JPH05242993A

JPH05242993A - Ｘ線高電圧装置

Info

Publication number: JPH05242993A
Application number: JP7908492A
Authority: JP
Inventors: Makoto Furuyama; 誠古山
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1992-02-29
Filing date: 1992-02-29
Publication date: 1993-09-21

Abstract

(57)【要約】【目的】インバータ方式のＸ線高電圧装置において、
リップル成分を除去し完全な直流出力が得られるように
する。【構成】整流された後スイッチングされ再び整流され
た電圧を電圧分割し、分割された一方の電圧をＸ線管に
供給し、この電圧と設定管電圧との差に応じて、分割さ
れた他方の電圧が変化するように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、Ｘ線高電圧装置に関
し、とくにインバータ方式のＸ線高電圧装置における管
電圧出力の制御系の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インバータ方式のＸ線高電圧
装置が知られている。このインバータ方式のＸ線高電圧
装置は、交流電源を一旦整流・平滑した後高速にスイッ
チングして交流を作り、この交流を変圧器で昇圧し再び
整流・平滑して、高圧の直流を得、これをＸ線管に供給
するものである。供給する管電圧の制御は、基本的に
は、管電圧を測定し、その測定値と設定値とを比較し、
その間の誤差が最小となるようにスイッチング周波数を
変化させるという、フィードバック制御によって行な
う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インバータ方式のＸ線高電圧装置では、出力する高電圧
はスイッチング周波数に応じたリップル成分を含んだも
のとなっており、高圧真空管を用いたような完全な直流
出力となっていない、という問題がある。

【０００４】この発明は上記に鑑み、リップル成分を除
去し完全な直流出力が得られるように改善した、インバ
ータ方式のＸ線高電圧装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＸ線高電圧装置では、整流された後
スイッチングされ、さらに整流された電圧を電圧分割
し、分割された一方の電圧（第１の電圧）をＸ線管に供
給する電圧とし、この電圧と設定管電圧との差に応じ
て、分割された他方の電圧（第２の電圧）が変化するよ
うに制御することが特徴となっている。整流出力電圧に
リップル成分があるときは、そのリップル成分も含めて
第１の電圧は設定管電圧より高いものとなるが、この第
１の電圧と設定管電圧との差が捉えられ、この差に応じ
た電圧が第２の電圧として現われる。分割された第１の
電圧の方は、分割された第２の電圧の残余の電圧として
現われるので、第２の電圧がこのようにリップル成分も
含めて設定管電圧との差に相当する電圧となることによ
り、第１の電圧の方はリップル成分が除去された設定管
電圧に相当する完全な直流となる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら詳細に説明する。図１において、交流電源１
からの交流出力が整流器２で整流され、平滑コンデンサ
３で平滑されて直流出力に変換される。そして、この直
流出力がスイッチ素子４ａ〜４ｄでスイッチングされて
（スイッチ素子４ａ、４ｄとスイッチ素子４ｂ，４ｃと
が交互にオン、オフする）交流出力に変換され、共振コ
ンデンサ５及び共振インダクタンス６を経て高圧変圧器
７の１次側に送られる。この高圧変圧器７の２次側には
高圧の交流出力が現れ、これが２つの整流器８ａ、８ｂ
で整流され、平滑コンデンサ１０ａ、１０ｂでそれぞれ
平滑されて、高圧の直流に変換される。

【０００７】この高圧の整流平滑出力は、抵抗２６ａ〜
２６ｄ及び高電圧真空管（４極真空管）３０ａ、３０ｂ
の直列回路の両端に加えられて電圧分割される。すなわ
ち、抵抗２６ａ〜２６ｄ及び高電圧真空管３０ａ、３０
ｂの直列回路の両端に加えられた電圧は、抵抗２６ａ〜
２６ｄの両端に生じる電圧と、高電圧真空管３０ａ、３
０ｂのアノード、カソード間に生じる電圧とに分割され
る。分割された一方の電圧（抵抗２６ａ〜２６ｄに生じ
る電圧）がＸ線管１１のアノード、カソード間に加えら
れる。

【０００８】整流平滑出力電圧は、高圧検出用抵抗９ａ
〜９ｈから、図２に示すようにインバータ制御装置１２
の加算器１３、１４に送られる。この加算器１３、１４
の出力は加算器１５で加算されることにより整流平滑出
力電圧が検出される。そしてこの検出された整流平滑出
力電圧に応じて、インバータ制御装置１２により、スイ
ッチ素子４ａ〜４ｄのスイッチング動作が制御される。

【０００９】このインバータ制御装置１２は、上記の加
算器１３〜１５に加えて、比較器１６と、この比較器１
６の出力によってセットされるラッチ回路１７と、ラッ
チ回路１７の出力によってオン・オフされるスイッチＳ
１、Ｓ２と、電圧／周波数変換器（Ｖ／Ｆコンバータ）
１８と、スイッチ素子４ａ〜４ｄの駆動回路１９と、加
算器２５とを備えており、撮影時間設定器２２、管電流
設定器２３、管電圧設定器２４の出力が供給されてい
る。

【００１０】一方、電圧分割回路をなす高圧真空管３０
ａ、３０ｂは、図３に示すようにそのアノード、カソー
ド間に発生する電圧が制御される。プラス側の高圧真空
管３０ａとマイナス側の高圧真空管３０ｂとではプラス
とマイナスとが異なるだけでまったく同様に制御される
ので、この図３では、プラス側の高電圧真空管３０ａに
ついてのみ、高電圧真空管制御回路３１とグリッド制御
回路４１とを示している。高電圧真空管制御回路３１
は、除算器３２と、誤差増幅器３３と、抵抗３４と、出
力トランジスタ３５とを含み、フォトカプラ３６を介し
て出力をグリッド制御回路４１に送る。グリッド制御回
路４１は直流電源４２、４３、抵抗４５、４６、出力ト
ランジスタ４４を含む。

【００１１】上記のインバータ制御装置１２のメモリ２
０、２１には電圧値Ｖｎ、Ｖｓが管電圧（ｋＶ）と管電
流（ｍＡ）とにアドレスされて記憶されている。これら
記憶された電圧値Ｖｓ、Ｖｎはそれぞれ図４のＡ、Ｂに
示すように、管電圧（ｋＶ）と管電流（ｍＡ）の組み合
わせによって一意的に定まる。Ｖｎの値は、設定された
管電圧・管電流を得るのに必要なスイッチング周波数に
対応する値であって、他方、Ｖｓの値は、Ｖｎより大き
な値となるように定められている。

【００１２】ここで、図５のタイミングチャートをも参
照しながら説明する。最初に、撮影条件である撮影時
間、管電流、管電圧がそれぞれ撮影時間設定器２２、管
電流設定器２３、管電圧設定器２４により設定される。
すると、その設定管電流値、設定管電圧値に応じてメモ
リ２０、２１からＶｎ、Ｖｓの読み出しが行われる。

【００１３】つぎに図示しないＸ線曝射ボタンが押され
ると、図５Ａに示すようにＸ線曝射信号がＨｉｇｈにな
る。このＸ線曝射信号は撮影時間設定器２２から生じる
もので、設定した時間だけＨｉｇｈとなっている。この
Ｘ線曝射信号がＶ／Ｆコンバータ１８及びラッチ回路１
７に与えられる。これにより、Ｘ線曝射信号がＨｉｇｈ
になっている期間中、Ｖ／Ｆコンバータ１８が、その入
力電圧Ｖｉｎに対応した周波数Ｆｏで発振する（図５の
Ｂ、Ｃ参照）。ラッチ回路１７はそのＱ出力がＬｏｗの
ままとされる。Ｖ／Ｆコンバータ１８の出力（周波数Ｆ
ｏ）は駆動回路１９に与えられ、この駆動回路１９によ
り周波数Ｆｏでスイッチ素子４ａ〜４ｄがスイッチング
駆動される。すると図５のＤで示すように、高圧変圧器
７の１次側に電流が流れ始め、平滑コンデンサ１０ａ，
１０ｂの充電電圧及びＸ線管１１に加わる電圧が図５の
Ｅ、Ｇのように徐々に立ち上がっていく。

【００１４】この管電圧の立上りの過程では、加算器１
５から得られる平滑整流出力電圧は、加算器２５の出力
電圧つまり管電圧設定器２４から送られる設定管電圧に
数ｋＶプラスした電圧よりも低いものとなっているの
で、比較器１６の出力はＬｏｗのままである。そのため
ラッチ回路１７のＱ出力もＬｏｗのままとなっており、
スイッチＳ１はオフ、Ｓ２はオンである。そのためＶ／
Ｆコンバータ１８の入力電圧Ｖｉｎは、Ｖｓに対応した
一定の値となり（図５のＢ参照）、Ｖ／Ｆコンバータ１
８の出力ＦｏはそのＶｓに対応した一定周波数のパルス
（図５のＣ参照）となって、一定周波数でスイッチ素子
４ａ〜４ｄのスイッチングが繰り返されることになる。

【００１５】整流平滑出力電圧が加算器２５からの設定
管電圧値＋数ｋＶの値に達すると、比較器１６の出力が
Ｈｉｇｈとなり、その結果ラッチ回路１７のＱ出力がＨ
ｉｇｈになる。すると、スイッチＳ１がオンになるとと
もに、スイッチＳ２がオフとなる。そのため、Ｖ／Ｆコ
ンバータ１８の入力ＶinはＶｓからＶｎに切り換えら
れ、スイッチ素子４ａ〜４ｄはＶｎに対応した一定周波
数でスイッチングされ、整流平滑出力電圧は図５のＥに
示すように設定管電圧値よりも数ｋＶ高い値に保たれ
る。

【００１６】一方、Ｘ線管１１のアノード、カソード間
に加わる電圧Ｖｘ（図６参照）は、抵抗２６ａ〜２６ｄ
より取り出される。この管電圧Ｖｘはプラス側Ｖｘ＋と
マイナス側Ｖｘ−とでそれぞれ同様な構成で制御される
ので、図３を参照してプラス側のみについて説明する。
図６のようにプラス側の整流平滑出力電圧をＶｃ＋、プ
ラス側の高電圧真空管３０ａのアノード、カソード間に
発生する電圧をＶＴ＋とすると、（Ｖｃ＋）＝（Ｖｘ＋）＋（ＶＴ＋）の関係にあり、Ｘ線管１１に加わる電圧は高電圧真空管
３０ａの電圧を整流平滑出力電圧より差し引いた残余の
電圧であることが分かる。

【００１７】抵抗２６ａ、２６ｂより取り出された電圧
Ｖｘ＋は、高電圧真空管制御回路３１の誤差増幅器３３
に送られる。この誤差増幅器３３の他方の入力には、管
電圧設定器２４からの設定管電圧値を、除算器３２で半
分に割ったものが送られてきており、これと電圧Ｖｘ＋
との差に相当する出力が誤差増幅器３３から出力され
る。

【００１８】平滑コンデンサ１０ａの充電電圧の立ち上
がり過程、つまり管電圧の立ち上がり過程では、誤差増
幅器３３の一方に入力される電圧Ｖｘ＋は設定管電圧値
の１／２よりも低いものとなるので、誤差増幅器３３の
出力はゼロとなる。そのためトランジスタ３５はオフ
で、フォトカプラ３６の入力側の発光ダイオードには電
流が流れないので、出力側のフォトトランジスタはオフ
である。

【００１９】その結果、グリッド制御回路４１のトラン
ジスタ４４はオフとなっており、高電圧真空管３０ａの
コントロールグリッドは抵抗４６を通じてそのカソード
と同電位とされる。なお、スクリーングリッドは直流電
源４２によりカソードに対して常にプラス側電位に保た
れている。このようにコントロールグリッドがカソード
に対してバイアスがかけられた状態とはなっていないこ
とにより、高電圧真空管３０ａは電子放出可能なオン状
態となり、飽和領域で動作することになるため、そのア
ノード、カソード間には電圧はほとんど生じない。した
がって、この立ち上がり過程では平滑整流出力電圧Ｖｃ
＋と管電圧Ｖｘ＋とはその波形が図５のＥ、Ｇのように
一致する。

【００２０】誤差増幅器３３の一方に入力される電圧Ｖ
ｘ＋が設定管電圧値の１／２に到達し、それよりも大き
くなると、その差に応じた出力が誤差増幅器３３より出
力されるようになり、抵抗３４を通じてトランジスタ３
５のベース電流が流れ始める。そのため、トランジスタ
３５が非飽和領域でオンとなり、フォトカプラ３６の入
力側発光ダイオードもオンになる。その結果、出力側の
フォトトランジスタも活性領域でオンとなり、電圧Ｖｘ
＋と設定管電圧値の１／２との差に応じた電流がトラン
ジスタ４４のベースに流れるようになる。このトランジ
スタ４４のエミッタには直流電源４３のマイナス側が接
続されているため、抵抗４６及びトランジスタ４４のコ
レクタ・エミッタ通路を通る閉回路に電流が流れて、抵
抗４６の両端に電圧が発生する。その結果、コントロー
ルグリッドはカソードに対してマイナス側にバイアスさ
れ始め、高電圧真空管３０ａは活性領域で動作し、アノ
ード、カソード間に電圧が発生する。

【００２１】したがって、Ｘ線管１１に加わる電圧Ｖｘ
＋は、整流平滑出力電圧Ｖｃ＋から高電圧真空管３０ａ
のアノード、カソード間に電圧ＶＴ＋を引いた電圧とな
る。この電圧ＶＴ＋は、高電圧真空管３０ａのスクリー
ングリッドには直流電源４２より一定の電圧が加えられ
ているため、コントロールグリッドの対カソード電位に
よって決まり、このコントロールグリッドの対カソード
電位に反比例したものとなる。

【００２２】そこで、さらに整流平滑出力電圧が上昇
し、管電圧が上昇すると、誤差増幅器３３の出力が大き
くなり、それにともないフォトカプラ３６の入力電流が
大きくなっていくため、フォトカプラ３６の出力側に流
れる電流が大きくなる。その結果、トランジスタ４４の
ベースに流れる電流が増大し、コントロールグリッド電
位はカソードに対してマイナス方向に大きくなり、アノ
ード、カソード間の電圧が大きくなる（図５のＦ参
照）。

【００２３】逆に、整流平滑出力電圧が下降し、管電圧
が下降すると、誤差増幅器３３の出力が小さくなり、そ
れにともないフォトカプラ３６の入力電流が小さくなっ
ていくため、フォトカプラ３６の出力側に流れる電流が
小さくなる。その結果、トランジスタ４４のベースに流
れる電流が減少し、コントロールグリッドのカソードに
対してマイナス方向の電位は小さくなり、アノード、カ
ソード間の電圧が小さくなる（図５のＦ参照）。

【００２４】このように高電圧真空管制御回路３１とグ
リッド制御回路４１とにより、電圧ＶＴ＋が、リップル
成分をも含めた電圧Ｖｘ＋と設定管電圧値の１／２との
差に応じたものとなるようなフィードバック制御ループ
が構成され、その結果、Ｘ線管１１に印加される電圧
は、図５のＧに示すようにリップル成分をも除かれた一
定の値（設定管電圧に対応する）に保たれることにな
る。

【００２５】この実施例では、プラス側の高電圧真空管
３０ａはそのアノードがアースに接続され、マイナス側
の高電圧真空管３０ｂはそのカソードがアースに接続さ
れ、それぞれアノード、カソード間電圧は数ｋＶ程度で
あるので、小型の高電圧真空管を使用でき、そのためこ
のＸ線高電圧装置は全体としても小型にできる。

【００２６】

【発明の効果】この発明のＸ線高電圧装置によれば、イ
ンバータ方式でありながらリップル成分が除去され完全
な直流出力が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す回路図。

【図２】同実施例のインバータ制御装置の部分を示す回
路図。

【図３】同実施例の高電圧真空管の制御部分を示す回路
図。

【図４】同実施例におけるメモリ２０、２１の記憶内容
を示すグラフ。

【図５】同実施例における各部の波形を示すタイムチャ
ート。

【図６】同実施例における電圧分割を説明するための回
路図。

【符号の説明】

１交流電源２、８ａ、８ｂ整流器３、１０ａ、１０ｂ平滑コンデンサ４ａ〜４ｄスイッチ素子５共振コンデンサ６共振インダクタンス７高圧変圧器９ａ〜９ｈ高圧検出用抵抗１１Ｘ線管１２インバータ制御装置１３〜１５、２５加算器１６比較器１７ラッチ回路１８Ｖ／Ｆコンバータ１９駆動回路２０、２１メモリ２２撮影時間設定器２３管電流設定器２４管電圧設定器３０ａ、３０ｂ高電圧真空管３１高電圧真空管制御回路３２除算器３３誤差増幅器３６フォトカプラ４１グリッド制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源からの交流出力を整流する第１
の整流手段と、この直流出力をスイッチングして所定周
波数の交流出力に変換するスイッチング手段と、この交
流出力の電圧を昇圧する手段と、昇圧された交流出力を
整流する第２の整流手段と、この整流出力電圧を検出す
る手段と、検出された整流出力電圧と設定管電圧よりや
や高い値とを比較しそれらの誤差が最小となるように上
記スイッチング周波数を変化させるフィードバック制御
を行なうスイッチング制御手段と、上記の整流出力電圧
をＸ線管に供給する第１の電圧と他の第２の電圧とに分
割する電圧分割手段と、第１の電圧を設定管電圧と比較
してそれらの差に応じて上記第２の電圧が変化するよう
に上記電圧分割手段を制御する手段とを備えることを特
徴とするＸ線高電圧装置。