用于电子射线的电聚焦的电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高压末级，具有第一和第二高压连接端子和控制输入端。该高压末级具有多个放大器元件，它们与第一高压连接端子串联连接。此外，本发明涉及用于快速调节高压信号的具有本发明的高压末级的系统以及可快速调节的具有本发明的系统的高压电源。
【背景技术】
[0002]在现代的X射线管中辐射位置和辐射质量通过磁场或者电场变化。迄今为可变的焦点大小和焦点位置多使用磁体系统并且借助电场阻挡电子射线。当这些电极还应该承担磁体系统的功能时，需要能够提供恒定的聚焦电压和能够快速改变的偏转电压的电源。
[0003]由于高的加速电压而需要数千伏的偏转电压，该偏转电压不能用通常的对于每一输出极性各具有一个晶体管的线性的晶体管末级建立。在这种情况下要求，该末级为在两个方向上的射线偏转提供双极的电压。为工作点调整，由于由此产生的损耗功率，在高电压的情况下必须避免无功电流。该末级为电容性负载设计。
[0004]在现有技术中为产生偏转电压例如公知双极电压多倍级联。然而具有电容器和二极管的级联限制最大电流从而限制动力学特性。也应用低压末级，它的输出信号借助变压器变换为高电压。变压器按照它的变比降落到低频并且不能产生直流电压。还公知双极的高压开关调节器，它的输出信号被过滤。它具有一种残余纹波，这在一些应用中产生干扰。
【发明内容】
[0005]因此本发明的任务在于，提供一种用于电子射线的电聚焦的高压电源，它具有大的动力学特性、大的带宽和输出信号的高准确性。
[0006]该任务通过本发明的高压末级以及本发明的用于快速调节高压信号的系统和本发明的用于电聚焦电子射线的能够快速调节的高压电源以及根据本发明的用于运行所述系统的方法解决。
[0007]本发明的高压末级具有第一高压连接端子和多个第一放大器元件。这些第一放大器元件串联并且与第一高压连接端子连接。另外该高压末级具有带有一系列分压器元件的分压器链。该分压器链与第一高压连接端子连接。为进一步理解，下面从第一高压连接端子开始对分压器元件和放大器元件计数，并且用相应的索引η表示。沿分压器链在各分压器元件上在第一高压连接端子和分压器链的与该第一高压连接端子隔开的末端之间施加电压的情况下，取决于施加的电压的极性和参考电位，存在具有索引X的单调上升或者下降的分电压的序列。根据该数字约定，第一放大器元件η的信号输入端如此与分压器元件η处于第一信号连接中，使得在分压器链上施加电压时在第一放大器元件η的信号输入端上的电压相对于第一放大器元件η+1的信号输入端上的电压分别较小或者分别较大。换言之，放大器元件η的信号输入端上的和放大器元件η+1的信号输入端上的电压的差分别具有相同的符号。
[0008]这样分压器元件上的电压的单调序列以有利的方式为单个放大器元件如此产生参考电位，使得结合一种负反馈的自稳定的效应得到在放大器元件的序列上施加的电压在放大器元件上的一种预定的分布。
[0009]放大器元件的串联电路以有利的方式于是引起，在串联电路上施加的电压能够有利地在各个放大器元件上分布。
[0010]本发明的用于快速调节高压信号的系统以及具有本发明的系统的高压源也具有本发明的高压末级的优点。
[0011]在本发明的用于运行具有两个串联的高压末级的系统的方法中调节器如此控制控制元件，使得两个高压末级中始终仅一个将电流从高压源通过放大器元件传导到高压输出端，在所述高压输出端上两个高压末级互相连接。
[0012]以这种方式有利地防止，电流从高压源直接通过放大器元件流走和损耗功率升尚O
[0013]本发明的有利的扩展在从属权利要求中说明。
[0014]在本发明的高压末级的一种可能的实施方式中该高压末级另外分别与放大器元件的信号输出端串联地具有一个或者多个部件，特别是电阻，其中如此选择和设置部件，使得各放大器元件抵消在它的信号输出端上的信号电平的变化。换句话说部件引起各第一放大器元件的负反馈。
[0015]放大器元件系列中的单个放大器元件的负反馈有利地负责，单个放大器元件内的偏差自身不放大，而是被均衡。由此通过建立在这些放大器元件上的电压的稳定分布能够防止放大器元件通过过大降落的电压而过载和自损坏。
[0016]在一种可能的实施方式中本发明的高压末级另外具有非线性元件和第二高压连接端子，其中非线性元件与分压器链串联接入第一高压连接端子和第二高压连接端子之间。非线性元件在其上施加的电压超过预先规定的阈值电压的情况下导通电流，在低于时仅基本上不导通。基本上在本发明的意义上在这里规定，在低于阈值电压的情况下的电流小于在高压末级的符合规定的运行下通过分压器链流动的电流的十分之一、百分之一或者千分之一。另外高压末级具有控制元件，它的电阻能够在高欧姆状态和低欧姆状态之间调整并且与多个第一放大器元件串联接入第一高压连接端子和第二高压连接端子之间。第二信号连接在非线性元件和控制元件之间如此接入，使得在控制元件的高欧姆状态下第一电流从分压器链通过非线性元件向高压输出端流动并且在控制元件的低欧姆状态下第二电流从分压器链通过控制元件向第二高压连接端子流动。这里在低欧姆状态下第一电流不再通过非线性元件流动，而是通过控制元件流动，这通过在非线性元件上的电压通过并联的低欧姆的控制元件降落到阈值以下来实现。在这种情况下第一电流的大小也通过改变了的电压而改变，因此它作为第二电流表示。
[0017]以有利的方式这使得通过第二信号连接，非线性元件和控制元件在控制元件的高欧姆状态下还可以使得电流通过分压器链流动并且使放大器元件的单个信号输入端上的电压保持稳定，另一方面在低欧姆的控制元件的情况下使得电流通过放大器元件流动并且还通过第二信号连接为与控制元件相邻的放大器元件实现负反馈。
[0018]在本发明的高压末级的一种可能的实施方式中第一放大器元件是金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)。
[0019]有利的是MOSFET的特征在于信号输入端和信号输出端之间的大的电阻，由此在阻断的状态下减小高压末级的损耗功率。
[0020]在高压末级的一种可以想到的实施方式中非线性元件是齐纳二极管。
[0021]齐纳二极管以简单的方式实现在超过阈值电压时变得导通的部件。
[0022]在高压末级的一种可能的实施方式中控制元件是光耦合器。
[0023]光耦合器以安全和简单的方式保证对控制器的电位分离并且能够使得独立于控制器的参考电位放置控制元件。
[0024]在本发明的用于快速调节高压信号的系统的一种可选的实施方式中所述高压输出端是第一高压末级的第二高压连接端子。
[0025]通过高压末级与用电器串联，在本发明的系统的情况下在高压分支中不产生那样的电流，即该电流不能对输出电流做出贡献因此产生损失。
[0026]在本发明的系统的一种可能的实施方式中该系统具有第二高压末级。第一高压末级的第二高压连接端子与高压输出端和第二高压末级的第三高压连接端子电气连接，其在功能上相应于第一高压末级的第一高压连接端子。调节器还构造为，在第二控制信号输出端上提供第二调节信号，其中第二高压末级的控制元件与第二控制信号输出端处于第四信号连接。
[0027]串联的第二高压末级以有利的方式使得能够相对于在第一和第二高压连接端子之间施加的电位双极地控制高压输出端。在这种情况下当输出电压不变时以有利的方式在电容性负载的情况下把系统的损耗减到最小，因为在这种情况下两个高压末级的放大器元件被阻断。
[0028]在用于运行所述系统的方法的一种实施方式中第一调节信号和/或第二调节信号的电平取决于额定信号和实际信号之间的差。
[0029]以这种方式例如能够实现一种高压信号的波动特别小的比例调节器。
[0030]在本发明的方法的另一种可能的实施方式中第一调节信号和/或第二调节信号的电平在第一预定值和第二预定值之间变化。在这种情况下在其间电平取第一值的第一持续时间和其间电平取第二值的第二持续时间之间的比例取决于额定信号和实际信号之间的差。
[0031]以这种方式例如能够实现高压末级的脉宽调制，其中以有利的方式控制高压末级要么阻断，要么导通，使得以有利的方式减小损耗功率。
【附图说明】
[0032]本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现它们的方式方法通过结合下面对关联附图详细说明的实施例的说明能够清楚地和明显地理解。
[0033]附图中:
[0034]图1以功能块表示本发明的能够快速调节的高压电源的示意图；
[0035]图2表示本发明的高压末级的示意图；