JPS6149799B2 - - Google Patents

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JPS6149799B2
JPS6149799B2 JP13731578A JP13731578A JPS6149799B2 JP S6149799 B2 JPS6149799 B2 JP S6149799B2 JP 13731578 A JP13731578 A JP 13731578A JP 13731578 A JP13731578 A JP 13731578A JP S6149799 B2 JPS6149799 B2 JP S6149799B2
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JP
Japan
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voltage
circuit
waveform
pulse
power supply
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JP13731578A
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JPS5564395A (en
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Teruaki Otani
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明はインバータ方式の高圧発生装置を用
いるX線装置に関するものである。
周知のように、診断用X線装置においては、商
用交流電源を整流及び平滑して直流に変換し、こ
れをインバータを用いて商用交流電源の10倍程度
の周波数の矩形波交流に変換し後、高圧トランス
で100KVp程度の高圧電圧に昇圧し、再び整流し
て直流化した電圧をX線管に印加するという、い
わゆるインバータ方式のX線装置がある。
この種の装置は、商用交流電源を高圧トランス
で必要な高圧電圧に昇圧するのに比べ、インバー
タを介してそれよりも高い周波数にすることによ
つて高圧トランスを1/2程度の大きさにすること
ができ、高圧発生器の小形、軽量化が図れる。従
つて、移動型X線装置に適しており、もつぱら回
診用X線撮影装置に用いられている。
しかしながら、このインバータ方式のX線装置
は透視用X線の発生が難しいため、その機能を必
要とする外科用移動型X線装置あるいは一般のX
線透視撮影装置に適用することができなかつた。
すなわち、このインバータ方式のX線装置にお
いては、直流をスイツチングして得た矩形波の高
圧電源を用いることに起因している。周知のよう
に、透視用X線を発生させる場合、X線管電流を
撮影用X線のそれに比べ1/100程度にしなければ
ならないため、X線管は軽負荷となる。従つて、
高圧回路においては、前記スイツチングを行なう
たびに、高圧トランスの洩れインダクタンス
“L”と高圧ケーブルの浮遊容量によるキヤパシ
タンス“C”とのLC共振、すなわち、前記イン
バータ回路のスイツチングによるインデシヤル応
答に起因する過渡現象(オーバ・シユート電圧)
が生じ、X線管へ印加する高圧波形として用いる
ことができなかつた。
この発明は上記の事情を踏えてなされたもので
あつて、インバータ方式のX線装置において、前
記スイツチングに伴なう過渡現象を阻止すること
により、透視用のX線が発生可能なX線装置を提
供することを目的とする。
以下第1図を参照してこの発明の一実施例の構
成について説明する。
Eoは50Hzあるいは60Hzの商用交流電源を全波
整流し、且つ平滑して得た直流電源である。この
直流電源Eoは正端子がPNP型スイツチングトラ
ンジスタQ1のエミツターコレクタ及び平滑用イ
ンダクタンスLoを介して高圧トランスHTの一次
巻線の中間タツプに接続され、負端子がスイツチ
ングトランジスタQ1のドライブ用のNPN型スイ
ツチングトランジスタQ2のエミツタに接続され
ている。トランジスタQ1のベースにはトランジ
スタQ2のコレクタが接続され、トランジスタQ2
のベースはパルス幅変調回路PWMの出力端子に
接続されている。平滑用のインダクタンスLeに
はバイパス用抵抗Roが並列に接続され、また高
圧トランスHTの一次巻線の前記中間タツプと直
流電源Eoの負端子間には撮影時におけるオーバ
ーシユート低減用の抵抗R1、コンデンサC1が、
また電圧検出用抵抗RDがそれぞれ接続されてい
る。パルス幅変調回路PWMは、周知のように、
所定繰返し周期で供給されるパルスを制御信号に
応じてそのパルス幅を制御して出力する回路で、
その被変調用のパルス入力端子にはパルス発振器
OSCが接続され、その制御入力端子には誤差増
幅用演算増幅器AP1の出力端子が接続されてい
る。増幅器AP1は、反転入力端子が高圧トランス
HTの一次巻線の前記中間タツプに接続されてい
る。以上の構成を備えることで、商用交流電源の
変動等に影響されない安定した所望の電圧値を出
力する直流安定化電源回路SSを形成する。ICは
インバータ回路で、GTO1、GTO2は高圧トラン
スHTの一次巻線の一端、他端にそれぞれアノー
ドが接続され、カソードが前記直流電源Eoの負
端子に共通接続されたゲートターン・オフ・3サ
イリスタである。このサイリスタGTO1,GTO2
は、周知のように、そのゲート端子に正パルスを
印加するとターン・オンし、その後負パルスを印
加するとターン・オフする半導体スイツチング素
子である。このサイリスタGTO1,GTO2のゲー
ト端子は前記オン・オフ制御用のパルスを交互に
発生するゲート制御回路GCの第1及び第2の出
力端子に接続されている。このゲート制御回路
GCは、例えばサイリスタGTO1、GTO2のター
ン・オン期間に対応する幅を有するパルスをそれ
ぞれ交互にトリガパルスとして受け、それを微分
して立上りに同期した正パルス及び立上りに同期
した負パルスを適宜増幅して第1及び第2の出力
端子から導出するものである。このゲート制御回
路GCの第1及び第2の入力端子には、トリガパ
ルス発生回路TPの第1及び第2の出力端子が接
続されている。トリガパルス発生回路TPは例え
ば500Hz(あるいは600Hz)の繰返し同期を有す
るパルスをフリツプフロツプに導入し、そのQ,
出力端子の出力電圧を第1及び第2端子からト
リガパルスとして導出するものである。トリガパ
ルス発生回路TPの入力端子には、例えば8KHz
(あるいは9.6KHz)の繰返し周波数を有するパル
ス発生器PGが1/16分周器SMを介して接続されて
いる。WCは電圧波形制御回路で、CTは16進カ
ウンタであり、その入力端子にはパルス発生器
PGが接続されている。カウンタCTの4ビツト出
力端子は、リード・オンリ・メモリROMのアド
レス入力端子に接続されている。メモリROMは
正弦波(半サイクル)を16等分した値を順次記憶
しているメモリで、その出力端子はデイジタル―
アナログ変換器DACの入力端子に接続されてい
る。デイジタル―アナログ変換器DACの出力端
子は、乗算用演算増幅器AP2の一方の入力端子X
に接続されている。増幅器AP2は、他方の入力端
子Yが基準電圧ES1に接続され、その出力端子は
透視―撮影切換用スイツチSW1の一方の接点aに
接続されている。また切換用スイツチSW1の他方
の接点bは撮影用の電圧を決める基準電圧Es2
接続され、その切換片は前記直流安定化電源回路
SSの増幅器AP1の非反転入力端子に接続されてい
る。高圧トランスHTの二次巻線には全波整流器
Dを介してX線管XTが接続されている。
次に上記構成の動作について、第2図及び第3
図を参照に加えて説明する。
先ず、透視用X線を発生させるには、透視―撮
影切換用スイツチSW1を第1図示のように切換片
をa接点側に閉じる。次に図示しないX線制御器
を介してインバータ回路ICのパルス発生器PGを
発振させれば、8KHzのパルスが16進カウンタ
CTに導入され、カウンタCTは“0”、“1”、
“2”…とカウントアツプされ、“16”カウントす
るとリセツトし、再び“0”、“1”、“2”…と繰
返し出力となる。これに対応してメモリROMか
ら正弦波の半サイクルの16分割された値のデイジ
タル信号が順次繰返しデイジタル―アナログ変換
器DACへ導出され、デイジタル―アナログ変換
器DACにてアナログ信号に変換される。このア
ナログ信号は乗算用増幅器AP2の一方の入力端子
Xに導入され、透視管電圧の設定値に対応した基
準電圧ES1と乗算される。これにより、増幅器
AP2からは基準電圧ES1に基づく波高値の正弦波
の半サイクルの波形電圧が導出され、直流安定化
電源回路SSの誤差増幅器AP1の基準電圧として印
加される。誤差増幅器AP1は増幅器AP2の出力を
基準電圧として、直流安定化電源回路SSの出力
電圧との差の電圧を導出し、パルス幅変調回路
PWMの制御電圧となる。この場合、その制御電
圧は前記正弦波の半サイクルの波形電圧に対応し
ているため、パルス幅変調回路PWMの出力電圧
はパルス発振器OSCから導出される第2図aに
示すような被変調パルスのパルス幅は、第2図b
に示すように、最初パルス幅が狭く、徐々にパル
ス幅が広くなり、再び徐々にパルス幅が狭くなる
ようなパルス電圧となる。このパルス電圧によつ
てスイツチングトランジスタQ2がオン・オフ
し、これにドライブされて同様にスイツチングト
ランジスタQ1がオン・オフする。これにより、
非安定化直流電源EoがトランジスタQ1のオン・
オフによりチヨツピングされた後、インダクタン
スLoにて平滑され、高圧トランスHTの一次巻線
の中間タツプに供給される。この中間タツプに印
加された直流安定化電源回路SSの出力電圧は誤
差増幅器AP1にフイードバツクされるため、結果
的にその出力電圧は第3図aに示すように正弦波
を全波整した波形となる。
一方、インバータ回路ICにおいては、パルス
発生器PGからの8KHzの繰返し周波数のパルスを
1/16分周器SMを介して1/16の500Hzの繰返し周
波数のパルスをトリガパルス発生回路TPで受
け、その第1及び第2の出力端子から第3図b、
cに示すようなトリガパルスが得られる。このト
リガパルスを受けてゲート制御回路GCは、第1
及び第2の出力端子から第3図d,eに示すよう
なターン・オン・パルスS11、S21、ターン・オ
フ・パルスS12,S22をそれぞれ導出し、サイリス
タGTO1,GTO2を500Hzのサイクルで交互にオ
ン・オフする。サイリスタGTO1,GTO2のオ
ン・オフにより、高圧トランスHTの二次側の高
圧電圧は、第3図fに示すような500Hzの実質的
に正弦波交流となる。この正弦波交流電圧は整流
器Dにより全流整流され、X線管XTに印加され
る。この場合、X線管XTに印加される高圧電圧
波形は、高圧ケーブルの浮遊容量によつて平滑さ
れ、第3図gに示すような非安定化直流電圧とな
る。しかし、そのリツプルは、商用交流電源
(50Hzまたは60Hz)をそのまま昇圧して得た高
圧電圧波形に比べ、その周波数(500Hzあるいは
600Hz)が高いため、非常に小さいものとなる。
尚、撮影用X線を発生させる場合には、透視―
撮影切換用スイツチSW1の切換片をb接点側に閉
じ、誤差増幅器AP1の基準電圧として、撮影電圧
設定用基準電圧Es2を接続すれば、本来の矩形波
交流を用いたインバータ方式のX線装置となる。
以上のようにこの発明によれば、撮影時、すな
わちX線管が重負荷のときは、本来の矩形波交流
を用い、透視時、すなわちX線管の軽負荷のとき
は、正弦波交流を用いてインバータ回路のスイツ
チングごとに発生する過渡現象(オーバ・シユー
ト電圧)を阻止できるため、インバータ方式のX
線装置において、安定した透視用X線を発生させ
ることが可能となる。これにより、インバータ方
式のX線装置の特徴である高圧発生器の小形、軽
量化ができ、高圧電圧波形のリツプルを小さくで
きる利点を、すべてのX線装置に適用することが
可能となる。
尚、この発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、上記実施例においては、透視時の高圧電
圧波形を正弦波としたが、必ずしも正弦波でなく
ともよく、インバータ回路のスイツチングに伴う
前記過渡現象を実質的に阻止し得る正弦波に準ず
る波形を用いることができることは言うまでもな
い。
また、上記実施例においては、直流安定化電源
回路SSとしてスイツチング・レギユレータを用
いたが、第4図に示すように、図示点線(太線)
で囲んだ回路を設け、透視時における電圧波形制
御をインピーダンス制御方式によつて行なつても
よい。すなわち、非安定化電源Eoの正端子と高
圧トランスHTの一次巻線の中間タツプとの間
に、第2の切換スイツチSW2を介して電流制御用
トランジスタQ3を設け、このトランジスタQ3
ベースと非安定化電源Eoの負端子との間に、制
御ドライブ用のトランジスタQ4を設け、このト
ランジスタQ4のベースを第3の切換スイツチ
SW3を介して誤差増幅器AP1の出力端子に接続す
る。而して、透視時に第1の切換スイツチSW1
連動してそれぞれ切換片を図示のようにa接点側
に閉じれば、誤差増幅器AP1の正弦波の半サイク
ルの波形の出力電圧でトランジスタQ4を介して
トランジスタQ3のベース電流を制御する。これ
により、トランジスタQ3に流れる電流が制御さ
れ、結果的に直流安定化電源回路SSの出力電圧
は第3図aに示す正弦波の全波整流波形と同じ波
形の出力電圧となる。また、撮影時には第1ない
し第3の切換SW1〜SW3の切換片をそれぞれb接
点側に閉じれば、誤差増幅器AP1の出力電圧はパ
ルス幅制御回路PWMの変調用電圧となり、非安
定化電源Eoの電圧はスイツチングトランジスタ
Q1にてチヨツピングされ、スイツチング・レギ
ユレータによる直流安定化電源回路となる。この
ようにすれば、透視時の小電流の場合には、安定
度の高いインピーダンス制御方式によつて正弦波
の全波整流波形の電圧を得、撮影時の大電流の場
合には、大電流制御に適したスイツチング・レギ
ユレータ方式によつて、矩形波電圧を得ることが
できる。さらにまた、前記実施例では正弦波をシ
ユミレートするのにリード・オンリ・メモリを用
いてデイジタル的に行なつたが純アナログ的にシ
ユミレートしてもよい等、その他要旨を変更しな
い範囲内で適宜変更して実施し得ることは勿論で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明によるインバータ方式のX線
装置の主要部構成の一実施例を示す電気回路図、
第2図及び第3図は第1図における電気回路の動
作を説明するための信号波形図、第4図は第3図
における直流安定化電源回路SSの他の実施例を
示す電気回路図である。 SS…直流安定化電源回路、E…直流電源、
Q1,Q2…スイツチングトランジスタ、PWM…パ
ルス幅変調回路、AP1…誤差増幅用演算増幅器、
IC…インバータ回路、GTO1,GTO2…ゲート・
ターン・オフ・サイリスタ、GC…ゲート制御回
路、TP…トリガパルス発生回路、SM…1/16分周
器、PG…パルス発生器、WC…電圧波形制御回
路、CT…16進カウンタ、ROM…リード・オン
リ・メモリ、デイジタル―アナログ変換器、AP2
…乗算用演算増幅器、SW…透視―撮影切換用ス
イツチ、HT…高圧トランス、XT…X線管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 スイツチング素子を有し所定の基準値ににも
    とづいてスイツチングパルス幅を制御させ出力値
    を変化させる直流電源回路と、この直流電源回路
    の出力が供給されこの直流電源回路出力を所定周
    波数の交流に交換するインバータ回路と、このイ
    ンバータ回路の交流出力を一次巻線に供給するこ
    とで二次巻線に接続されたX線管に高圧を印加す
    る高圧トランスとを備えるX線装置において、前
    記所定周波数であつて正弦波の全波整流波形もし
    くはそれに準ずる波形を出力する波形制御回路
    と、前記X線管の軽負荷時に、この波形制御回路
    の出力を前記直流電源回路内の所定の基準値に接
    続するスイツチ手段とを具備したことを特徴とす
    るX線装置。
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