JPS60221993A - High voltage dividing circuit - Google Patents

High voltage dividing circuit

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Publication number
JPS60221993A
JPS60221993A JP59268736A JP26873684A JPS60221993A JP S60221993 A JPS60221993 A JP S60221993A JP 59268736 A JP59268736 A JP 59268736A JP 26873684 A JP26873684 A JP 26873684A JP S60221993 A JPS60221993 A JP S60221993A
Authority
JP
Japan
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voltage
output
circuit
capacitor
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59268736A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
カルロス・マヌエコ・サンタータン
エンジエル・ダイアズ・カーメナ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JPS60221993A publication Critical patent/JPS60221993A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08Electrical details
    • H05G1/10Power supply arrangements for feeding the X-ray tube
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08Electrical details
    • H05G1/26Measuring, controlling or protecting
    • H05G1/30Controlling
    • H05G1/32Supply voltage of the X-ray apparatus or tube

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

関連出願との関係 この発明はこの出願と同日に出願された係属中の米国特
許出願通し番号用564,538号、同第564゜60
3号、同第564,582号、同第564,622号及
び同第564,621号と関係を有する。 発 明 の を 景 この発明は全般的にX線装置に対づる高圧発生器、更に
具体的に云えば、X線発生装置を制御する為の代表的な
低い電圧をめる分圧回路に関づる。 X11を発生して利用する場合、当面の特定の用途又は
手順に合う様な特定の電圧及び電流レベルを選択リ−る
のが普通である。例えば医療用xm作像の分野では、普
通の放射線写真法で使われる典型的な電圧レベルは50
乃至t50kVの範囲内であることがあるが、螢光写真
法では、電圧は50乃至120kVの範囲であることが
より多く、乳房造影法に使われるX線では、24乃至5
0kVの範囲Cある可能性が一層強い。同様に、印加さ
れる電流のレベルは螢光写真法の場合の0.1111A
がら成る放射線写真法の手順の場合の1250 mAま
で変わり得る。 従来、こういう電圧及び電流レベルは、オペレータが希
望するkVp及びlAの設定をづることが出来る様にす
る回路の設4によって制御されていた。例えば角筒の変
化、線路電圧の変化、又はフィラメント温度の変化の様
な露出中に起り得る装置の変動の為、kVp及びIII
Aの値を好ましいレベルに精密に維持することは不可能
であった。X線発生器の製造業者は、従来、起り得る変
化を予想して、kVp及び!IIAを予定の許容公差の
範囲内に抑えるのに十分な形で、こういう変動を補償す
る回路設計特徴を取入れようと努めて来た。 最近の開発は、上に述べた開放ループ方式の欠点を克服
する様な閉ループ帰遠方式の線に沿って進んでいる。こ
の様な1つの方式は、閉ループ帰還装置がX線発生装置
のmAを制御するものである。こういう装置が係属中の
米国特許出願通し番号用375,088号に記載されて
いる。 kVp制御の分野では、出力電圧を感知し、その帰還信
号を使って、予定の電圧レベルを保つ様な速い効果的な
応答をする形で、出力電圧を直接的に変調づる様な満足
し得る閉ループ方式が開発されていない。 線路に起り得る変動に対して略一定の電圧レベルを保つ
従来の方式は、可変出力を得る為にモータによって駆動
される可変入出力変圧器である所謂ボルト・パックを使
うことである。ボルト・パックの主な欠点は、その動作
が比較的遅いことである。即ち、ボルト・パックは応答
時間が約1秒である。この理由で、ボルト・パック制御
装置は、露出を開始覆る時の正しい電圧を設定づる為に
のみ使われ、長い露出(螢光透視法の露出)の間以外は
、その後で調節しない。これと較べて、X線発生装置に
対り−る所望の応答時間はミリ秒の範囲であって、様々
な手順並びに用途に対し、明確に限定された短い電力パ
ルスを供給することの出来るものである。例えば、立上
り時間が非常に速く、即ち、1ミリ秒と云う様に短く、
1ミリ秒という様に露出用の短い平坦なピークを持ち、
且つ立下り時間が速い高圧パルスが得られることが望ま
しい。この為、補正は1ミリ秒未満の内に行う必要があ
る。 高圧変圧器の1次側に交流を供給づる為に、インバータ
をX線発生回路に使うことは公知である。 然し、主にその制御が比較的困難である理由で、この為
にトランジスタが使われることは一般的になかった。む
しろこういう用途でスイッヂング素子として使われるの
はサイリスタであった。サイリスタは一般的に頑丈で制
御が比較的容易であると考えられるが、強制転流回路を
使うことを必要とするという固有の欠点がある。この為
、余分の部品が必要であるだけでなく、追加した静電容
量が回路の応@Bi¥間を実質的に遅くする傾向がある
。 例えば、サイリスタ・インバータを使う時、妥当なレベ
ルの再現性を保つと同時に、1ミリ秒の範囲内の短い高
圧パルスを得るのが困難である。 インバータからの交流出力を制御1HIる場合、インバ
ータに対する直流電圧の供給を制御づる多数の方式が考
えられる。その若干を挙げれば、位相制御形整流器、ト
ランジスタ直列又は並列調整器、及び半導体スイッチン
グ形直流電圧制御装置がある。この内、半導体スイッチ
ング装置は普通はチョッパと呼ばれていて、他の方式よ
りも、一層効率よく且つ一層応答の速い直流電圧の制御
が得られる。然し、直流回路でかなりの)P波作用を必
要とづる為、完全閉ループ形電圧調整インバータ電源で
動作づる時は応答時間がずっと遅くなる。この様な間接
的な方式では、X線を発生装置の動作中に必要な、大き
な電圧及び電流の変動に対処づる為に使わなければなら
ない強制転流回路の為、より多くの回路損失が起る。更
に、この様な構成では、インバータから送出される電力
が、1回は直流電圧制御装置により、ぞしてもう1回は
インバータにより、2回処理されることが理解されよう
。 源及び負荷に起る固有の変動の他に、高圧側にX線管の
アークの様な偶発的な成る計画外の状態が起り、それを
制御しないと、部品の損傷をta <ことがある。更に
どんな制御回路でも、低ル制御回路に誤動作又は故障の
惧れがあり、それを検出して処理しないと、制御回路の
出力又は制御回路自体の内部に望ましくない結果を招く
ことがある。 この為、普通の装置にどんな制御又は性能をよくする特
徴を追加しても、その様な改良を行う為に関連した監視
及び調整の機能を設けな1プればならない。この為、医
療診断装置に使うX線発生器の分野では、従来の方式に
目立った変更を加えるのは気が進まないことであった。 X線発生装置の製造業者にとっては、閉ループ電圧帰還
装置にすることが長い間の希望であったが、X線の用途
の典型的な条件(即ち、0.1乃至1250mA17)
範囲内ノ可変の負荷、24乃fi150kV11の範囲
の可変の電圧及び0.25という低いm△)の為に、こ
の様な適当な装置は作るのが困難で−あった。リップル
の制御がよいこと、再現性が高いこと、直線性がよいこ
と並びに立上り時間が速くて電力波形の形が制御される
こと、定常状態の短 ′い露出時間が得られること、並
びに立下り時間が短いこと)いう様な性能上の種々の条
件の為、その課題は尚更困勤になる。 X線発生装置の高圧側で代表的な信号を得るには、分圧
回路又は分流回路を使うのが普通である。 分流器の普通の方式は、電圧レベルを下げる為に一連の
抵抗を使うことである。この方法では、抵抗から変圧器
槽の壁への漂遊静電容量の効果により、典型的に測定値
の歪みが生ずるという問題がある。これは非常にインダ
クタンスの小さい抵抗を使った時でもそうなる。こうい
う制約がある為、更に普通の方式は、並列の抵抗及び]
ンデン勺のバンクを使うことであり、コンデンサが発生
する周波数変化を補償(る様に作用づる。然し、この方
式では、かなりの数の部品になる。例えば、陽極大地間
又は陰極大地間の75 、000ボルトの出力を下げる
のに必要な抵抗及び:Iンデンサの数は、素子100個
という程多くなることがあり、これは場所をとり、装置
のコストを高くする。 発 明 の 目 的 従って、この発明の主な目的は、閉ループ回路を介して
、X線管に印加される出力電圧を制御づる手段を持つ改
良されたX線発生装置を提供することである。 この発明の別の目的は、所望の電圧出力を維持する様に
、入力電圧並びに負荷の変動に速やかに且つ正確に応答
りる様に作用する閉ループ電圧帰還ループをX線発生装
置に設けることである。 この発明の別の目的は、速い立上り時間の後に略一定電
圧の比較的短い露出時間が続き、その後仕較的速い立下
り時間が続く様な電圧パルスを発生する様に、広い範囲
の動作状態にわ1=つて十分に速く且つ応答性を持つ制
御回路をX線発生装置に設けることである。 この発明の別の目的は、良好な過渡的な応答を持つと共
に、経済的に製造出来て、利用上の効果がある高圧分流
回路をX線発生装置に設(〕ることである。 上記並びにその他の目的及び特徴及び利点は、以下図面
について説明する所から、更によく理解されよう。 発 明 の 要 約 簡単に云うと、この発明の1面では、xm光弁士置が、
xm管からの高圧帰還を持つと共に、この帰還に応答し
゛UX線管に対する予定の電圧レベルを維持づる様な形
で、装置のインバータの動作を制御°づる制御回路を持
っている。こうして帰還信号がインバータの出力を直接
的に制御覆る様に印加され、この為装置は線路電圧及び
負荷の変動に対して速やかに月つ正確に応答し得る。高
圧変圧器、高圧出力ろ波器及び高圧分流回路の様な協働
覆る部品は、装置の速い応答という特徴と合い。 且つそれに11る様に設R1されている。この結果得ら
れる制御回路は、1ミリ秒という短い立上り時間、リッ
プルをこく少4
Relationship to Related Applications This invention is disclosed in pending U.S. patent application Ser. No. 564,538, Ser.
No. 3, No. 564,582, No. 564,622, and No. 564,621. BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates generally to high voltage generators for X-ray machines, and more specifically to voltage divider circuits containing typical low voltages for controlling X-ray generators. Zuru. When generating and utilizing X11, it is common to select specific voltage and current levels to suit the particular application or procedure at hand. For example, in the field of medical xm imaging, typical voltage levels used in common radiography are 50
For fluorography, the voltage is more often in the range 50 to 120 kV, and for X-rays used in mammography, 24 to 50 kV.
There is a stronger possibility that there is a range C of 0 kV. Similarly, the level of applied current is 0.1111A for fluorescence photography.
It can vary up to 1250 mA for radiographic procedures consisting of. Traditionally, these voltage and current levels have been controlled by a circuit arrangement 4 that allows the operator to set the desired kVp and IA settings. Because of equipment variations that may occur during exposure, such as changes in the square tube, line voltage changes, or filament temperature changes, the kVp and III
It was not possible to precisely maintain the value of A at the desired level. Manufacturers of X-ray generators have traditionally anticipated possible changes and determined kVp and! Efforts have been made to incorporate circuit design features that compensate for these variations in a manner sufficient to keep IIA within scheduled tolerances. Recent developments have proceeded along the lines of closed-loop return systems that seem to overcome the drawbacks of open-loop systems discussed above. One such scheme is for a closed loop feedback device to control the mA of the x-ray generator. Such a device is described in pending US patent application Ser. No. 375,088. In the field of kVp control, it is possible to achieve satisfactory results by sensing the output voltage and using the feedback signal to directly modulate the output voltage with a fast and effective response that maintains a predetermined voltage level. No closed loop method has been developed. A conventional approach to maintaining a substantially constant voltage level over possible variations in the line is to use a so-called volt pack, a variable input/output transformer driven by a motor to provide a variable output. The main disadvantage of bolt packs is that they are relatively slow in operation. That is, the bolt pack has a response time of about 1 second. For this reason, the volt pack control is only used to set the correct voltage at the start of the exposure and not adjusted afterwards except during long exposures (fluoroscopic exposures). In comparison, the desired response time for an X-ray generator is in the millisecond range, capable of delivering short, well-defined power pulses for a variety of procedures and applications. It is. For example, the rise time is very fast, i.e. short, say 1 millisecond,
It has a short flat peak for exposure such as 1 millisecond,
It is also desirable to obtain a high voltage pulse with a fast fall time. Therefore, correction needs to be made within less than 1 millisecond. It is known to use an inverter in an X-ray generation circuit to supply alternating current to the primary side of a high voltage transformer. However, transistors have generally not been used for this purpose, primarily because they are relatively difficult to control. Rather, it was the thyristor that was used as the switching element for this purpose. Although thyristors are generally considered robust and relatively easy to control, they have the inherent drawback of requiring the use of forced commutation circuits. Not only does this require extra components, but the added capacitance tends to substantially slow down the response time of the circuit. For example, when using thyristor inverters, it is difficult to obtain short high voltage pulses in the 1 millisecond range while maintaining a reasonable level of repeatability. When controlling the AC output from the inverter, there are many possible methods for controlling the supply of DC voltage to the inverter. To name a few, there are phase-controlled rectifiers, transistor series or parallel regulators, and semiconductor switching DC voltage controllers. Among these, the semiconductor switching device is commonly called a chopper, and can control DC voltage more efficiently and with faster response than other methods. However, since it requires significant P-wave action in a DC circuit, the response time is much slower when operating from a fully closed loop voltage regulated inverter power supply. Such indirect methods introduce more circuit losses due to forced commutation circuits that must be used to handle the large voltage and current fluctuations required during X-ray generator operation. Ru. Furthermore, it will be appreciated that in such an arrangement the power delivered by the inverter is processed twice, once by the DC voltage controller and once by the inverter. In addition to the inherent variations in sources and loads, accidental and unplanned conditions can occur on the high pressure side, such as arcing in an X-ray tube, which, if not controlled, can cause component damage. . Moreover, with any control circuit, there is a risk of malfunction or failure of the control circuit, which, if not detected and addressed, may lead to undesirable consequences on the output of the control circuit or within the control circuit itself. Therefore, no matter what control or performance-enhancing features are added to a conventional device, associated monitoring and adjustment functions must be provided to effectuate such improvements. For this reason, in the field of X-ray generators used in medical diagnostic equipment, there has been a reluctance to make significant changes to conventional systems. It has long been a desire of manufacturers of X-ray generators to have closed-loop voltage feedback devices, but the typical conditions of X-ray applications (i.e., 0.1 to 1250 mA17)
Due to the variable load in the range, the variable voltage in the range from 24 to 150 kV, and the low mΔ of 0.25, such a suitable device was difficult to make. Good ripple control, high reproducibility, good linearity and fast rise times to control the shape of the power waveform, short steady-state exposure times, and low fall. The task is made all the more difficult due to various performance requirements (such as short time). To obtain a representative signal on the high voltage side of an x-ray generator, it is common to use a voltage divider or shunt circuit. A common method of shunt is to use a series of resistors to reduce the voltage level. A problem with this method is that the effects of stray capacitance from the resistor to the walls of the transformer cell typically distort the measurements. This happens even when using a resistor with very low inductance. Because of these constraints, a more common method is to use parallel resistors and
However, this method requires a considerable number of components. The number of resistors and :I capacitors required to reduce the output of ,000 volts can be as high as 100 elements, which takes up space and increases the cost of the device. , a primary object of this invention is to provide an improved x-ray generator having means for controlling the output voltage applied to an x-ray tube via a closed loop circuit. Another aspect of the invention is to provide the x-ray generator with a closed-loop voltage feedback loop that responds quickly and accurately to input voltage and load variations to maintain the desired voltage output. The purpose of is to generate a voltage pulse with a fast rise time followed by a relatively short exposure time of nearly constant voltage, followed by a relatively fast fall time over a wide range of operating conditions. It is an object of the present invention to provide an X-ray generator with a control circuit that is sufficiently fast and responsive.Another object of the present invention is to provide an X-ray generator with a control circuit that has good transient response, is economically manufacturable, and is easy to use. The object of the present invention is to provide an effective high-voltage shunt circuit in an X-ray generating device. The above and other objects, features and advantages will be better understood from the following description of the drawings. Briefly, in one aspect of this invention, the xm light benshi station is
It has a high voltage feedback from the X-ray tube and has control circuitry responsive to this feedback to control the operation of the system's inverter in a manner that maintains a predetermined voltage level to the tube. In this way, the feedback signal is applied to directly control the output of the inverter, allowing the device to respond quickly and accurately to variations in line voltage and load. Cooperative components such as high voltage transformer, high voltage output filter and high voltage shunt circuit match the fast response characteristics of the device. Moreover, R1 is set so as to be 11 times larger than that. The resulting control circuit has a short rise time of 1 ms, low ripple, and

【<シて1ミリ秒という短い定常状態の
高圧+11J間、特に0.25mAという様な非常に低
いmΔに対しての速い〜°1下り時間を持つ高圧出力を
X線管に供給することの出来る装置になる。 この発明の別の1面として、比較的高い周波数(即ち、
数kH2の範囲内)で動作1′るトランジスタ・インバ
ータが、矩形波のパルス幅変調出力を発生する様になっ
ている。その整流出力電圧レベルは、出力波形のマーク
/スペース化だけでなく、周波数をも選択的に変えるこ
とによって制御される。インバータは、オペレータの設
定、出力電圧の帰還、並びに装置の成る動作状態を表ゎ
1様に発生された信号に応答して制御される。 この発明の別の1面は、変圧器の鉄心の飽和状態を感知
し、それに応答して問題を軽減覆る様に是正措置を開始
することである。変Hg器の電流を感知して、その結果
得られた信号を積分して、鉄心が飽和状態に近づいてい
るという表示をめる手段を設ける。その後、この信号を
鋸歯状波発生器に印加して制御信号を発生する。この制
御信号が、飽和状態を軽減づる様な形で、2つの対角線
の電流の流れを選択的に不平衡にする様に作用する。 電圧帰還ループには、進相回路を設【ノて、装置の利得
を動的に変え、最初の段階の間は高い利得が得られて立
上り時間を短くする様にすると共に、その後は利1qを
減少して、立上り時間の終りのkV(7)71−バシュ
ートをクランプづる。この効果を1qる為、電ロー帰還
信号を増幅器の入力の電圧要求(8号に印加づる前に、
進相回路に印加づる。進相回路が導入りるイ」前面な雑
音が、増幅器の帰還ループに設置)られた遅相回路によ
って軽減される。 高圧分流回路を設けて、制御回路に使う為、出力電圧を
表ねり低圧制御信号を取出づ。分圧器の高圧部分に別個
のコンデンリ−を使う代りに、ろ波コンデンサをその目
的に使い、こうして2重の目的に役立てる。これは部品
の数を実質的に減らずことにつながり、この発明の高周
波パルス幅変調出力に使う旧、過渡的な応答がよい閉ル
ープ電圧帰還装置が得られる。 起り得る誤動作、電圧スパイク、閃絡等によって起り得
る望ましくない状態から装置を保護づる為、マイクロブ
ロレッザを取入れて装置を監視し、それが受取る状態信
号に基づいて、装置の動作を変調したり、或いはそれに
応じて装置の運転を停止する。保護装置がそれに対して
、装置の動作を下げ、防止し又は停止層る様な成る特定
の状態は、出力に於【ノる過大電圧、大地に対重る陽極
と陰極の不平衡、過大な電流の流れ、過大なキロボルト
数の制御されない要求である。出力電圧レベルが要求値
又は装置の設定点の75%に達した後にのみ、X線露出
の調時を開始し、こうして改良された性能を保証すると
共に、所要の調整条件を充たづ。 、+−1−へ−−嘴 →Hさ財−矢、([梳 7、− 。 この発明の好ましい実施例が図面に示されていて、以下
説明づるが、この発明の範囲内で種々の変更を加えるこ
とが出来ることを承知されたい。 好ましい実施例の説明 従来の!lt!型的なX線発生装置が第1図に示されて
おり、3相電源11が単巻変圧器12を介して3相変圧
器13に接続されている。単巻変圧器12のタップを1
次コイル16に対して選択的に変えて、入力側の線路に
対づ−る1次側の接続を変え、こうして線路の変化する
状態を補償り−ることが出来る。電力変圧器13は典型
的にはY結線の1次側17及びΔ−Y結線の2次巻線1
8を持つのが典型的であり、パルス12個又は6個の出
力波形を発生づる。この後出力が両波整流ブリッジ19
.21に接続され、これから高い電圧がX線管22に供
給される。XII管22に対す゛る電力レベルは、可変
入出力変圧器13によって変えられる。その1次巻線1
1が静止形接触器23、普通はS CHによって選択的
に閉じられる。 この様な従来の装置は上に述べたいろいろの欠点がある
。 この発明のxm発生装置が第2図に示されており、3相
電源23、交流から直流への3相被制御整流器24、L
Cろ波器26、及び可変の高周波状態、即ち、数キロヘ
ルツ範囲内で動作覆る直流から交流へのパルス幅変調形
インバータ27で構成される。 インバータ21の出力は、後で更に詳しく説明づる様に
、kV11帰還制御器によってマーク・スペース比及び
周波数の両方を変える手段によるパルス幅変調によって
制御される。PWMインバー927の出力が高圧変圧器
28に送られ、単相整流器29を介してR終的にX線管
31に印加される。X線管31は、150kVまでの電
圧レベルで動作づるが、特定の用途並びに手順に応じて
、0.1 mA乃至1250mAの任意の負荷となり、
放射線写真の種々の用途に対処する為に、1ミリ秒乃至
数秒の広い範囲の露出時間を持つことが出来なければな
らない。 この発明は、これから詳しく説明する様に、X線出力を
高速で正確な形で制御づることにより、この様な広い範
囲の動作状態及び性能パラメータが臂られる様に覆る。 第2図を見れば、この応答の速い装置の主な特徴が閑ル
ープ帰還制御装置であることが判る。この帰還制御装置
が、分圧器32によってX線管31の両端の電圧を感知
し、それを表ねり信号を高圧帰還制御装置33に送り、
この帰還制御装置がPWMインパーク27に対する制御
信号を発生する。 電源を3相入力と説明したが、単相入力であってもよい
ことを述べておきたい。この発明の装置は、従来の発生
器よりもり゛っと高い周波数で動作する様に設h1され
ているから、波形のリップルの問題は大幅にイバートす
る。この理由で、従来のX線発生器で単相動作か出来な
い場合でも、この発明の特徴を取入れて使う時は、実用
的に出来る。 この発明の矩形波パルス幅変調インバータ及び制御装置
が第3Δ図及び第3B図に図式的に示されており、マイ
クロプロセッサ30を用い°た中央制御マイクロプロセ
ッサ・キロボルト数要求制御装置33、混合増幅器及び
帰還制御器34、鋸歯状波発生器及び比較器36、論理
制御装@31、電力1〜ランジスタ制御器38、矩形波
パルス幅変調トランジスタ・インバータ21、電力トラ
ンジスタ・インバータ27から論理制御装置37への安
全信号のインターロックを制御する専用のマイクロコン
ピュータ41を持つインバータ・モニタ40、高圧変圧
器28、高圧整流器29、高圧分流器32、高圧分圧帰
還回路46、誤差信号並びに鋸歯状波発生器及び比較器
36と共に作用する飽和防止回路47、電流限界回路4
8、表示コンソール及びオペレータ制御装置49(マイ
クロプロセッサを取(=Iけである)及び作像装置51
で構成されており、これらは普通の形式であってよい。 次に第3図に示す装置全体を全般的に説明し、個々の部
品はその後で更に詳しく説明覆る。 制御装置全体はマイクロコンピュータ41及び制御マイ
クロプロセラ1ノ30によってその動作が管理される。 インバータ・マイクロコンピュータ41は高圧電力トラ
ンジスタ・インバータ27を連続的に監視して検査する
為に専用になっており、中央制御マイクロプロセッサ3
0が露出の前並びに露出中、要求値を制御する様に作用
でる。制御マイクロプロレッ1す30は帰還装置から来
るキロボルト数をも読取り、露出中、高圧側で起ってい
ることを正確に制御づる。市場で入手し得る多数のマイ
クロプロセッサ及び/又はコンピュータのどれでもこの
発明に使うことが出来る。例えば中央制御機能にはイン
テル社の8085型マイク[]ププロセラを使うことが
出来、インバータの動作の監視にはインテル社の874
9型マイクロコンピユータを使うことが出来る。 表示コンソール49からの信号に応答して、中央マイク
ロプロセッサ30がキロボルト数要求値を発生し、この
信号をD/A変換器52を介して混合増幅器及び帰還制
御器34に送る。キロボルト数確認信号がΔ/[)変換
器53を介して中央マイクロプロセッサ30に送られる
。キロボルト数要求信号及びキロボルト数確認信号は互
に非常に接近した状態に保だなりればならないが、その
目的の為に中央マイクロプロセッサ30によって監視さ
れる他に、高圧側でアークが発生した場合又は部品が損
傷を受りた場合、保護作用の為の入力としても使われる
。この場合、キロボルト数要求信号の後にキロボルト数
確認信号が続いて来ることがなく、従って、中央マイク
ロプロセッサ3oが装置の動f1を停止する。 中央マイクロプロセッサ3oが、データ・リンク54を
介して表示コンソール49に接続され、線56゜51を
介してインバータ・マイクロコンピュータ41に接続さ
れ、線58を介して高圧帰還回路46に接続される。オ
ペレータがコンソール49で露出時間及びその他のパラ
メータを入力し、こ)からデータ処理及び連絡が始まる
。インテル社の8088型ンイクロプロセツザの様な装
置のマイクロプロセッサと、xi保護及び露出パラメー
タに対づる仝′Cの演算を扱うインテル社の8081型
の様な演算処理装置とによって、これらのパラメータが
解析され、制御される。コンソール49及びキャビネッ
1〜33の間又は8088型及び8o85型マイクロプ
ロレツナの間の連絡は、データ・リンク54を介して、
2つのデータ・リンク・プロトコル制御器59.61に
よって行われる。1実施例では、これらの制御器はイン
テル社の8213型チツプである。これらの制御器は、
循環的な冗長度検査ワードを持つNRZ !保護方式に
より、両方向のデータ伝送で非常に高い信頼性を保証づ
る。史にコンソール49は作像装置51に対づる別のデ
ータ・リンク62とbやり取りすることが出来、この為
通信は完全にディジタルであって、動作中の高い信頼性
が得られる。 キレごネット側の中央マイクロプロセッサ30及びイン
バータ・マイクロコンピュータ41の間の連絡も、線5
6.57を介して両方向で行われる。この為、オペレー
タの制御の状態は、キロボルト数及び露出時間が中央制
御マイクロプロセッサ30に供給され、そこからインバ
ータ・マイクロコンピュータ41に送られると、このマ
イクロコンピュータが露出中の出力電圧、インバータの
動作及び露出時間を制御して、X線露出の間、3つのマ
イクロプロセッサが露出時間を制御づる様になる(即ち
、キャビネット側の中央制御マイクロプロセッサ30と
インバータ・マイクロコンピュータ41、及び支援装置
としてjンソール側の表示コンソールのマイクロプロセ
ッサ8088型である)。この組合けが、露出中の過大
な放射線量に対して冗長な保護作用を】る。 図示の様に閉ループの帰還及びキロボルト数要求信号及
びキロボルト数確認信号を使うことの1つの利点は、螢
光透視法の動作の様な長期の露出で、高圧帰還装置又は
関連した何等かの電子部品に偏差が発生した場合、閉ル
ープ帰還がそれを自動的に補償することである。更に、
インバータ・マイクロコンピュータ41とキャビネット
側のマイクロプロセッサ30の間の線56.57を介し
ての連絡は、中央制御マイクロプロセッサ3oがキロボ
ルト数、露出開始指令及び露出時間指令をマイク1」コ
ンピュータ41に送ることによって直接的に行われ、そ
の間マイクロコンピュータ41は出ツノ状態を連続的に
監視し、中央マイクロプロセッサ−3()に対し、状態
信号及び確認信号を送り返す。これによって非常に簡単
な通信リンクにより、幾つかの冗長度レベルで、電力回
路に起り得る何等かの問題を検出して、数マイクロ秒以
内に大電力インバータを停止゛す゛るか、或いは必要に
なった揚台、安全接触器63を開路づることが可能にな
る。 混合増幅器及び帰還制御器34が、キロボルト数要求信
号及びキロボルト数確認信°号又は帰還信号の間の差で
ある幅の狭い信号を発生りる。この結果発生されるkV
誤差信号が増幅され、後で詳しく説明する進相及び遅相
回路で処理され、装置を安定にづる。kV誤差信号が、
飽和防止回路47からの信号と共に、鋸歯状波発生器及
び比較器36に送られる。飽和防止回路47からの信号
が鋸歯状波発生器の勾配を制御して、後で詳しく説明す
る様に、高圧変圧器28が飽和状態に達しない様にする
。 kV誤差信号が鋸歯状波発生器及び比較器36に供給さ
れて、可変マーク/スペース比を持っPWMパルス列を
発生させ、これが出力電圧を制御すると共に、閉ループ
・キロボルト数帰還動作を通じて出力電圧を自動的に調
節する様に印加される。 鋸歯状波発生器及び比較器36と論理制御装置37は、
専用のマイクロプロセツサ41から線64を介して半サ
イクル毎に入るリセッi〜信号又は同期化信号によって
制御され、混合器34がらのkV誤差信号が半サイクル
に1回、鋸歯状波発生器の波形と交差して、電力段の回
路で問題を招く慣れのある何回もの交差が起る倶れを避
番ノる。 論理制御装置37は、装置の全ての保護及びタイミング
を扱うが、光学1[線66に出力を出し、この出力が電
力1−ランシスタ制御器38を介して電力トランジスタ
・インバータ27を制6111−る。論理制御装置31
は電流限界回路48の出ツノをも処理づる。 電流限界回路48は、高圧変圧器28の1次側と直列の
変流器67によって検出されたインバータの電流レベル
に応答する。感知された電流レベルを電流限界回路48
で予定の安全レベルと比較し、回路の過負荷状態が発生
した場合、電流限界回路48の出力が論理制御装置37
に印加されて、マーク・スペース比を動的に遮断する。 変流器67がらの出力は飽和防止回路41にも帰還され
、この回路の出力が線74を介して鋸歯状波発生器に印
加されて、変圧器の飽和を電子的に補償する様に、勾配
を動的に変える。 電)y hランシスタ制御器38は、電力トランジスタ
・インバータ27を直接的に制御する信号を発生づる他
に、制御器の電源の状態並びにトランジスタの状態を表
わす信号を線68を介してインバータ・マイクロコンピ
ュータ41に帰還し、このマイクロコンピュータがこの
情報を用いて論理制御装置37を制御して、何れかのト
ランジスタ又は電源が故障した場合、トランジスタ制御
器38から来る情報が実時間で論理制御ll装防37に
帰還され、論理制御装置37が最初にインバータを停止
し、2番目に適当な安全接触器63をItl路づる様に
づる。 パルス幅変調形インバータ27は両波ブリッジの形に配
置された、全体を第3図にT+−1−4で示づ複数個の
トランジスタで構成され、対角線T1−1−4及びT2
1−3を介して変圧器の1次側28に交互に電流を通す
。トランジスタは図示の様に用いてもよいし、電力条件
によって必要な場合は、並列に用いでもよい。この発明
で役立つことが判った1種類の1−ランシスタはWT−
5752と呼ばれるものであり、これは英国のウェスチ
ングハウス・ブレーキ(ウェストコード)社から商業的
に入手し得る。上側のトランジスタT+及びT2だけを
選択的にAン及びオフに転することにより、パルス幅変
調が行われる。 高圧変圧器28はこの出願と同日に出願された係属中の
米国特許出願通し番号第564,612号に記載されて
いる。こ)では、PWMインバータで発生される矩形波
形を波形の再現性を非常によくして、変圧器の2次側に
パルス状に送る様に、変圧器28が漏洩インダクタンス
が非常に小さくなる様に設計されていることを述べ゛(
おけば十分である。こうしてパルスの脱落を最小限に抑
え、整流後のリップルを最小限に抑えて、出力ろ波器の
規模を制限でる。これによってmAの低い設定値に於け
る動作の再現性が容易に高くなる。整流器29は普通の
単相形である。 高圧分圧器又は分流器32は、素子69.71.107
゜108で示した独特な抵抗及び容量電子回路を含んで
いて、負荷又は源の動的な変動又はその他の過渡状態に
対する変圧器28の応答を改善し、立上り及び立下り時
間が最小になる様にしである。高圧分流器32の出力が
キロボルト出力であり、@72を介して電圧逓降形で高
圧分圧帰還回路46に供給される。即ち、分流器32の
出力が制御回路に直接的に印加し得る電圧よりも高いか
ら、高圧区域から、制御回路を損傷リ−る惧れのある高
い電圧の過渡状態が伝達されるのを避ける為に、相異な
る避雷器及び過電圧保護方法を用いて、電圧を何回かの
段階に分
[It is possible to supply an Become a device that can. Another aspect of the invention is that relatively high frequencies (i.e.
A transistor inverter operating in the range of several kilohertz (kHz) is adapted to generate a square wave pulse width modulated output. The rectified output voltage level is controlled by selectively varying the frequency as well as the mark/spacing of the output waveform. The inverter is controlled in response to operator settings, output voltage feedback, and signals generated in accordance with the operating conditions of the device. Another aspect of the invention is the sensing of transformer core saturation conditions and responsively initiating corrective action to alleviate and reverse the problem. Means is provided for sensing the current in the Hg transformer and integrating the resulting signal to provide an indication that the core is approaching saturation. This signal is then applied to a sawtooth generator to generate a control signal. This control signal acts to selectively unbalance the two diagonal current flows in a manner that reduces saturation. A phase advance circuit is installed in the voltage feedback loop to dynamically change the gain of the device so that during the first stage a high gain is obtained and the rise time is short, and after that the gain is reduced to 1q. Decrease the kV(7) at the end of the rise time to clamp the 71-basute. In order to reduce this effect by 1q, the voltage low feedback signal is applied to the input voltage of the amplifier (before applying it to No. 8,
Applied to the phase advance circuit. The noise introduced by the phase-leading circuit is reduced by the phase-lag circuit installed in the feedback loop of the amplifier. A high-voltage shunt circuit is installed to display the output voltage and extract a low-voltage control signal for use in the control circuit. Instead of using a separate capacitor in the high voltage section of the voltage divider, a filtering capacitor is used for that purpose, thus serving a dual purpose. This results in a closed loop voltage feedback device with good transient response for use in the high frequency pulse width modulated output of the present invention without substantially reducing the number of components. To protect the equipment from undesirable conditions that may arise due to possible malfunctions, voltage spikes, flashovers, etc., a microblower sensor is incorporated to monitor the equipment and modulate the operation of the equipment based on the status signals it receives. or stop the operation of the equipment accordingly. Certain conditions for which the protective device will reduce, prevent, or stop the operation of the device are: The flow of current is an uncontrolled demand for excessive kilovolts. Timing of the x-ray exposure is started only after the output voltage level reaches 75% of the required value or device set point, thus ensuring improved performance and meeting the required conditioning conditions. ,+-1-to--beak->H-shape-arrow, ([comb 7,-. Preferred embodiments of the invention are shown in the drawings and will be described below, but various modifications may be made within the scope of the invention. It is appreciated that modifications may be made. Description of the Preferred Embodiment A conventional!lt! type x-ray generator is shown in FIG. It is connected to the three-phase transformer 13 through the tap of the autotransformer 12.
The secondary coil 16 can be selectively varied to change the connection of the primary to the input line, thus compensating for changing line conditions. The power transformer 13 typically has a primary winding 17 in a Y-connection and a secondary winding 1 in a Δ-Y connection.
It is typical to have 8 pulses, producing a 12 or 6 pulse output waveform. After this, the output is the double wave rectifier bridge 19
.. 21, from which a high voltage is supplied to the X-ray tube 22. The power level to XII tube 22 is varied by variable input/output transformer 13. Its primary winding 1
1 is selectively closed by a static contactor 23, usually S CH. Such conventional devices suffer from the various drawbacks mentioned above. The xm generator of the present invention is shown in FIG.
It consists of a DC to AC pulse width modulated inverter 27 operating at variable high frequency conditions, ie within a few kilohertz range. The output of inverter 21 is controlled by pulse width modulation by means of varying both mark-space ratio and frequency by means of a kV11 feedback controller, as will be explained in more detail below. The output of the PWM inverter 927 is sent to the high voltage transformer 28 and finally applied to the X-ray tube 31 via the single-phase rectifier 29. The x-ray tube 31 operates at voltage levels up to 150 kV, but can be loaded anywhere from 0.1 mA to 1250 mA, depending on the particular application and procedure.
In order to accommodate various radiographic applications, it must be possible to have a wide range of exposure times from 1 millisecond to several seconds. The present invention, as will now be described in detail, covers this wide range of operating conditions and performance parameters by providing fast and precise control of the x-ray output. Looking at FIG. 2, it can be seen that the main feature of this fast response system is the dead loop feedback control system. This feedback control device senses the voltage across the X-ray tube 31 using a voltage divider 32, and sends a signal representing it to a high voltage feedback control device 33.
This feedback controller generates a control signal for the PWM impark 27. Although the power supply has been described as having a three-phase input, it should be noted that it may also be a single-phase input. Since the device of the present invention is designed to operate at a much higher frequency than conventional generators, the problem of waveform ripple is greatly inverted. For this reason, even if conventional X-ray generators are not capable of single-phase operation, they can be practically achieved when the features of the present invention are incorporated and used. The square wave pulse width modulation inverter and controller of the present invention is shown schematically in FIGS. 3Δ and 3B, and includes a central control microprocessor kilovoltage demand controller 33 using a microprocessor 30, a mixing amplifier. and feedback controller 34, sawtooth generator and comparator 36, logic controller @ 31, power 1 to transistor controller 38, square wave pulse width modulated transistor inverter 21, power transistor inverter 27 to logic controller 37 An inverter monitor 40 with a dedicated microcomputer 41 that controls the interlock of safety signals to the inverter, a high voltage transformer 28, a high voltage rectifier 29, a high voltage shunt 32, a high voltage division feedback circuit 46, an error signal and a sawtooth wave generator. saturation prevention circuit 47 and current limit circuit 4 working together with the comparator and comparator 36;
8. Display console and operator control device 49 (with microprocessor) and image forming device 51
, which can be of any standard format. The entire apparatus shown in FIG. 3 will now be described generally, with the individual components being described in more detail thereafter. The operation of the entire control device is managed by a microcomputer 41 and a control microprocessor 1/30. The inverter microcomputer 41 is dedicated to continuously monitor and test the high voltage power transistor inverter 27 and is connected to the central control microprocessor 3.
0 acts to control the required value before and during exposure. The control microprocessor 130 also reads the kilovoltage coming from the return device and accurately controls what is happening on the high pressure side during exposure. Any of the numerous microprocessors and/or computers available on the market can be used with the present invention. For example, Intel's 8085-type microphone processor can be used for central control functions, and Intel's 874 can be used to monitor inverter operation.
A 9-inch microcomputer can be used. In response to signals from display console 49, central microprocessor 30 generates a kilovolt request value and sends this signal via D/A converter 52 to mixing amplifier and feedback controller 34. A kilovolt verification signal is sent to central microprocessor 30 via Δ/[) converter 53. In addition to being monitored by the central microprocessor 30 for that purpose, the kilovolt request signal and the kilovolt confirmation signal must be kept in close proximity to each other in the event of an arc on the high voltage side. Or it can also be used as an input for protective action if the component is damaged. In this case, the kilovoltage request signal is not followed by the kilovoltage confirmation signal, and the central microprocessor 3o therefore stops the operation f1 of the device. A central microprocessor 3o is connected via data link 54 to display console 49, via line 56.51 to inverter microcomputer 41, and via line 58 to high voltage feedback circuit 46. The operator enters the exposure time and other parameters at the console 49, and data processing and communication begins at this point. These are accomplished by a microprocessor in a device such as the Intel 8088 microprocessor and a processing unit such as the Intel 8081 which handles the calculations for the xi protection and exposure parameters. Parameters are analyzed and controlled. Communication between the console 49 and cabinets 1-33 or between the 8088 and 8o85 microprolets is via data link 54.
This is done by two data link protocol controllers 59.61. In one embodiment, these controllers are Intel 8213 chips. These controls are
NRZ with cyclic redundancy check words! The protection scheme ensures very high reliability of data transmission in both directions. Historically, the console 49 can communicate with a separate data link 62 to the imaging device 51, so that the communication is completely digital and provides high reliability during operation. Communication between the central microprocessor 30 and the inverter microcomputer 41 on the Internet side is also via line 5.
6.57 in both directions. For this reason, the state of the operator's control is supplied to the central control microprocessor 30 and from there to the inverter microcomputer 41, which determines the output voltage during exposure and the operation of the inverter. During the X-ray exposure, three microprocessors control the exposure time (i.e., the central control microprocessor 30 and the inverter microcomputer 41 on the cabinet side, and the (The display console microprocessor type 8088). This combination provides redundant protection against excessive radiation doses during exposure. One advantage of using closed-loop feedback and kilovoltage request and kilovoltage confirmation signals as shown is that in long-term exposures, such as in fluoroscopy operations, high-voltage feedback devices or any associated electronic If a deviation occurs in the component, the closed loop feedback will automatically compensate for it. Furthermore,
Communication via lines 56, 57 between the inverter microcomputer 41 and the cabinet side microprocessor 30 is such that the central control microprocessor 3o sends kilovoltage, exposure start commands and exposure time commands to the microphone 1'' computer 41. The microcomputer 41 continuously monitors the output status and sends status and confirmation signals back to the central microprocessor 3(). This allows a very simple communication link, with several levels of redundancy, to detect any possible problem in the power circuit and shut down the high power inverter within a few microseconds, or if necessary. It becomes possible to open the lifting platform and the safety contactor 63. A mixing amplifier and feedback controller 34 generates a narrow signal that is the difference between the kilovolt number request signal and the kilovolt number confirmation signal or feedback signal. The resulting kV
The error signal is amplified and processed by phase advance and phase delay circuits, which will be explained in detail later, to stabilize the device. The kV error signal is
The signal from the anti-saturation circuit 47 is sent to the sawtooth generator and comparator 36. A signal from anti-saturation circuit 47 controls the slope of the sawtooth generator to prevent high voltage transformer 28 from reaching saturation, as will be explained in more detail below. The kV error signal is provided to a sawtooth generator and comparator 36 to generate a PWM pulse train with a variable mark/space ratio that controls the output voltage and automatically adjusts the output voltage through closed-loop kilovolt feedback operation. It is applied to adjust the The sawtooth generator and comparator 36 and the logic controller 37 include:
The kV error signal from the mixer 34 is sent to the sawtooth generator once every half cycle under the control of a reset signal or synchronization signal that enters every half cycle from a dedicated microprocessor 41 via line 64. Avoid the multiple crossings that occur when the waveform crosses, which can lead to problems in the power stage circuitry. Logic controller 37, which handles all protection and timing for the device, provides an output on optical 1 line 66 which controls power transistor inverter 27 via power 1 line 6111-. . Logical control device 31
also handles the output of the current limit circuit 48. Current limit circuit 48 is responsive to the inverter current level sensed by current transformer 67 in series with the primary of high voltage transformer 28 . The sensed current level is connected to the current limit circuit 48.
If a circuit overload condition occurs, the output of the current limit circuit 48 is compared to a predetermined safety level.
is applied to dynamically interrupt the mark-space ratio. The output of current transformer 67 is also fed back to anti-saturation circuit 41, the output of which is applied via line 74 to a sawtooth generator to electronically compensate for transformer saturation. Dynamically change the slope. In addition to generating signals that directly control the power transistor inverter 27, the power transistor controller 38 also sends signals representing the state of the controller's power supply as well as the state of the transistors to the inverter microcontroller via line 68. This information is fed back to the computer 41 and this microcomputer uses this information to control the logic controller 37 so that if any transistor or power supply fails, the information coming from the transistor controller 38 is used to control the logic controller 37 in real time. The logic controller 37 first shuts off the inverter and secondly switches on the appropriate safety contactor 63. The pulse width modulated inverter 27 consists of a plurality of transistors, generally designated T+-1-4 in FIG. 3, arranged in the form of a double-wave bridge, with diagonal lines T1-1-4 and T2
1-3 alternately pass current through the primary side 28 of the transformer. Transistors may be used as shown or in parallel if required by power conditions. One type of 1-run sister found useful in this invention is WT-
5752, which is commercially available from Westinghouse Brake (Westcord) Ltd., UK. Pulse width modulation is performed by selectively turning ON and OFF only the upper transistors T+ and T2. High voltage transformer 28 is described in pending US Patent Application Serial No. 564,612, filed on the same date as this application. In this case, the rectangular waveform generated by the PWM inverter has very good waveform reproducibility and is sent to the secondary side of the transformer in a pulse form, so that the transformer 28 has a very small leakage inductance. It is said that it is designed to
It is enough. This minimizes pulse dropout, minimizes post-rectification ripple, and limits the size of the output filter. This facilitates high reproducibility of operation at low mA settings. The rectifier 29 is a normal single-phase type. The high voltage voltage divider or flow divider 32 consists of elements 69.71.107
Contains unique resistive and capacitive electronic circuitry, shown at 108, to improve the response of transformer 28 to dynamic load or source fluctuations or other transient conditions, minimizing rise and fall times. It's Nishide. The output of the high voltage shunt 32 is a kilovolt output and is supplied to the high voltage divider feedback circuit 46 in voltage step-down form via @72. That is, since the output of the shunt 32 is higher than the voltage that can be applied directly to the control circuit, it avoids transmitting high voltage transients from the high voltage area that could damage the control circuit. Therefore, the voltage is divided into several stages using different surge arresters and overvoltage protection methods.

【ノて逓降づる必要がある。この回路は後で詳
しく説明する。 閉ループkV帰還装置の動作は、キロボルト数要求信号
及びキロポル1〜出力の間の差に等しい誤差信号を発生
する混合増幅器及び帰還制御器34に主に依存づる。制
御器34は、(1)誤差信号がキロボルト数要求値に応
じた特定の比を持つマーク/スペース形のパルス列を発
生器る様に、高圧分圧帰還回路を通じて電子回路のレベ
ルに条件づけられると共に、(2)露出中に装置の動作
を乱づ倶れのある主な3つの変数、即ち(イ)線路並び
に線路の調整作用と共に変化する固定直流レール、(ロ
)X線管のインピーダンスに起る変動、特に電子冷却現
象が起る様な長期露出に於()る変動、及び(ハ)電子
回路自体が全体的な装置に対して持つオフセットの変動
を補償することが必要Cある。 飽和防止回路と鋸歯状発生器及び比較器第4図には、飽
和防止回路47(第3図)及び鋸歯状波発生器及び比較
器36の組合せの回路図が示されている。第3図に示し
た様に、鋸歯状波発生器及び比較器36は、(1)半サ
イクル毎に鋸歯状波の範囲をリセットする為に線64か
ら来る同期化信号、(2)飽和防止回路47から線13
を介して鋸歯状波発生器36に直接的に供給される制御
イム号、及び(3)混合増幅器34からのキロボルト数
誤差信号Eに応答する。飽和防止回路47は線74を介
して受取るインバータの電流出力に応答づる。 第4図について説明すると、インバータがトランジスタ
T+−T4及び関連したフライホイール・ダイオードD
+−D4を持つことが示されている。インバータの電流
又は変圧器28の1次側の電流を変流器67で感知し、
線74を介して積分器76に送る。この積分器の出力が
Ii!77を介して増幅器78に供給され、その出力が
2つの比較器79.81に印加される。これらの比較器
は夫々正及び負の基準レベルを持っていて、こういう基
準レベルは普通は非常に低い値、即ち、ゼロに近く、変
圧器の許容飽和レベルと呼ばれるものを決める。比較器
79゜81の夫々の出力がナンド・ゲートG1.G2に
印加され、その出力がナンド・グー1〜G3に印加され
ることが判る。ナンド・ゲートG3の出力が、電力イン
バータの一方の対角線−1−+、1−a又は他方の対角
線T’2.T3に対するFETスイッチF1を閉じる様
に作用する。FETスイッチF1が閉じると、感知した
電流に比例する誤差増幅器の出ツノ信号が精密級整流器
82に供給される様になる。 この整流器が第1及び第4の勾配で作用し、FETスイ
ッチF1を介して鋸歯状波発生器又は補償器に線形用ツ
ノを出す−0鋸歯状波発生器は積分器83であって、線
64からの同期化信号によって予め設定され、鋸歯状波
を発生ずる。鋸歯状波の勾配は、ゼロ飽和レベルでは、
第5Δ図及び第5B図に示す様に一定であって、全体的
な閉ループ帰還装置の一部分の範囲によって限定される
。この後鍋山状波形信号がkV誤差信号Eと共に比較器
85に印加され、この比較器がそれに応答してインバー
タを制御するPWMパルス列を発生する。 例えば対角線T+、−raの方向で飽和が起り始め1=
場合、誤差増幅器78が精密級整流器82にス・1して
直流レベル入力を発生し、整流器の出力がこの入力に直
線的に比例する。精密級整流器82は誤差増幅器I8か
らの正又は負の直流m JT:入力の何れかに応答する
。その符号は電力トランジスタ・インバータの該当する
電流の方向に関係する。この結果、特定の直流飽和レベ
ルの大きさが、精密級整流器82の出力を決定し、この
飽和レベルが状態を補正する様に予め設定された基準レ
ベルより高くなった場合、この出力がFETスイッヂ「
1を通過する。例えば対角練土1.王4で飽和が起ると
、鋸歯状波発生器が波形の内、]1.王4の対角線が導
迩している部分の勾配を大きくし、第58図に見られる
様に、この様に勾配が大きくなることが、帰還の所定の
誤差信号に対し、マーク/スペース比を減少Jることに
つながり、この為、交互のリイクルで、この対角線のマ
ーク/スペース比が減少して、例えばトランジスタのヒ
ステリシス肋間の差又は鉄心の局部的な飽和による不平
衡を動的に補償づる。 第4図でこの様’J飽和状態があった場合、誤差増幅器
の出力が比較器19に対する正の基準値に打ち勝ら、比
較器79は指令論理信号をノーンド・グー1−G2に送
り、r−+、Ta文・1角線のオン時間と同1uJさU
、この為、T+ 、T4対角線のトランジスタがオンに
転した時、鋸歯状波発生器の波形は自動的1こ勾配が大
きくなり、マーク/スペース比が小さくなる。こうして
閉ループ比例制御により、飽和レベルが動的に且つ電子
式に補償される。即ち、マーク期間Xが短くなり、期間
Yが長くなる。 この電子的な[E−[補償の利点は、一旦変流器67の
電流レベルが予め設定した基準飽和レベルを越えると、
連続的に動作し、インバータの対角線が飽和に向う時、
マーク/スペース比を適当に減少することにより、比例
的に制御された形で補(口することである。 論理制御装置 論理制御装置31がマイクロコンビコータ41と関連し
て作用するが、次にそのアナログ及びディジタルの両方
の$1能について説明リ−る。アナログ機能が第6図に
示されており、論理信号の流れが第7図に示されている
。アナログでもディジタルでも、その信号処理回路によ
って得られる出力がマイクロコンピュータ41に供給さ
れ、このマイクロコンピュータが全体的なインバータの
動作、保護作用及び性能を制御する。 第6図では、左側に一連の入力信号1 ++乃至16が
、そして右側には一連の出力信号01乃至06が示され
ている。これらの入力信号及び出力信号は、装置内の保
護回路に印加され或いはこの保護回路から得られるもの
であって、高圧側に於ける全体的な装置の動作を制御す
る。最初に対地陽極及び陰極信号In、I+2は、第3
B図及び第8図を見れば判る様に、分圧器又は分流器3
2から来る1、これらのm号が演算増幅器84で加郷さ
れ、その出力はハV高圧出力を表わづ。この出力が主1
1ビネツ1−内の主又は中央マイク【」ブロレツ1)3
(1に帰還され、第3図に示づ様に、実時間動作でキ【
]ポル1〜数を検査りる。演算増幅器84の出力が演算
増幅器86の正の側に供給され、そこで第3図に示づ様
に電カキ(・ビネット内の中央マイクロプロセツサ30
から1〕/△変換器52を介して来るキ]」ポル1ル数
要求信号12と比較される。演算増幅器86がキI]ボ
ルト数期間の誤差信号[を4棹し、ぞの信号が比較器8
5に印1)11され、ぞこで第4、図及び第5図に示?
I鋸歯状波発生器の出力と比較されて出力01を発生り
る。出力01は、インバータを制御z+るパルス幅変調
のパルス列である。 第6図には、変圧器28を含む高圧側たりでなく、電力
トランジスタ・インバータ27をも保護づる保護回路や
、高圧側から普通生じ、全てのX線装置で!lti型的
に起る7−り、閃絡又は過渡状態によつ−C影響を受け
る関連した制御回路が何種類かある。 比較器88の出力02が、(1)動作が非常に高速であ
り、(2)高圧側で起り得る小さな過渡状態にも応答す
る様な過電圧保護作用をりる。第6図について説明する
と、キャビネットの中央処理装置からの請求信号12が
演算増幅器89の正の人力に供給されて、最大許容過電
圧、例えば10kVと考えられる基準信号に加紳される
。演算増幅器89の出力は要求値のkVに10 kVを
加えた信号であり、比較器88で、この信号が、演算増
幅器84から比較器88の負の入力に送られる高圧kV
帰遼遠信号ら減算され、又はそれと比較される。比較器
88の出力02は論理1又は論理Oで必り、論理Oから
論理1への変化は過電圧の表示であって、専用のインバ
ータ・マイクロコンビコータによって、ソフトウェア・
サブルーチンを通じて、強制的に装置の動作を停止させ
る。この過電圧の特徴は、一旦それが検出されると、1
0マイクロ秒という短い時間内に、インバータを引外し
又は停止する。これは普通の装置に於[」ろ過電圧応答
よりも1000倍乃至2000倍も速い。従って、この
特徴によつて、X線管、高圧整流器29及び高圧変圧器
28が保護されて、その寿命が伸びる。この為、これら
の部品は僅か数マイクロ秒の過電圧に耐えるものでなけ
ればならない。 第6図に示づ保護の別の特徴は、X線管高圧回路に於1
ノる対地陽極電圧及び対地陰極電圧の差の不平衡に対す
るものである。これは人力111.112を持つ演算増
幅器91を通じて行われる。これらの入力を減粋して、
その出力を比較器92に印加し、5kV基準信号と比較
器る。対地陽極電圧と対地陰極電圧の間の不平衡が51
(vより大きい場合、比較器92がオフに中外され、出
力03は直ちにインバータ・マイクロコンピュータ41
によって装置の動作を停止する。この保護回路は2次コ
イルに起る製造上の欠陥を検出することが出来る。即ら
、2次側のターン数が誤っていて、5kVより大きい差
が生じた場合、今述べた回路による試験の際にこの誤り
が検出される。更にX線発生装置の動的な性能並びに動
作で、陽極源又は陰極源に問題になる様な偏差がある場
合、又は高圧ダイオードの内の1つの故障により、又は
例えば2次コイルの部分的な短絡により、別の不平衡が
起った場合、出力の差は5kVより大きくなり、この異
常は不良状態であると云えるが、窓比較器92の出力に
よって検出され、それを表わす論理信号がデータ・リン
クを介してオペレータ・コンソールに送られる。 こうして比較器92の保護作用により、変圧器の2次コ
イル、高圧整流器、出力ろ波器又はX線管自体の何れか
に起り得る故障、損傷又は偏差が検出される。 別の保護回路は、フィルムがX線に露出される時、大部
分の露出はエネルギ・レベルが請求レベルの75%より
高い時に行われることに関するものである。比較器93
を設け、正の入力にkVIliJ遠信号を受取ると共に
、負の入力に75%kV翌求レベルを表わす信号を受取
る。この15%の信号は、演算増幅器90及び分圧器9
5によって取出される。 電力トランジスタ・インバータ27をオンに転じた時、
kV比出力上昇し始め、請求値の75%に達した時、比
較器93がオンに中外され、出力O4を発生し、こうし
て請求値の15%のレベルに達したこと、並びにこの時
露出時間を計数1べきことを専用のマイクロコンピュー
タ41に知らせる。 この回路の関連した保護機能は、キロボルト数の上昇時
間の間、電力トランジスタ・インバータ27か或いは積
分回路の何れかの何等かの欠陥を検出して、特定の期間
、例えば2.5ミリ秒の後、kV帰遼遠電圧要求値の1
5%に達しない時、電力トランジスタ・インバータ27
、その周辺回路、高圧変圧器28、整流器29、>P波
器又は帰還回路に問題があると想定づる。この時、この
信号を使って装置をA)に安全の為に中外り。 上に述べた3つの保護回路は回れも電圧レベルの偏差を
感知することに関係している。過大な電流レベルが発生
し!こことを感知し、それに対して保護する必要もある
。この目的の為、第6図の下側には、第1の電流限界及
び第2の電流限界と呼ぶ2つの同一の回路が設けられて
いて、これらは冗長性の為にあるが、同じ設定レベルを
持っている。冗長な回路を使う理由は、過負荷が発生し
た場合、インバータ27が一層大きな電流を発生しよう
と努め、その為、インバータがそうしない様にする何等
かの方法を用いなG−Jればならないからである。この
様な過負荷はX線管の閃絡によって起ったり、或いは例
えば変圧器にアークが発生したり或いは出力ダイオード
が短絡した為に起ることがある。更に、飽和防止回路4
1が故障し、変圧器2Bが飽和に向う時、電流が増加し
、この電流増加がレール電圧を下げる傾向があって、出
力に問題を招く惧れがある。この為、電流限界回路は、
一方の限流チャンネルの故障によっても装置が保護され
る様に保証する為に、同じ設定レベルを持つ2つの冗長
回路で構成される。 動作について説明づると、フェライトの鉄心を持ってい
て、インバータの出力で変圧器28の1次側と直列に接
続された1対の変流器94.96によって電流制限作用
が開始される。夫々の出力が差動増幅器97.98に供
給される。これらの増幅器は、インバータ、放射等によ
って起り得るN@を避ける為に、共通様式の排除が非常
に強い。出力Is。 l6が夫々の精密級整流器99.101に印加され、こ
れらの整流器が殆んど遅延なしに、夫々の電流に比例覆
る直流レベル信号を発生する。これは、電流制限動作の
完全な応答の点で、装置が十分安全でなくなる程、遅延
が長くなる慣れのある従来のR(1’波器を用いた方式
とは対照的である。精密級整流器99.101の出力が
夫々比較器102.103の正の入力に印加される。2
つの電流限界レベルが夫々の比較器102.103の負
の入力に印+J1.Iされる。 動作中、電流が何れかの比較器102又は103の設定
レベルを越えると、出力05又は06がオフになり、第
7図に示す様に、論理制御装置37に印加され、電力ト
ランジスタ・インバータ27を制御して、トランジスタ
が選択的に遮断される様にし、この為に電流が自動的に
減少して遅延し、次の半サイクルで再ひAンに転すると
いう様になる。 こ)で電流限界は、変圧器巻線に蓄積されI、:エネル
ギが、それまでは導電していた上側のトランジスタと相
補形の下側ダイオード及びその対角線の下側トランジス
タを介して循環することが出来る様に、上側のトランジ
スター「百及び−「2 (第4図参照)だけを遮断する
ことににって作用づることに注意Jる必要がある。これ
は、Ms性電電流は誘導性エネルギ+Lτ が、下側の
フライホイール・ダイオード、変圧器巻線及び下側トラ
ンジスタで構成されたループで減衰することを保証する
。 こういう減衰ループは、4個のトランジスタ全部がオフ
に転じた場合より、一層効果的である。4個のトランジ
スタがオフに転じた場合、誘導性エネルギは下側のフラ
イホイール・ダイオードから変圧器を介してその対角線
の上側のフライホイール・ダイオードに散逸しなければ
ならない。このループでは、エネルギが直流レールに帰
還され、ずっと速く減衰し、下側のフライホイール・ダ
イオード及び下側のトランジスタが導電り°ることが出
来る様にする。対角線の下側及び上側のダイオードを介
して固定直流レールに帰還される循環エネルギがこの様
に高速で減衰することは、電流限界の一層速い引外し作
用を招き、その為に制御されない非常に高い周波数でト
ランジスタをA゛ン及びオフに切換えることがある。こ
の理由で、上側の1〜ランジスタだけを遮断°りる手順
は装置の性能並びに動作を一層よく】ることに通ずるこ
とが実験で判った。こうして変圧器の1次側を通って下
側1〜ランジスタ及びダイオードを循環する時の電流の
減衰時間を一層長くし、こうしてインバータの高周波で
の擬似的な動作を避【ノる。 次に第7図に示づ様な保護装置のディジタル形動作につ
いて説明づると、この装置の中心は専用のインバータ・
マイクロコンピュータ41である。 このマイクロコンピュータが鋸歯状波発生器の上向きの
傾斜を発生さけ、誤差信号と同期し、出力1〜ランジス
タを制御し、起り得る故障の検出があった場合、それを
確aすると共に、出力回路にどんな種類の誤差が検出さ
れているにしても、それを記録する為に中央制御マイク
ロプロセッサ30との間で連絡づることにより、装置全
体の同期作用を行う。マイクロプロレツ+J30からマ
イクロコンピュータ41に送られる信号は幾つかある。 最初に、マイクロブo tツ4ノ30内で発生され、露
出を開始することをマイクロコンピュータに知らせる露
出指令信号パある。それが発生する前に、マイクロコン
ピュータ41は、(1)電源の状態並びに4つのトラン
ジスタが正しい状態にあること、並びに(2)露出を開
始する前に、電力トランジスタ制御器38が正しい状態
にあることを保証りる為に、相異なる信号によって装置
全体の状態を検査する。 マイクロコンピュータ41は、マイクロプロセッサ30
からの露出指令信号の他に、露出時間信号及び位相電圧
制御信号をも受取る。露出時間信号は露出時間の長さを
定め、位相電圧制御信号は、低エネルギの露出に対し、
出力で補償づる為に、非常に小さなパルス幅を持つ出力
パルスを発生りるのに使われる。こうして、閉ループ帰
還動作を通じて緊密な制御を保証する為に、持続時間が
数マイクロ秒という様にパルス幅を小さくすることが出
来る。周知の位相電圧制御方式が、対角線の下側のトラ
ンジスタを上側のトランジスタと同期させ、この為、出
力トランジスタをオフに転する前に、RC緩衝回路が完
全に放電している様に保証覆る為の最低限の時間、典型
的には20マイクロ秒に、−以上側のトランジスタのパ
ルス幅が固定されると、同じ対角線上の両方のトランジ
スタが閉ループ帰還動作によって定められる長さの時間
の間脣電づる。従って、露出に必要なエネルギが低レベ
ルである場合、位相ミル制御器は電力トランジスタ・イ
ンバータの対角線の出ツノに非常に小さなパルス幅を調
節して発生し、精度の高い低1ネルキの露出時間を達成
づる。 75%出力10ボルト信号は第6図の保護回路から来て
、出力電圧がkVp要求値の75%に達したこと、並び
にマイクロプロセッサ30が露出時間のhi数を開始り
へきことを専用のマイクロコンピュータ41に知らせる
。この目的の為、マイクロコンビコータ41が露出開始
と呼ぶ信号を中央マイクロブ【]]レッリー3に送り返
1゜この時マイクロプロ[ッザ3()が露出の旧教を開
始づる。冗長性の為、これもキャビネット/コンソール
間のデータ・リンクを介して]ンソールのマイクロコン
ビコータによっ°C行われる。 露出中に過電圧又は不平衡状態が発生した場合、マイク
ロコンピュータ41によってインバータのトランジスタ
T+−1−4に対づる出力を停止させる信号が出る。 上に述べた保護の特徴の他に、この出願と同日に出願さ
れた係属中の米国特許出願通し番号第564.612号
に記載される様に、電力トランジスタ制御器38を駆動
づることによって、出力トランジスタT+−T4を制御
づる一組の論理アンド・ゲ−hG4.G5.G6.G7
がある。全般的に云うと、G4が上側のトランジスター
「1を制御し、G5がT2を制御し、G6がT3を制御
し、G7が−14を制御する。G4に入って来る主たる
信号がT1に関係するマイクロコンピュータ41からの
駆動信号であり、これがG4を付記し、変調信号がトラ
ンジスタ1−1に対づるG4の出力を変調づることが出
来る様にする。同様に、マイクロコンピュータ41が夫
々ゲートG5.G6.G7に対し、T2.’T−3.T
4に関係1−る駆動信号を供給する。 グー1−G4.G5.G6.G7にはこの他の2つの入
力があり、それが不在であると、変調を停止りることが
出来る。この信号(状態1〕S)が不在である1例は、
トランジスタ駆動電源の故障によって起る。 それが不在゛Cあれば]−ランシスタT+−T4の動作
をlJ?n、ニー4Iる様に作用し1qる他方の信号は
短絡保護又はシュートスルー保護と呼ばれる信号であり
、これは1つのトランジスタ、例えばT+ とそれと相
補関係にあるトランジスター「3の間の光学繊維のイン
ターロックであり、トランジスタT3が誤動作でよlピ
オンであれは”、トランジスタ1゛1をbxンに切換え
ることは出来ない。これは、もしそういうことが起った
場合、垂直のシコートスルーが起って、第2のトランジ
スタを損傷覆るからで゛ある。この保護の特徴は両方向
eあって、トランジスター[3が降伏すれば、T1をオ
ンに切換えることは出来ない。逆に、T1が降伏Jれば
、インターロックが、T3がオンに切換えられる前に、
1−3を制御する。電カドランシスター[2及び]−4
の他方の垂直枝路についても同じである。 上側の2つのトランジスタ1−1及び1−2だ【ノに印
加される信号が線路保護信号である。この信号の不在は
、ゲートG10に対する3つの異なる信号が供給される
kV出力保護装置の故障によって起る。この保護線はア
ンド・グー)−GIOによって発生される。アンド・グ
ー1−GIOは、第2の電流限界レベル、過電圧保護又
は不平衡保護によって切換えられ、この為、GIOから
の出力は保護信号C゛あって、グー1〜G4又はG5を
介して、1ヘランジスタT1及び12の駆動を停止りる
様に作用し得る。第2の電流限界、過電圧又は不平衡回
路の内のどれでも、電力出力段に下層状態が光1=りる
のを避ける為に、トランジスタT+及び丁2の出力を不
作動に覆る。 下側のトランジスター1−3及び14は、8辻変圧器か
らの波形の半4ノイクル全部にわたって導電づる為、そ
れ程重い負担を受けない。これらのトランジスタは、マ
イクロプロセッサの−13及びT4端子から夫々ゲート
G6.G7に印加される信号によって制御される。 グー1〜G4及びG5に対づる1−変調」信号によって
表わされる電流限界の特徴も、上側の2つの1ヘランジ
スタ王1及びT2だtプに作用づる。この為、マイク[
]−」]ンピコーータ4が同期化信号を発生し、それが
フリップ70ツブ104.106に印加される。これら
のノリップフ[二1ツブはこの同期化信号と2次入力、
即ちフリップフロップ104では第2の電流限界信号、
フリップフロップ10Gではアンド・ゲートG9の出力
信号との両方によって制御される1、ゲートG9は第1
の電流限界及びオア・グー1− G 8の出力によって
制御され、オア・ゲートG8はパルス幅変調のパルス列
信号と、フリップフロップ106の出力から発生される
20マイクロ秒の単安定パルス゛Cある同期化信号を受
取る。この最低パルスを発生するの(J、トランジスタ
・インバータの出力側にあるt< C直列回路が、トラ
ンジスタがA〕に転する前に完全に放電しでいて、こう
じでトランジスタの2番目の降伏が起らない様に保II
るのを;呆証づる為である。 動作について説明覆ると、第2の電流限界がオフに用件
され−Cいると仮定づれば、フリップフロップ104の
出力は第2の電流限界と同期した作用であり、フリップ
フロップ106が、第1の電流限界を通じて、月つRC
放電の保証りる為の20マイクロ秒の単安定最低パルス
のターンオンと関連して、変調パルスを発生ずる。その
後、マイクロコンピュータ41が変圧器の主周波数波形
を発生し、これが直ちに下側のトランジスタT 3 、
 l’−4に印加される。この矩形波はゲートG8.G
9及びノリツブ70ツブ104.106を通るパルス幅
変調のパルス列信号と同期していて、矩形波発生器の立
上り時間と同期し且つその終りに出るパルス幅変調のパ
ルス列を上側のトランジスター11並びに/又はT2に
印加する。この時、即ら、ことことくの半周期の終りに
、マイクロコンピュータ41は、対角線1、即ちトラン
ジスタ]−1及び]−4から対角線2、即ちトランジス
タT2及び13に切換える信号をも発生づる。この対角
線の切換えは、導電している対角線のトランジスタの完
全なオフ切換えが成功する様に保証づる。最後にマイク
ロコンビコータ41が故障の誤まり及び誤差符号をも発
生するが、これらが制御マイクロブロレッサ30に送り
返され、考えられる故障の内の1つが発生した時点、並
びにそれがどういう種類の故障であるかを知らせる。2
進数が復号され、データ・リンクを介して表示コンソー
ル49に送られる。 こうしてマイクロコンピュータ41は、電力インバータ
の制御、波形の発生、=j、 izヒネッ1−側の中央
マイクf」プロセッサとの連絡、指令を受取ること、並
びに最も起り易い問題であるが、電力M路で故障が起っ
たかどうかという様な判断を下づ為の情報を装置に供給
することの点C1非常に高度の融通性を持つ。 高坏分流器及び高11分圧帰還回路 第3図の高圧分流器44及び高圧分圧帰還回路46が第
8図に更に詳しく示されている。高圧分流器44は、高
EE側で発生して、電子式の制御回路に影響を及ぼ1偵
れのある過電圧に対し、保護作用をりる。独特な特徴は
、普通の分流器の非常に多数の部品に代えて、高圧整流
器29の直流側からの必要な出力コンデンサ11を2次
的な役割として使っていることである。追加する必要の
ある部品は第8図に示す下側のコンデンサ 107及び
下側の抵抗108だけであり、この為分流器の物理的な
q法を大幅に小さくづると共に、普通の分流器で(Jわ
れている様に多数の素子を使うことによる固有の不正確
さ並びにロスト高が避けられる。典型的には、低エネル
ギの発生装置(0゜25mA Sの範囲内)では、ろ波
静電容ωは最小限に抑えな(すればならない。例えばこ
の発明の好ましい実施例では、コンデンサ71の静電容
量は陽極から大地ま4・、約5ナノフアラドである。陰
極と大地の間にも同一のコンデンサ及び同一の分流器が
ある。下側のコンデンサ107を使う目的は、低電圧、
即ち 5乃至15ボルトの範囲内の出力信号をめ、(れ
を悪影響なしに制御回路に帰還覆ることが出来る様に覆
ることである。 これに関連して処理しなc〕ればならない問題は、X線
管がアークを出す時の大きな電圧スパイクである。これ
は、陽極と大地の間、陰極と大地の間又は陽極と陰極の
間の何れかで起り得る現象である。勿論、何等かの保護
をしな番プれば、こういう過電圧が制御回路を損傷する
倶れがある。装置を保護する為にこの発明で使う方式は
、最悪の場合、例えば演評増幅器84に接続された制御
回路には、大電圧の過渡状態の間、装置を損傷づる惧れ
のある過電圧がか)らない様に保証する上から下への電
圧力スケードろ波作用を設(ブることである。この保護
作用を覆る為、公称最大75 kVの場合の分圧器の条
件は、コンデンサ107と]ンデンザ71との比に2,
000を乗じて、Vx′c定められる。コンテン4ノ 
107の値は10マイクロファラド程度であり、電圧v
×は37.5ボルトに等しい。演粋増幅器84の入力に
印加される分圧器回路内の点vyに於(プる電圧は、抵
抗109及び111で除して、電圧Vzは大体vyの半
分の値、即ち4.99ボルト又は例えば5ボルト近い電
圧になる。この5ボルトは、150kVの出力レベルで
は、同一の陰極対地間分圧器の電圧に関連して考えると
、分圧器の合h4信号が10ポルlへになる。 電圧を分圧づると、次にカスケードろ波作用が働いてく
る。最初に、過渡状態が発4トシて予定のレベルより高
い場合、避雷器SP1がスパイクに対する保護作用をす
る。この場合、ろ波作用に寄与を持つ別の素子が同軸ケ
ーブル112である。同軸ケーブルは固有の静電容量及
びインダクタンスを持っていて、空隙A1に達する前に
、高圧側から来る放射雑音を下げる傾向を持つ。図示の
様に第2の避雷器SP2を設c)で、保護の万全を期づ
。 このカスケードシル波作用に更に追加して、二1ンデン
サN3.114.116及び抵抗117を設りる。抵抗
117及びコンデンサ114の間で別のをP波効果があ
る。最後に、抵抗109及びコンデンサ116によるV
yからVzまでのろ波効果がある。抵抗109及びコン
デンサ116は、上に述べた抵抗109.111の分圧
作用に関連して作用を覆る。この累積的な効果として、
陽極天地間電圧が75,000ポル1−の場合、電圧V
zの公称値は5ボルトである。第8図の回路にはダイオ
ード118.119もある。これらのダイオードは、ス
パイクの極性に応じて、スパイクをダイオード118を
介しで15ボルトの電源に方向転換づるか、又はダイオ
ード119を介してVyがら大地に方向転J!it!−
!Jる。更に演紳増幅器84は、ダイオード121.1
22により、その入力端子に対する過電圧から保護され
る。 (1)避雷器SP1、同軸ケーブル112、コンデンサ
113、空隙A1、避雷器SP2及び抵抗1(19,1
11,447の分圧器を含む素子の組合ゼの一波作用、
(2)抵抗117及びコンデンl:l−114の組合せ
の一波作用、(3)抵抗109とコンデンサ=116の
組合けのろ波作用と、タイオード118.119を介し
てエネルギを電源のコンデンサに戻す能力と組合けた効
果としC1高圧側に発生する12いスパイクのレベルが
どうであっても、電子式の制御回路に損傷を111 <
程のエネルギが加えられることがない様に保1ii)さ
れる。 次に高圧分流器44の設計について更に詳しく説明づる
と、ぞの過渡的な応答は、コンデンサ11、抵抗69及
びVxに於りる等価抵抗を持つコンデンサ107の合バ
1インピーダンスに関係覆るが、定常状態では、その精
度は抵抗69及びVxの等価抵抗に関係する。比較的小
さな値の減衰抵抗124を設けて、直列インダクタンス
にJζっで光リドされるかも知れない」ンデンザ71に
対りる余分のリップル振動を減衰させる。この理由で、
高圧コンデンサ71は典型的にはナノヘンリー未満の小
さいインダクタンスの値を持つことが好ましい。抵抗6
9、及び直列の抵抗117.109.111と並列の抵
抗108で構成された等価抵抗と、コンデンサ−71及
び107の間の関係は、それ等の時定数を同じにしなり
ればならないこと、並びに要求される電圧又は■×の電
圧が、最大75kvの陽極大地間電メ1に対し、(アン
ダーライター・ラボラトリーズによって要求される)4
0ボルト程度にずべきであることによって定められる。 分流器の設定に対りる調節が非常に簡単であり、必要な
唯一の調整は、コンデンサ51の許容公差、典型的には
5%程度に対して、コンデンサ101を調節することで
あることをこ)で述べておきたい。この1個の調節に較
べて、従来の分流器では、非常に多数の部品を使ってい
る為に、非常に多くの調節を必要と(るのが典型的であ
り、それと非常に対照的である。 この発明の分流器の別の利点は、高圧側から31.5ボ
ルトの点Vzまで、部品の数が2個の抵抗及び2個の」
ンfンザと最小限に抑えである為、累紳的な誤差の倶れ
が最小限になっていることである。抵抗に東京される許
容公差はそれ程厳しくない。これは抵抗の数が僅か2個
であるからである。この為、過渡的な応答が速い分流器
を非常に簡単に、安いコスi−で高い精度で作ることが
出来る。 抵抗だりを使う従来の分流器は良好な過渡的な応答及び
速い立上りを持たないのが普通であるが、非常に急′a
な立−Lりを以て高い周波数で動作するこの発明の装置
で【ま、閉ループ帰還電圧制御が出来る様に良好な過渡
的な応答が得られる。更に、一層大きな帯域幅で動作が
出来、こうして装置の応答が改善される。 混合増幅器及び帰還制御器 高圧帰還制御装置が第9図に示されており、0乃至10
ボルト程度の電子回路用の低レベル信号である可変電圧
指令を発生する周知の手段を含/Vでいる。この発明で
は、この信号が中央マイクロプロセッサ30により、デ
ィジタル・アシログ変換器52を介して発生される。線
72を介して出力から戻って来るキロボルト数帰還信号
がアリ−[Jグ・ディジタル変換器53で変換されて、
同じマイクロプロセッサ30に供給され、装置が正しく
動作していること、並びに帰還電圧が指令電圧に追従し
ていることを実時間動作で確認覆る。第9図に承り好ま
しい電力段が先ず電力トランジスタ・インバータ39を
含んでいる。このインバータは、24 kV (乳房造
影法)からiso+tv (放射線写真法)までの要求
される非常に広いキロボルト数で作用することが出来る
様にする為に、変圧器の2つの固定タップ■及びIfの
内の1つで作用づる。第9図では、電力トランジスタ・
インバータ39の出力に、こ)で1次側と呼ぶ高圧側に
対する等価回路が示されている。その主な構成部品は、
変圧器の漏洩インダクタンス、インダクタンス及びそれ
に伴う直列インダクタンスL−r、jJ波」ンデンナC
F及び可変負荷Rしである。このろ波コンデンサは1次
側に対しては、高電圧の時の値に変圧器のターン比の自
乗を乗じて計綽され、この結果非常に大きな値になる。 可変負荷は1次側に対しCは、非常に広い範囲にわたっ
て変わり得る(典型的には、1.25(1+n△から0
.1mAと15.00(1対1に、又は場合によっては
更に大きな負部電力の変化がある)。 更に前に述べた高圧分圧器が示されている。これは電圧
帰還用の混合、増幅及び制御器34と中央処理装置30
を動作さμる為のキロボルト数帰還信号を発生Jる。 閉ループ帰還制御装置の主な特徴の1つは、抵抗126
、抵抗127及びコンデンソ゛128の組合せによって
行われる宙1土帰還の進相と、帰還抵抗131及びコン
デンソ 132の時定数によって得られる混合増幅器1
2()の遅相であり、イの協働作用によってkV帰帰還
差信号が発生されるが、これは立上り期間の量変化りる
と共に、定常状態では直流信号とみなづことが出)k1
鋸歯状波発生器36と比較され、比較器133の出力に
パルス幅変調のパルス列を発生Jる。 上に述べた飽和防止回路47も閉ループ帰還40ポル1
〜数ループの一部分であることを述べておきたい。これ
は、鋸歯状波発生器からの波形の勾配を動的に変える時
、ループ全体の制御器の実効利得も変えているからであ
る。飽和防止回路47に於ける変動は小さく、変圧器自
体が到達する飽和レベルに従って動的に変化しているが
、ループに導入される可変利得は、装置の安定性並びに
性能のよい動作にとって考慮に入れなければならない別
の重要な特徴である。ループの遅相回路の目的は、誤差
帰還信号の雑音をろ波Jることである。最適の性能を達
成する為には、装置の帯域幅、短いパルス応答及び帰還
のトラッキングを改善づる為に、遅相回路は最小限に抑
えなければならない。この発明の遅相回路は、抵抗13
1及びコンデン〃132の組合ゼの時定数と、RL及び
CFの値によって決定される負荷をP波器の時定数とに
よって特1/l的に定められる。然し、RL CFが可
変であって、前に説明した様に、典型的には15,00
0対1で変化リ−ることがあるから、抵抗131及びコ
ンデンサ132によって混合増幅器129に導入される
位相の遅れは、制御並びに安定性の点で、X線発生装置
で酋通に起る考えられる大幅の負荷変動を補償しな【ノ
れはならない。他方、抵抗131及びコンデン()13
2の組合Uは、帰還装置が1ミリ秒という短い露出時間
に応答し得る様に保証する為、時定数が最低になる様に
しなければならない。 混合増幅器129の帰還で装置の速い応答を得る為、市
場で入手し1qる制限回路135を設りる。この回路の
作用は、混合増幅器129の最大出力を10ポルし・の
レベルに制限することである。この10ポル1〜のレベ
ルは銅山状波発生器の出力と同じ振幅であり、この為、
課金増幅器129の最大出力は鋸歯状波発生器の出力レ
ベルを越えない。この関係により、特に立上り期間の後
の方の部分の間、応答を一層遅くづる原因になる様な混
合増幅器の飽和を避ける。イ相装置の2番目の作用は、
進相の特徴によって導入された雑音を補償し、予定の周
波数より高い所では、遅相装置が装置に対りる雑音の影
響を最小限に抑える様にすることである。 立上り時間の間、抵抗126.127及びコン−フン勺
128による進相効果が、立上り時間の終りにA−バシ
ュートを予定のレベルにクランプする。これが負荷の動
的な変動、又はキロボルト数に影響を与え得る、直流レ
ールの電圧レベルの様な他のパラメータの変動に対づる
装置の応答を改善づる。 こうして進相回路が立上り時間の間のオーバシュー]・
を制御し、傾斜関数作用をする。制御の観点から見るど
、それがすることは、立−]こり時間の間に変圧器及び
出力直流ろ波器が蓄積するエネルギを減少して、オーバ
シュー1−を制御することである。進相の特徴を使うこ
とに伴う主な欠点は、混合演算増幅器の出力に対する雑
音信号に固有の増加が起ることであるが、前に説明した
様に、カットオフ周波数より高い周波数ではこれが?t
iltHされ、この為、進相によって発生される交流リ
ップルの増加が、前述の遅相回路並びに関連した中間遅
相回路によって実効的に相殺される。この回路は直列接
続された抵抗130及びコンデンサ140で構成され′
Cいて、ダイナミック雑音を補償し、こうして高い利得
及び良い安定性を持つ改良された装置に於()る雑音レ
ベルを許容し得るものにづる。装置の帯域幅は1ノ5至
 1.2kHzの範囲であることが好ましく、変圧器の
切換え周波数は典型的には6kl−12程度又はそれよ
り高く、こうして進相並びに中間π相の両方に対り゛る
両方のカットオフ周波数が、変圧器の切換え周波数より
」−分低くて、進相の特徴によって発生される交流リッ
プルの増加を補償づる。装置の安定性が第10図に示ず
ニコル線図によって示されている。この図は全体的な利
得の余裕が約20 dBで位相の余裕が70°であるこ
とを示しCいる。従つ−C1装置の直線性並びに制御安
定性の余裕は非常に良好である。 この発明の装置は、種々の設計及び性能の特徴を考えれ
ば、更によく理解されよう。例えば立上り期間の間、一
方は立上り時間を速くする為に電流の流れを大きくする
という条件、そして他方はA−バシュートを避けると共
に寸法が大きずぎる部品を必要としないで済む様に、電
流の流れを制限しようとする条件の相反プる相D、作用
条件があることが理解されよう。立上り時間の間、電流
が変圧器を磁化する為に非常に大きく流れる傾向があり
、出力ろ波コンデンサ69を充電するが、変圧器の漏洩
インダクタンスによって制限されるだりである。この漏
洩インダクタンスは設に1により、1次側及び2次側の
間の信号波形の再現性が非常によくなる様に、最小限に
抑えることが好ましい。 X線発生装置の直流出力ろ波器の規模は、達成しようと
する低いl1lA1インバータの所望の切換え周波数、
及び許容し得る出力電圧のリップルの兼合いである。こ
の発明の特徴は、立上り期間の間、周波数を高くして、
限流作用を少なくして立上り時間を一層速くし、こうし
て矩形波にごく近い波形を得ることである。 上に述べた条件の他に、電力トランジスタ・インバータ
27並びにそれに関連した制御装置が許容し得るレベル
に電流の流れを制限する必要がある。 更に、立上り時間の終りのオーバシュー1−を避ける為
に、電流の流れ並びに関連覆る立上り時間を制限しなt
Jればならない。こういう理由で、立上り時間の間に電
流を制御しな【プればならないが、それと同時に、Xl
lA手順で好ましい結果を得る為、特に短い露出では、
装置は0.5乃至1.5ミリ秒の範囲内の妥当なでL1
ニリ時間を達成しなければならない。こういうことが、
増加づる可変のマーク/スペース比の特徴の作用と、定
常状態の動作よりも一層高い周波数で動作させることに
よって達成されることは、前に述べた通りである。 上に説明しIこ電流レベル相互作用現象の別の1面は、
立上り時間の間、混合増幅器129が飽和状態にあり、
飽和1す1間の間、装置が変圧器鉄心の飽和状態から速
やかに回復すること並びにこの期間中制御作用が保たれ
ることを保証する為に、何等かの制御作用を1」11え
なければならない。前に説明した様に、この制御作用を
設定づる為、混合増幅器129の帰還に出力制限回路1
35を装入して、コンテン1ノ132が回復づるまでの
時間が長くなる様な極端な位「1に誤差信号が行かない
様にして、誤差信号が鋸歯状波発生器の交点の限界内に
あって、混合増幅器を飽和状態から速やかに脱出させ、
立上り期間の終りに良好な制御作用を達成する。この立
上り時間の終りに、並びに立上り時間の間でも、飽和防
止回路47は変圧器28が飽和状態から確実に脱出する
様にする為に釣合せなければならない。これは、この立
上り時間の間、マーク/スペース比又はポル1フ秒の動
的な非対称性がインバータ27及び変圧器28に加えら
れるからである。 立上り時間の間の増加する可変のマーク/スペース比は
、マイクロプロレッザ30からD/A変換器52を通じ
て電圧要求値の勾配を制御して、立上り時間の初めの小
さなパルスが、電力インバータに対づる電流限界と共に
、電流を制限し、立上り期間をも制御することによって
達成し得る。 第11Δ図乃至第11F図は、ゼネラル・エレクトリッ
ク・カンパニが製造したX線管MX−1(10に種々の
パラメータを用いて動作覆る時のこの発明の装置の性能
を示しでいる。第11A図は、55.60゜70、80
.90及ヒ100kV 17) 異なルkVレベルニ対
シてG40n+への電流t)荷を用いた時の32ミリ秒
の典型的4丁露出時間を示“す。先づ、立上り時間が非
常に速く、即ち1ミリ秒以内であることが認められよう
。2番目に、立1−り時間の間の直線性が非常によく、
進相補償の為に、立上り時間の終りにJ−バーシュー1
〜が緊密に制御されている。定常状態の動作中、出力の
リップルが出力電圧と共に減少し、マーク/スペース比
が電圧上界と共に増加することが判る。然し、何れの場
合もリップルはごく少ない。 第1113図は、人々12!ik■及び400■△の電
圧及び電流レベルで動作づる時の1ミリ秒並びにそれ以
上の露出時間を承り−0この図で示11つのことは、帰
還回路の効果が非常に高速であることである。 kV波形の平坦な頂部は、帰還が1ミリ秒以内に作用し
ていることを実証している。この図は、立上り期間の間
、限流作用が鋤い〔立上り期間中にろ波]ンデンリ及び
変圧器にエネルギが蓄積されるのを制御して、A−バシ
ュートを防止づる場所の表示を幾つか示している。動作
パラメータは、X線発生装置が非常に低いmAで自動露
出制御で作用する時の典型的な値である。この様に非常
に低いmAの場合、従来の発生装置では再現性が、負荷
の大幅の変動の為に達成するのが非常に困難である。こ
の発明は、この様な状態でし、A−バシュートがなく、
頂部が平坦で応答が速いことを保証する非常に高速の閉
ループ動作でキロポル1〜数を制御することにより、良
好な性能ヲj¥成Jる。 第11C図は1iokv、400111A C+) R
(7) 露出ヲ示L/ テおり、インバータの電流波形
を示J。この図は相異なる2つの期間をはっきりと示し
ている。第1の期間、即ち非線形立上り期間は、初流が
定常状態のレベルより一層高いレベルで流れることが出
来、立上り時間を速くすることを示している。更に立上
り時間の間も、定常状態の動作中も、波形が非常に対称
的であることを示している。これは、飽和防止回路47
の作用の為、変圧器の飽和現象がないことを表わす。更
にこの図は、立上り期間と定常状態の間の移り変わりが
進相動作の終り並びにkV数の頂部に達した時に、清ら
かに目つ高速で行われることを示している。 kV階段形応答が第110図に示されており、この図は
200mA 、 70 kVの波形に15に■の段階を
重畳した場合を示づ。この図から判る様に、オーバーシ
ュートがなく、落着き時間は非常に速い(1ミリ秒未満
程度)。これは涯相及び進相回路が支配的になる第1次
装置、即ち1/(1+ST)であると思われる。 第11E図は同じ波形であるが、周波数が一層高くなり
、γ、5 kVllの階段を重畳した場合を示し−Cお
り、キロボルト数周波数応答を示している。 下側の曲線は、可変の中間要求値を発生づるクロック発
生器を示づ。 第11F図は第11E図と同様であるが、75kVl]
にy、5ttvpを重畳した場合である。然し、時間の
目盛が変わっており、周波数はこの時5.5 kHzで
ある。 第10図及び第11図に示した性能データから、電圧帰
還制御器に関してひき出せる結論は次の通りである。(
1)X線発生装置に用いる広い範囲の方式にわたり、実
質的にA−バシコートがない。 (2)少なくとも5.5 kHzまでは1〜ラツギング
が非常に良好である。(3)不安定性がなく、むしろ直
線性並びに再現性が非常ににい。(4)その挙動は第1
次装置1 / (1−)−S −T’ )の挙動である
。 この発明を特定の実施例並びに例について説明したが、
当業者には以上の説明からいろいろな変更が考えられよ
う。従って、特許請求の範囲内で、この発明はこ)で具
体的に説明した以外の形で実施することが出来ることを
承知されたい。
[It is necessary to descend. This circuit will be explained in detail later. The operation of the closed loop kV feedback system relies primarily on a mixing amplifier and feedback controller 34 that generates a kilovolt demand signal and an error signal equal to the difference between kilopol1~output. Controller 34 is conditioned to the level of the electronic circuit through a high voltage divider feedback circuit such that: (1) the error signal generates a mark/space shaped pulse train having a specific ratio depending on the kilovoltage requirement; and (2) the three main variables that can disturb and distort the operation of the equipment during exposure: (a) the fixed DC rail, which changes with the line and the adjustment action of the line, and (b) the impedance of the x-ray tube. There is a need to compensate for variations that occur, particularly during long-term exposures such as electrocooling phenomena, and (c) variations in the offset that the electronic circuitry itself has with respect to the overall device. Saturation Prevention Circuit and Sawtooth Generator and Comparator Referring to FIG. 4, a circuit diagram of the combination of saturation prevention circuit 47 (FIG. 3) and sawtooth generator and comparator 36 is shown. As shown in FIG. 3, the sawtooth generator and comparator 36 includes (1) a synchronization signal coming from line 64 to reset the range of the sawtooth every half cycle; (2) saturation prevention. Line 13 from circuit 47
(3) a kilovolt error signal E from the mixing amplifier 34; Anti-saturation circuit 47 is responsive to the inverter current output received on line 74. Referring to FIG. 4, the inverter connects transistor T+-T4 and associated flywheel diode D.
+-D4. The current of the inverter or the current of the primary side of the transformer 28 is sensed by the current transformer 67,
via line 74 to an integrator 76. The output of this integrator is Ii! 77 to an amplifier 78 whose output is applied to two comparators 79.81. These comparators each have positive and negative reference levels, which are usually very low values, ie close to zero, and determine what is called the permissible saturation level of the transformer. The respective outputs of the comparators 79.81 are connected to NAND gates G1. It can be seen that the signal is applied to G2, and its output is applied to Nando Goo 1 to G3. The output of NAND gate G3 is connected to one diagonal -1-+, 1-a or the other diagonal T'2 . of the power inverter. It acts to close the FET switch F1 for T3. When FET switch F1 closes, an error amplifier output signal proportional to the sensed current becomes available to precision rectifier 82. This rectifier operates on first and fourth slopes and provides a linear horn to the sawtooth generator or compensator via FET switch F1. It is preset by a synchronization signal from 64 and generates a sawtooth wave. The slope of the sawtooth wave is, at zero saturation level,
As shown in Figures 5A and 5B, it is constant and limited by the range of a portion of the overall closed loop feedback system. The Nabeyama waveform signal is then applied along with the kV error signal E to a comparator 85 which responsively generates a PWM pulse train to control the inverter. For example, saturation begins to occur in the direction of the diagonal line T+, -ra and 1=
In this case, error amplifier 78 provides a DC level input to precision rectifier 82, with the output of the rectifier being linearly proportional to this input. Precision rectifier 82 is responsive to either a positive or negative DC input from error amplifier I8. Its sign is related to the direction of the relevant current in the power transistor inverter. As a result, the magnitude of a particular DC saturation level determines the output of the precision rectifier 82, and if this saturation level becomes higher than a preset reference level to correct the condition, this output is "
Pass through 1. For example, diagonal drill 1. When saturation occurs in King 4, the sawtooth generator generates one of the waveforms: ]1. By increasing the slope of the part where the diagonal of the 4th wave leads, as shown in Figure 58, increasing the slope in this way increases the mark/space ratio for a given return error signal. This leads to a decrease in J, so that with alternate recycles, the mark/space ratio of this diagonal is reduced to dynamically compensate for unbalances due to, for example, hysteresis rib differences in transistors or local saturation of the iron core. . If there is such a 'J saturation condition in FIG. r-+, Ta sentence/1 square wire on time and same 1uJ
, Therefore, when the T+ and T4 diagonal transistors turn on, the waveform of the sawtooth generator automatically becomes steeper and the mark/space ratio becomes smaller. The saturation level is thus dynamically and electronically compensated by closed-loop proportional control. That is, the mark period X becomes shorter and the period Y becomes longer. The advantage of this electronic [E-[compensation] is that once the current level in current transformer 67 exceeds a preset reference saturation level;
When the inverter operates continuously and the diagonal of the inverter approaches saturation,
By appropriately reducing the mark/space ratio, a logic controller 31 acts in conjunction with a microcombicoater 41 to compensate in a proportionally controlled manner. The analog and digital functions are explained below.The analog function is shown in Figure 6 and the logic signal flow is shown in Figure 7.The signal processing, whether analog or digital, is The output obtained by the circuit is fed to a microcomputer 41 which controls the overall inverter operation, protection and performance. On the right side, a series of output signals 01 to 06 are shown.These input and output signals are applied to or derived from a protection circuit within the device, and are Controls the operation of the overall device.First, the ground anode and cathode signals In, I+2 are
As can be seen from Figure B and Figure 8, the voltage divider or flow divider 3
1 coming from 2, these m numbers are added by an operational amplifier 84, and its output represents a high voltage output. This output is the main 1
Main or central microphone in 1 position 1) 3
(Feed back to 1, and as shown in Figure 3, the key [
] Pol 1 ~ Inspect the number. The output of the operational amplifier 84 is fed to the positive side of the operational amplifier 86, which then outputs the output from the central microprocessor 30 in the vignette as shown in FIG.
1]/Δ converter 52 and is compared with the poll number request signal 12. The operational amplifier 86 generates an error signal of 4 volts period, and that signal is sent to the comparator 8.
5 marked 1) 11 and shown in Figure 4 and Figure 5 below?
I is compared with the output of the sawtooth generator to generate output 01. Output 01 is a pulse width modulated pulse train that controls the inverter z+. FIG. 6 shows a protection circuit that protects not only the high voltage side including the transformer 28, but also the power transistor inverter 27, which normally originates from the high voltage side, and in all X-ray equipment! There are several types of related control circuits that are affected by flashovers or transients that occur in a lti-type manner. The output 02 of comparator 88 provides overvoltage protection that (1) is very fast in operation and (2) responds to small transients that may occur on the high voltage side. Referring to FIG. 6, the billing signal 12 from the cabinet's central processing unit is applied to the positive input of an operational amplifier 89 and is augmented to a reference signal which is considered to be the maximum allowable overvoltage, e.g. 10 kV. The output of operational amplifier 89 is a signal equal to the required value kV plus 10 kV, and comparator 88 converts this signal into high voltage kV which is sent from operational amplifier 84 to the negative input of comparator 88.
The return signal is subtracted from or compared to the return signal. The output 02 of the comparator 88 must be a logic 1 or a logic O, and a change from a logic O to a logic 1 is an indication of an overvoltage and is controlled by the software by a dedicated inverter microcombicoater.
Force the device to stop operating through a subroutine. The characteristic of this overvoltage is that once it is detected, 1
The inverter is tripped or stopped within a short time of 0 microseconds. This is 1000 to 2000 times faster than the filtration voltage response in conventional equipment. This feature thus protects the x-ray tube, high voltage rectifier 29 and high voltage transformer 28, extending their lifespan. For this reason, these components must be able to withstand overvoltage for only a few microseconds. Another feature of the protection shown in Figure 6 is that
This is for the unbalance of the difference between the anode voltage to ground and the cathode voltage to ground. This is done through an operational amplifier 91 with power 111,112. Reduce these inputs to
The output is applied to comparator 92 and compared with a 5kV reference signal. The unbalance between the anode voltage to earth and the cathode voltage to earth is 51
(If it is greater than v, the comparator 92 is turned off and the output 03 is immediately transferred to the inverter microcomputer 41.
to stop the device from operating. This protection circuit can detect manufacturing defects occurring in the secondary coil. That is, if the number of turns on the secondary side is incorrect and a difference of more than 5 kV occurs, this error will be detected during testing with the circuit just described. Furthermore, in the dynamic performance and operation of the X-ray generator, if there are problematic deviations in the anode or cathode sources, or due to a failure of one of the high-voltage diodes or, for example, a partial failure of the secondary coil. If another unbalance occurs due to a short circuit, the output difference will be greater than 5 kV, and this anomaly can be said to be a fault condition, but it will be detected by the output of the window comparator 92 and a logic signal representing it will be generated. Sent to operator console via data link. The protective action of comparator 92 thus detects possible faults, damage or deviations in either the secondary coil of the transformer, the high voltage rectifier, the output filter or the x-ray tube itself. Another protection circuit relates to the fact that when the film is exposed to X-rays, most exposures occur when the energy level is greater than 75% of the claimed level. Comparator 93
is provided to receive the kVIliJ far signal at its positive input and a signal representing the 75% kV next desired level at its negative input. This 15% signal is sent to the operational amplifier 90 and the voltage divider 9.
5. When the power transistor inverter 27 is turned on,
When the kV specific power begins to rise and reaches 75% of the billed value, comparator 93 is turned on and off, producing an output O4, thus reaching a level of 15% of the billed value, and at this time the exposure time The dedicated microcomputer 41 is informed that it is counted to the power of 1. An associated protection feature of this circuit is to detect any defects in either the power transistor inverter 27 or the integrator circuit during the kilovolt rise time, and to After that, 1 of kV return distance voltage required value
When it does not reach 5%, the power transistor inverter 27
It is assumed that there is a problem with the peripheral circuits, the high voltage transformer 28, the rectifier 29, the >P-wave device, or the feedback circuit. At this time, use this signal to move the device to A) for safety. The three protection circuits mentioned above are all concerned with sensing deviations in voltage levels. Excessive current level has occurred! We also need to sense this and protect against it. For this purpose, two identical circuits are provided at the bottom of Figure 6, called the first current limit and the second current limit, which are provided for redundancy but with the same settings. have a level. The reason for using redundant circuits is that in the event of an overload, the inverter 27 will try to generate even more current, so some method must be used to prevent the inverter from doing so. It is from. Such overloads may be caused by flashing of the x-ray tube, or by arcing in the transformer or shorting of the output diode, for example. Furthermore, the saturation prevention circuit 4
1 fails and transformer 2B tends to saturation, the current increases and this increase in current tends to lower the rail voltage, potentially leading to problems with the output. For this reason, the current limit circuit is
It consists of two redundant circuits with the same set level to ensure that the device is protected even in the event of a failure of one of the current limiting channels. In operation, current limiting action is initiated by a pair of current transformers 94,96 having ferrite cores and connected in series with the primary side of transformer 28 at the output of the inverter. The respective outputs are provided to differential amplifiers 97,98. These amplifiers have very strong common mode rejection to avoid possible N@ due to inverters, radiation, etc. Output Is. l6 is applied to each precision rectifier 99, 101 which generates a DC level signal proportional to the respective current with little delay. This is in contrast to traditional R(1') waveform schemes, which are accustomed to long delays that make the device unsafe enough to fully respond to the current limit action. The outputs of rectifiers 99 and 101 are applied to the positive inputs of comparators 102 and 103, respectively.2
Two current limit levels are applied to the negative inputs of the respective comparators 102.103 +J1. I will be treated. In operation, when the current exceeds the set level of either comparator 102 or 103, output 05 or 06 is turned off and applied to logic controller 37, as shown in FIG. is controlled such that the transistor is selectively turned off, so that the current is automatically reduced and delayed until it is turned back on in the next half cycle. In this case, the current limit is stored in the transformer windings and energy circulates through the lower diode and its diagonal lower transistor complementary to the previously conducting upper transistor. It must be noted that this works by blocking only the upper transistors ``100'' and ``2'' (see Figure 4) so that the Ms current is inductive. It ensures that the energy +Lτ is attenuated in the loop consisting of the lower flywheel diode, the transformer winding, and the lower transistor. , is more effective. If the four transistors turn off, the inductive energy must be dissipated from the lower flywheel diode through the transformer to the diagonally upper flywheel diode. In this loop, energy is fed back to the DC rail and decays much faster, allowing the lower flywheel diode and lower transistor to conduct.The diagonal lower and upper diodes This fast decay of the circulating energy returned to the fixed DC rail through For this reason, experiments have shown that the procedure of shutting off only the upper transistor leads to better performance and operation of the device. The decay time of the current as it circulates through the lower side 1 to the transistors and diodes is made longer, thus avoiding spurious operation of the inverter at high frequencies. Next, as shown in FIG. To explain the digital operation of a protective device, the core of this device is a dedicated inverter.
This is a microcomputer 41. This microcomputer prevents the upward slope of the sawtooth generator, synchronizes it with the error signal, controls the output 1 to transistors, ensures the detection of possible faults, if any, and assembles the output circuit. Communication is made to the central control microprocessor 30 to record whatever type of error is detected, thereby providing synchronization of the entire system. There are several signals sent from the Microproletz+J30 to the microcomputer 41. First, there is an exposure command signal generated within the microbutton 4 30 that signals the microcomputer to begin exposure. Before that occurs, the microcomputer 41 checks that (1) the state of the power supply as well as the four transistors are in the correct state, and (2) that the power transistor controller 38 is in the correct state before starting the exposure. To ensure this, the overall status of the device is checked using different signals. The microcomputer 41 is the microprocessor 30
In addition to the exposure command signal from the controller, it also receives an exposure time signal and a phase voltage control signal. The exposure time signal determines the length of the exposure time, and the phase voltage control signal determines the length of the exposure time for low energy exposures.
It is used to generate an output pulse with a very small pulse width for compensation at the output. Thus, pulse widths can be reduced to a few microseconds in duration to ensure tight control through closed-loop feedback operation. A well-known phase voltage control scheme synchronizes the lower diagonal transistor with the upper transistor, thus ensuring that the RC buffer circuit is fully discharged before turning off the output transistor. If the pulse width of the - or higher side transistor is fixed to a minimum time of, typically 20 microseconds, then both transistors on the same diagonal will pulse for a length of time determined by closed loop feedback action. Telephone. Therefore, if the energy required for exposure is at a low level, the phase mill controller generates a very small pulse width at the diagonal edge of the power transistor inverter, producing a precise low-1 energy exposure time. Achieve. The 75% output 10 volt signal comes from the protection circuit of FIG. Notify computer 41. For this purpose, the microcombicoater 41 sends a signal called exposure start back to the central microprocessor 3. At this time, the microprocessor 3 starts the exposure process. For redundancy, this is also done by the console's Micro Combi coater via the cabinet/console data link. If an overvoltage or unbalance condition occurs during exposure, the microcomputer 41 issues a signal to stop the output to the inverter transistors T+-1-4. In addition to the protection features described above, by driving the power transistor controller 38, the output A set of logic and gates hG4. controlling transistors T+-T4. G5. G6. G7
There is. Generally speaking, G4 controls the upper transistor '1, G5 controls T2, G6 controls T3, and G7 controls -14.The main signal coming into G4 is related to T1. This is the drive signal from the microcomputer 41 which is marked G4 so that the modulation signal can modulate the output of G4 to the transistor 1-1. .G6.G7, T2.'T-3.T
A driving signal related to 1-4 is supplied. Goo 1-G4. G5. G6. There are two other inputs to G7, the absence of which can stop modulation. One example where this signal (state 1] S) is absent is:
This is caused by a failure in the transistor drive power supply. If it is absent ゛C] - run sister T+ - operation of T4 lJ? The other signal, which acts like a n, knee 4I and 1q, is a signal called short-circuit protection or shoot-through protection, which is used to protect the optical fiber between one transistor, e.g. T+, and its complementary transistor ``3''. It is an interlock, and if transistor T3 malfunctions and is turned on, it is impossible to switch transistor 1 to bxn. This is because, if such a thing were to occur, vertical throughput would occur and damage the second transistor. This protection feature is bidirectional: if transistor [3 breaks down, T1 cannot be switched on. Conversely, if T1 yields, the interlock will switch on before T3 is switched on.
Controls 1-3. Den Kadran Sister [2 and]-4
The same goes for the other vertical branch. The signal applied to the upper two transistors 1-1 and 1-2 is the line protection signal. The absence of this signal is caused by a failure of the kV output protector, which is supplied with three different signals to gate G10. This guard line is generated by ANDGIO. AND GIO1-GIO is switched by a second current limit level, overvoltage protection or unbalance protection, so that the output from GIO is protected signal C', via G1-G4 or G5, It can act to stop the driving of the 1 transistors T1 and 12. Any of the second current limits, overvoltages, or unbalanced circuits will disable the outputs of transistors T+ and T2 to avoid transmitting the underlying state to the power output stage. The lower transistors 1-3 and 14 are not as heavily taxed because they conduct across all four halves of the waveform from the eight-way transformer. These transistors are connected from the microprocessor's -13 and T4 terminals to the gate G6. Controlled by a signal applied to G7. The current limit characteristics represented by the 1-modulation signals for G1-G4 and G5 also act on the upper two transistors, T1 and T2. For this reason, the microphone [
. These nodes are connected to this synchronization signal and the secondary input,
That is, in the flip-flop 104, the second current limit signal,
In flip-flop 10G, gate G9 is controlled by both the output signal of AND gate G9 and
The OR gate G8 synchronizes with the pulse width modulated pulse train signal and a 20 microsecond monostable pulse generated from the output of the flip-flop 106. Receive a signal. The reason for this lowest pulse is that the series circuit at the output side of the transistor inverter (J, t Keep it from happening II
This is to prove my dismay. DESCRIPTION OF OPERATION In turn, assuming that the second current limit is turned off and -C, the output of flip-flop 104 acts synchronously with the second current limit, and flip-flop 106 acts synchronously with the second current limit. Monthly RC through current limit
A modulation pulse is generated in conjunction with the turn-on of a 20 microsecond monostable minimum pulse to ensure discharge. Thereafter, the microcomputer 41 generates the main frequency waveform of the transformer, which immediately transmits the lower transistor T 3 ,
It is applied to l'-4. This square wave is generated by gate G8. G
The upper transistor 11 and/or Apply to T2. At this time, ie at the end of every half cycle, the microcomputer 41 also generates a signal to switch from diagonal 1, ie transistors ]-1 and ]-4, to diagonal 2, ie transistors T2 and 13. This diagonal switching ensures successful complete off switching of the conducting diagonal transistors. Finally, the microcombicoater 41 also generates error and error codes for the faults, which are sent back to the control microblower 30 to determine when one of the possible faults has occurred and what type of fault it is. Let us know if it is. 2
The hex number is decoded and sent via the data link to the display console 49. The microcomputer 41 thus controls the power inverter, generates waveforms, communicates with the central microphone on the 1-side processor, receives commands, and, most likely, controls the power path. C1 has a very high degree of flexibility in providing information to the equipment to make decisions such as whether a failure has occurred or not. High voltage shunt and high voltage divider feedback circuit The high voltage shunt 44 and high voltage divider feedback circuit 46 of FIG. 3 are shown in more detail in FIG. The high voltage shunt 44 protects against overvoltage that occurs on the high EE side and affects the electronic control circuit. A unique feature is the use of the necessary output capacitor 11 from the DC side of the high-voltage rectifier 29 in a secondary role, instead of a large number of components of a conventional shunt. The only parts that need to be added are the lower capacitor 107 and the lower resistor 108 shown in Figure 8, which greatly reduces the physical q-factor of the shunt and makes it difficult to use a normal shunt ( The inherent inaccuracies and lost heights of using a large number of elements as described above are avoided.Typically, in low energy generators (in the range of 0°25 mA S) ω must be minimized. For example, in the preferred embodiment of the invention, the capacitance of capacitor 71 is approximately 4.5 nanofarads from the anode to ground. There is a capacitor and an identical shunt.The purpose of using the lower capacitor 107 is to
The problem that must be dealt with in this connection is to obtain an output signal in the range of 5 to 15 volts and to cover it in such a way that it can be fed back to the control circuit without adverse effects. , is a large voltage spike when an X-ray tube emits an arc. This is a phenomenon that can occur either between the anode and the ground, between the cathode and the ground, or between the anode and the cathode. Of course, some If protection is not in place, such overvoltages can damage the control circuitry. The circuit is provided with top-to-bottom voltage force scale filtering to ensure that during large voltage transients there are no overvoltages that could damage the equipment. To overcome this protective effect, the voltage divider conditions for a nominal maximum of 75 kV are such that the ratio of capacitor 107 to capacitor 71 is 2,
By multiplying by 000, Vx'c is determined. content 4no
The value of 107 is about 10 microfarads, and the voltage v
× equals 37.5 volts. At point vy in the voltage divider circuit applied to the input of differential amplifier 84, divided by resistors 109 and 111, voltage Vz is approximately half the value of vy, or 4.99 volts or For example, this results in a voltage close to 5 volts, which, when considered in relation to the voltage of the same cathode-to-ground voltage divider, at an output level of 150 kV, results in a total h4 signal of the voltage divider of 10 pol. When the partial pressure of Another element that has a contribution to A second lightning arrester SP2 is installed (c) to ensure complete protection. In addition to this cascading wave action, a second capacitor N3, 114, 116 and a resistor 117 are provided. There is another P-wave effect between resistor 117 and capacitor 114. Finally, V due to resistor 109 and capacitor 116
There is a filtering effect from y to Vz. Resistor 109 and capacitor 116 act in conjunction with the voltage dividing effect of resistor 109, 111 mentioned above. As a cumulative effect of this,
If the anode voltage is 75,000 pol 1-, the voltage V
The nominal value of z is 5 volts. There are also diodes 118,119 in the circuit of FIG. These diodes either redirect the spike to the 15 volt supply through diode 118 or redirect it from Vy to ground through diode 119, depending on the polarity of the spike. It! −
! Jru. Further, the driver amplifier 84 has a diode 121.1.
22 protects against overvoltage on its input terminals. (1) Lightning arrester SP1, coaxial cable 112, capacitor 113, air gap A1, lightning arrester SP2, and resistor 1 (19, 1
A single wave action of a combination of elements including 11,447 voltage dividers;
(2) One-wave action of the combination of resistor 117 and capacitor 114, (3) Filtering action of the combination of resistor 109 and capacitor 116, and energy is transferred to the power supply capacitor via diode 118 and 119. The effect combined with the ability to restore the voltage will cause damage to the electronic control circuit no matter what the level of the 12 spike that occurs on the high voltage side of C1.
1ii) so that no significant amount of energy is applied. Next, to explain the design of the high voltage shunt 44 in more detail, its transient response is related to the combined impedance of the capacitor 11, the resistor 69, and the capacitor 107 with the equivalent resistance at Vx. In steady state, its accuracy is related to the equivalent resistance of resistor 69 and Vx. A relatively small value damping resistor 124 is provided to dampen excess ripple oscillations to the resistor 71 that may be photoreduced by the series inductance. For this reason,
Preferably, high voltage capacitor 71 has a small inductance value, typically less than a nanohenry. resistance 6
9, and the equivalent resistance made up of resistors 117, 109, 111 in series and resistors 108 in parallel, and the relationship between capacitors 71 and 107 must be such that their time constants are the same, and The required voltage or ■
It is determined that the voltage should shift to about 0 volts. It should be noted that adjustment to the shunt setting is very simple and the only adjustment required is to adjust capacitor 101 to the tolerance of capacitor 51, typically around 5%. I would like to mention this. This single adjustment is in sharp contrast to traditional flow shunts, which typically require significantly more adjustments because they use a much larger number of components. Another advantage of the current shunt of this invention is that from the high voltage side to the 31.5 volt point Vz, the number of components is two resistors and two.
Since the number of errors is kept to a minimum, the cumulative error is minimized. The tolerances imposed on the resistors are not very tight. This is because the number of resistors is only two. Therefore, a current shunt with a fast transient response can be made very easily, at a low cost, and with high precision. Conventional current shunts using resistors usually do not have good transient response and fast rise, but they
The device of the present invention, which operates at high frequencies with low voltage, provides good transient response to enable closed-loop feedback voltage control. Furthermore, it is possible to operate with greater bandwidth, thus improving the response of the device. Mixing Amplifier and Feedback Controller A high voltage feedback controller is shown in FIG.
It includes well-known means for generating a variable voltage command, which is a low level signal for electronic circuitry on the order of volts. In the present invention, this signal is generated by central microprocessor 30 via digital-to-analog converter 52. The kilovolt feedback signal returning from the output via line 72 is converted by an A-J digital converter 53 to
The same microprocessor 30 is supplied with real-time operation to verify that the device is operating correctly and that the feedback voltage follows the command voltage. Referring to FIG. 9, the preferred power stage first includes a power transistor inverter 39. This inverter has two fixed taps on the transformer and If Acts on one of the following. In Figure 9, the power transistor
At the output of the inverter 39, an equivalent circuit for the high voltage side, referred to as the primary side in this case, is shown. Its main components are:
Transformer leakage inductance, inductance and associated series inductance L-r, jJ wave'ndenna C
F and variable load R. This filtering capacitor is calculated for the primary side by multiplying the value at high voltage by the square of the turn ratio of the transformer, resulting in a very large value. The variable load on the primary side C can vary over a very wide range (typically 1.25(1+n△ to 0
.. 1 mA and 15.00 (with a 1:1 or possibly even larger negative power change). Also shown is the previously mentioned high voltage divider. This includes a mixer, amplification and controller 34 for voltage feedback and a central processing unit 30.
Generates a kilovolt feedback signal for operating μ. One of the main features of the closed loop feedback controller is that the resistor 126
, a mixed amplifier 1 obtained by the phase advance of the air-to-ground feedback performed by the combination of the resistor 127 and the capacitor 128, and the time constant of the feedback resistor 131 and the capacitor 132.
2 (), and a kV feedback difference signal is generated by the cooperative action of A, but this can be regarded as a DC signal in a steady state as the amount of the rise period changes) k1
It is compared with a sawtooth wave generator 36, and a pulse width modulated pulse train is generated at the output of the comparator 133. The saturation prevention circuit 47 mentioned above also has a closed loop feedback 40pol1
I would like to mention that it is part of the ~number loop. This is because when we dynamically change the slope of the waveform from the sawtooth generator, we are also changing the effective gain of the overall loop controller. Variations in the saturation prevention circuit 47 are small and vary dynamically according to the saturation level reached by the transformer itself, but the variable gain introduced into the loop is a consideration for stability as well as good performance operation of the device. This is another important feature that must be included. The purpose of the loop's lag circuit is to filter out noise in the error feedback signal. To achieve optimal performance, phase lag circuits must be minimized to improve device bandwidth, short pulse response, and feedback tracking. The delay circuit of this invention has a resistor of 13
1 and the time constant of the combination of capacitor 132, and the load determined by the values of RL and CF is determined in a particularly 1/l manner by the time constant of the P-wave device. However, the RL CF is variable and, as previously explained, is typically 15,000
Since the phase delay introduced into the mixing amplifier 129 by the resistor 131 and the capacitor 132 can vary by 0:1, the phase delay introduced into the mixing amplifier 129 by the resistor 131 and the capacitor 132 is considered to be a common problem in the X-ray generator in terms of control and stability. Do not compensate for the large load fluctuations that may occur. On the other hand, the resistor 131 and the capacitor () 13
The combination U of 2 must have the lowest time constant to ensure that the return device can respond to exposure times as short as 1 millisecond. In order to obtain a fast response of the device with the feedback of the mixing amplifier 129, a limiting circuit 135 of 1Q, which is available on the market, is provided. The effect of this circuit is to limit the maximum output of mixing amplifier 129 to a level of 10 polls. This level of 10pol1~ has the same amplitude as the output of the copper mine wave generator, and therefore,
The maximum output of charging amplifier 129 does not exceed the output level of the sawtooth generator. This relationship avoids saturation of the mixing amplifier which would cause the response to become slower, especially during the latter part of the rise period. The second action of the I-phase device is
The purpose is to compensate for the noise introduced by the phase-lead feature and, above the intended frequency, to ensure that the phase-lag device minimizes the effect of noise on the device. During the rise time, the phase-advancing effect of resistors 126, 127 and condenser 128 clamps the A-base at the predetermined level at the end of the rise time. This improves the system's response to dynamic changes in the load or to changes in other parameters, such as the DC rail voltage level, which may affect the kilovoltage. In this way, the phase advance circuit overshoes during the rise time]
is controlled and acts as a gradient function. From a control point of view, what it does is reduce the energy stored in the transformer and output DC filter during standstill time to control overshoe. The main disadvantage of using the phase advance feature is that there is an inherent increase in the noise signal to the output of the mixing operational amplifier, but as explained earlier, this is not the case at frequencies above the cutoff frequency. t
iltH, so that the increase in AC ripple caused by the phase advance is effectively offset by the aforementioned phase lag circuit and associated intermediate phase lag circuit. This circuit consists of a resistor 130 and a capacitor 140 connected in series.
C compensates for dynamic noise, thus making the noise level tolerable in the improved device with high gain and good stability. The bandwidth of the device is preferably in the range of 1 to 1.2 kHz, and the switching frequency of the transformer is typically on the order of 6 kl-12 or higher, thus supporting both leading as well as intermediate π phases. Both of the cutoff frequencies are 1-min lower than the switching frequency of the transformer to compensate for the increased AC ripple produced by the phase advance feature. The stability of the device is shown in FIG. 10 by a Nicol diagram. This figure shows an overall gain margin of about 20 dB and a phase margin of 70 degrees. Therefore, the linearity and control stability margins of the -C1 device are very good. The apparatus of the present invention may be better understood in consideration of its various design and performance features. For example, during the rise period, one condition is to increase the current flow in order to speed up the rise time, and the other is to increase the current flow to avoid A-basutes and to avoid the need for oversized components. It will be appreciated that there is a phase D, operating condition, in which there is a conflicting condition that seeks to restrict flow. During the rise time, current tends to flow very strongly to magnetize the transformer, charging the output filtering capacitor 69, but is limited by the transformer's leakage inductance. This leakage inductance is preferably kept to a minimum so that the reproducibility of the signal waveform between the primary side and the secondary side is very good. The size of the DC output filter of the X-ray generator depends on the desired switching frequency of the low l1lA1 inverter to be achieved,
and acceptable output voltage ripple. The feature of this invention is to increase the frequency during the rising period,
The goal is to reduce the current limiting effect and make the rise time faster, thus obtaining a waveform that is very close to a square wave. In addition to the conditions mentioned above, there is a need to limit current flow to a level that can be tolerated by power transistor inverter 27 and its associated control equipment. Furthermore, in order to avoid overshoeing at the end of the rise time, the current flow and associated overshooting rise time must be limited.
Must be J. For this reason, the current must not be controlled during the rise time, but at the same time
To obtain favorable results with the IA procedure, especially for short exposures,
The device is capable of providing L1 within a reasonable range of 0.5 to 1.5 milliseconds.
You have to achieve the required time. This kind of thing is
The effect of the increasingly variable mark/space ratio feature and operation at a higher frequency than steady state operation is achieved as previously described. Another aspect of the current level interaction phenomenon described above is that
During the rise time, the mixing amplifier 129 is in saturation;
During the saturation period, some control action must be taken to ensure that the equipment quickly recovers from saturation of the transformer core and that control action is maintained during this period. Must be. As explained earlier, in order to set this control effect, the output limiting circuit 1 is connected to the feedback of the mixing amplifier 129.
35, so that the error signal does not go to the extreme point 1 that would prolong the time it takes for content 1 to recover, and the error signal is within the limits of the intersection of the sawtooth generator. , quickly bring the mixing amplifier out of saturation,
A good control effect is achieved at the end of the ramp-up period. At the end of this rise time, as well as during the rise time, anti-saturation circuit 47 must balance to ensure that transformer 28 comes out of saturation. This is because during this rise time, a dynamic asymmetry of the mark/space ratio or pol 1 fsec is imposed on the inverter 27 and the transformer 28. The increasing variable mark/space ratio during the rise time controls the slope of the voltage demand from the micro processor 30 through the D/A converter 52 so that a small pulse at the beginning of the rise time is applied to the power inverter. This can be achieved by limiting the current and also controlling the rise period, with a corresponding current limit. Figures 11A to 11F illustrate the performance of the apparatus of the present invention when operating the X-ray tube MX-1 (10) manufactured by General Electric Company using various parameters. is 55.60°70,80
.. 90 and 100 kV 17) Current to G40n+ at different kV levels t) Shows a typical four-dose exposure time of 32 milliseconds when using a load. First, the rise time is very fast; That is, it will be recognized that it is within 1 millisecond.Secondly, the linearity between the rising and falling times is very good;
J-bar shoe 1 at the end of the rise time for phase advance compensation.
~ is tightly controlled. It can be seen that during steady state operation, the output ripple decreases with the output voltage and the mark/space ratio increases with the voltage upper bound. However, in either case, ripples are extremely small. Figure 1113 shows people 12! One thing this diagram shows is that the effect of the feedback circuit is very fast. be. The flat top of the kV waveform demonstrates that the feedback is acting within 1 millisecond. This figure shows where current limiting action prevents A-basute by controlling the build-up of energy in the drain and transformer during the start-up period. It shows. The operating parameters are typical values when the X-ray generator operates with automatic exposure control at very low mA. For such very low mA, reproducibility is very difficult to achieve with conventional generators due to large variations in load. This invention is in such a state, there is no A-bashoot,
Good performance is achieved by controlling the kilopoles with a very fast closed-loop operation that ensures a flat top and fast response. Figure 11C is 1iokv, 400111A C+) R
(7) Indicates the exposure and current waveform of the inverter. This figure clearly shows two different time periods. The first period, the nonlinear rise period, indicates that the initial flow can flow at a much higher level than the steady state level, resulting in a faster rise time. Furthermore, both during rise time and during steady-state operation, the waveforms are shown to be highly symmetrical. This is the saturation prevention circuit 47
This indicates that there is no saturation phenomenon of the transformer due to the effect of Furthermore, the figure shows that the transition between the start-up period and the steady state occurs clearly and rapidly at the end of the phase advance operation and when the top of the kV number is reached. The kV step response is shown in FIG. 110, which shows a 200 mA, 70 kV waveform with 15 stages. As can be seen from this figure, there is no overshoot and the settling time is very fast (on the order of less than 1 millisecond). This appears to be the primary device, ie 1/(1+ST), in which the phase-in and phase-advance circuits are dominant. FIG. 11E shows the same waveform, but at a higher frequency, superimposed with a step of γ, 5 kVll, showing the kilovolt frequency response. The lower curve shows a clock generator that generates a variable intermediate demand value. Figure 11F is similar to Figure 11E, but 75kVl]
This is a case where y and 5ttvp are superimposed on the image. However, the time scale has changed and the frequency is now 5.5 kHz. From the performance data shown in FIGS. 10 and 11, the following conclusions can be drawn regarding voltage feedback controllers. (
1) Virtually no A-basicote across a wide range of systems used in X-ray generators. (2) Very good lagging from 1 to at least 5.5 kHz. (3) There is no instability, and rather the linearity and reproducibility are very good. (4) The behavior is the first
This is the behavior of the following device 1/(1-)-S-T'). Although the invention has been described with respect to specific embodiments and examples,
Various modifications will occur to those skilled in the art from the above description. It is therefore to be understood that, within the scope of the appended claims, the invention may be practiced otherwise than as specifically described.

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

第1図は従来のX線発生装置の略図、第2図はこの発明
のX線発生装置の略図、第3A図及び第3B図はこの発
明の好ましい実施例の電圧帰還及び制御部分の回路図、
第4図はこの発明の飽和防止回路の回路図、第5A図及
び第5B図はこの発明のインバータの制御装置で発生さ
れる代表的なパルスを示す簡略のグラフ、第6図はこの
発明で用いる種々の保護回路の回路図、第7図はこの発
明の保護回路のディジタル部分を示す回路図、第8図は
この発明の好ましい実施例の分圧器の回路図、第9図は
混合増幅器並びにぞれに関連した進相回路を含むこの発
明の帰還制御部分の回路図、第10図はこの発明のキロ
ボルト数帰還をグラフで示1ニコル線図、第11A図乃
至第11F図はこの発明の性能のいろいろな特性を示す
オッシ0スコープに得られた痕跡を示すグラフである。 主な符号の説明 23:3相入力 24:整流器 27:インバータ 28:高圧変圧器 29:整流器 37:論理制t111装置 41:飽和防止uJ路 48:電流限界回路 61二変流器 特許出願人ゼネラル・Iレクトリックーカンパニイ−I
IIIIlllIIIiIIIllIIIIL0 5 
IQ Is 20 25 303540時間(ミリ4父
) FIG、llA 3 Io 15 20 25 ’So 3540 45
FIG、1IC−″′秒′ “′6′” ”−+1例 FIG、llF 特許庁長官 志 賀 学 殿 2、発明の名称 高圧分圧回路 名 称 ゼネラル・エレクl−リック・カンパニイ電話
(588)5200−5207 昭和60年4月10日 (発送1]:昭和60年4月30日) 6、補正の対象 図面の第10図 7、補正の内容 別紙の通り
FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional X-ray generator, FIG. 2 is a schematic diagram of an X-ray generator of the present invention, and FIGS. 3A and 3B are circuit diagrams of the voltage feedback and control portion of a preferred embodiment of the present invention. ,
FIG. 4 is a circuit diagram of the saturation prevention circuit of the present invention, FIGS. 5A and 5B are simplified graphs showing typical pulses generated by the inverter control device of the present invention, and FIG. 6 is a circuit diagram of the saturation prevention circuit of the present invention. 7 is a circuit diagram showing the digital portion of the protection circuit of the invention; FIG. 8 is a circuit diagram of a voltage divider according to a preferred embodiment of the invention; FIG. 9 is a circuit diagram of a mixing amplifier and FIG. 10 is a circuit diagram of the feedback control portion of the present invention including associated phase advance circuits, FIG. 10 is a 1 Nicol diagram showing the kilovolt feedback of the present invention, and FIGS. Figure 2 is a graph showing traces obtained on an OssiO scope showing various characteristics of performance; Description of main symbols 23: 3-phase input 24: Rectifier 27: Inverter 28: High voltage transformer 29: Rectifier 37: Logic control T111 device 41: Saturation prevention uJ path 48: Current limit circuit 61 Two-current transformer Patent applicant General・I Lectric-Company-I
IIIllllIIIiIIIllIIIIL0 5
IQ Is 20 25 303540 hours (mm 4 father) FIG, llA 3 Io 15 20 25 'So 3540 45
FIG, 1 IC-″' seconds′ “'6′” ”-+1 example FIG, llF Commissioner of the Patent Office Manabu Shiga 2, Name of invention High-voltage voltage divider circuit Name General Electric Company Telephone (588) 5200-5207 April 10, 1985 (Delivery 1]: April 30, 1985) 6. As shown in Figure 10 of the drawings subject to amendment, 7, contents of amendment attached.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)高圧交流出力を持っていて、該交流出力を整流して
X線管に印加づる形式のX線発生装置に用いる高圧分圧
回路に於て、整流器の出力側に並列に接続したコンデン
サを含む一波手段と、該ろ波手段の出力に接続された分
圧器とを有し、該分圧器は高圧部分及び低圧部分を持っ
ており、該高圧部分は前記をP波コンデンサを高圧抵抗
手段と並列に接続して構成され、前記低圧部分は低圧コ
ンテン1ノを低圧抵抗手段と並列に接続して構成されて
い、る高圧分圧回路。 2、特許請求の範囲1)に記載した高圧分圧回路に於て
、高圧を制御する為に前記低圧部分の出力を印加する手
段を有する高圧分圧回路。 3)特許請求の範囲2)に記載した高圧分圧回路に於て
、カスケードのろ波器を前記分圧器及び前記印加する手
段の間に接続して、回路内に発生し得る電圧スパイクの
影響を減衰づる高圧分圧回路。 4)特許請求の範囲1〉に記載した高圧分圧回路に於て
、前記ろ波コンデンサのインダクタンスが100ナノヘ
ンリー未満である高圧分圧回路。 5)高圧直流出力及び該直流出力に応答づる制御手段を
持つX線発生装置に用いる分流回路に於て、前記直流出
力を受取る様に接続されていてコンデンサを有する一波
手段と、該が波手段の出力側に接続されていて、高圧R
Cループ及び低圧RCループで構成された分圧器とを右
し、前記高圧RCループが前記P波コンデンサ及び高J
iE Ili抗で構成されている分流回路。 6)ろ波した直流出力の出力電圧を下げる分流回路於て
、1個のコンデンサが分圧器の[(0ループに於けるろ
波コンデンサ並びに周波数補償素子の゛両方としての2
重の作用を持つ分流回路。 7)RCf波器の出力側に接続された分流回路に於て、
高圧部分及び低圧部分を持ち、該高圧部分が前記RCt
P波器内のコンデンサ及びそれと並列に接続された抵抗
手段で構成されている分流回路。
[Scope of Claims] 1) In a high-voltage dividing circuit used in an X-ray generator having a high-voltage AC output and rectifying the AC output and applying it to an X-ray tube, on the output side of the rectifier. a single wave means including a capacitor connected in parallel and a voltage divider connected to the output of the filtering means, the voltage divider having a high voltage section and a low voltage section, the high voltage section 1. A high-voltage voltage divider circuit comprising a wave capacitor connected in parallel with a high-voltage resistance means, and the low-voltage portion comprising a low-voltage content connected in parallel with the low-voltage resistance means. 2. In the high voltage voltage dividing circuit according to claim 1), the high voltage voltage dividing circuit has means for applying the output of the low voltage section in order to control the high voltage. 3) In the high-voltage voltage divider circuit according to claim 2), a cascade filter is connected between the voltage divider and the applying means to eliminate the effects of voltage spikes that may occur in the circuit. A high voltage divider circuit that dampens the voltage. 4) The high voltage voltage dividing circuit according to claim 1, wherein the filtering capacitor has an inductance of less than 100 nanoHenries. 5) In a shunt circuit used in an X-ray generator having a high-voltage DC output and a control means responsive to the DC output, a single-wave means connected to receive the DC output and having a capacitor; connected to the output side of the means, high voltage R
A voltage divider made up of a C loop and a low voltage RC loop, and the high voltage RC loop connects the P wave capacitor and a high J
A shunt circuit consisting of iE Ili resistors. 6) In a shunt circuit that lowers the output voltage of a filtered DC output, one capacitor serves as both the filtering capacitor in the voltage divider [(0 loop) and the frequency compensation element].
A shunt circuit with heavy effects. 7) In the shunt circuit connected to the output side of the RCf wave generator,
It has a high pressure part and a low pressure part, and the high pressure part is the RCt.
A shunt circuit consisting of a capacitor in the P-wave device and a resistor connected in parallel with it.
JP59268736A 1983-12-22 1984-12-21 High voltage dividing circuit Pending JPS60221993A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US56455083A 1983-12-22 1983-12-22
US564550 1983-12-22

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ES538811A0 (en) 1986-06-01
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