JPH0675436B2 - X線高電圧装置 - Google Patents
X線高電圧装置Info
- Publication number
- JPH0675436B2 JPH0675436B2 JP2085863A JP8586390A JPH0675436B2 JP H0675436 B2 JPH0675436 B2 JP H0675436B2 JP 2085863 A JP2085863 A JP 2085863A JP 8586390 A JP8586390 A JP 8586390A JP H0675436 B2 JPH0675436 B2 JP H0675436B2
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- Japan
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- voltage
- output
- tube voltage
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- power supply
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Description
【発明の詳細な説明】
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。
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。
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・平滑した後インバータで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。 インバータの交流出力と高圧変圧器の間にコンデンサ及
びインダクタンスを挿入した、いわゆる共振型インバー
タ方式のX線高電圧装置では、インバータの動作周波数
を変化させることにより出力である管電圧を制御してい
る。また、共振型でないタイプでも、パルス幅を固定に
したインバータ方式のX線高電圧装置では、同様に周波
数制御により管電圧の制御を行っている。このような周
波数制御を行う方式では、管電圧の設定値と検出した測
定値との誤差が最小になるように周波数のコントロール
が行われるフィードバック制御方式がとられている。 この管電圧の設定値と測定値との誤差を周波数にフィー
ドバックする方式では、系の応答速度にある程度の時定
数を持たせている。これは、測定値の変動をすばやく吸
収しようとして周波数を急速に上昇(または下降)させ
ようとすると、管電圧の上昇(下降)し過ぎが生じると
ともにそれを再び戻そうとする動作が行われ、かえって
出力が振動してしまうという不都合が生じるからであ
る。
流・平滑した後インバータで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。 インバータの交流出力と高圧変圧器の間にコンデンサ及
びインダクタンスを挿入した、いわゆる共振型インバー
タ方式のX線高電圧装置では、インバータの動作周波数
を変化させることにより出力である管電圧を制御してい
る。また、共振型でないタイプでも、パルス幅を固定に
したインバータ方式のX線高電圧装置では、同様に周波
数制御により管電圧の制御を行っている。このような周
波数制御を行う方式では、管電圧の設定値と検出した測
定値との誤差が最小になるように周波数のコントロール
が行われるフィードバック制御方式がとられている。 この管電圧の設定値と測定値との誤差を周波数にフィー
ドバックする方式では、系の応答速度にある程度の時定
数を持たせている。これは、測定値の変動をすばやく吸
収しようとして周波数を急速に上昇(または下降)させ
ようとすると、管電圧の上昇(下降)し過ぎが生じると
ともにそれを再び戻そうとする動作が行われ、かえって
出力が振動してしまうという不都合が生じるからであ
る。
しかしながら、このようにフィードバック制御系に時定
数を持たせると、管電圧波形に電源周期のリップルが現
れるという問題がある。一般に、インバータの入力には
交流電源を整流・平滑する直流電源回路が接続され、負
荷時にはその直流出力に電源周期のリップルが現れ、こ
れが時定数の大きなフィードバック制御系では吸収しき
れず、リップルの影響が管電圧波形に現れるからであ
る。 この発明は、リップルが出力管電圧に現れないように改
善したX線高電圧装置を提供することを目的とする。
数を持たせると、管電圧波形に電源周期のリップルが現
れるという問題がある。一般に、インバータの入力には
交流電源を整流・平滑する直流電源回路が接続され、負
荷時にはその直流出力に電源周期のリップルが現れ、こ
れが時定数の大きなフィードバック制御系では吸収しき
れず、リップルの影響が管電圧波形に現れるからであ
る。 この発明は、リップルが出力管電圧に現れないように改
善したX線高電圧装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、この発明によるX線高電圧装
置においては、交流電源から直流出力を得る第1の直流
電源回路と、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インバータ回路と、この交流出
力の電圧を昇圧する昇圧器と、昇圧された交流出力を直
流出力に変換して管電圧として出力する第2の直流電源
回路と、管電圧を検出し、その検出された管電圧と設定
された管電圧の値との誤差が小さくなるように比較的遅
い応答速度で上記インバータ回路のスイッチング周波数
をフィードバック制御するフィードバック回路と、上記
第1の直流電源回路の直流出力に含まれるリップルを検
出し、その逆位相の信号を、インバータ回路のスイッチ
ング周波数制御信号に重畳させるリップル補償回路とを
備えられることを特徴となっている。
置においては、交流電源から直流出力を得る第1の直流
電源回路と、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インバータ回路と、この交流出
力の電圧を昇圧する昇圧器と、昇圧された交流出力を直
流出力に変換して管電圧として出力する第2の直流電源
回路と、管電圧を検出し、その検出された管電圧と設定
された管電圧の値との誤差が小さくなるように比較的遅
い応答速度で上記インバータ回路のスイッチング周波数
をフィードバック制御するフィードバック回路と、上記
第1の直流電源回路の直流出力に含まれるリップルを検
出し、その逆位相の信号を、インバータ回路のスイッチ
ング周波数制御信号に重畳させるリップル補償回路とを
備えられることを特徴となっている。
検出された管電圧と設定された管電圧の値との誤差が小
さくなるように比較的遅い応答速度でインバータ回路の
スイッチング周波数をフィードバック制御することによ
り、実際の管電圧がオーバーシュートなどを起こさずに
設定管電圧となるようにしているが、フィードバック制
御系の応答速度を上げられないことに起因して、インバ
ータ回路に与えられる直流出力にリップルが生じると、
フィードバック制御系ではこれを吸収できない。 そこで、インバータ回路に与えられる直流出力のリップ
ルを検出し、その逆位相の信号を、インバータ回路のス
イッチング周波数制御信号に重畳させる。すると、リッ
プルによって管電圧が高くなるような位相ではインバー
タ回路のスイッチング周波数を下げ、逆にリップルによ
って管電圧が低くなるような位相ではインバータ回路の
スイッチング周波数を上げることになり、リップルの影
響の軽減された出力管電圧波形を得ることができる。
さくなるように比較的遅い応答速度でインバータ回路の
スイッチング周波数をフィードバック制御することによ
り、実際の管電圧がオーバーシュートなどを起こさずに
設定管電圧となるようにしているが、フィードバック制
御系の応答速度を上げられないことに起因して、インバ
ータ回路に与えられる直流出力にリップルが生じると、
フィードバック制御系ではこれを吸収できない。 そこで、インバータ回路に与えられる直流出力のリップ
ルを検出し、その逆位相の信号を、インバータ回路のス
イッチング周波数制御信号に重畳させる。すると、リッ
プルによって管電圧が高くなるような位相ではインバー
タ回路のスイッチング周波数を下げ、逆にリップルによ
って管電圧が低くなるような位相ではインバータ回路の
スイッチング周波数を上げることになり、リップルの影
響の軽減された出力管電圧波形を得ることができる。
つぎにこの発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。第1図において、交流電源1からの交流出力
が整流器2で整流され、平滑コンデンサ3で平滑されて
直流出力に変換される。そして、この直流出力がスイッ
チング素子4a〜4dでスイッチングされて(スイッチング
素子4a、4dとスイッチング素子4b,4cとが交互にオン、
オフする)交流出力に変換され、共振コンデンサ5及び
共振インダクタンス6を経て高圧変圧器7の1次側に送
られる。この高圧変圧器7の2次側には高圧の交流出力
が現れ、これが整流器8で整流され、平滑コンデンサ10
で平滑されて、高圧の直流に変換され、X線管11に印加
される。 このスイッチング素子4a〜4dのスイッチング動作は、イ
ンバータ制御装置12により制御される。X線管11に印加
される高圧の直流電圧が高圧検出用抵抗9a〜9d及び加算
器13により検出され、これがインバータ制御装置12を介
してスイッチング周波数にフィードバックされる。すな
わち、検出管電圧(kVm)と設定管電圧(kVset)との差
が誤差増幅器14により増幅され、それが積分器15で積分
され加算器24を経てVFコンバータ16に送られる。VFコン
バータ16は、その入力電圧Vinに応じた周波数で発振
し、その発振出力Foを駆動回路17に送る。駆動回路17は
この入力信号Foの周波数に応じて、スイッチング素子4a
〜4dを、4a−4d,4b−4cの組み合わせて交互にオン・オ
フすることを繰り返させる。積分器15はOPアンプと抵抗
R1とコンデンサC1とから構成され、その積分時定数はC1
・R1であり、この数値を小さくすればフィードバックの
応答は速くなるが出力の振動を生じるためあまり小さく
できない。また、スイッチS1でコンデンサC1が短絡でき
るようになっており、コンデンサC1の短絡によって積分
動作が行われないように制御される。 上記のように積分器15の時定数はあまり小さくできず、
そのため、交流電源1のリップルの影響が出力管電圧に
現れることになるので、これを軽減するためリップル補
償回路21が設けられている。このリップル補償回路21に
は、インバータの直流電源である平滑コンデンサ3の電
圧を検出する電圧検出器22と、この検出された電圧をス
イッチS2を介して充電することによりホールドするコン
デンサC2と、ホールドされた電圧Vcoと検出された電圧V
cとの差の電圧ΔVcを増幅する増幅器23とにより構成さ
れている。この差の電圧ΔVcは加算器24に送られ、積分
器15の出力Vfに加算される。 ここで、第2図のタイミングチャートをも参照しながら
説明する。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18、管電流設定器20、
管電圧設定器19により設定される。X線を曝射する以前
は、撮影時間設定器18の出力ToはLow状態であり(第2
図A参照)、この出力Toにより制御される2つのスイッ
チS1,S2はともにオンとなっている。そのため、積分器1
5の出力Vfは0Vであり、またコンデンサC2には、電圧検
出器22を介して送られてきた平滑コンデンサ3の充電電
圧が印加されている。またこの撮影時間設定器18の出力
ToはVFコンバータ16のリセット端子にも送られ、出力To
がLowのときVFコンバータ16がリセットされるようにな
っている。 つぎに図示しないX線曝射ボタンが押されると、第2図
Aに示すように、撮影時間設定器18で設定した時間だけ
HighになるX線曝射信号Toが撮影時間設定器18より出力
される。これによりスイッチS1,S2がオフになって積分
器15の動作が開始するとともに、コンデンサC2への電圧
が断たれてコンデンサC2は曝射直前の平滑コンデンサ3
の充電電圧Vcoをホールドする。これとともに、V/Fコン
バータ16のリセット状態が解除され、これにより、V/F
コンバータ16が、その入力されている電圧Vinに対応し
た周波数で発振できる状態となる。 この撮影時間設定器18の出力Toは管電圧設定器19にも送
られ、管電圧設定器19はこの出力を受けて設定管電圧信
号(kVset)を発生する。この設定管電圧信号は0Vから
設定管電圧まで漸次増加するものである(第2図E参
照)。X線曝射直後は設定管電圧信号は0Vであり、また
検出管電圧も0Vであるため、両者の差は0となってお
り、その結果、誤差増幅器14の出力及び積分器15の出力
Vfは0となる。設定管電圧信号は時間とともに徐々に上
昇してくるため、誤差増幅器14の出力が徐々に大きくな
り、それにともなって積分器15の出力Vfも上昇する。こ
うしてVFコンバータ16の入力電圧Vinが上昇し、VFコン
バータ16の発振が始まり管電圧が上昇していく(第2図
B,C,E参照)。以後、検出管電圧と設定管電圧との誤差
が最小になるようなフィードバック制御が行われる。 こうして負荷電流が流れると平滑コンデンサ3の充電電
圧が第2図Dに示すように下がるとともに、その充電電
圧にリップル(このリップルの周期は交流電源周期の1/
2)が現れる。そのためこれに応じて出力管電圧波形に
もそのリップルが重畳し(第2図Eの点線参照)、上記
のように積分器15の時定数はあまり小さくできないた
め、VFコンバータ16の入力電圧Vinも第2図Bの点線の
ようになろうとする。ところが、この平滑コンデンサ3
の充電電圧は電圧検出器22により検出され、その検出電
圧Vcが誤差増幅器23に送られており、ホールドされた電
圧Vcoとの誤差ΔVcが加算器24において積分器15の出力V
fと加算されるので、VFコンバータ16の入力電圧Vinに現
れようとする第2図Bの点線のようなリップルを逆位相
で補償することができる。すなわち、この誤差ΔVcは、
平滑コンデンサ3の充電電圧のリップルの山で小さくな
り、谷で大きくなるため、このΔVcを積分器15の出力Vf
に加えることによって、VFコンバータ16の入力電圧Vin
を第2図Bで示すように点線とは逆位相で変動させるこ
とができる。その結果、リップルによって管電圧が高く
なるような位相ではVFコンバータ16の発振周波数を下
げ、逆にリップルによって管電圧が低くなるような位相
ではVFコンバータ16の発振周波数を上げて、第2図Eの
実線で示すようなリップルの影響の軽減された出力管電
圧波形を得ることができる。
説明する。第1図において、交流電源1からの交流出力
が整流器2で整流され、平滑コンデンサ3で平滑されて
直流出力に変換される。そして、この直流出力がスイッ
チング素子4a〜4dでスイッチングされて(スイッチング
素子4a、4dとスイッチング素子4b,4cとが交互にオン、
オフする)交流出力に変換され、共振コンデンサ5及び
共振インダクタンス6を経て高圧変圧器7の1次側に送
られる。この高圧変圧器7の2次側には高圧の交流出力
が現れ、これが整流器8で整流され、平滑コンデンサ10
で平滑されて、高圧の直流に変換され、X線管11に印加
される。 このスイッチング素子4a〜4dのスイッチング動作は、イ
ンバータ制御装置12により制御される。X線管11に印加
される高圧の直流電圧が高圧検出用抵抗9a〜9d及び加算
器13により検出され、これがインバータ制御装置12を介
してスイッチング周波数にフィードバックされる。すな
わち、検出管電圧(kVm)と設定管電圧(kVset)との差
が誤差増幅器14により増幅され、それが積分器15で積分
され加算器24を経てVFコンバータ16に送られる。VFコン
バータ16は、その入力電圧Vinに応じた周波数で発振
し、その発振出力Foを駆動回路17に送る。駆動回路17は
この入力信号Foの周波数に応じて、スイッチング素子4a
〜4dを、4a−4d,4b−4cの組み合わせて交互にオン・オ
フすることを繰り返させる。積分器15はOPアンプと抵抗
R1とコンデンサC1とから構成され、その積分時定数はC1
・R1であり、この数値を小さくすればフィードバックの
応答は速くなるが出力の振動を生じるためあまり小さく
できない。また、スイッチS1でコンデンサC1が短絡でき
るようになっており、コンデンサC1の短絡によって積分
動作が行われないように制御される。 上記のように積分器15の時定数はあまり小さくできず、
そのため、交流電源1のリップルの影響が出力管電圧に
現れることになるので、これを軽減するためリップル補
償回路21が設けられている。このリップル補償回路21に
は、インバータの直流電源である平滑コンデンサ3の電
圧を検出する電圧検出器22と、この検出された電圧をス
イッチS2を介して充電することによりホールドするコン
デンサC2と、ホールドされた電圧Vcoと検出された電圧V
cとの差の電圧ΔVcを増幅する増幅器23とにより構成さ
れている。この差の電圧ΔVcは加算器24に送られ、積分
器15の出力Vfに加算される。 ここで、第2図のタイミングチャートをも参照しながら
説明する。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18、管電流設定器20、
管電圧設定器19により設定される。X線を曝射する以前
は、撮影時間設定器18の出力ToはLow状態であり(第2
図A参照)、この出力Toにより制御される2つのスイッ
チS1,S2はともにオンとなっている。そのため、積分器1
5の出力Vfは0Vであり、またコンデンサC2には、電圧検
出器22を介して送られてきた平滑コンデンサ3の充電電
圧が印加されている。またこの撮影時間設定器18の出力
ToはVFコンバータ16のリセット端子にも送られ、出力To
がLowのときVFコンバータ16がリセットされるようにな
っている。 つぎに図示しないX線曝射ボタンが押されると、第2図
Aに示すように、撮影時間設定器18で設定した時間だけ
HighになるX線曝射信号Toが撮影時間設定器18より出力
される。これによりスイッチS1,S2がオフになって積分
器15の動作が開始するとともに、コンデンサC2への電圧
が断たれてコンデンサC2は曝射直前の平滑コンデンサ3
の充電電圧Vcoをホールドする。これとともに、V/Fコン
バータ16のリセット状態が解除され、これにより、V/F
コンバータ16が、その入力されている電圧Vinに対応し
た周波数で発振できる状態となる。 この撮影時間設定器18の出力Toは管電圧設定器19にも送
られ、管電圧設定器19はこの出力を受けて設定管電圧信
号(kVset)を発生する。この設定管電圧信号は0Vから
設定管電圧まで漸次増加するものである(第2図E参
照)。X線曝射直後は設定管電圧信号は0Vであり、また
検出管電圧も0Vであるため、両者の差は0となってお
り、その結果、誤差増幅器14の出力及び積分器15の出力
Vfは0となる。設定管電圧信号は時間とともに徐々に上
昇してくるため、誤差増幅器14の出力が徐々に大きくな
り、それにともなって積分器15の出力Vfも上昇する。こ
うしてVFコンバータ16の入力電圧Vinが上昇し、VFコン
バータ16の発振が始まり管電圧が上昇していく(第2図
B,C,E参照)。以後、検出管電圧と設定管電圧との誤差
が最小になるようなフィードバック制御が行われる。 こうして負荷電流が流れると平滑コンデンサ3の充電電
圧が第2図Dに示すように下がるとともに、その充電電
圧にリップル(このリップルの周期は交流電源周期の1/
2)が現れる。そのためこれに応じて出力管電圧波形に
もそのリップルが重畳し(第2図Eの点線参照)、上記
のように積分器15の時定数はあまり小さくできないた
め、VFコンバータ16の入力電圧Vinも第2図Bの点線の
ようになろうとする。ところが、この平滑コンデンサ3
の充電電圧は電圧検出器22により検出され、その検出電
圧Vcが誤差増幅器23に送られており、ホールドされた電
圧Vcoとの誤差ΔVcが加算器24において積分器15の出力V
fと加算されるので、VFコンバータ16の入力電圧Vinに現
れようとする第2図Bの点線のようなリップルを逆位相
で補償することができる。すなわち、この誤差ΔVcは、
平滑コンデンサ3の充電電圧のリップルの山で小さくな
り、谷で大きくなるため、このΔVcを積分器15の出力Vf
に加えることによって、VFコンバータ16の入力電圧Vin
を第2図Bで示すように点線とは逆位相で変動させるこ
とができる。その結果、リップルによって管電圧が高く
なるような位相ではVFコンバータ16の発振周波数を下
げ、逆にリップルによって管電圧が低くなるような位相
ではVFコンバータ16の発振周波数を上げて、第2図Eの
実線で示すようなリップルの影響の軽減された出力管電
圧波形を得ることができる。
この発明のX線高電圧装置によれば、管電圧の設定値と
測定値との誤差をインバータ回路のスイッチング周波数
にフィードバックする方式において、フィードバック系
の応答速度をある程度遅くしてオーバーシュートなどを
防ぎながら、管電圧波形に現れるリップルをなくすこと
が可能となる。すなわち、フィードバック系の応答速度
をそのように遅くすると、インバータ回路に与えられる
直流出力に含まれる交流電源のリップルの影響が管電圧
波形に現れることが避けられないが、このようなフィー
ドバック系で必然的に発生する交流電源のリップルを効
果的に軽減することができる。
測定値との誤差をインバータ回路のスイッチング周波数
にフィードバックする方式において、フィードバック系
の応答速度をある程度遅くしてオーバーシュートなどを
防ぎながら、管電圧波形に現れるリップルをなくすこと
が可能となる。すなわち、フィードバック系の応答速度
をそのように遅くすると、インバータ回路に与えられる
直流出力に含まれる交流電源のリップルの影響が管電圧
波形に現れることが避けられないが、このようなフィー
ドバック系で必然的に発生する交流電源のリップルを効
果的に軽減することができる。
第1図はこの発明の一実施例のブロック図、第2図は第
1図の動作説明のためのタイミングチャートである。 1……交流電源、2、8……整流器、3、10……平滑コ
ンデンサ、4a〜4d……スイッチング素子、5……共振コ
ンデンサ、6……共振インダクタンス、7……高圧変圧
器、9a〜9d……高圧検出用抵抗、11……X線管、12……
インバータ制御装置、13、24……加算器、14……誤差増
幅器、15……積分器、16……V/Fコンバータ、17……駆
動回路、18……撮影時間設定器、19……管電圧設定器、
20……管電流設定器。
1図の動作説明のためのタイミングチャートである。 1……交流電源、2、8……整流器、3、10……平滑コ
ンデンサ、4a〜4d……スイッチング素子、5……共振コ
ンデンサ、6……共振インダクタンス、7……高圧変圧
器、9a〜9d……高圧検出用抵抗、11……X線管、12……
インバータ制御装置、13、24……加算器、14……誤差増
幅器、15……積分器、16……V/Fコンバータ、17……駆
動回路、18……撮影時間設定器、19……管電圧設定器、
20……管電流設定器。
Claims (1)
- 【請求項1】交流電源から直流出力を得る第1の直流電
源回路と、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インバータ回路と、この交流出力
の電圧を昇圧する昇圧器と、昇圧された交流出力を直流
出力に変換して管電圧として出力する第2の直流電源回
路と、管電圧を検出し、その検出された管電圧と設定さ
れた管電圧の値との誤差が小さくなるように比較的遅い
応答速度で上記インバータ回路のスイッチング周波数を
フィードバック制御するフィードバック回路と、上記第
1の直流電源回路の直流出力に含まれるリップルを検出
し、その逆位相の信号を、インバータ回路のスイッチン
グ周波数制御信号に重畳させるリップル補償回路とを備
えることを特徴とするX線高電圧装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2085863A JPH0675436B2 (ja) | 1990-03-31 | 1990-03-31 | X線高電圧装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2085863A JPH0675436B2 (ja) | 1990-03-31 | 1990-03-31 | X線高電圧装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03285298A JPH03285298A (ja) | 1991-12-16 |
JPH0675436B2 true JPH0675436B2 (ja) | 1994-09-21 |
Family
ID=13870729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2085863A Expired - Fee Related JPH0675436B2 (ja) | 1990-03-31 | 1990-03-31 | X線高電圧装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0675436B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110037719B (zh) * | 2019-04-24 | 2023-07-14 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 能量成像方法、装置、设备及存储介质 |
CN110840477B (zh) * | 2019-11-25 | 2023-07-18 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 扫描方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0719667B2 (ja) * | 1985-12-17 | 1995-03-06 | 株式会社東芝 | X線装置 |
JPH0665187B2 (ja) * | 1985-12-27 | 1994-08-22 | 株式会社東芝 | X線装置 |
JP2666277B2 (ja) * | 1987-04-28 | 1997-10-22 | 株式会社島津製作所 | X線高電圧装置 |
-
1990
- 1990-03-31 JP JP2085863A patent/JPH0675436B2/ja not_active Expired - Fee Related
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