医用大型医用大型XX线机系统线机系统岛津高频X线机XUD150B-10X线高压装置电路分析上海医疗器械高等专科学校医用放射线设备系黄勇第一节原理概述岛津UD系列X线诊断装置，由于采用了微机技术，其操作性及安全性有了飞跃的提高，尤其是高压发生装置，采用了逆变方式，以及较完善的控制电路，从而获得了优良的高稳定度X线输出，且无须与电源相位同步的情况下通断X线，使极短曝光时间的高精度摄影得以实现。一、高频X线机特点–1）优良的X线发生效率；–2）更低的纹波输出；–3）稳定的输出剂量率，减小软X线，从而降低辐射剂量；–4）减少曝光时间，降低运动模糊对影像的影响；–5）无须与电源相位同步的情况下通断X线；–6）在特殊极短时间领域中的高精度曝光控制摄影成为可能；–7）减小变压器的体积和重量。二、逆变电路的工作原理•1）矩形波逆变电路原理压负交直变载整流矩形波发生器流流压︵电电器高滤源逆变电路源波︶Q1Q212A交流电源34BQ3Q4U1，40tU2，30tUAB0t注：U1，4为高电平时表示Q1与Q4同时导通，UAB得到正向电压；U2，3为高电平时表示Q2与Q3同时导通，UAB得到反向电压。在频率一定的情况下，电压的输入输出特性由下式决定：UIN/UOUT=N1/N2N1为变压器的初级匝数N2为变压器的次级匝数所以，输出电压的改变依靠输入电压的改变来实现，改变交流电源的输入电压即可。在岛津的变频式灯丝加热电路中用到此类变频电路，只是频率比较低（如125Hz）的情况下Q1，Q2，Q3和Q4用大功率三极管，而频率较高（如15kHz）时我们应使用大功率场效应管。（其原因与开关管的关断时间有关）•2）串联谐振逆变电路原理压负交整直频率控制器变载流流流压︵电滤电逆变电路器高源波源︶Q1Q212CA交流电源L34BQ3Q4•(1)等效电路LCE~R•(2)电路计算Z=R+j(ωL-1/ωC)|Z|=R2+(ωL-1/ωC)2负载(电阻R)上的功率:R·E2P=R|I|2=R·(E/|Z|)2=R2+(ωL-1/ωC)2由上可知,负载R上的功率P与电源频率ω有关。当ω=ω0=1/LC的频率时,负载R上的功率P最大。当频率偏移ω0时功率P就会下降，而P=KV·mA，所以在一定的mA下，要控制KV的大小，只要控制功率P的大小，也就是控制频率ω的大小即可。在频率控制电路中，有一个频率储存电路，它在预设的KV和mA下可得到一个控制频率ω，由此来得到我们预设的KV值。•(3)实际的控制方式本装置的谐振频，，和Q1Q2Q3率为32kHz,由于是，即Q4IGBTIGBT的关断有一绝缘栅双极晶定的延迟时间,故体管最高频率为30kHz.第一步：预设管电压和管电流，同时在频率储存电路的存储器（ROM）中得到相应的频率数值ω。本装置的谐振频，，和Q1Q2Q3率为32kHz,由于是，即Q4IGBTIGBT的关断有一绝缘栅双极晶定的延迟时间,故体管最高频率为30kHz.第二步：开始曝光。频率以最高频率30kHz提升KV，当KV上升到预设KV的95%时，切换到ROM中的ω。本装置的谐振频，，和Q1Q2Q3率为32kHz,由于是，即Q4IGBTIGBT的关断有一绝缘栅双极晶定的延迟时间,故体管最高频率为30kHz.第三步：实测的管电压与预设的管电压比较来控制频率的变化，以实现管电压的精确控制。不同负载情况下的控制信号管电压波形例图第二节电路分析•1)电源电路–(1)整流电路–(2)平滑电路–(3)放电电路–(4)充电检测电路•2)变频器电路–(1)振荡电路–(2)频率分配电路–(3)IGBT驱动电路•3)管电压控制电路–(1)设定管电压输入电路–(2)实测管电压输入电路–(3)透视管电压控制电路–(4)摄影管电压控制电路•A)PKV、PMA和VP输入电路•B)频率存储电路•C)振荡器频率控制电路–(5)管电压测量电路•4)错误检出电路–(1)错误信号FAULT信号错误检出信号说明TKVOVER被测管电压超过设定管电压20KVTKVBRTKVUNDER被测管电压低于设定管电压的67%FBBRKVFBTROUBLE无管电压反馈信号PKVOVERPKVOVER管电压设定信号超过157KVCHGBRCHGOVER主电路电容器上的充电电压>=395VIPOVRIPOVER高压