X射线高电压装置及其运转方法
【专利摘要】本发明提供一种能够降低升压电路的电力损失和温度上升的X射线高电压装置。为此，与预定的定时同步地重复对升压电路（20）的输出电压进行控制使得与预定的升压电压一致的升压电路动作期间、使升压电路（20）的动作停止的升压电路停止期间。例如，逆变器电路（30）交替地进行逆变器电路动作期间和逆变器电路停止期间，与该逆变器电路动作期间同步地设为升压电路动作期间，与逆变器电路停止期间同步地设为升压电路停止期间。
【专利说明】X射线高电压装置及其运转方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种X射线高电压装置，特别涉及一种在如脉冲透视时那样经过长时间间歇地供给管电流时能够降低电力损失和温度上升的X射线高电压装置。
【背景技术】
[0002]X射线摄影装置和X射线CT装置使用一种X射线高电压装置，其向X射线管供给直流的管电压/管电流，并且控制管电压/管电流。
[0003]现有技术中的X射线高电压装置例如如专利文献I所记载的那样，通过升压电路使对交流的商用电源进行整流所得的直流电压进行升压，通过逆变器电路将其转换为高频的交流电压。在通过高电压变压器将逆变器电路的输出电压进行变压后，通过高电压整流电路进行整流来供给到X射线管。检测施加到X射线管的电压(管电压)，对逆变器电路进行反馈控制使得管电压与目标的管电压一致。另外，检测通过升压电路进行升压后的直流电压，对升压电路进行反馈控制使得与目标的直流电压一致。
[0004]随着近年来的逆变器电路的动作频率的高频化，在特别长时间连续地间歇照射X射线的脉冲透视时，装置的温度上升。因此，在专利文献I中公开了以下的动作方法，即交替地重复对逆变器电路进行反馈控制的期间和不进行反馈控制而在管电压成为不是O的最小值的动作点使其动作的非反馈控制期间。由此，对于专利文献I的X射线高电压装置，平均来看逆变器输出的电压和时间的积比以前大幅降低。另外，还能够降低逆变器电路的开关损失和高电压变压器的损失。由此，能够降低温度上升。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2000-58291号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的问题
[0009]在上述专利文献I所记载的技术中，能够降低伴随着逆变器电路和高电压变压器的电力损失的发热，但并没有考虑到降低升压电路的开关元件和电感的损失。
[0010]本发明的目的在于:提供一种能够降低升压电路的电力损失和温度上升的X射线高电压装置。
[0011]解决问题的方案
[0012]为了达到上述目的，根据本发明，提供以下的X射线高电压装置。即，具备对来自电源的电压进行升压的升压电路、将升压电路的输出电压转换为高频的交流电压的逆变器电路、对逆变器电路的输出电压进行升压和整流后供给到X射线管的高电压变压/整流部、控制升压电路的升压动作控制电路，在该X射线高电压装置中，升压动作控制电路与预定的定时同步地重复对升压电路的输出电压进行控制使得与预定的升压电压一致的升压电路动作期间和使升压电路的动作停止的升压电路停止期间。[0013]发明效果
[0014]根据本发明，能够降低升压电路的电感和开关元件的损失，因此能够抑制损失所伴随的温度上升，能够防止冷却装置的大规模化。由此，能够谋求X射线高电压装置的简单化和小型化。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是第一实施方式的X射线高电压装置的框图。
[0016]图2是表示第一实施方式的升压电路的结构的电路图。
[0017]图3是表示第一实施方式的逆变器电路的结构的电路图。
[0018]图4是表示第一实施方式的X射线高电压装置的控制信号等的波形的说明图。
[0019]图5是表示第一实施方式的升压动作控制电路的动作的流程图。
[0020]图6是表示第一实施方式的管电压控制电路的动作的流程图。
[0021]图7是第二实施方式的X射线高电压装置的框图。
[0022]图8是表示第二实施方式的X射线高电压装置的控制信号等的波形的说明图。
[0023]图9是表示第三实施方式的X射线高电压装置的控制信号等的波形的说明图。
[0024]图10是第四实施方式的X射线高电压装置的框图。
[0025]图11是表示第四实施方式的升压电路的结构的电路图。
[0026]图12是表示第四实施方式的X射线高电压装置的控制信号等的波形的说明图。
【具体实施方式】
[0027]在本发明中，是一种X射线高电压装置，其具备对来自电源的电压进行升压的升压电路、将上述升压电路的输出电压转换为高频的交流电压的逆变器电路、对上述逆变器电路的输出电压进行升压和整流后供给到X射线管的高电压变压/整流部、控制升压电路的升压动作控制电路，在该X射线高电压装置中，构成为升压动作控制电路与预定的定时同步地重复对上述升压电路的输出电压进行控制使得与预定的升压电压一致的升压电路动作期间和使上述升压电路的动作停止的升压电路停止期间。
[0028]这时，可以构成为控制逆变器电路的管电压控制电路控制逆变器电路，与预定的定时同步地重复将预定的输出电压输出到上述高电压变压/整流部的逆变器电路动作期间和使逆变器电路的动作停止的逆变器电路停止期间。在该情况下，可以构成为升压动作控制电路与逆变器电路动作期间同步地设为升压电路动作期间，与逆变器电路停止期间同步地设为升压电路停止期间。
[0029]升压动作控制电路也可以将与供给到升压电路的电源电压的大小为预定值以上的期间同步的期间设为升压电路动作期间，将电源电压的大小比预定值小的期间设为升压电路的停止期间。
[0030]另外，升压动作控制电路还能够将与供给到升压电路的电源电压的大小为预定值以上的期间和逆变器电路动作期间重叠的期间同步的期间设为升压电路动作期间，将供给到升压电路的电源电压的大小比预定值小的期间或逆变器电路停止期间设为升压电路停止期间。
[0031]也可以构成为管电压控制电路与来自X射线管的X射线的间歇照射的周期同步，重复逆变器电路动作期间和逆变器电路停止期间。
[0032]也可以构成为并联配置多个升压电路，在该情况下，构成为升压动作控制电路例如设为升压电路动作期间，按照预定的定时择一地按顺序选择多个升压电路，对选择出的升压电路的输出电压进行控制使得与预定的升压电压一致，在没有选择的期间使该升压电路的动作停止。
[0033]以下说明本发明的实施方式。
[0034]<第一实施方式>
[0035]根据图1等说明第一实施方式的X射线高电压装置。图1是第一实施方式的X射线高电压装置的框图。图2是升压电路的电路图。
[0036]如图1那样，X射线高电压装置具备对使用电源进行整流的整流电路10、对整流后的电压进行升压的升压电路20、将升压后的直流电压转换为高频的交流电压的逆变器电路30、对逆变器电路30的输出电压进行升压的高电压变压器40、对高电压变压器的输出电压进行整流的高电压整流电路50、施加作为高电压整流电路50的输出电压的直流的高电压而射出X射线的X射线管60以及控制部70。X射线管60具备对阳极进行旋转驱动的阳极旋转驱动电路61。阳极旋转驱动电路61与逆变器电路30并联连接。
[0037]控制部70包括管电压检测电路71、管电压控制电路72、直流电压检测电路73、升压动作控制电路74以及同步信号产生电路(同步控制部)75。
[0038]管电压检测电路71检测施加到X射线管的电压(管电压)。管电压控制电路72对逆变器电路30进行反馈控制使得通过管电压检测电路71检测出的管电压与目标的管电压一致。直流电压检测电路73检测通过升压电路20进行升压后的直流电压。升压动作控制电路74对升压电路20进行反馈控制使得通过直流电压检测电路73检测出的直流电压与目标的直流电压一致。同步信号产生电路75向管电压控制电路72和升压动作控制电路74收发同步信号，使得按照预定的定时同步地动作。
[0039]接着，使用图2详细说明本发明的主要部分即升压电路20。升压电路20从输入端(A、B)接受通过整流电路10对商用电源进行整流所得的整流电压，进行升压后从输出端(C、D)输出。升压电路20构成为具备电感(LI) 21、开关元件22、二极管(Dl) 24以及电容器(Cd) 23。作为开关元件22，例如使用将二极管22b与绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等开关(SI) 22a逆并联所得的开关元件。
[0040]升压动作控制电路74通过对开关(SI )22a进行脉冲宽度调制控制，而将电荷积蓄到电容器(Cd) 23中进行升压。由此，进行反馈控制使得由直流电压检测电路73检测出的升压电路20的输出电压与所设定的直流电压目标值一致。
[0041]另一方面，逆变器电路30是如图3那样将4个开关元件31?34连接起来所得的全桥电路。开关元件31?34是分别将二极管Dll?D14与IGBT等开关Sll?S14逆连接所得的电路。将串联连接的开关元件31和开关元件32的中点a、串联连接的开关元件33和开关元件34的中点b作为输出点与高电压变压器40连接。
[0042]逆变器电路30的开关元件31?34的开关Sll?S14分别与管电压控制电路72连接。管电压控制电路72通过依照根据摄像条件预先确定的定时时序分别对开关Sll?S14进行开关控制，而对X射线管60的管电压进行控制使得与根据摄像条件设定的管电压一致。一边进行这样的控制，管电压控制电路72 —边进行控制，使得在通过管电压检测电路71检测出的管电压比所设定的管电压大的情况下，降低逆变器电路30的开关Sll?S14的开关的占空比。
[0043]相反，进行控制使得在通过管电压检测电路71检测出的管电压比所设定的管电压小的情况下，提高逆变器电路30的开关Sll?S14的开关的占空比。具体地说，通过PWM控制即改变开关Sll和S14、开关S13和S12分别同时为接通期间的长度，来调整向X射线管60施加的电压。由此，管电压控制电路72进行反馈控制使得X射线管60的管电压与所设定的管电压一致。
[0044]另外，管电压控制电路72通过交替地重复逆变器电路动作期间和逆变器电路停止期间，而与经常进行反馈控制的情况相比降低逆变器输出电压和时间的积，并且增大开关周期的平均来降低逆变器电路30的开关损失和高电压变压器40的损失，降低温度上升。
[0045]使用图4、图5和图6说明本实施方式的X射线高电压装置的动作。
[0046]图4 (a)?(f)是表示控制部70的控制信号和输出信号的信号波形的说明图。图5是表示升压动作控制电路74的动作的流程图。图6是表示管电压控制电路72的动作的流程图。
[0047]在本实施方式中，使逆变器电路30以预定的周期交替地进行逆变器电路动作期间和逆变器电路停止期间。进而，使得与逆变器电路停止期间对应地使升压电路20的升压动作停止，在逆变器电路动作期间中执行升压的反馈控制动作。由此，降低升压电路20的电力损失，降低升压电路的发热。
[0048]首先，整流电路10对从商用电源得到的交流电压进行整流成为直流电压，供给到升压电路20。升压电路20通过由升压动作控制电路74对使开关(SI) 22a进行开关的定时进行脉冲宽度调制控制，而将电荷积蓄到电容器(Cd)23中，对电容器(Cd)23的两端的直流电压Vo I进行升压。
[0049]这时，同步信号产生电路75如图4 (a)那样以预定的定时生成切换开关的同步信号并输出。即，同步信号产生电路75从所连接的操作部80接受X射线管60的X射线间歇照射的周期(例如通过X射线摄影装置进行脉冲透视时的帧速率)的设定，与所设定的周期(帧速率)对应生成切换开关的同步信号。
[0050]具体地说，例如在操作部80中能够选择帧速率为7.5fps (fps:帧/秒)、15fps、30fps的情况下,分别生成周期T=133ms、67ms、33ms的同步信号。同步信号的占空比(=接通时间Tm/周期T)为预先设定的值、或与被检测体的厚度对应地由操作者设定的值。另外，根据被检测体的厚度得到的图像的像素值发生变化，因此也可以通过反馈控制设定能够得到希望的像素值的占空比。
[0051 ] 同步信号产生电路75所生成的同步信号如图1那样由升压动作控制电路74和管电压控制电路72同时进行收发。升压动作控制电路74和管电压控制电路72与同步信号同步地进行如下动作。
[0052]升压动作控制电路74如图5的流程那样，按照同步信号开通的定时开始升压电路20的升压动作的控制(电压电路动作期间)，到同步信号为关闭为止持续进行升压动作(步骤501?504)。在同步信号为开通的期间，前进到步骤505，从直流电压检测电路73取入升压电路20的电容器(Cd)23的电压Vol，将其与所设定的直流电压目标值进行比较(步骤505)。[0053]在电容器(Cd)23的电压Vol比目标值小的情况下，如图4 (b)所示那样生成升压电路控制信号，根据该信号使开关(SI) 22a进行开关。由此，使升压电路20的升压动作为开通。一边对其进行反馈控制一边继续(升压电路动作期间)(步骤506、507)直到电容器(Cd) 23的电压Vol达到目标值为止。
[0054]通过该控制，电容器(Cd)23的电压Vol如图4 (C)那样按照同步信号为开通的定时开始上升，到达到目标值为止上升，到同步信号成为关闭为止维持在目标值。在同步信号成为关闭的情况下，在步骤502中开关(SI) 22a成为关闭，因此升压的动作停止(升压电路停止期间)。
[0055]由此，电容器(Cd) 23的电压Vol逐渐降低相当于逆变器电路30和阳极旋转驱动电路61的动作所必需的电力的量。但是，逆变器电路30在同步信号为关闭的状态下成为逆变器电路停止期间，因此几乎不消耗电力，而在同步信号为关闭的期间消耗电力的只有阳极旋转驱动电路61。由此，电容器(Cd) 23的直流电压Vol在同步信号关闭的期间每次非常微小地缓慢降低。
[0056]逆变器电路30将由升压电路20升压后的直流电压转换为高频的交流电压。这时，管电压控制电路72与同步信号同步地切换逆变器电路动作期间和逆变器电路停止期间。即，如图6的流程所示那样，管电压控制电路72在同步信号为开通的情况下，进行已经说明了的逆变器电路动作期间的动作(步骤601、602)，在同步信号为关的情况下，进行逆变器电路停止期间的动作(步骤603)。
[0057]由此，如图4 (d)那样，在逆变器电路的动作期间，对开关SI?S4进行开关控制，调整逆变器电路30的输出电压，如图4 (e)那样使管电压检测电路71检测的管电压与目标值一致。由此，管电流也如图4 (f)那样与所设定的目标值一致。在逆变器电路停止期间，开关SI?S4全部成为关闭，将管电压和管电流设为O。
[0058]高电压变压器40对逆变器电路30输出的高频电压进行升压，由高电压整流电路50进行整流后作为直流电压(管电压)、直流电流(管电流)供给到X射线管60。
[0059]由此，与同步信号同步地向X射线管60供给管电压和管电流，按照与同步信号同步的定时重复照射脉冲状的X射线。阳极旋转驱动电路61与同步信号的开关无关而连续地对X射线管60的阳极进行旋转驱动。
[0060]这样，根据本实施方式的X射线高电压装置，与如脉冲透视等那样间歇地照射X射线的情况同步地，在不照射X射线的管电压的逆变器电路停止期间，升压电路20将升压动作设为关闭(升压电路停止期间)。
[0061]由此，在管电压的逆变器电路停止期间(同步信号关期间)，不进行升压电路20的开关(Sl)22a的开关的重复动作，因此能够降低开关损失。进而，升压电路20的电感21在逆变器电路停止期间(同步信号关闭期间)不进行开关(SI) 22a的开关，因此能够降低电感21的损失。
[0062]此外，在图4 (C)中，放大地表示出升压电路20的电容器(Cd)23的直流电压Vol的变化，但与同步信号的周期T相比，电容器(Cd)23的放电时间常数非常大，因此升压电路停止期间的电容器(Cd)23的直流电压Vol的降低实际上非常小。以下，通过具体的计算表示该情况。
[0063]在设脉冲透视的巾贞速率为30fps,管电压为125kV,设定管电流(平均值)ImA(mean)=4mA的情况下，根据下述公式(I)求出照射脉冲X射线时的管电流ImA。
[0064]ImA= (T/Ton) X ImA (mean)......(I)
[0065]在此，T是帧速率30fps时的周期，T=33ms。Tm是I周期T中的脉冲X射线照射时间，在此，假设Tm=4ms。
[0066]根据公式(I)，在上述条件下ImA=33mA。升压电路20在照射X射线时(同步信号开)需要供给125kVX33mA=4125W的电力。另外，需要经常向阳极旋转驱动电路61供给阳极旋转所需要的电力100?500W左右。因此，升压电路20在照射X射线时(同步信号开通)需要供给4125W+500W (最大)=4625W的电力，在X射线停止时(同步信号关闭)需要供给500W (最大)的电力。
[0067]S卩，升压电路20的负载与脉冲透视同步地变化。用RL= (VolXVol)/P这样的公式表示负载电阻的值。Vol是通过升压电路20升压后的直流电压，在此如果设为Vol=600V则RL如下。
[0068]RL (照射 X 射线时)=600 X 600/4625=87.3 Ω
[0069]RL (X 射线停止时)=600 X 600/500=720 Ω
[0070]升压电路20电容器(Cd) 23的容量是几个mF左右，例如如果设为5mF，则电容器(Cd) 23的放电时间常数τ如下。
[0071]τ οη (照射 X 射线时)=87.3 Ω X 5mF=0.44s
[0072]τ off (X 射线停止时)=720 Ω X 5mF=3.6s
[0073]根据该计算，可知X射线停止时的电容器(Cd)23的放电时间常数τ off=3.6s比脉冲透视的周期(最大几百ms)大很多。因此，在X射线停止时(同步信号关的逆变器电路停止期间)，即使使升压电路20的升压动作为关闭，电容器(Cd) 23的直流电压的降低也小。
[0074]由此，在X射线停止时(同步信号关闭时)即使停止升压电路20，直流电压也不大幅降低，因此在再次切换到照射X射线时(同步信号开通)时，不会为了升压而在开关元件22、电感21中流过大电流，不产生升压电路20的停止所伴随的损失。由此，通过在X射线停止时停止升压电路20，能够得到电感和开关元件的损失降低的效果。
[0075]在本实施方式中，与逆变器电路停止期间同步地使升压电路20的升压动作停止，由此能够不追加新的开关等元件就降低电感21的损失和开关损失。由此，不产生因新的元件的追加造成的新的热源，能够谋求降低损失。
[0076]在通过上述计算表示的条件下使X射线高电压装置实际运转而测定其温度上升时，相对于在现有的X射线高电压装置中温度上升60°C左右，对此，在本实施方式的装置中，能够抑制为30°C左右的温度上升。由此，能够将装置所具备的冷却风扇和散热片等冷却装置的个数减少2?3个，谋求装置结构的简化/小型化。另外，能够削减冷却风扇的电力，进而能够谋求低电力化。
[0077]另外，通过与逆变器电路停止期间同步地使升压电路20停止，还能够得到X射线高电压装置的干扰(噪声)降低的效果。
[0078]此外，在第一实施方式中，使将升压动作设为开通的定时与逆变器电路动作期间成为开通的定时一致，但也可以构成为只在预定的时间提早将升压动作设为开通的定时。由此，升压动作比逆变器电路动作期间开始得早，因此在逆变器电路动作期间为开通时能够将电容器(Cd) 23的电压升压到预定的目标电压为止，能够充分向逆变器电路30进行电压供给。
[0079]<第二实施方式>
[0080]使用图7、图8说明第二实施方式的实施例2。图7是表示第二实施方式的X射线高电压装置的结构的框图。图8 (a)?(d)是表示X射线高电压装置的各部的信号波形的说明图。
[0081]如图7所示，在第二实施方式中与第一实施方式不同，不使管电压控制电路72和升压动作控制电路74同步，而使升压动作控制电路74的升压动作与商用电源的电源电压同步。具体地说，如图7那样，代替第一实施方式的同步信号产生电路75而配置商用电压检测/同步信号产生电路175。商用电压检测/同步信号产生电路175取入商用电源的电压，生成同步信号后输入到升压动作控制电路74。升压动作控制电路74在整流后的电压成为预定值以上的期间进行升压动作(升压电路动作期间)。
[0082]使用图8 (a)?(d)的信号波形说明图7的X射线高电压装置的动作。将商用电源假定为单相。商用电压检测/同步信号产生电路175检测商用电源的电压，在检测出的电压(图8 (a))为阈值Vrefl以上、或Vref2以下时，控制升压动作控制电路74使得升压电路20动作。由此，升压动作控制电路74根据直流电压检测电路73的检测电压对升压电路20的开关元件22进行反馈控制(图8 (C))。由此，在整流电路10的整流后的电压(图8(b))为阈值Vrefl以上的期间进行升压动作，因此能够在向升压电路20供给的电压高的状态下进行升压，能够高效地进行升压。
[0083]另一方面，在商用电压检测/同步信号产生电路175所检测出的电压为Vrefl以下、Vref2以上的期间，升压动作控制电路74停止升压动作(升压电路停止期间)。
[0084]由此，从升压电路20输出的直流电压(图8 (d))与第一实施方式同样地重复升压和因放电造成的微小的电压降低。在与电源周期对应地停止升压电路20的情况下，升压的停止期间如根据图(a)?(d)可知的那样，电源频率为50Hz时不超过I周期20ms的一半一下,在60Hz时不超过I周期16ms的一半以下,与在第一实施方式中通过计算求出的电容器(Cd) 23的放电时间常数τ off=3.66s相比十分小。由此，即使在升压电路停止期间停止升压电路20，升压电路20的直流电压也不大幅地降低，因此在再次切换为升压动作开通时，在开关元件22、电感21中不会流过大电流，不产生升压电路20的停止所伴随的损失。
[0085]另一方面，管电压控制电路72与升压动作控制电路74不同步，而以与操作部80所设定的帧速率对应的周期重复逆变器电路动作期间和逆变器电路停止期间。
[0086]其他结构与第一实施方式相同，因此省略说明。
[0087]如以上那样，在第二实施方式中，按照从整流电路10施加阈值以上的电压的定时，在升压电路20中将升压动作设为开通(升压电路动作期间)，除此以外将升压动作设为关闭(升压电路停止期间)，由此能够高效地进行升压，并且通过重复进行升压动作的开关，能够降低升压电路的电感21的损失以及开关元件22的开关损失。由此，能够降低装置的发热，能够进行冷却机构的简单化、X射线高电压装置的小型化。另外，能够降低X射线高电压装置的干扰(噪声)。
[0088]在第二实施方式中，构成为由商用电压检测/同步信号产生电路175检测商用电源电压，但当然也可以构成为通过整流电路10检测整流后的电压。
[0089]<第三实施方式>[0090]在第三实施方式中，组合第一实施方式和第二实施方式，在与帧速率的周期同步的逆变器电路动作期间，并且以整流电路10的直流电压为阈值以上的定时使升压电路20动作。
[0091]如图9 Ca)?(C)所示，在第二实施方式的结构中，以整流电路10的直流电压为阈值Vrefl以上的定时开始升压电路动作期间。如图9 (d)那样，构成为以在第一实施方式的结构中与帧速率同步的周期交替地重复逆变器电路动作期间和逆变器电路停止期间，将与逆变器电路动作期间同步的期间设为升压电路动作期间。在第三实施方式中，对其进行组合，按照整流电路10的直流电压为阈值Vrefl以上的定时，并且将作为逆变器电路动作期间的期间设为升压电路动作期间。例如，在电源电压是60Hz，帧速率是30fps的情况下，按照图9 (e)所示的定时将升压动作设为开通。
[0092]由此，能够在直流电压为阈值以上的状态下高效地进行升压，并且能够缩短将升压动作设为开通的时间，因此能够降低升压电路20的开关元件的开关损失，还能够降低电感21的损失。
[0093]在本实施方式中，升压电路20为关闭的期间(升压电路停止期间)为比逆变器电路停止期间稍长的期间，但如在第一实施方式中说明的那样，电容器(Cd) 23的放电时间常数τ off比逆变器电路停止期间要长很多，因此在升压电路20为关闭的期间直流电压几乎不降低(图9(f))。由此，在升压动作再次切换为开通时，在开关元件22、电感21中不会流过大电流，不产生升压电路20的停止所伴随的损失。由此，通过在X射线停止时停止升压电路20，能够得到降低电感和开关元件的损失的效果。
[0094]〈第四实施方式〉
[0095]使用图10?图12说明第四实施方式的X射线高电压装置。
[0096]第四实施方式的X射线高电压装置是不只能够进行脉冲状地连续照射比较弱的X射线的脉冲透视，还能够进行一次照射大的管电流/管电压的X射线的摄影的装置。装置的整体结构如图10所示那样，与第二实施方式相同，但升压电路20的内部的电路结构和升压动作控制电路74的动作与第二实施方式不同。
[0097]如图11所示，升压电路20具备3个电感21-1、21-2、21_3 ;3个开关22a_l、22a_2、22a-3 ；3 个二极管 22b-l、22b-2、22b-3 以及 3 个二极管 24-1、24_2、24_3，构成 3 个并联的升压电路20-1、20-2、20-3。S卩，第一升压电路20-1由电感21-1、开关22a_l、二极管22b_l以及二极管24-1构成。
[0098]第二升压电路20-2由电感21-2、开关22a_2、二极管22b_2以及二极管24-2构成。第三升压电路20-3由电感21-3、开关22a-3、二极管22b-3以及二极管24_3构成。第一?第三升压电路20-1、20-2、20-3通过使3个开关22a-l、22a_2、22a_3同时地重复进行开关，能够将电荷积蓄到一个电容器(Cd)23中。由此，不只是在第二实施方式中说明了的脉冲透视，还能够进行一次照射大的管电流/管电压的X射线的摄影。整流电路10、逆变器电路30、高电压变压器40、高电压整流电路50以及X射线管60的结构与第一实施方式相同。
[0099]在升压动作控制电路74中，作为直流电压的目标值设定脉冲透视时的目标值和摄影时的目标值的2个目标值。升压动作控制电路74在摄影时使3个开关22a-l、22a-2、22a-3同时重复地进行开关，使电容器(Cd)23升压到摄影时的目标值的电压。例如，进行开关使得在3个升压电路中分别流过每次100A的电流，通过合计300A的电流使电容器(Cd)23升压。
[0100]另一方面，在脉冲透视时，商用电压检测/同步信号产生电路175检测商用电源的电压周期(图12 (a))，产生每个预先确定的周期(例如2个周期)的同步信号。接受了该同步信号的升压动作控制电路74如图12 (b)?(d)那样在电源周期的每2个周期，按顺序将3个升压电路20-1、20-2、20-3设为升压电路动作期间而使其动作。
[0101]S卩，将第一升压电路20-1设为升压电路动作期间，使开关22a-l重复进行开关，例如向电容器(Cd)23供给2个周期的30A的电流，使电容器(Cd)23升压。这时，第二和第三升压电路20-2、20-3的开关22a-2、22a-3成为关闭(升压电路停止期间)。
[0102]在下一个2个周期中，将第二升压电路20-2设为升压电路动作期间，使开关22a_2重复进行开关，例如向电容器(Cd) 23供给2个周期的30A的电流，第一和第三升压电路20-1、20-3成为关闭(升压电路停止期间)。进而，在下一个2个周期中，将第三升压电路20-3设为升压电路动作期间，使开关22a-3重复进行开关，例如向电容器(Cd)供给2个周期的30A的电流，第一和第二升压电路20-1、20-2成为关闭(升压电路停止期间)。
[0103]这样，通过逐一地选择3个升压电路20-1、20-2、20_3而设为升压电路动作期间，而如图12 (e)那样使电容器(Cd) 23的电压升压。此外，在图12 (b)?(d)中，为了容易进行图示，将向开关22a-l?22a?3的控制信号为开通的期间的波形描绘为始终开通，但如上述那样，在该开通的期间，控制信号重复地进行开关。
[0104]这样，通过在脉冲透视时按顺序使3个升压电路动作，与同时(例如每次10A)使3个升压电路动作而升压到脉冲透视所需要的电压的情况相比，在电容器(Cd) 23中升压的电压相同，但始终是2个升压电路为关闭，因此能够降低成为关闭的升压电路的电感22的损失。在使其动作的升压电路中，与在同时使3个升压电路动作的情况下流过的电流(例如10A)相比，流过3倍的电流(30A)，因此无法得到开关元件22的损失降低和电感21的损失降低的效果，但升压电路20的发热的很大原因是电感22的损失，因此在能够降低电感22的损失的本实施方式中，降低发热的效果较大。
[0105]此外，管电压控制电路72与第二实施方式同样地与帧速率的周期同步而重复逆变器电路停止期间和逆变器电路动作期间。
[0106]这样，在第四实施方式中，在使用并联连接了多个升压电路的结构的升压电路20的X射线高电压装置中，通过将多个升压电路按顺序设为升压电路动作期间，能够得到降低损失的效果。
[0107]另外，也可以组合第四实施方式和第一实施方式。具体地说，也可以构成为即使是多个升压电路中的处于升压电路动作期间的升压电路，在管电压控制电路72的逆变器电路停止期间也停止升压动作，只在逆变器电路动作期间进行升压动作。
[0108]另外，也可以组合第四实施方式和第二实施方式。具体地说，也可以构成为即使是多个升压电路中的处于升压电路动作期间的升压电路，在整流后的电源电压比预定的电压Vrefl小的期间也停止升压动作，只在成为预定的电压Vrefl以上的期间将升压动作设为开通。
[0109]此外，在上述第一?第四实施方式中，说明了 X射线高电压装置的脉冲透视时，但电容器(Cd) 23的电压在将升压动作设为关闭时也几乎不降低，因此也能够进行连续透视。另外，与电源电压的变化同步地将升压动作设为开通的第二实施方式和第四实施方式的升压电路并不限于X射线高电压装置，在作为其他装置的升压电路使用的情况下也能够得到降低损失的效果。
[0110]如以上说明的那样，根据本发明，能够降低升压电路的开关元件、电感的损失，因此能够抑制损失所伴随的温度上升，能够防止冷却装置(散热片、冷却风扇等)的大规模化，谋求装置的简单化和小型化。
[0111]另外，还能够抑制装置的成本。进而，能够进行升压电路的动作频率的高频化。
[0112]附图标记说明[0113]10:整流电路；20:升压电路；21:电感；22:开关兀件；22a:开关；22b: 二极管；23:电容器；30:逆变器电路；31~34:开关元件；40:高电压变压器；50:高电压整流电路；60:X射线管；61:阳极旋转驱动电路；70:控制部；71:管电压检测电路；72:管电压控制电路；73:直流电压检测电路；74:升压动作控制电路；75:同步信号产生电路；80:操作部；175:商用电压检测/同步信号产生电路。
【权利要求】
1.一种X射线高电压装置，其特征在于，具备: 对来自电源的电压进行升压的升压电路； 将上述升压电路的输出电压转换为高频的交流电压的逆变器电路； 对上述逆变器电路的输出电压进行升压和整流后供给到X射线管的高电压变压/整流部；以及 控制上述升压电路的升压动作控制电路，其中 上述升压动作控制电路与预定的定时同步地重复对上述升压电路的输出电压进行控制使得与预定的升压电压一致的升压电路动作期间、使上述升压电路的动作停止的升压电路停止期间。
2.根据权利要求1所述的X射线高电压装置，其特征在于， 还具备控制上述逆变器电路的管电压控制电路， 上述管电压控制电路控制上述逆变器电路，与上述预定的定时同步地重复将预定的输出电压输出到上述高电压变压/整流部的逆变器电路动作期间、使上述逆变器电路的动作停止的逆变器电路停止期间， 上述升压动作控制电路将与该逆变器电路动作期间同步的期间设为上述升压电路动作期间，将与上述逆变器电路停止期间同步的期间设为上述升压电路停止期间。
3.根据权利要求1所述的X射线高电压装置，其特征在于， 上述升压动作控制电路将与供给到上述升压电路的电源电压的大小为预定值以上的期间同步的期间设为上述升压电路动作期间，将上述电源电压的大小比上述预定值小的期间设为上述升压电路的停止期间。
4.根据权利要求1所述的X射线高电压装置，其特征在于， 还具备控制上述逆变器电路的管电压控制电路， 上述管电压控制电路控制上述逆变器电路，与上述预定的定时同步地重复将预定的输出电压输出到上述高电压变压/整流部的逆变器电路动作期间、使上述逆变器电路的动作停止的逆变器电路停止期间， 上述升压动作控制电路将供给到上述升压电路的电源电压的大小为预定值以上的期间和该逆变器电路动作期间重叠的期间设为上述升压电路动作期间，将供给到上述升压电路的电源电压的大小比预定值小的期间或上述逆变器电路停止期间设为上述升压电路停止期间。
5.根据权利要求2或4所述的X射线高电压装置，其特征在于， 上述管电压控制电路与来自上述X射线管的X射线的间歇照射的周期同步地重复上述逆变器电路动作期间和上述逆变器电路停止期间。
6.根据权利要求1所述的X射线高电压装置，其特征在于， 并联配置多个上述升压电路， 上述升压动作控制电路，设为上述升压电路动作期间，按照预定的定时择一地按顺序对多个上述升压电路进行选择，对选择出的升压电路的输出电压进行控制使得与预定的升压电压一致，在没有选择的期间使该升压电路的动作停止，设为上述升压电路停止期间。
7.—种X射线高电压装置的运转方法，该X射线高电压装置具备对电源电压进行升压的升压电路、将上述升压电路的输出电压转换为高频的交流电压的逆变器电路、对上述逆变器电路的输出电压进行升压和整流后供给到X射线管的高电压变压/整流部，该X射线高电压装置的运转方法的特征在于， 与预定的定时同步地重复对上述升压电路的输出电压进行控制使得与预定的升压电压一致的升压电路动作期间、使上述升压电路的动作停止的升压电路停止期间。
8.根据权利要求7所述的X射线高电压装置的运转方法，其特征在于， 控制上述逆变器电路，与上述预定的定时同步地重复将预定的输出电压输出到上述高电压变压/整流部的逆变器电路动作期间、使上述逆变器电路的动作停止的逆变器电路停止期间， 将与该逆变器电路动作期间同步的期间设为上述升压电路动作期间，将与上述逆变器电路停止期间同步的期间设为上述升压电路停止期间。
9.根据权利要求7所述的X射线高电压装置的运转方法，其特征在于， 将供给到上述升压电路的电源电压的大小为预定值以上的期间设为上述升压电路动作期间，将上述电源电压的大小比上述预定值小的期间设为上述升压电路的停止期间。
10.根据权利要求7所述的X射线高电压装置的运转方法，其特征在于， 并联配置多个上述升压电路， 设为上述升压电路动作期间，按照预定的定时择一地按顺序对多个上述升压电路进行选择，对选择出的升压电路的输出电压进行控制使得与预定的升压电压一致，在没有选择的期间使该升压电路的动作停 止，设为上述升压电路停止期间。
【文档编号】H05G1/20GK103891415SQ201280051074
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月31日 优先权日:2011年11月4日
【发明者】大贯真二郎, 大久保亮志 申请人:株式会社日立医疗器械