outputted in the on and off states in reverse order, and the pulse distribution circuit 10 (f
), (g), (h), and (i) are output to the base drive circuits 11a-1] and d, respectively. The base drive circuits 11a to lld amplify each of the output signals of the pulse distribution circuit 10 and supply the amplified signals to the bases of the transistors Tr1 to Tr4 of the inverter 2, thereby driving the transistors Trx to Tr4.

次に、インバータ2の動作を説明する。周波数信号Pt
 が111 I+となった時刻t1にベース駆動回路1
1よりトランジスタTrlをオンする(f)が出力され
、トランジスタT r 1がオンする。次いで、位相差
信号Pφが111 I+となった時刻t2にベース駆動
回路11はトランジスタTr4をオンする(g)を出力
する。これによってトランジスタTriとTr4の双方
がオンし、TrxとTr4を含んで形成される共振回路
にコンデンサとインダクタンスで定まる振動周期の電流
(共振電流)が流れる。
Next, the operation of inverter 2 will be explained. Frequency signal Pt
At time t1 when the voltage becomes 111 I+, the base drive circuit 1
1 outputs (f) which turns on the transistor Trl, and the transistor T r 1 turns on. Next, at time t2 when the phase difference signal Pφ becomes 111 I+, the base drive circuit 11 outputs (g) which turns on the transistor Tr4. This turns on both transistors Tri and Tr4, and a current (resonant current) with an oscillation period determined by the capacitor and inductance flows through the resonant circuit formed including Trx and Tr4.

この振動周期を定めるコンデンサとインダクタンスのう
ち、コンデンサは、高圧変圧器3の一次巻線に直列接続
された共振用コンデンサC1と、高圧変圧器3の二次巻
線の層間に存在する浮遊容量と、整流回路4からxi管
5に至る高圧ケーブルの浮遊容量C2とであり、インダ
クタンスは高圧変圧器3の漏れインダクタンス(図示略
)と配線のインダクタンスとである。
Of the capacitors and inductances that determine this oscillation period, the capacitors include a resonance capacitor C1 connected in series to the primary winding of the high voltage transformer 3, and a stray capacitance existing between the layers of the secondary winding of the high voltage transformer 3. , and the stray capacitance C2 of the high voltage cable from the rectifier circuit 4 to the xi tube 5, and the inductance is the leakage inductance (not shown) of the high voltage transformer 3 and the inductance of the wiring.

周波数信号Pfは時刻t3で(l OI+となり、これ
によりトランジスタT r 1がオフし、トランジスタ
T r z→共共振コンデンサC工高高圧変圧器一次巻
線→トランジスタT目の回路を流れていた共振電流が遮
断され、一方トランジスタTr2がオンする。そして時
刻t8を経過すると、トランジスタT目とTrzが同時
にオンしているが、トランジスタT r sとTrxが
オフしているので、直流電源1からは電流が流れない。
The frequency signal Pf becomes (lOI+) at time t3, which turns off the transistor T r 1, and the resonance flowing through the circuit of the transistor T r z → resonant capacitor C high-voltage transformer primary winding → transistor T. The current is cut off, and on the other hand, the transistor Tr2 is turned on.Then, after time t8, the T-th transistor and Trz are turned on at the same time, but since the transistors Trs and Trx are turned off, there is no current from the DC power supply 1. No current flows.

時刻t4でパルス分配回路10からの信号でベース駆動
回路11はトランジスタTr4をオフするとともに、ト
ランジスタTr3をオンする。すると、トランジスタT
rzとT r 3とを含んで形成される共振回路に共振
電流が流れる。
At time t4, the base drive circuit 11 turns off the transistor Tr4 and turns on the transistor Tr3 in response to a signal from the pulse distribution circuit 10. Then, the transistor T
A resonant current flows through a resonant circuit formed including rz and T r 3.

時刻t5でインバータの第1動作周期が終了し、周波数
信号Ptは再びtL I ITとなる。この時、トラン
ジスタTr2はオフし、またトランジスタT r 1が
オンし、次いでインバータは第2動作周期へ入る。イン
バータの第2動作周期に入った時刻t。
At time t5, the first operation cycle of the inverter ends, and the frequency signal Pt becomes tL I IT again. At this time, the transistor Tr2 is turned off, and the transistor Tr1 is turned on, and then the inverter enters the second operation cycle. Time t when the inverter enters the second operation cycle.

において、位相差信号Pφが111 ITとなる。この
時、トランジスタTr2はオフし、トランジスタTri
がオンする。以下、時刻t7においてP□が11 CL
IT 、 Pφがtr O″′となり、T r sがオ
フし、Tr2がオンする。時刻t8において、Tr4が
オフし、T r 3がオンし、時刻t8でインバータの
第2動作周期が終了する。
, the phase difference signal Pφ becomes 111 IT. At this time, transistor Tr2 is turned off, and transistor Tri
turns on. Below, at time t7, P□ is 11 CL
IT, Pφ becomes trO''', Trs is turned off, and Tr2 is turned on. At time t8, Tr4 is turned off, and Tr3 is turned on, and the second operation cycle of the inverter ends at time t8. .

そして、以下、第3動作周期、・・・、第n動作周期と
いう具合にインバータが動作する。そして、第n動作周
期が終了した時刻tNにおいて管電圧立上げ信号Vi 
は定常値となり、これ以降インバータは管電圧がVse
t となる周波数、位相差(第8図では位相差は零とし
である。)で繰り返し動作する。
Thereafter, the inverter operates in the third operation cycle, . . . , the n-th operation cycle. Then, at time tN when the n-th operation cycle ends, the tube voltage rise signal Vi
becomes a steady value, and from then on the inverter has a tube voltage of Vse.
It operates repeatedly at a frequency and a phase difference of t (in FIG. 8, the phase difference is assumed to be zero).

以上の管電圧立上げ時のインバータの動作周期を順次、
T□、 Tel T31・・・、Tnとすると、これら
はT1>Tz>T3>−>Tnとなり、また位相差を順
次、φ工、φ2.φ3.・・・、φ。とすると、それら
はφ1〉φ2〉φ3〉・・〉φ、となる。
The operating cycles of the inverter at the time of starting up the tube voltage are as follows:
T□, Tel T31..., Tn, these become T1>Tz>T3>->Tn, and the phase difference is sequentially φ, φ2... φ3. ...,φ. Then, they become φ1>φ2>φ3>...>φ.

このように共振型インバータの周波数と位相差とを上記
の如く制御することにより高圧変圧器3の1次巻線に生
じた共振電流から高圧変圧器3の励磁電流と2次巻線の
浮遊容量に流れる電流とを減じた高圧電流が整流回路4
で整流された高圧ケーブルの浮遊容量で平滑されてX線
管5に印加され、X線管5からX線が放射される。そし
て、上記の如くインバータを制御することにより、X線
管に印加される電圧は次第に増加するように制御される
By controlling the frequency and phase difference of the resonant inverter as described above, the resonance current generated in the primary winding of the high voltage transformer 3 is converted into the exciting current of the high voltage transformer 3 and the stray capacitance of the secondary winding. The high-voltage current that is obtained by subtracting the current flowing through the rectifier circuit 4
The X-rays are smoothed by the stray capacitance of the high-voltage cable rectified by and applied to the X-ray tube 5, and the X-rays are emitted from the X-ray tube 5. By controlling the inverter as described above, the voltage applied to the X-ray tube is controlled to gradually increase.

以上説明したように本実施例によれば、設定管電圧に対
して、共振型インバータの動作周波数を徐々に増加する
とともに1位相差を徐々に小さくして管電圧を立上げる
ようにしたので、従来袋打のように、動作周波数のみの
制御法における低周波数時の高圧変圧器の印加電圧時間
積の増大による鉄心の大型化、及び位相差のみの制御法
におけるインバータ電流(共振電流)の大きいところで
のインバータスイッチング素子のオン/オフによる損失
の増大との双方の問題を回避することができる。
As explained above, according to this embodiment, the operating frequency of the resonant inverter is gradually increased with respect to the set tube voltage, and the 1 phase difference is gradually decreased to raise the tube voltage. As with conventional double-stroke control, the iron core becomes larger due to an increase in the applied voltage time product of the high-voltage transformer at low frequencies in the control method that uses only the operating frequency, and the inverter current (resonant current) increases in the control method that uses only the phase difference. By the way, both problems of increased loss due to on/off of the inverter switching element can be avoided.

次に、第9図により本発明の第2の実施例を説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

この第2の実施例は、実際の管電圧を検出して、その検
出値を管電圧立上げ信号と比較し、その差を次に出力す
る管電圧立上げ信号に加算して7その補正された管電圧
立上げ信号を周波数信号発生回路及び位相差信号発生回
路へ出力し、管電圧を正確に立上げ設定可能としたもの
である。
This second embodiment detects the actual tube voltage, compares the detected value with the tube voltage rise signal, and adds the difference to the tube voltage rise signal to be output next. The tube voltage start-up signal is outputted to the frequency signal generation circuit and the phase difference signal generation circuit, thereby making it possible to accurately set up and set the tube voltage.

第9図の構成において、12は実際にX線管5へ印加さ
れた電圧を検出する。例えば分圧器より成る管電圧検出
器、13は管電圧検出器12の出力信号をインバータ2
の制御系で用いる信号に対応した信号に変換する信号変
換回路、14は誤差増幅器で管電圧立上げ信号発生回路
7のある回の出力信号とそれによる信号変換回路13の
出力信号との誤差を求め、次回の管電圧立上げ信号に加
算して出力するものである。その他の構成は第1図と同
様であるので説明は省略し、次に第9図の構成装置の動
作を説明する。
In the configuration shown in FIG. 9, reference numeral 12 detects the voltage actually applied to the X-ray tube 5. In the configuration shown in FIG. For example, a tube voltage detector 13 consisting of a voltage divider converts the output signal of the tube voltage detector 12 into an inverter 2.
14 is an error amplifier that converts the error between the output signal of the tube voltage rise signal generation circuit 7 at a certain time and the resulting output signal of the signal conversion circuit 13. This is calculated, added to the next tube voltage rise signal, and output. The rest of the configuration is the same as that in FIG. 1, so the explanation will be omitted. Next, the operation of the configuration device in FIG. 9 will be explained.

インバータ2の第に動作周期において、管電圧立上げ信
号としてVlkが周波数信号発生回路8及び位相差信号
発生回路9へ出力されると、周波数信号発生回路8から
周波数信号P1kが、そして位相差信号発生回路9から
Pφ3が出力される。インバータ2は前記Pxk及びP
φkに基づいてパルス分配回路から出力される駆動パル
ス群によってトランジスタT目〜Tr4が駆動される。
In the first operation cycle of the inverter 2, when Vlk is output as a tube voltage rise signal to the frequency signal generation circuit 8 and the phase difference signal generation circuit 9, the frequency signal generation circuit 8 outputs the frequency signal P1k and then the phase difference signal. Pφ3 is output from the generating circuit 9. The inverter 2 has the above-mentioned Pxk and P
The T-th transistors to Tr4 are driven by a drive pulse group output from the pulse distribution circuit based on φk.

これによって生じた共振電流によってX線管5に管電圧
が印加される。この管電圧は管電圧検出器12によって
検出され、信号変換回路13へ出力される。信号変換回
路13は入力した信号をインバータ制御系での信号に対
応するように変換してそれを誤差増幅器14へ出力する
。誤差増幅器14は管電圧立上げ信号VIkと、このV
IkによってX線管5に印加された管電圧の検出信号V
Xkとの差αを演算する。
A tube voltage is applied to the X-ray tube 5 by the resonance current generated thereby. This tube voltage is detected by a tube voltage detector 12 and output to a signal conversion circuit 13. The signal conversion circuit 13 converts the input signal to correspond to the signal in the inverter control system and outputs it to the error amplifier 14. The error amplifier 14 receives the tube voltage rise signal VIk and this V
Detection signal V of the tube voltage applied to the X-ray tube 5 by Ik
Calculate the difference α from Xk.

次のインバータ2の動作周期、即ち第(k+1)動作周
期となると、管電圧立上げ信号発生回路7はVl(k+
11を出力する。このV t(m+t+が誤差増幅器1
4へ入力されると、誤差増幅器14はvIkとV x 
bとの差αをVI(h+s+へ加算して出力する。これ
によって、第(k+1)動作周期のインバータ2の動作
周波数及び位相差が設定される。以下、この新たに設定
された周波数と位相差でインバータ2が動作して管電圧
がX線管5へ印加される。
At the next operating cycle of the inverter 2, that is, the (k+1)th operating cycle, the tube voltage rise signal generation circuit 7 outputs Vl(k+1).
Outputs 11. This V t(m+t+ is the error amplifier 1
4, the error amplifier 14 outputs vIk and V x
The difference α from b is added to VI(h+s+) and output. This sets the operating frequency and phase difference of the inverter 2 in the (k+1)th operating cycle.Hereinafter, this newly set frequency and phase will be The inverter 2 operates based on the phase difference, and tube voltage is applied to the X-ray tube 5.

この第2の実施例によれば、インバータの動作周期毎に
実際の管電圧をフィードバックして次回の動作周波数と
位相差を設定するので、管電圧の立上げがスムーズに行
えるとともに、管電圧を正確に設定することができる。
According to this second embodiment, the actual tube voltage is fed back every operating cycle of the inverter to set the next operating frequency and phase difference. Can be set accurately.

そしてまた、直流電源電圧の変動等があっても、その影
響を受けることなく、管電圧を常に設定値とすることが
できる。
Further, even if there is a fluctuation in the DC power supply voltage, the tube voltage can always be kept at the set value without being affected by the fluctuation.

以上本発明について、好ましい実施例を2つ挙げて説明
したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく
、要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。た
とえば、インバータの方式はフルブリッジ式に代えてハ
ーフブリッジ式にしても良く、また共振方式は共振用コ
ンデンサを付加した方式に代え、高圧変圧器自体が有し
ている漏れインダクタンスと浮遊容量とを共振素子とす
る方式やその他の共振方式としても良い。
Although the present invention has been described above with reference to two preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the inverter system may be a half-bridge system instead of a full-bridge system, and the resonance system may be replaced with a system that adds a resonant capacitor, which eliminates the leakage inductance and stray capacitance of the high-voltage transformer itself. A method using a resonant element or another resonant method may be used.

また、インバータのスイッチング素子について言えば、
バイポーラトランジスタに代えて自己遮断の可能な素子
、例えばGT○やIGBTを用いても良い。
Also, regarding the switching elements of the inverter,
In place of the bipolar transistor, a self-blocking element such as GT◯ or IGBT may be used.

さらに、上記実施例はアナログ制御で行う例で説明した
が、管電圧立上げ信号発生回路2周波数信号発生回路9
位相差信号発生回路、パルス分配回路等での信号をディ
ジタル化し、マイクロプロセッサユニット(MPU)や
RAM、ROM等のメモリを用いて制御系を構成しても
良いことは勿論である。
Furthermore, although the above embodiment has been explained using analog control, the tube voltage start-up signal generation circuit 2 frequency signal generation circuit 9
Of course, the control system may be constructed by digitizing the signals from the phase difference signal generation circuit, pulse distribution circuit, etc., and using a microprocessor unit (MPU), memory such as RAM, ROM, etc.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば、管電圧をインバータ
の動作周波数と位相差との2つのパラメータを用い、か
つ周波数は始動開始から徐々に増加させ、位相差は徐々
に小さくするようにしたので、従来装置の周波数制御の
み、または位相差制御のみで管電圧を立ち上げる方式の
有す欠点を解消することができる。すなわち、本発明で
は、インバータの周波数が低い動作周期のところでも位
相差が零でないので、高圧変圧器の印加電圧時間積を小
さくすることができる。したがって、高圧変圧器の鉄心
を小さくすることができる。
As described above, according to the present invention, the tube voltage is determined using two parameters, the operating frequency of the inverter and the phase difference, and the frequency is gradually increased from the start of startup, and the phase difference is gradually decreased. Therefore, it is possible to eliminate the drawbacks of the conventional system in which the tube voltage is started up only by frequency control or only by phase difference control. That is, in the present invention, since the phase difference is not zero even in the operating cycle where the frequency of the inverter is low, the applied voltage time product of the high voltage transformer can be reduced. Therefore, the iron core of the high voltage transformer can be made smaller.

また、位相差と周波数との2つのパラメータを併せて制
御するため、共振電流が大きい位相でスイッチング素子
をオン/オフすることを周波数のパラメータで回避する
ことができる。したがって、インバータでのスイッチン
グ損失を小さくすることができる。
Furthermore, since the two parameters of phase difference and frequency are controlled together, it is possible to avoid turning on/off the switching element in a phase where the resonance current is large by using the frequency parameter. Therefore, switching loss in the inverter can be reduced.

以上述べたことから、本発明によれば高圧変圧器のか型
、軽量化、及びインバータ式X線装置の効率向上と低コ
スト化が達成できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the size and weight of a high-voltage transformer, and to improve the efficiency and reduce the cost of an inverter-type X-ray apparatus.

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

第1図は本発明の一実施例による共振型インバータ式X
線装置の主回路構成図、第2図は第1図に示す周波数信
号発生回路の一構成例を示す図、第3図は管電圧とイン
バータの周波数との対応を示す図、第4図は第2図に示
す周波数信号発生回路の動作波形図、第5図は位相差信
号発生回路の一構成例を示す図、第6図は管電圧とイン
バータの位相差の対応を示す図、第7図は第S図に示す
位相差信号発生回路の動作波形図、第8図は第1図の共
振型インバータ式X線装置の各部の動作波形図、第9図
は本発明の第2の実施例による共振型インバータ式X線
装置の主回路構成図である。 1・・直流電源、2・インバータ、3・・高圧変圧器、
5・・・X線管、6・・操作卓、7・・・管電圧立上げ
信号発生回路、8・・周波数信号発生回路、9・・位相
差信号発生回路、10・・パルス分配回路、11・・ベ
ース駆動回路、12・管電圧検出器、13・・信号変換
回路、14・・・誤差増幅器、Tri〜Tr4・・・ト
ランジスタ、v s e t・・管電圧設定信号、■、
・・管電゛圧立上げ信号、Pr・・周波数信号、Pφ・
・・位相差葛 卑 為 閃 82樗偏春 葛 区 算 乙 図 為7図 卑 図 −吋用
FIG. 1 shows a resonant inverter type X according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a configuration example of the frequency signal generation circuit shown in FIG. 1, FIG. 3 is a diagram showing the correspondence between tube voltage and inverter frequency, and FIG. FIG. 2 is an operational waveform diagram of the frequency signal generation circuit, FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the phase difference signal generation circuit, FIG. 6 is a diagram showing the correspondence between tube voltage and phase difference of the inverter, and FIG. The figure is an operational waveform diagram of the phase difference signal generation circuit shown in Figure S, Figure 8 is an operational waveform diagram of each part of the resonant inverter type X-ray apparatus shown in Figure 1, and Figure 9 is a diagram of the second embodiment of the present invention. FIG. 2 is a main circuit configuration diagram of a resonant inverter type X-ray apparatus according to an example. 1. DC power supply, 2. Inverter, 3. High voltage transformer,
5... X-ray tube, 6... Operation console, 7... Tube voltage start-up signal generation circuit, 8... Frequency signal generation circuit, 9... Phase difference signal generation circuit, 10... Pulse distribution circuit, 11...Base drive circuit, 12.Tube voltage detector, 13...Signal conversion circuit, 14...Error amplifier, Tri to Tr4...Transistor, vs et...Tube voltage setting signal, ■,
・・Tube voltage rise signal, Pr・・Frequency signal, Pφ・
・・Phase difference Ge Biwei Sen 82 樗塵 Spring Ge ward calculation Etsu Zu Wei 7 Diagram Bizu - 吋用

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、直流電源と、この直流電源の出力電圧を高周波交流
に変換する共振型インバータと、この共振型インバータ
の出力電圧を昇圧する高圧変圧器と、この高圧変圧器の
出力電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出力電
圧が印加されるX線管とを備えた共振型インバータ式X
線装置において、前記共振型インバータの動作開始時に
設定管電圧に対応して、かつ時間の経過とともに増大す
る管電圧立上げ信号を発生する手段と、前記管電圧立上
げ信号に対応して前記共振型インバータの動作周波数を
時間の経過とともに高くする周波数信号を発生する手段
と、前記管電圧立上げ信号と前記周波数信号とに対応し
て前記共振型インバータのスイッチング素子の動作位相
差を時間の経過とともに小さくする位相差信号を発生す
る手段と、前記周波数信号と前記位相差信号とに対応し
たインバータ駆動信号を発生する手段とを設けたことを
特徴とする共振型インバータ式X線装置。
1. A DC power supply, a resonant inverter that converts the output voltage of this DC power supply into high-frequency AC, a high voltage transformer that boosts the output voltage of this resonant inverter, and a rectifier circuit that rectifies the output voltage of this high voltage transformer. and an X-ray tube to which the output voltage of this rectifier circuit is applied.
In the line device, means for generating a tube voltage start-up signal that corresponds to a set tube voltage at the start of operation of the resonant inverter and increases over time; means for generating a frequency signal that increases the operating frequency of the resonant type inverter over time; and means for generating a frequency signal that increases the operating frequency of the resonant type inverter over time; 1. A resonant inverter type X-ray apparatus, comprising: means for generating a phase difference signal that decreases at the same time; and means for generating an inverter drive signal corresponding to the frequency signal and the phase difference signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018216266A1 (en) * 2017-05-22 2018-11-29 株式会社島津製作所 Mobile x-ray image capturing device

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