TW201628298A - 高壓醫療電源裝置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本案提供一種高壓醫療電源，包括：電源模塊；高壓變換模塊，包括第一高壓輸出模塊及第二高壓輸出模塊均電性連接於電源模塊的輸出端；控制模塊，電性連接於第一高壓輸出模塊和第二高壓輸出模塊的輸出端，用於分別採樣第一高壓輸出模塊的第一輸出電壓和第二高壓輸出模塊的第二輸出電壓，根據採樣信號，産生電源控制信號以控制電源模塊且産生第一控制信號和第二控制信號以交錯控制第一高壓輸出模塊和第二高壓輸出模塊，其中第一控制信號與第二控制信號具有一相位差。藉此減小輸出電壓的紋波，提高X光機成像質量。

Description

高壓醫療電源裝置及其控制方法
本發明涉及電源裝置技術領域，尤其涉及一種高壓醫療電源裝置及其控制方法。
X光機在醫療保健及醫學、生命科學、無損檢測等基礎學科的研究上廣泛應用。高壓醫療電源是X光機的核心，為其提供高壓電源以產生X射線。高壓醫療電源具有寬輸出電壓範圍，在疾病診斷時可以使X光機適應不同人群、不同身體部位的成像要求。
近來X光機向小型化方向發展，為了減小X光機的體積和重量，一種方法是增加高壓醫療電源設備的工作頻率。而其工作頻率主要體現於輸出電壓的頻率。針對醫用X光機，高壓醫療電源具有正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV，通過正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV相疊加得到一高壓輸出Vo，以提高輸出電壓的頻率和幅值。但是採用這種方式獲得的高輸出電壓Vo的紋波會增加。圖1示出了正輸出電壓+HV、負輸出電壓-HV及輸出電壓Vo紋波示意圖。如圖1所示，輸出電壓具有高的紋波，輸出電壓Vo之紋波峰值約為正輸出電壓+HV或負輸出電壓-HV對應之紋波峰值的兩倍。較大的輸出電壓紋波會使X光機成像精度下降，導致圖像質量的降低。減小輸出電壓紋波，提高成像精度，是目前X光機設備中亟待解決的問題。
本發明的目的在於提供一種高壓醫療電源裝置及其控制方法，能夠減小輸出電壓的紋波，提高功率密度和X光機的成像精度，提高設計的靈活性。
為達上述目的，本發明採用以下技術方案：
一種高壓醫療電源，包括：電源模塊；高壓變換模塊，包括第一高壓輸出模塊及第二高壓輸出模塊，均電性連接於該電源模塊的輸出端；以及控制模塊，電性連接於該第一高壓輸出模塊的輸出端和該第二高壓輸出模塊的輸出端，用於採樣該第一高壓輸出模塊的第一輸出電壓和該第二高壓輸出模塊的第二輸出電壓，並根據該第一輸出電壓和該第二輸出電壓的採樣信號，産生電源控制信號，第一控制信號和第二控制信號，分別用以控制該電源模塊，該第一高壓輸出模塊和該第二高壓輸出模塊，其中，該第一控制信號與該第二控制信號具有一相位差，以交錯控制第一高壓輸出模塊和第二高壓輸出模塊。
其中，該第一高壓輸出模塊包括第一輸出端子和第二輸出端子，該第二高壓輸出模塊包括第三輸出端子和第四輸出端子；第一輸出端子和第四輸出端子耦接於控制模塊，第二輸出端子與第三輸出端子電性連接。
其中，該第一輸出電壓與該第二輸出電壓串聯連接，以得到一高壓輸出；並且該第一輸出電壓與該第二輸出電壓的極性相反且數值相等。
其中，該第一高壓輸出模塊和該第二高壓輸出模塊均為諧振變換器。
其中，該電源模塊為AC/DC變換器，DC/DC變換器，儲能裝置或儲能裝置加DC/DC變換器中的任一者。
其中，該電源模塊輸出一電源電壓，該第一高壓輸出模塊及該第二高壓輸出模塊接收該電源電壓。
其中，該電源模塊輸出彼此獨立的第一電源電壓和第二電源電壓，且該第一高壓輸出模塊用於接收該第一電源電壓，以及該第二高壓輸出模塊用於接收該第二電源電壓。
其中，該電源模塊包第一電源變換器和第二電源變換器，該第一電源變換器輸出該第一電源電壓，該第二電源變換器輸出該第二電源電壓。
其中，該第一高壓輸出模塊的輸出端與該第二高壓輸出模塊的輸出端串聯耦合。
其中，該控制模塊包括：第一控制單元，電性連接於該電源模塊，用於輸出該電源控制信號；以及第二控制單元，電性連接於該第一高壓輸出模塊及該第二高壓輸出模塊，用於輸出該第一控制信號及該第二控制信號。
其中，該控制模塊還包括一採樣單元，用於採樣該第一輸出電壓和該第二輸出電壓，並對應輸出給該第一控制單元和該第二控制單元。
其中，該第一控制單元包括：第一處理單元，電性連接於該採樣單元，用於對該第一輸出電壓和該第二輸出電壓的採樣信號進行處理，並輸出第一處理信號；第一控制器，用於接收該第一處理信號並輸出該電源控制信號至該電源模塊。
其中，該第一控制器包括：第一電源控制器，用於接收該第一處理信號並輸出第一電源控制信號；第二電源控制器，用於接收該第一處理信號並輸出第二電源控制信號。
其中，該第二控制單元包括：第二處理單元，電性連接於該採樣單元，用於對該第一輸出電壓和該第二輸出電壓的採樣信號進行處理，並輸出第二處理信號；第二控制器，用於接收該第二處理信號並輸出該第一控制信號及該第二控制信號。
其中，該第一控制信號和該第二控制信號的相位差為180º。
本發明還提供一種高壓醫療電源的控制方法，包含：電源模塊輸出第一電源電壓和第二電源電壓；高壓變換模塊的第一高壓輸出模塊和第二高壓輸出模塊分別接收該第一電源電壓和該第二電源電壓，並對應地輸出第一輸出電壓和第二輸出電壓；控制模塊採樣該第一輸出電壓和該第二輸出電壓，並根據該第一輸出電壓和該第二輸出電壓的採樣信號産生電源控制信號、第一控制信號和第二控制信號；以及該第一高壓輸出模塊接收該第一控制信號，該第二高壓輸出模塊接收該第二控制信號，其中該第一控制信號與該第二控制信號具有一相位差。
其中，該第一高壓輸出模塊與該第二高壓輸出模塊具有獨立的功率輸入。
其中，該電源模塊接收該電源控制信號，當該第一輸出電壓和該第二輸出電壓不平衡時，該電源模塊藉由該電源控制信號調整該第一電源電壓和該第二電源電壓至少其中之一。
其中，該第一電源電壓和該第二電源電壓相互獨立。
其中，該第一高壓輸出模塊的輸出端與該第二高壓輸出模塊的輸出端串聯耦合。
本發明提供的高壓醫療電源裝置及其控制方法，第一高壓輸出模塊和第二高壓輸出模塊採用交錯控制，能夠減小輸出電壓的紋波，提高功率密度和成像精度；進一步地通過對高壓變換模塊輸入電壓的控制，保持第一高壓輸出模塊和第二高壓輸出模塊的輸出功率的平衡，提高設計的靈活性。採用本發明的高壓醫療電源裝置及其控制方法的X光機，具有高的成像精度和圖像質量，可降低軟射線對病人的輻射劑量。本發明的高壓醫療電源裝置及其控制方法還可以應用在便携式X光機設備。本發明的有益技術效果並不僅在於上述幾點，在此不再一一列舉。
304，404，704，104‧‧‧第一高壓輸出模塊
305，405，705，1405‧‧‧第二高壓輸出模塊
301、401、701、1401‧‧‧電源模塊
302‧‧‧高壓變換模塊
303、403、703、1403‧‧‧控制模塊
406、706、1406‧‧‧第一控制單元
407、707、1407‧‧‧第二控制單元
out1‧‧‧第一輸出端子
out2‧‧‧第二輸出端子
out3‧‧‧第三輸出端子
out4‧‧‧第四輸出端子
718、1418‧‧‧採樣單元
712、1412‧‧‧第一控制器
713、1413‧‧‧第一比較器
408、708、1408‧‧‧交錯控制器
409‧‧‧第二處理單元
710、1410‧‧‧第二比較器
711、1411‧‧‧加法器
14011‧‧‧第一電源變換器
14012‧‧‧第二電源變換器
14121‧‧‧第一電源控制器
14122‧‧‧第二電源控制器
R(+HV)‧‧‧正輸出電壓+HV對應的紋波
R(-HV)‧‧‧負輸出電壓-HV對應的紋波
R (Vo)‧‧‧輸出電壓Vo對應的紋波
Vin‧‧‧輸入電壓
Vbus‧‧‧電源電壓
Vbus1‧‧‧第一電源電壓
Vbus2‧‧‧第二電源電壓

圖1示出輸出紋波的示意圖。
圖2示出了本發明的結構框圖。
圖3示出了本發明實施例一的高壓醫療電源裝置的電路圖。
圖4為圖3中第一高壓輸出模塊的具體電路圖。
圖5為圖4示出的高壓醫療電源裝置輸出紋波的示意圖。
圖6示出了本發明實施例二的高壓醫療電源裝置的電路圖。
圖7為一種電源電壓和輸出電壓波形的調節示意圖。
圖8為本發明實施例二中電源模塊的電路框圖。
圖9為本發明實施例二中電源模塊的另一電路框圖。
圖10為本發明實施例二中電源模塊採用儲能裝置的電路框圖。
圖11為圖9中DC/DC變換器為升壓(boost)電路的電路圖。
圖12為圖9中DC/DC變換器為降壓(buck)電路的電路圖。
圖13示出了本發明實施例三的高壓醫療電源裝置的電路圖。
圖14為本發明實施例三中電源模塊的電路框圖。
圖15為本發明實施例三中電源模塊的另一電路框圖。
圖16為本發明實施例三中電源模塊採用儲能裝置的電路框圖。
下面結合圖式和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅用於解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便於描述，圖式中僅示出了與本發明相關的部分而非全部結構。
本發明提供了一種高壓醫療電源裝置，圖2示出了該高壓醫療電源裝置的結構框圖。該高壓醫療電源裝置包括電源模塊301、高壓變換模塊302和控制模塊303，其中高壓變換模塊包括第一高壓輸出模塊304及第二高壓輸出模塊305。第一高壓輸出模塊304及第二高壓輸出模塊305均電性連接於該電源模塊301的輸出端；控制模塊303電性連接於該第一高壓輸出模塊304的輸出端和該第二高壓輸出模塊305的輸出端，用於分別採樣該第一高壓輸出模塊的第一輸出電壓和該第二高壓輸出模塊的第二輸出電壓。並根據該第一輸出電壓和該第二輸出電壓的採樣信號，産生電源控制信號以控制該電源模塊301且産生第一控制信號和第二控制信號以交錯控制該第一高壓輸出模塊304和該第二高壓輸出模塊305。
其中，該第一控制信號與該第二控制信號具有一相位差。該第一高壓輸出模塊304的輸出端與該第二高壓輸出模塊305的輸出端串聯耦合。以上結合圖2介紹了本發明的高壓醫療電源裝置的整體結構，下面將結合具體的實施例詳述本發明高壓醫療電源的具體結構和相對於現有技術的優勢。
本實施例提供了一種高壓醫療電源裝置，該高壓醫療電源裝置包括電源模塊、高壓變換模塊和控制模塊，其中高壓變換模塊包括第一高壓輸出模塊及第二高壓輸出模塊。圖3示出了本發明高壓醫療電源裝置第一實施例的電路圖，電源模塊401接收輸入電壓Vin，轉換後輸出電源電壓Vbus。較佳地，電源電壓Vbus是直流電壓。高壓變換模塊由第一高壓輸出模塊及第二高壓輸出模塊組成。其中第一高壓輸出模塊404和第二高壓輸出模塊405均電性連接於電源模塊401的輸出端，以接收電源電壓Vbus，并分別輸出第一輸出電壓和第二輸出電壓。其中第一輸出電壓為一正輸出電壓+HV，第二輸出電壓為一負輸出電壓-HV。第一高壓輸出模塊404具有第一輸出端子Out1和第二輸出端子Out2，第二高壓輸出模塊405具有第三輸出端子Out3和第四輸出端子Out4，其中第二輸出端子Out2和第三輸出端子Out3相連並接地，以實現第一高壓輸出模塊404的輸出端和第二高壓輸出模塊405的輸出端的串聯耦合，從而實現正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV的串聯，以得到正負高電壓輸出。
圖3中，控制模塊403包括第一控制單元406和第二控制單元407，控制模塊403與第一高壓輸出模塊404的第一輸出端子Out1和第二高壓輸出模塊405的第四輸出端子Out4相連，以採樣正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV，並將採樣結果輸出給第一控制單元和第二控制單元。第一控制單元406根據採樣結果輸出電源控制信號控制電源模塊401。第二控制單元407包括交錯控制器408和第二處理單元409，根據採樣結果輸出第一控制信號和第二控制信號，分別控制第一高壓輸出模塊404和第二高壓輸出模塊405交錯導通和關斷，該第一控制信號和該第二控制信號具有一相位差，優選地該相位差為180º。
圖4為圖3中第一高壓輸出模塊的具體電路圖，為串聯諧振全橋DC/DC變換器，其接收電源模塊401的輸出電壓Vbus，經過全橋變換之後輸出所需的正輸出電壓+HV。同樣地，第二高壓輸出模塊405也可以採用圖5所示的串聯諧振變換器，但值得注意的是第一高壓輸出模塊404和第二高壓輸出模塊405也可以用其它形式的諧振變換器實現，圖4僅是示意性的示出了其中一種結構，並不以此為限，此處不再贅述。
下面描述本實施例的高壓醫療電源裝置的控制方法，該方法包括以下步驟：從外部輸入的電壓Vin藉由電源模塊401轉換為電源電壓Vbus。Vbus輸入至第一高壓輸出模塊404和第二高壓輸出模塊405；該第一高壓輸出模塊404和第二高壓輸出模塊405分別輸出正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV；控制模塊403分別採樣正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV；根據採樣結果，第一控制單元406輸出電源控制信號控制電源模塊401；第二控制單元407輸出第一控制信號和第二控制信號，控制第一高壓輸出模塊404和第二高壓輸出模塊405交錯導通。
圖5為圖3示出的高壓醫療電源裝置輸出電壓紋波的波形圖。圖5中R(+HV)為第一高壓輸出模塊404輸出的正輸出電壓+HV的紋波，R(-HV)為第二高壓輸出模塊405輸出的負輸出電壓-HV的紋波，R(Vo)為輸出電壓Vo的紋波。由圖5可以看出，R(+HV)和R(-HV)的相位相差90º，最終得到的輸出電壓紋波R(Vo)較圖1中示出的輸出電壓紋波顯著減小，輸出電壓的紋波峰值可減小到圖1中輸出電壓紋波峰值的1/4以下。
本發明的高壓醫療電源裝置的高壓變換模塊包括第一高壓輸出模塊與第二高壓輸出模塊，兩個高壓輸出模塊的輸出端相串聯，輸出需要的高電壓。交錯控制器控制兩個高壓輸出模塊交錯導通，極大地降低了輸出電壓的紋波，輸出電壓的紋波峰值小於現有技術中輸出電壓紋波峰值的1/4，從而提高採用本實施例的高壓醫療電源裝置的X光機的成像精度和圖像質量。
圖6示出了本發明高壓醫療電源裝置第二實施例的電路圖，相對於第一實施例，本實施例進一步描述了電源模塊可輸出兩個獨立的電源電壓。如圖6所示，電源模塊701接收輸入電壓Vin，並輸出兩路電源電壓Vbus1和Vbus2。圖7中的第一高壓輸出模塊704和第二高壓輸出模塊705均電性連接於電源模塊701的輸出端。具體地，第一高壓輸出模塊704接收電源模塊701輸出的電源電壓Vbus1，第二高壓輸出模塊705接收電源模塊701輸出的另一路電源電壓Vbus2。本實施例中，第一輸出模塊和第二輸出模塊具有獨立的功率輸入。
圖6中，控制模塊703包括第一控制單元706、第二控制單元707和採樣單元718。採樣單元718分別與第一輸出端子Out1和第四輸出端子Out4相連，用於採樣正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV，並將採樣結果輸出給第一控制單元706和第二控制單元707。
進一步地，第一控制單元706包括互相連接的第一比較器713和第一控制器712。第一比較器713與採樣單元718相連，以接收正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV對應的採樣信號，並對兩個採樣信號的絕對值進行比較，當兩個絕對值不相等時輸出第一處理信號。第一控制器712電性連接於第一比較器713以接收第一處理信號，並根據所接收的第一處理信號輸出電源控制信號控制電源模塊701調節其輸出的電源電壓Vbus1和Vbus2的至少其中之一，以使正輸出電壓+HV的絕對值和負輸出電壓-HV的絕對值近似相等。具體地，若正輸出電壓+HV的絕對值大於負輸出電壓-HV的絕對值，第一比較器713輸出第一處理信號，第一控制器712根據第一處理信號控制電源模塊701降低Vbus1或提高Vbus2，或降低Vbus1的同時提高Vbus2。同理，若正輸出電壓+HV的絕對值小於負輸出電壓-HV的絕對值，第一比較器713輸出第一處理信號，第一控制器712根據第一處理信號控制電源模塊701提高Vbus1或降低Vbus2，或提高Vbus1的同時降低Vbus2。
第二控制單元707包括互相連接的第二處理單元709和交錯控制器708，其中，第二處理單元包括互相連接的加法器711和第二比較器710。加法器711電性連接於採樣單元718，接收正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV對應的採樣信號，並對其絕對值進行求和運算，以得到輸出電壓Vo的採樣信號。第二比較器710接收輸出電壓Vo的採樣信號，並和預先設定的參考電壓進行比較，當兩者不相等時，第二比較器710輸出第二處理信號。交錯控制器708接收第二處理信號，並根據第二處理信號輸出第一控制信號控制第一高壓輸出模塊704，及第二控制信號控制第二高壓輸出模塊705，使輸出電壓Vo達到目標值，同時控制第一高壓輸出模塊704和第二高壓輸出模塊705實現交錯導通，從而降低輸出電壓的紋波。
第二控制單元707輸出第一控制信號和第二控制信號，分別控制第一高壓輸出模塊704和第二高壓輸出模塊705交錯導通和關斷，該第一控制信號和該第二控制信號具有一相位差。優選的方式中，該第一控制信號與該第二控制信號的相位差為180 º。第一高壓輸出模塊和第二高壓輸出模塊交錯導通和關斷，極大地降低輸出電壓的紋波，提高X光機的成像精度和圖像質量。
第一高壓輸出模塊和第二高壓輸出模塊具有獨立的輸入電壓，控制模塊703通過控制電源模塊701來調節兩個獨立的電源電壓Vbus1和Vbus2，最終實現第一高壓輸出模塊輸出的第一輸出電壓和第二高壓輸出模塊輸出的第二輸出電壓極性相反並且數值相等，從而使第一高壓輸出模塊和第二高壓輸出模塊的輸出功率保持平衡。此種運作方式，便於功率模塊相關器件和參數的選擇，提高設計的靈活性，延長X光機的使用壽命。
圖8和圖9分別示出了圖6中的電源模塊的典型電路示意圖。圖8中，輸入電壓Vin為交流電壓，電源模塊採用AC/DC變換器，輸出兩路彼此獨立的電源電壓Vbus1和Vbus2。圖9中，輸入電壓Vin為直流電壓，電源模塊採用DC/DC變換器，輸出兩路彼此獨立的電源電壓Vbus1和Vbus2。圖11示出了圖9中的DC/DC變換器為升壓(boost)電路。圖12示出了圖9中的DC/DC變換器為降壓(buck)電路。值得注意的是，圖11和圖12僅是給出了DC/DC變換器的兩種實施方式，實際應用並不以此為限，此處不再一一列舉。圖6中的第一高壓輸出模塊704和第二高壓輸出模塊705均採用諧振電路，以提高開關頻率，減小電壓尖峰，例如採用圖4中的串聯諧振全橋DC/DC變換器，但不以此為限。
下面描述本實施例的高壓醫療電源裝置的控制方法。該方法包括以下步驟，從外部輸入的電壓Vin通過電源模塊701轉換得到第一電源電壓Vbus1和第二電源電壓Vbus2；第一高壓輸出模塊704和第二高壓輸出模塊705分別接收第一電源電壓Vbus1和第二電源電壓Vbus2，並且分別輸出正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV；控制模塊703採樣正輸出電壓和負輸出電壓，並且根據採樣結果産生電源控制信號、第一控制信號和第二控制信號，其中，電源控制信號用以控制電源模塊701，第一控制信號用以控制第一高壓輸出模塊704，第二控制信號用以控制第二高壓輸出模塊705。該第一控制信號和該第二控制信號具有一相位差，優選地，第一控制信號與第二控制信號的相位差為180º，能夠極大地降低高壓變換模塊之輸出電壓的紋波，提高X光機的成像精度和圖像質量。
需要說明的是，電源模塊還可以由儲能裝置實現，或者由儲能加DC/DC變換器實現。在輸入電壓異常時為該高壓醫療電源提供能量，或用於便携式醫療設備中，無輸入電壓。如圖10所示，電源模塊701採用儲能裝置，例如電池或電容，輸出第一電源電壓Vbus1和第二電源電壓Vbus2。
當第一高壓輸出模塊704和第二高壓輸出模塊705的輸出功率不平衡時，電源模塊藉由電源控制信號對Vbus1和Vbus2的至少其中之一進行調整，從而使第一高壓輸出模塊704和第二高壓輸出模塊705的輸出功率平衡，即正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV相平衡。例如當第一高壓輸出模塊704輸出的正輸出電壓+HV為60kv，第二高壓輸出模塊705輸出的負輸出電壓-HV為-20kv，則採樣單元採樣得到的正輸出電壓+HV的採樣信號和負輸出電壓-HV的採樣信號不相等。第一比較器713接收正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV的採樣信號並對其絕對值進行比較。因正輸出電壓+HV的絕對值大於負輸出電壓-HV的絕對值，第一比較器713輸出第一處理信號，第一控制器712根據第一處理信號輸出電源控制信號，控制電源模塊降低Vbus1或提高Vbus2來達到兩個高壓輸出模塊的功率平衡，或者降低Vbus1的同時提高Vbus2來達到兩個高壓輸出模塊的功率平衡，從而使正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV相平衡，即正輸出電壓+HV的絕對值和負輸出電壓-HV的絕對值相等。同理，若正輸出電壓+HV的絕對值小於負輸出電壓-HV的絕對值，則調節方式相反，此處不再贅述。
第二控制單元707中的加法器711接收採樣得到的正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV，並對採樣信號的絕對值進行求和運算，以得到輸出電壓Vo的採樣信號。第二比較器710接收輸出電壓Vo的採樣信號，並和預先設定的參考電壓進行比較，當採樣得到的輸出電壓Vo和參考電壓兩者不相等時，第二比較器710輸出第二處理信號至交錯控制器708。交錯控制器708根據第二處理信號輸出第一控制信號控制第一高壓輸出模塊704，及第二控制信號控制第二高壓輸出模塊705，使輸出電壓Vo達到目標值，同時使第一高壓輸出模塊704和第二高壓輸出模塊705實現交錯導通，降低輸出電壓的紋波。
圖7為一種電源電壓和輸出電壓波形的調節示意圖。圖7中V1和V2分別為採樣得到的正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV的絕對值。如圖7所示，在t0~t1時間段中，檢測到V1的值大於V2的值即正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV不平衡。在t1~t2時間段中，電源控制信號控制電源模塊調整Vbus1與Vbus2，使得Vbus1降低同時Vbus2升高，直到t2時刻V1近似等於V2，則正輸出電壓+HV的絕對值與負輸出電壓-HV的絕對值大致相等，調整完成，第一高壓輸出模塊和第二高壓輸出模塊的輸出功率達到平衡。
圖7僅是一種示例，實際操作中可以根據採樣的結果，在t1~t2時間段中提高Vbus1或者降低Vbus2，或者提高Vbus1與降低Vbus2同時協調進行。同樣地，若V1的值大於V2的值，則可通過降低Vbus1或者提高Vbus2，或者降低Vbus1與提高Vbus2同時協調進行，以調整V1和V2的值使V1近似等於V2，此處不再詳述。
在本實施例中，高壓醫療電源裝置藉由第一控制信號和第二控制信號，對第一高壓輸出模塊和第二高壓輸出模塊的輸出電壓進行交錯控制，能夠減少電壓紋波；藉由電源控制信號對電源模塊701輸出的兩路獨立的電源電壓進行控制，使正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV相平衡，減少對模塊的損壞，提高設計靈活性。
圖13示出了本發明高壓醫療電源裝置第三實施例的電路圖，相對於實施例二，本實施例進一步描述了電源模塊包括第一電源變換器和第二電源變換器，分別輸出第一電源電壓Vbus1和第二電源電壓Vbus2。如圖13所示，電源模塊1401包括第一電源變換器14011和第二電源變換器14012，分別輸出兩路獨立的電源電壓Vbus1和Vbus2。第一高壓輸出模塊1404和第二高壓輸出模塊1405均電性連接於電源模塊1401的輸出端，具體地，第一高壓輸出模塊1404連接於第一電源變換器14011的輸出端並接收其輸出電壓Vbus1，第二高壓輸出模塊1405連接於第二電源變換器14012的輸出端並接收其輸出電壓Vbus2。
本實施例中，第一高壓輸出模塊和第二高壓輸出模塊具有獨立的功率輸入。第一電源變換器14011將輸入電壓Vin轉換為第一電源電壓Vbus1並輸入到第一高壓輸出模塊；第二電源變換器14012將輸入電壓Vin轉換為第二電源電壓Vbus2並輸入到第二高壓輸出模塊。
類似於第二實施例，控制模塊1403包括第一控制單元1406、第二控制單元1407和採樣單元1418，採樣單元1418分別與第一高壓輸出模塊1404的第一輸出端子Out1和第二高壓輸出模塊1405的第四輸出端子Out4相連，用於採樣正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV，並將採樣結果輸出給第一控制單元1406和第二控制單元1407，此處不再詳述。
與實施例二的不同之處在於，第一控制單元1406包括第一比較器1413、第一電源控制器14121和第二電源控制器14122。第一比較器1413與採樣單元1418相連，以接收採樣得到的正輸出電壓+HV和負輸出電壓-HV，並對採樣結果的絕對值進行比較，當兩個絕對值不相等時輸出第一處理信號。具體地，若採樣得到的正輸出電壓+HV的絕對值大於負輸出電壓-HV的絕對值，第一比較器1413輸出第一處理信號，第一電源控制器14121根據第一處理信號輸出第一電源控制信號控制第一電源變換器14011降低Vbus1，或第二電源控制器14122根據第一處理信號輸出第二電源控制信號控制第二電源變換器14012提高Vbus2，或第一電源控制器14121和第二電源控制器13122根據第一處理信號分別輸出第一電源控制信號和第二電源控制信號，控制第一電源變換器降低Vbus1同時控制第二電源變換器提高Vbus2。同理，若正輸出電壓+HV的絕對值小於負輸出電壓-HV的絕對值，第一比較器1413輸出第一處理信號，第一電源控制器14121根據第一處理信號輸出第一電源控制信號控制第一電源變換器14011提高Vbus1，或第二電源控制器14122根據第一處理信號輸出第二電源控制信號控制第二電源變換器14012降低Vbus2，或第一電源控制器14121和第二電源控制器14122根據第一處理信號分別輸出第一電源控制信號和第二電源控制信號，控制第一電源變換器提高Vbus1，同時控制第二電源變換器降低Vbus2。
第一電源變換器14011和第二電源變換器14012可以是AC/DC變換器，也可以是DC/DC變換器，如圖14和圖15所示。圖14是本實施例的電源模塊的電路框圖，當輸入電壓Vin為交流信號，第一電源變換器14011對應圖14中的AC/DC變換器1，第二電源變換器14012對應圖14中的AC/DC變換器2。圖15是本實施例中電源模塊的另一電路框圖，當輸入電壓Vin為直流信號，第一電源變換器14011對應圖15中的DC/DC變換器1，第二電源變換器14012對應圖15中的DC/DC變換器2。圖13中的第一高壓輸出模塊1404和第二高壓輸出模塊1405均採用諧振電路，以提高開關頻率，例如圖4中的串聯諧振全橋DC/DC變換器，但不以此為限。
下面描述本實施例的高壓醫療電源裝置的控制方法。該方法包括以下步驟，從外部輸入的電壓Vin經過電源模塊的第一電源變換器14011得到第一電源電壓Vbus1，經過電源模塊的第二電源變換器14012得到第二電源電壓Vbus2。第一高壓輸出模塊1404和第二高壓輸出模塊1405分別接收彼此獨立的第一電源電壓Vbus1和第二電源電壓Vbus2，並對應輸出第一輸出電壓和第二輸出電壓。其中，第一輸出電壓為正輸出電壓+HV，第二輸出電壓為負輸出電壓-HV。控制模塊1403採樣正輸出電壓和負輸出電壓，並根據採樣得到的正輸出電壓和負輸出電壓産生第一電源控制信號、第二電源控制信號、第一控制信號和第二控制信號，其中，第一電源控制信號用以控制第一電源變換器14011，第二電源控制信號用以控制第二電源變換器14012，第一控制信號用以控制第一高壓輸出模塊1404，第二控制信號用以控制第二高壓輸出模塊1405，該第一控制信號和該第二控制信號具有一相位差。優選地，第一控制信號與第二控制信號的相位差為180º，能夠極大地降低輸出電壓的紋波，提高X光機的成像精度和圖像質量。
具體的控制過程類似於本發明實施例二，在此不再贅述。
需要說明的是，電源模塊還可以由儲能裝置實現，或由儲能裝置加DC/DC變換器實現。在輸入電壓異常時為該高壓醫療電源提供能量，或用於便携式醫療設備中，無輸入電壓。如圖16所示，第一電源變換器14011採用儲能裝置1，例如電池或電容，輸出第一電源電壓Vbus1，第二電源變換器14012採用儲能裝置2，例如電池或電容，輸出第二電源電壓Vbus2。
本實施例中，電源模塊包括第一電源變換器和第二電源變換器，分別輸出獨立的電源電壓，並且由第一電源控制器控制第一電源變換器，第二電源控制器控制第二電源變換器，這樣能夠更好地控制輸出的電源電壓，更加精確地控制第一高壓輸出模塊和第二高壓輸出模塊的輸出功率平衡。
本發明中所使用的「近似」、「大約」等術語，通常指數值的誤差或範圍於10%以內，較佳地於5%以內。若無明確界定，所提及的數值皆為近似值，例如可如「近似」、「大約」所表示的誤差或範圍。
注意，上述僅為本發明的較佳實施例及所運用技術的原理。本領域技術人員應當理解，本發明不限於這裏所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發明的保護範圍。因此，雖然通過以上實施例對本發明進行了較為詳細的說明，但是本發明不僅僅限於以上實施例，在不脫離本發明構思的情况下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發明的範圍由後附申請專利範圍決定。
 
301‧‧‧電源模塊
302‧‧‧高壓變換模塊
303‧‧‧控制模塊
304‧‧‧第一高壓輸出模塊
305‧‧‧第二高壓輸出模塊
Vin‧‧‧輸入電壓
Vbus‧‧‧電源電壓
+HV‧‧‧正輸出電壓
-HV‧‧‧負輸出電壓

Claims (20)

  1. 一種高壓醫療電源，包括：
    　　一電源模塊；
    　　一高壓變換模塊，包括一第一高壓輸出模塊及一第二高壓輸出模塊，均電性連接於該電源模塊的輸出端；以及
    　　一控制模塊，電性連接於該第一高壓輸出模塊的輸出端和該第二高壓輸出模塊的輸出端，用於採樣該第一高壓輸出模塊的一第一輸出電壓和該第二高壓輸出模塊的一第二輸出電壓，並根據採樣得到的該第一輸出電壓和該第二輸出電壓，産生一電源控制信號，一第一控制信號和一第二控制信號，分別用以控制該電源模塊，該第一高壓輸出模塊和該第二高壓輸出模塊，
    　　其中，該第一控制信號與該第二控制信號具有一相位差，以交錯控制該第一高壓輸出模塊和該第二高壓輸出模塊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高壓醫療電源，其中該第一高壓輸出模塊包括一第一輸出端子和一第二輸出端子，該第二高壓輸出模塊包括一第三輸出端子和一第四輸出端子，
    　　該第一輸出端子和該第四輸出端子耦接於該控制模塊，該第二輸出端子與該第三輸出端子電性連接。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之高壓醫療電源，其中該第一輸出電壓與該第二輸出電壓串聯連接，以得到一高壓輸出；並且該第一輸出電壓與該第二輸出電壓的極性相反且數值相等。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之高壓醫療電源，其中該第一高壓輸出模塊和該第二高壓輸出模塊均為諧振變換器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之高壓醫療電源，其中，該電源模塊為AC/DC變換器，DC/DC變換器，儲能裝置或儲能裝置加DC/DC變換器中的任一者。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之高壓醫療電源，其中該電源模塊輸出一電源電壓，該第一高壓輸出模塊及該第二高壓輸出模塊接收該電源電壓。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之高壓醫療電源，其中該電源模塊輸出彼此獨立的一第一電源電壓和一第二電源電壓，且該第一高壓輸出模塊用於接收該第一電源電壓，以及該第二高壓輸出模塊用於接收該第二電源電壓。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之高壓醫療電源，其中該電源模塊包括一第一電源變換器和一第二電源變換器，該第一電源變換器輸出該第一電源電壓，該第二電源變換器輸出該第二電源電壓。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之高壓醫療電源，其中該第一高壓輸出模塊的輸出端與該第二高壓輸出模塊的輸出端串聯耦合。
  10. 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之高壓醫療電源，其中該控制模塊包括：
    　　一第一控制單元，電性連接於該電源模塊，用於輸出該電源控制信號；以及
    　　一第二控制單元，電性連接於該第一高壓輸出模塊及該第二高壓輸出模塊，用於輸出該第一控制信號及該第二控制信號。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之高壓醫療電源，其中，該控制模塊還包括一採樣單元，用於採樣該第一輸出電壓和該第二輸出電壓，並對應輸出至該第一控制單元和該第二控制單元。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之高壓醫療電源，其中該第一控制單元包括：
    　　一第一處理單元，電性連接於該採樣單元，用於對該第一輸出電壓和該第二輸出電壓的採樣信號進行處理，並輸出一第一處理信號；
    　　一第一控制器，用於接收該第一處理信號並輸出該電源控制信號以控制該電源模塊。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之高壓醫療電源，其中該第一控制器包括：
    　　一第一電源控制器，用於接收該第一處理信號並輸出一第一電源控制信號；
    　　一第二電源控制器，用於接收該第一處理信號並輸出一第二電源控制信號。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之高壓醫療電源，其中該第二控制單元包括：
    　　一第二處理單元，電性連接於該採樣單元，用於對該第一輸出電壓和該第二輸出電壓的採樣信號進行處理，並輸出一第二處理信號；
    　　一第二控制器，用於接收該第二處理信號並輸出該第一控制信號及該第二控制信號。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之高壓醫療電源，該第一控制信號和該第二控制信號的相位差為180º。
  16. 一種高壓醫療電源的控制方法，包含：
    　　一電源模塊輸出一第一電源電壓和一第二電源電壓；
    　　一高壓變換模塊的一第一高壓輸出模塊和一第二高壓輸出模塊分別接收該第一電源電壓和該第二電源電壓，並對應地輸出一第一輸出電壓和一第二輸出電壓；
    　　一控制模塊採樣該第一輸出電壓和該第二輸出電壓，並根據該第一輸出電壓和該第二輸出電壓産生一電源控制信號、一第一控制信號和一第二控制信號；以及
    　　該第一高壓輸出模塊接收該第一控制信號，該第二高壓輸出模塊接收該第二控制信號，其中該第一控制信號與該第二控制信號具有一相位差。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之高壓醫療電源的控制方法，其中，該第一高壓輸出模塊與該第二高壓輸出模塊具有獨立的功率輸入。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之高壓醫療電源的控制方法，其中，該電源模塊接收該電源控制信號，當該第一輸出電壓和該第二輸出電壓不平衡時，該電源模塊藉由該電源控制信號調整該第一電源電壓和該第二電源電壓至少其中之一。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之高壓醫療電源的控制方法，其中，該第一電源電壓和該第二電源電壓相互獨立。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之高壓醫療電源的控制方法，其中該第一高壓輸出模塊的輸出端與該第二高壓輸出模塊的輸出端串聯耦合。
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