JPH0675437B2 - Ｘ線高電圧装置 - Google Patents
Ｘ線高電圧装置Info
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- JPH0675437B2 JPH0675437B2 JP2085864A JP8586490A JPH0675437B2 JP H0675437 B2 JPH0675437 B2 JP H0675437B2 JP 2085864 A JP2085864 A JP 2085864A JP 8586490 A JP8586490 A JP 8586490A JP H0675437 B2 JPH0675437 B2 JP H0675437B2
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- voltage
- tube voltage
- output
- tube
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Description
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、従来では、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われている。 ところが、単に管電圧を測定してそれをスイッチング周
波数にフィードバックするというだけでは、電源投入時
に管電圧がゼロであるとき管電圧の測定値と設定値との
差が大きいため周波数が高くなりすぎ、管電圧の立上り
においてオーバーシュートを生じてしまうという不都合
がある。 そこで、従来では、測定値と比較する基準値を、最初は
設定値とせずに、測定値に徐々に近づくようなものとす
る構成をとることにより、立上り時のオーバーシュート
を避けるようにしている。
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、従来では、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われている。 ところが、単に管電圧を測定してそれをスイッチング周
波数にフィードバックするというだけでは、電源投入時
に管電圧がゼロであるとき管電圧の測定値と設定値との
差が大きいため周波数が高くなりすぎ、管電圧の立上り
においてオーバーシュートを生じてしまうという不都合
がある。 そこで、従来では、測定値と比較する基準値を、最初は
設定値とせずに、測定値に徐々に近づくようなものとす
る構成をとることにより、立上り時のオーバーシュート
を避けるようにしている。
しかしながら、従来のように基準値を徐々に増大させる
構成の場合、管電圧の立上りを速くすることができない
という問題があった。 この発明は、管電圧の立上りにおいてオーバーシュート
を生じることを避けながらその立上りを速くすることが
でき、しかもこれを電源電圧の変動にもかかわらず達成
するように改善した、Ｘ線高電圧装置を提供することを
目的とする。
構成の場合、管電圧の立上りを速くすることができない
という問題があった。 この発明は、管電圧の立上りにおいてオーバーシュート
を生じることを避けながらその立上りを速くすることが
でき、しかもこれを電源電圧の変動にもかかわらず達成
するように改善した、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、交流電源からの交流出力を直流出力に変
換する第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
交流出力を直流出力に変換して管電圧として出力する第
２の整流手段と、管電圧を検出する手段と、管電圧を設
定する手段と、管電流を設定する手段と、これら設定管
電圧及び設定管電流から定常時のスイッチング周波数を
自動的に求めこれを表わす定常時周波数信号を出力する
定常時周波数信号出力手段と、上記設定管電圧及び設定
管電流から立上り時のスイッチング周波数を自動的に求
めこれを表わす立上り時周波数信号を出力する立上り時
周波数信号出力手段と、検出された管電圧と設定された
管電圧とを比較する比較手段と、この比較手段により立
上り時に検出管電圧が設定管電圧に達する前と判定され
たときは、上記立上り時周波数信号で表わされた周波数
で上記スイッチング手段がスイッチングするよう制御
し、検出管電圧が設定管電圧に達したと判定されたとき
から、上記定常時周波数信号により上記スイッチング手
段の基準のスイッチング周波数を定めて検出管電圧の該
スイッチング周波数へのフィードバック制御を行うよう
切り換える制御手段と、電源電圧を検出する手段と、検
出された電源電圧により上記設定管電圧及び設定管電流
の各値を補正する手段とが備えられることが特徴となっ
ている。
置においては、交流電源からの交流出力を直流出力に変
換する第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
交流出力を直流出力に変換して管電圧として出力する第
２の整流手段と、管電圧を検出する手段と、管電圧を設
定する手段と、管電流を設定する手段と、これら設定管
電圧及び設定管電流から定常時のスイッチング周波数を
自動的に求めこれを表わす定常時周波数信号を出力する
定常時周波数信号出力手段と、上記設定管電圧及び設定
管電流から立上り時のスイッチング周波数を自動的に求
めこれを表わす立上り時周波数信号を出力する立上り時
周波数信号出力手段と、検出された管電圧と設定された
管電圧とを比較する比較手段と、この比較手段により立
上り時に検出管電圧が設定管電圧に達する前と判定され
たときは、上記立上り時周波数信号で表わされた周波数
で上記スイッチング手段がスイッチングするよう制御
し、検出管電圧が設定管電圧に達したと判定されたとき
から、上記定常時周波数信号により上記スイッチング手
段の基準のスイッチング周波数を定めて検出管電圧の該
スイッチング周波数へのフィードバック制御を行うよう
切り換える制御手段と、電源電圧を検出する手段と、検
出された電源電圧により上記設定管電圧及び設定管電流
の各値を補正する手段とが備えられることが特徴となっ
ている。
検出管電圧と設定管電圧の値とを比較することにより、
立上り時に検出管電圧が設定管電圧に達成したかどうか
の判定がなされる。 検出管電圧が設定管電圧に達する前と判定されたとき
は、立上り時周波数信号出力手段から出力される、設定
管電圧及び設定管電流から自動的に求めた立上り時周波
数信号を用い、この周波数信号により定まる所定の周波
数でスイッチング手段がスイッチングするように制御す
る。そして、検出管電圧が設定管電圧に達したと判定さ
れたときからは、定常時周波数信号出力信号から出力さ
れる、設定管電圧及び設定管電流から自動的に求めた定
常時周波数信号により基準のスイッチング周波数を定め
て検出管電圧の該スイッチング周波数へのフィードバッ
ク制御を行う。 したがって、管電圧が立上り時に設定管電圧に達する前
は、ある定まった一定の周波数でスイッチングされる。
そして、その周波数は立上りが速くなるような、設定管
電圧及び設定管電流の組合せのそれぞれに対応したもの
とすることができる。立上り時周波数信号出力手段が、
設定管電圧及び設定管電流から立上り時のスイッチング
周波数を自動的に求めてこれを表わす周波数信号を出力
するようになっているからであり、設定管電圧及び設定
管電流の組合せのそれぞれに合わせて最適な立上り時周
波数信号を出力することができるからである。そのた
め、管電圧・管電流の設定のいかんにかかわらず立上り
時間を一定にすることもできる。 検出管電圧が設定管電圧に達した後は、検出管電圧をス
イッチング周波数へフィードバックするフィードバック
制御がなされる。その際、基準のスイッチング周波数
は、定常時周波数信号により定まる周波数とされる。そ
して、定常時周波数信号出力手段が、設定管電圧及び設
定管電流の各々の組合せに最適な定常時のスイッチング
周波数を自動的に求めこれを表わす定常時周波数信号を
出力するようになっている。そのため、上記のフィード
バック制御に用いられる基準のスイッチング周波数は、
その設定管電圧及び設定管電流が実際に得られるのに最
も適したものに自動的に定められることになる。 電源電圧が変動した場合には、定常時及び立上り時のい
ずれであっても、上記の周波数信号をそのまま用いる
と、所望の管電圧、管電流が得られない。そのため、電
源電圧を検出して、その検出値によって設定管電圧及び
設定管電流の各値自体を補正して、その補正後の値を用
いて上記定常時周波数信号出力手段及び立上り時周波数
信号出力手段からそれぞれ周波数信号を得るようにし、
これらによって立上り時のスイッチング周波数を定める
とともに、定常時の基準のスイッチング周波数を定め
る。これにより、電源電圧の変動あるいは電圧が異なる
電源に接続した場合に、それに対応でき、それらの場合
でも電源電圧が基準の電圧となっているときと同様の立
上り時及び定常時の特性が得られる。
立上り時に検出管電圧が設定管電圧に達成したかどうか
の判定がなされる。 検出管電圧が設定管電圧に達する前と判定されたとき
は、立上り時周波数信号出力手段から出力される、設定
管電圧及び設定管電流から自動的に求めた立上り時周波
数信号を用い、この周波数信号により定まる所定の周波
数でスイッチング手段がスイッチングするように制御す
る。そして、検出管電圧が設定管電圧に達したと判定さ
れたときからは、定常時周波数信号出力信号から出力さ
れる、設定管電圧及び設定管電流から自動的に求めた定
常時周波数信号により基準のスイッチング周波数を定め
て検出管電圧の該スイッチング周波数へのフィードバッ
ク制御を行う。 したがって、管電圧が立上り時に設定管電圧に達する前
は、ある定まった一定の周波数でスイッチングされる。
そして、その周波数は立上りが速くなるような、設定管
電圧及び設定管電流の組合せのそれぞれに対応したもの
とすることができる。立上り時周波数信号出力手段が、
設定管電圧及び設定管電流から立上り時のスイッチング
周波数を自動的に求めてこれを表わす周波数信号を出力
するようになっているからであり、設定管電圧及び設定
管電流の組合せのそれぞれに合わせて最適な立上り時周
波数信号を出力することができるからである。そのた
め、管電圧・管電流の設定のいかんにかかわらず立上り
時間を一定にすることもできる。 検出管電圧が設定管電圧に達した後は、検出管電圧をス
イッチング周波数へフィードバックするフィードバック
制御がなされる。その際、基準のスイッチング周波数
は、定常時周波数信号により定まる周波数とされる。そ
して、定常時周波数信号出力手段が、設定管電圧及び設
定管電流の各々の組合せに最適な定常時のスイッチング
周波数を自動的に求めこれを表わす定常時周波数信号を
出力するようになっている。そのため、上記のフィード
バック制御に用いられる基準のスイッチング周波数は、
その設定管電圧及び設定管電流が実際に得られるのに最
も適したものに自動的に定められることになる。 電源電圧が変動した場合には、定常時及び立上り時のい
ずれであっても、上記の周波数信号をそのまま用いる
と、所望の管電圧、管電流が得られない。そのため、電
源電圧を検出して、その検出値によって設定管電圧及び
設定管電流の各値自体を補正して、その補正後の値を用
いて上記定常時周波数信号出力手段及び立上り時周波数
信号出力手段からそれぞれ周波数信号を得るようにし、
これらによって立上り時のスイッチング周波数を定める
とともに、定常時の基準のスイッチング周波数を定め
る。これにより、電源電圧の変動あるいは電圧が異なる
電源に接続した場合に、それに対応でき、それらの場合
でも電源電圧が基準の電圧となっているときと同様の立
上り時及び定常時の特性が得られる。
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。すなわち、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。 最初に、撮影条件である撮影時間sec、管電流mA、管電
圧kV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。一方、電源電圧検出器
23が交流電源１の電圧Vc′を検出しており、これが乗除
算器28、29に送られる。また、基準電圧発生器27から発
生された、基準の電源電圧Vcが乗除算器28、29に送られ
ている。これら乗除算器28、29において、設定管電流値
mA、設定管電圧値kVに対して mA′＝mA×（Vc/Vc′） kV′＝kV×（Vc/Vc′） の掛算が行われ、得られたmA′、kV′がメモリ20、21に
送られ、それらに対応したVs,Vnの読み出しが行われ
る。これらメモリ20、21は、撮影時間設定器22から送ら
れるＸ線曝射信号（第２図Ａ）により制御されて、Ｘ線
曝射信号がHighとなっている曝射中は電源電圧Vc′が変
動し、その結果入力されるmA′、kV′が変化しても、そ
れに影響されずに一定のVs,Vnを出力するようにされて
いる。 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。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22で設定した時間
だけHighとなっているＸ線曝射信号がV/Fコンバータ18
に与えられる。これにより、V/Fコンバータ18が、その
入力されている電圧Vinに対応した周波数で発振を開始
する（第２図B,C参照）。このV/Fコンバータ18の出力Fo
は駆動回路19に送られ、この駆動回路19により出力Foに
応じた周波数でスイッチ素子4a〜4dがスイッチング駆動
される。すると、高圧変圧器７の１次側に第２図Ｄで示
すような電流I1が流れ始め、管電圧が第２図Ｅに示すよ
うに徐々に立ち上がっていく。 この管電圧の立上りの過程では、加算器13から得られる
管電圧は、管電圧設定器24から送られる設定管電圧より
も低いものとなっているので、比較器14の出力はLowと
なっており、そのためスイッチS1がオンにされ、OPアン
プと抵抗R1とコンデンサC1とで構成される積分器16がオ
フの状態にされ、さらにラッチ回路25のＱ出力もLowの
ままとされる。ラッチ回路25のＱ出力がLowのままの状
態では、スイッチS2はオフ、S3はオンである。このと
き、積分器16の出力ΔＶはゼロであり、加算器17の他方
の入力はメモリ20から読み出されたVsとなっている。そ
のため加算器17の出力つまり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（第２図Ｂ参
照）、V/Fコンバータ18の出力FoはそのVsに対応した一
定周波数のパルス（第２図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。 管電圧が設定値に達すると、比較器14の出力がHighとな
る。すると、スイッチS1がオフになるとともに、ラッチ
回路25のＱ出力がHighとなり、スイッチS2がオン、スイ
ッチS3がオフとなる。そのため、加算器17の一方の入力
はVsからVnに切り換えられ、他方の入力にはスイッチS1
がオフになることにより動作開始した積分器16の出力Δ
Ｖが与えられるようになる。このVnとΔＶとが加算器17
で加算され、V/Fコンバータ18の入力Vinとなる。 積分器16の出力ΔＶは、誤差増幅器15の出力、つまり加
算器13からの管電圧と管電圧設定器24からの設定管電圧
値との誤差を積分したものであり、管電圧が設定値に達
した直後は両者の差はゼロであるから誤差増幅器15の出
力もゼロとなっており、また積分器16の出力もゼロで、
そのためVinはVnとなる（第２図Ｂ参照）。そこで、電
源電圧が一定である限り、Vnの値で決まる周波数でスイ
ッチングが行われ、管電圧は設定値に保たれるはずであ
る。しかし、実際には、電源回路や配線のインピーダン
スにより電源電圧がドロップするため管電圧が低下しよ
うとし、設定値との間に誤差が生じる。その結果、積分
消16の出力ΔＶが徐々に増大し、このΔＶが加算器17で
Vnに加算されてスイッチング周波数が高まり、管電圧が
上昇する。そして管電圧が設定値に到達すると、誤差増
幅器15の出力はゼロとなり、積分器16の入力がゼロとな
るので積分動作は停止する。こうして管電圧が設定値に
等しくなるようなフィードバック制御が行われる。すな
わち、Vnは基準となるスイッチング周波数を定めるもの
となり、フィードバック制御によりこの周波数を基準と
してスイッチング周波数が変化させられる。 メモリ20、21には、電源電圧Vc′が基準の電圧Vcである
場合に、管電圧kV及び管電流mAに応じた最適値Vs,Vnが
あらかじめ格納されている。これらVs、VnとkV,mAとの
関係は第３図A,Bに示すようになっている。 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、管電圧及び
管電流の組合せによって一意的に定まる。第３図Ｂはこ
の管電圧・管電流の組合せに応じたVnの値の一例を示
す。 他方、Vsの値は、第３図Ａに示すように上記のVnより大
きな値となるように定められている。これは管電圧の立
上り過程でまだ設定値に到達していないときにスイッチ
ング周波数を決めるVsの値をVnと同じにすると、設定値
に到達するまでの立上りが遅いばかりでなく、設定され
た負荷条件（管電圧、管電流）によって管電圧が設定値
に到達するまでの時間が異なってしまう不都合が生じる
からである。たとえば、管電圧の設定値を同一にし、管
電流を変えた場合、管電圧の立上り波形は第４図Ａに示
すようになる。そこで、管電圧の立上り時のスイッチン
グ周波数をVnとせずに、低管電流ほど高い周波数となる
ような、たとえば第３図Ａで示すVsとする。これによ
り、管電圧が立上り時の設定値に達するまでの間は低管
電流ほど高い周波数となって立上りを速くすることがで
き、異なる負荷条件でも管電圧が設定値に到達するまで
の時間をほぼ同一にすることができる。換言すると、こ
のVsの値は、管電圧の設定値に到達するまでの時間が、
各負荷条件で同一になるような値としてあらかじめ求め
られてメモリ20に記憶されている。 これらVn,Vsのデータは、実際の装置において電源電圧V
c′＝Vcの条件のもとで管電流または管電圧をパラメー
タとして数点のデータを測定し、その他のデータについ
ては補間法などにより求める。 乗除算器28、29で設定管電流mA、設定管電圧kVを電源電
圧Vc′に応じて補正し、補正後の値mA′、kV′を得て、
これらの値によりメモリ20、21よりVs,Vnを読み出して
いるが、これは、設定したmA、kVをそのまま用いてVs,V
nを読み出すのでは電源電圧Vc′が基準の電圧Vcでない
ことから不都合が生じるからである。 すなわち、電源電圧Vc′が基準の電圧Vcであるときは、
メモリ20、21から読み出されるVs,Vnの値は最適なもの
であり（最適となるように予め格納されているから）、
そのため第６図ａのように適切な管電圧波形の制御がで
きる。電源電圧Vc′がVcよりも高いとき、設定したmA、
kVをそのまま用いて読み出したVs,Vnでは、第６図ｂの
ように速い立上りとなり、設定値に到達してVnに切り替
わってもVnも高い値であるためオーバーシュートが生じ
てその後集束する。電源電圧Vc′がVcよりも低いとき、
設定したmA、kVをそのまま用いて読み出したVs,Vnで
は、第６図ｃに示すように遅い立上りとなる。管電圧が
設定値に到達すればその後フィードバック制御に切り替
わることができるが、波形ｃのように設定値に到達しな
い場合も生じる。 そこで、これらをなくすために、設定したmA、kVをその
ときの電源電圧Vc′に応じて補正しているのである。す
なわち、Ｘ線管11は等価的に抵抗Ｒと見なすことがで
き、管電圧と管電流との関係は、 管電圧＝管電流×Ｒ となっており、電源電圧、抵抗Ｒが決まれば、スイッチ
ング周波数と管電圧、管電流との関係が決まる。抵抗Ｒ
に印加される電圧すなわち管電圧は電源電圧に比例する
ので、電源電圧V1のときの管電圧をkV1、管電流をmA1、
電源電圧V2のときの管電圧をkV2、管電流をmA2とする
と、 kV1/V1＝kV2/V2 mA1/V1＝mA2/V2 となる。一方、電源電圧Vcをパラメータとしたときの管
電圧kV及び管電流mAとスイッチング周波数ｆとの関係は
第４図及び第５図に示すようになっている。そのため、
電源電圧Vcを前提にして設定kV,mAを得るためのｆを求
めても、実際には電源電圧が変動してVc′となっていた
場合、そのｆではそれらの設定値を得ることができな
い。設定kV,mAを、第４図、第５図のkV′,mA′に補正し
てVc上で求めたｆ′の値を用いれば所望のkV,mAが得ら
れる。このkV′,mA′とkV,mAとの関係は、上記の式よ
り、 kV′＝kV×（Vc/Vc′） mA′＝mA×（Vc/Vc′） となる。したがって、上記のような乗除算器28、29によ
る補正で、電源電圧Vc′において最適なVs,Vnを得るこ
とができ、電源電圧がどのように変動しても、あるいは
電圧値の異なる電源に接続したとしても、つねに、第６
図のb,cのように波形でなく、第６図のａのような波形
とすることができる。 なお、このように２つのメモリ20、21にあらかじめ求め
たデータを記憶させておきそれをkV′、mA′で読み出す
という構成だけでなく、数点の測定データと演算プログ
ラムのみを記憶させておいて、マイクロコンピュータを
用いて数点のデータから演算プログラムによりそのk
V′、mA′に応じたVn,Vsを算出するという構成をとるこ
ともできる。
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。すなわち、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。 最初に、撮影条件である撮影時間sec、管電流mA、管電
圧kV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。一方、電源電圧検出器
23が交流電源１の電圧Vc′を検出しており、これが乗除
算器28、29に送られる。また、基準電圧発生器27から発
生された、基準の電源電圧Vcが乗除算器28、29に送られ
ている。これら乗除算器28、29において、設定管電流値
mA、設定管電圧値kVに対して mA′＝mA×（Vc/Vc′） kV′＝kV×（Vc/Vc′） の掛算が行われ、得られたmA′、kV′がメモリ20、21に
送られ、それらに対応したVs,Vnの読み出しが行われ
る。これらメモリ20、21は、撮影時間設定器22から送ら
れるＸ線曝射信号（第２図Ａ）により制御されて、Ｘ線
曝射信号がHighとなっている曝射中は電源電圧Vc′が変
動し、その結果入力されるmA′、kV′が変化しても、そ
れに影響されずに一定のVs,Vnを出力するようにされて
いる。 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。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22で設定した時間
だけHighとなっているＸ線曝射信号がV/Fコンバータ18
に与えられる。これにより、V/Fコンバータ18が、その
入力されている電圧Vinに対応した周波数で発振を開始
する（第２図B,C参照）。このV/Fコンバータ18の出力Fo
は駆動回路19に送られ、この駆動回路19により出力Foに
応じた周波数でスイッチ素子4a〜4dがスイッチング駆動
される。すると、高圧変圧器７の１次側に第２図Ｄで示
すような電流I1が流れ始め、管電圧が第２図Ｅに示すよ
うに徐々に立ち上がっていく。 この管電圧の立上りの過程では、加算器13から得られる
管電圧は、管電圧設定器24から送られる設定管電圧より
も低いものとなっているので、比較器14の出力はLowと
なっており、そのためスイッチS1がオンにされ、OPアン
プと抵抗R1とコンデンサC1とで構成される積分器16がオ
フの状態にされ、さらにラッチ回路25のＱ出力もLowの
ままとされる。ラッチ回路25のＱ出力がLowのままの状
態では、スイッチS2はオフ、S3はオンである。このと
き、積分器16の出力ΔＶはゼロであり、加算器17の他方
の入力はメモリ20から読み出されたVsとなっている。そ
のため加算器17の出力つまり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（第２図Ｂ参
照）、V/Fコンバータ18の出力FoはそのVsに対応した一
定周波数のパルス（第２図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。 管電圧が設定値に達すると、比較器14の出力がHighとな
る。すると、スイッチS1がオフになるとともに、ラッチ
回路25のＱ出力がHighとなり、スイッチS2がオン、スイ
ッチS3がオフとなる。そのため、加算器17の一方の入力
はVsからVnに切り換えられ、他方の入力にはスイッチS1
がオフになることにより動作開始した積分器16の出力Δ
Ｖが与えられるようになる。このVnとΔＶとが加算器17
で加算され、V/Fコンバータ18の入力Vinとなる。 積分器16の出力ΔＶは、誤差増幅器15の出力、つまり加
算器13からの管電圧と管電圧設定器24からの設定管電圧
値との誤差を積分したものであり、管電圧が設定値に達
した直後は両者の差はゼロであるから誤差増幅器15の出
力もゼロとなっており、また積分器16の出力もゼロで、
そのためVinはVnとなる（第２図Ｂ参照）。そこで、電
源電圧が一定である限り、Vnの値で決まる周波数でスイ
ッチングが行われ、管電圧は設定値に保たれるはずであ
る。しかし、実際には、電源回路や配線のインピーダン
スにより電源電圧がドロップするため管電圧が低下しよ
うとし、設定値との間に誤差が生じる。その結果、積分
消16の出力ΔＶが徐々に増大し、このΔＶが加算器17で
Vnに加算されてスイッチング周波数が高まり、管電圧が
上昇する。そして管電圧が設定値に到達すると、誤差増
幅器15の出力はゼロとなり、積分器16の入力がゼロとな
るので積分動作は停止する。こうして管電圧が設定値に
等しくなるようなフィードバック制御が行われる。すな
わち、Vnは基準となるスイッチング周波数を定めるもの
となり、フィードバック制御によりこの周波数を基準と
してスイッチング周波数が変化させられる。 メモリ20、21には、電源電圧Vc′が基準の電圧Vcである
場合に、管電圧kV及び管電流mAに応じた最適値Vs,Vnが
あらかじめ格納されている。これらVs、VnとkV,mAとの
関係は第３図A,Bに示すようになっている。 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、管電圧及び
管電流の組合せによって一意的に定まる。第３図Ｂはこ
の管電圧・管電流の組合せに応じたVnの値の一例を示
す。 他方、Vsの値は、第３図Ａに示すように上記のVnより大
きな値となるように定められている。これは管電圧の立
上り過程でまだ設定値に到達していないときにスイッチ
ング周波数を決めるVsの値をVnと同じにすると、設定値
に到達するまでの立上りが遅いばかりでなく、設定され
た負荷条件（管電圧、管電流）によって管電圧が設定値
に到達するまでの時間が異なってしまう不都合が生じる
からである。たとえば、管電圧の設定値を同一にし、管
電流を変えた場合、管電圧の立上り波形は第４図Ａに示
すようになる。そこで、管電圧の立上り時のスイッチン
グ周波数をVnとせずに、低管電流ほど高い周波数となる
ような、たとえば第３図Ａで示すVsとする。これによ
り、管電圧が立上り時の設定値に達するまでの間は低管
電流ほど高い周波数となって立上りを速くすることがで
き、異なる負荷条件でも管電圧が設定値に到達するまで
の時間をほぼ同一にすることができる。換言すると、こ
のVsの値は、管電圧の設定値に到達するまでの時間が、
各負荷条件で同一になるような値としてあらかじめ求め
られてメモリ20に記憶されている。 これらVn,Vsのデータは、実際の装置において電源電圧V
c′＝Vcの条件のもとで管電流または管電圧をパラメー
タとして数点のデータを測定し、その他のデータについ
ては補間法などにより求める。 乗除算器28、29で設定管電流mA、設定管電圧kVを電源電
圧Vc′に応じて補正し、補正後の値mA′、kV′を得て、
これらの値によりメモリ20、21よりVs,Vnを読み出して
いるが、これは、設定したmA、kVをそのまま用いてVs,V
nを読み出すのでは電源電圧Vc′が基準の電圧Vcでない
ことから不都合が生じるからである。 すなわち、電源電圧Vc′が基準の電圧Vcであるときは、
メモリ20、21から読み出されるVs,Vnの値は最適なもの
であり（最適となるように予め格納されているから）、
そのため第６図ａのように適切な管電圧波形の制御がで
きる。電源電圧Vc′がVcよりも高いとき、設定したmA、
kVをそのまま用いて読み出したVs,Vnでは、第６図ｂの
ように速い立上りとなり、設定値に到達してVnに切り替
わってもVnも高い値であるためオーバーシュートが生じ
てその後集束する。電源電圧Vc′がVcよりも低いとき、
設定したmA、kVをそのまま用いて読み出したVs,Vnで
は、第６図ｃに示すように遅い立上りとなる。管電圧が
設定値に到達すればその後フィードバック制御に切り替
わることができるが、波形ｃのように設定値に到達しな
い場合も生じる。 そこで、これらをなくすために、設定したmA、kVをその
ときの電源電圧Vc′に応じて補正しているのである。す
なわち、Ｘ線管11は等価的に抵抗Ｒと見なすことがで
き、管電圧と管電流との関係は、 管電圧＝管電流×Ｒ となっており、電源電圧、抵抗Ｒが決まれば、スイッチ
ング周波数と管電圧、管電流との関係が決まる。抵抗Ｒ
に印加される電圧すなわち管電圧は電源電圧に比例する
ので、電源電圧V1のときの管電圧をkV1、管電流をmA1、
電源電圧V2のときの管電圧をkV2、管電流をmA2とする
と、 kV1/V1＝kV2/V2 mA1/V1＝mA2/V2 となる。一方、電源電圧Vcをパラメータとしたときの管
電圧kV及び管電流mAとスイッチング周波数ｆとの関係は
第４図及び第５図に示すようになっている。そのため、
電源電圧Vcを前提にして設定kV,mAを得るためのｆを求
めても、実際には電源電圧が変動してVc′となっていた
場合、そのｆではそれらの設定値を得ることができな
い。設定kV,mAを、第４図、第５図のkV′,mA′に補正し
てVc上で求めたｆ′の値を用いれば所望のkV,mAが得ら
れる。このkV′,mA′とkV,mAとの関係は、上記の式よ
り、 kV′＝kV×（Vc/Vc′） mA′＝mA×（Vc/Vc′） となる。したがって、上記のような乗除算器28、29によ
る補正で、電源電圧Vc′において最適なVs,Vnを得るこ
とができ、電源電圧がどのように変動しても、あるいは
電圧値の異なる電源に接続したとしても、つねに、第６
図のb,cのように波形でなく、第６図のａのような波形
とすることができる。 なお、このように２つのメモリ20、21にあらかじめ求め
たデータを記憶させておきそれをkV′、mA′で読み出す
という構成だけでなく、数点の測定データと演算プログ
ラムのみを記憶させておいて、マイクロコンピュータを
用いて数点のデータから演算プログラムによりそのk
V′、mA′に応じたVn,Vsを算出するという構成をとるこ
ともできる。
この発明のＸ線高電圧装置によれば、電源電圧及び負荷
条件（設定管電圧及び設定管電流）に応じて立上り時の
スイッチング周波数を定めることができるため、負荷条
件ごとに適切なスイッチング周波数として管電圧の立上
りを速くしたり、負荷条件にかかわらず管電圧の立上り
時間を同じにすることなどができ、しかもこのことを電
源電圧の変動や電圧の異なる電源を用いた場合でも達成
できる。また、これから露出時間の精度を向上させるこ
ともできる。さらに、定常時には検出管電圧をスイッチ
ング周波数にフィードバックして管電圧を制御するが、
このときに基準となるスイッチング周波数として、電源
電圧及び負荷条件（設定管電圧及び設定管電流）に応じ
たものが採用されるので、電源電圧が変動したり、ある
いは電圧の異なる電源を用いたとしても、その実際の電
源電圧下でその設定管電圧及び設定管電流を実際に得る
ために適切なフィードバック制御を行うことが可能とな
る。
条件（設定管電圧及び設定管電流）に応じて立上り時の
スイッチング周波数を定めることができるため、負荷条
件ごとに適切なスイッチング周波数として管電圧の立上
りを速くしたり、負荷条件にかかわらず管電圧の立上り
時間を同じにすることなどができ、しかもこのことを電
源電圧の変動や電圧の異なる電源を用いた場合でも達成
できる。また、これから露出時間の精度を向上させるこ
ともできる。さらに、定常時には検出管電圧をスイッチ
ング周波数にフィードバックして管電圧を制御するが、
このときに基準となるスイッチング周波数として、電源
電圧及び負荷条件（設定管電圧及び設定管電流）に応じ
たものが採用されるので、電源電圧が変動したり、ある
いは電圧の異なる電源を用いたとしても、その実際の電
源電圧下でその設定管電圧及び設定管電流を実際に得る
ために適切なフィードバック制御を行うことが可能とな
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、第３図A,
Bはメモリの記憶例をそれぞれ示す図、第４図は電源電
圧をパラメータとしたスイッチング周波数と管電圧との
関係を示すグラフ、第５図は電源電圧をパラメータとし
たスイッチング周波数と管電流との関係を示すグラフ、
第６図は管電圧波形を示す波形図である。 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、17……加算器、14……比較器、15
……誤差増幅器、16……積分器、18……V/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、
25……ラッチ回路、26……電源電圧検出回路、27……基
準電圧発生器、28、29……乗除算器。
１図の動作説明のためのタイミングチャート、第３図A,
Bはメモリの記憶例をそれぞれ示す図、第４図は電源電
圧をパラメータとしたスイッチング周波数と管電圧との
関係を示すグラフ、第５図は電源電圧をパラメータとし
たスイッチング周波数と管電流との関係を示すグラフ、
第６図は管電圧波形を示す波形図である。 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、17……加算器、14……比較器、15
……誤差増幅器、16……積分器、18……V/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、
25……ラッチ回路、26……電源電圧検出回路、27……基
準電圧発生器、28、29……乗除算器。
Claims (1)
- 【請求項１】交流電源からの交流出力を直流出力に変換
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
交流出力を直流出力に変換して管電圧として出力する第
２の整流手段と、管電圧を検出する手段と、管電圧を設
定する手段と、管電流を設定する手段と、これら設定管
電圧及び設定管電流から定常時のスイッチング周波数を
自動的に求めこれを表わす定常時周波数信号を出力する
定常時周波数信号出力手段と、上記設定管電圧及び設定
管電流から立上り時のスイッチング周波数を自動的に求
めこれを表わす立上り時周波数信号を出力する立上り時
周波数信号出力手段と、検出された管電圧と設定された
管電圧とを比較する比較手段と、この比較手段により立
上り時に検出管電圧が設定管電圧に達する前と判定され
たときは、上記立上り時周波数信号で表わされた周波数
で上記スイッチング手段がスイッチングするよう制御
し、検出管電圧が設定管電圧に達したと判定されたとき
から、上記定常時周波数信号により上記スイッチング手
段の基準のスイッチング周波数を定めて検出管電圧の該
スイッチング周波数へのフィードバック制御を行うよう
切り換える制御手段と、電源電圧を検出する手段と、検
出された電源電圧により上記設定管電圧及び設定管電流
の各値を補正する手段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 |
|---|---|---|---|
| JP2085864A JPH0675437B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP2085864A JPH0675437B2 (ja) | 1990-03-31 | 1990-03-31 | Ｘ線高電圧装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03285299A JPH03285299A (ja) | 1991-12-16 |
| JPH0675437B2 true JPH0675437B2 (ja) | 1994-09-21 |
Family
ID=13870759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2085864A Expired - Fee Related JPH0675437B2 (ja) | 1990-03-31 | 1990-03-31 | Ｘ線高電圧装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0675437B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014109400A1 (ja) | 2013-01-10 | 2014-07-17 | 株式会社 東芝 | Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及びｘ線発生装置 |
| JP7232117B2 (ja) * | 2019-04-25 | 2023-03-02 | キヤノン株式会社 | 放射線撮影システムおよび制御装置 |
| CN115996507B (zh) * | 2023-03-22 | 2023-06-02 | 斯派曼电子技术(苏州工业园区)有限公司 | 高压发生器及其电压控制方法、射线发生装置及成像系统 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5873600U (ja) * | 1981-11-13 | 1983-05-18 | タカラベルモント株式会社 | Ｘ線装置 |
| JPS6072199A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-04-24 | Toshiba Corp | Ｘ線装置 |
| JPS6489198A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Toshiba Corp | X-ray high-voltage device |
-
1990
- 1990-03-31 JP JP2085864A patent/JPH0675437B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03285299A (ja) | 1991-12-16 |
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Legal Events
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