X射线检测技能在无损检测技能和医院确诊范畴有着重要的运用，因而人们不断研讨X射线发生的相关技能，比方怎么减小设备的体积，进步高压直流电源的安稳性和牢靠性，X射线的质量与其所需的灯丝电流及阳极电压的相互联系等。本文从高频逆变技能的视点动身，介绍了X光机首要部分的规划，以及阳极电流与阳极高压及灯丝加热之间完结操控的办法。其首要特点是合理运用高频变压器的寄生参数来规划谐振改换器。灯丝加热选用高频沟通电压信号。
1 体系电路组成
X射线机有阳极高压、阳极电流以及曝光时刻三个物理量需求操控。阳极高压决议X射线的质，而阳极电流的巨细决议X射线的量，三者一起决议放射剂量的巨细。为了完结上述三个物理量的操控，决议选用如图1所示的拓扑结构。其间，阳极高压部分由全桥逆变电路和倍压整流电路发生；灯丝加热电路选用推挽技能发生的高频沟通加热；曝光时刻由单片机操控。
1.1 阳极高压发生及操控电路
阳极高压发生部分需求处理两个关键问题：
(1)高压变压器的问题
因为升压变压器的次级绕组与初级绕组间变比大，在初级侧的等效漏感、分布电容等参数较大，不能忽视高压变压器绕组的绕制办法问题。依照惯例的次级线圈绕组分层来缭绕制很多层，上基层间存在分布电容，这样每个周期内都有电流经过，发生较高的损耗，影响逆变器的运转。
现在，工程上选用分槽绕制的办法，能削减分布电容的影响。本规划用了一种新的办法，即选用双面电路板印制次级绕组，在中心开孔，然后相同的电路板叠加串联起来组成，运用UU型铁氧体功率磁芯。这种办法的长处是层间能牢靠的绝缘，类似于分槽绕制，分布电容小且有确认的值，有利于工程制作的调试和削减本钱。
(2)高压器材部件的集成、绝缘和散热问题
本规划差异于传统做法，将升压变压器、倍压整流电路板、X球管等几个部分设备在一起，选用变压器油绝缘散热，这样能够处理升压变压器绕组间、倍压二极管和电容的绝缘，一起处理球管阳极的散热，便于绝缘工艺施工与维护，还能够用一般电线衔接全桥改换器与升压变压器，替代价格昂贵、粗笨的专用高压电缆，减小了体积与本钱。
高频逆变技能发生高频沟通供应升压变压器，能够选用硬开关电路发生方波电压，也能够选用高频谐振改换器发生近似正弦电压。因方波脉冲内含有丰厚的高次谐波，这些高次谐波可能与后级倍压电路构成谐振Ⅲ，谐振电压叠加在直流成分上构成比估计更高的电压，易发生放电打火现象；而后者输出近似正弦波，高次谐波频率单一，能够合理规划参数，躲避在后级电路发生谐振。所以在合理运用升压变压器的寄生参数方面，进步逆变器的功率有较多研讨。本规划中也合理运用了升压变压器的这些参数，如图1中功率改换选用零电压开关准谐振全桥改换器的主电路拓扑结构，它实际上是一种串并联混合谐振改换器，并联谐振电容(图中没有标出) 选用次级绕组在初级侧的等效分布电容；谐振电感Lr包含了高频变压器的漏感；串联谐振电容Cr为MOSFET管的输出电容和外加%&&&&&%，它具有串联谐振改换器和并联谐振改换器各自的长处，习惯X球管这样的大动态规模负载。
图2为阳极高压操控电路。其间心芯片为零电压开关谐振型操控器MC34067，它选用恒关断时刻而改动频率来到达改动占空比的办法安稳输出电压。其间，R1和C1决议谐振频率；U0为阳极电压反应信号；输出信号A，B信号经驱动电路别离接图1的S1/S4，S2/S3。
1.2 灯丝加热电路及操控
灯丝加热电路的功用是发射电子，有直流电压和沟通电压加热两种办法。图3为某一类型X射线球管的灯丝发射特性曲线。从图中可知，X射线管的阳极电流(又称为管电流)与两个要素有关：灯丝加热电压和阳极高压，但首要由灯丝加热电压决议。因为空间电荷的存在阳极电流与阳极高压有关，因阳极高压改动时，管内加快电场强度改动，阳极搜集电子的才干发生相应的改动，然后导致阳极电流改动。为了确保 x线机阳极电流在整个辐照过程中一向安稳不变，在规划电路时就必须选用相应的操控办法。工频供电X射线机中，大都设备是选用线性补偿或电压补偿来抵消或按捺空间电荷的影响。这些办法不适合高频逆变型X射线机的阳极电流操控。
本规划用推挽电路将15 V的直流电改换成17 kHz的高频方波信号经变压器降压阻隔接至灯丝两头，输出电压的有用值巨细受两个互补驱动信号的占空比D决议，操控芯片为TL494。图4为依据TL494规划的X射线机阳极电流操控原理。其原理描绘如下，阳极电流反应信号Ia与设定电流Iref比较进行差错扩大后，再第一次限幅维护，其起伏的巨细由灯丝推挽电路维护电流决议，然后再送入脉宽调制%&&&&&%TL494的PWM比较器；若差错信号增大，它与振动三角波信号比较后，输出的方波信号占空比变小，这样会使经过灯丝的电流变小，进一步降低了阳极电流。至于阳极高压对阳极电流的影响，它奇妙地运用了TL494的死区时刻操控端，即用输出电压的巨细改动输出灯丝驱动信号占空比的最大值。这是一种非线性补偿办法。
2 整机操控电路
X光机的整机操控电路选用单片机，使命包含设定阳极高压、电流、曝光时刻、维护电路、高压与灯丝作业的使能时序操控等。这儿特别需求着重高压发生电路与灯丝加热的操控时序问题。与其他真空电子管设备相同，灯丝加热需求必定时刻预热才干安稳发射电子，而高频逆变器与倍压电路相结合发生高压这种电路类型，它的特性类似于电压源，与传统的工频升压变压器相比较而言，其内阻小；假如高压反应电路的取样方位与操控闭环回路的规划不是很恰当，且灯丝没有作业或轻载作业时简单形成高压部分空载或轻载作业，这样全桥改换器的功率开关器材作业在极低占空比下，高压输出还有高次谐波重量多， EMI严峻，简单发生尖脉冲在X球管内发生打火，损坏球管。所以两者的作业时序要配合好，高压部分作业前要先发动灯丝加热，高压部分封闭也先于灯丝加热封闭，即灯丝加热作业时序宽度要掩盖阳极高压作业时序。
3 试验与定论
依据上述思路和电路规划了样机，阳极高压部分的规划要求是输出规模为50～90 kV，电流为4～20 mA。试验分下面几个部分进行：
(1)检测高压发生部分。检测项目包含输出高压在电网动摇状况下(220 V土10%)的安稳性与调整状况、高压输出上升沿的时刻、开关机时有没有输出电压过冲现象、维护电路的牢靠性以及其他有关的电气安全。
(2)对X球管发生部分的设备绝缘处理查看。一切的高压电路与球管选用优质特氟龙设备固定，并在真空状态下灌注变压器油、密封，避免气泡融入油中影响绝缘等级。
(3)灯丝加热电路的试验。首要是对推挽变压器和维护电路进行测验，避免输出的17 kHz沟通加热信号中因漏感形成有过高的起伏烧坏灯丝。依据所选用X球管的状况，确认灯丝加热的预热时刻比高压发生部分的发动信号早2～3 s，而封闭时刻比高压完毕信号迟1 s。图5为X球管在正常作业时高压输出信号和阳极电流的采样波形。上面的波形为阳极电流Ia7.2 mA，下面的波形为阳极高压Va68 kV。从波形可看出，整个阳极高压安稳，高压逆变器部分功率约为89%。图6为阳极高压与阳极电流的联系曲线。从图中能够看出，阳极电流基本上不变，阐明上面说到的灯丝加热操控电路十分有用。
4 结 语
本文运用高频逆变技能规划了X光机的高压发生电路与灯丝加热电路，运用非线性操控技能完结了阳极电流的准确操控，并对操控时序联系进行了阐明。该设备体积小，重量轻，功率高。
