X光机组合机头的制作方法

x光机组合机头
技术领域
[0001]
本实用新型涉及x光机领域，特别涉及一种x光机组合机头。


背景技术：

[0002]
传统的x光机，都是高压电源部分和x射线球管分开的，随着市场的需求及技术的发展，出现了移动式、便携式x光机，而且具有很大的发展前景，市场空间也很大，而组合机头x射线源则是移动式便携式x光机的重要组成部分，它把高压电源和x射线球管组合成一个模块，它可以直接提供x射线给x光机影像系统，决定的x光机影像系统的成像质量的稳定性。现有的技术中，x射线球管双端高压通常是正端高压和负端高压各由一个高压变压器经过升压后进行倍压整流得到，双端高压经常会存在的一个问题是正、负高压不平衡的问题，导致正端高压和负端高压中的高压元器件所承受的耐压不一致，从而容易把承受耐压高的元器件击穿损坏。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种x光机组合机头，能解决双端高压不平衡的问题。
[0004]
根据本实用新型的第一方面实施例的一种x光机组合机头，包括控制系统、x射线球管、第一变压器、第二变压器、第一倍压整流电路、第二倍压整流电路、第三倍压整流电路和第四倍压整流电路，所述第一变压器包括第一初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，所述第二变压器包括第二初级绕组、第三次级绕组和第四次级绕组，所述控制系统的输出端分别和所述第一初级绕组及第二初级绕组连接，所述第一次级绕组、第二次级绕组、第三次级绕组和第四次级绕组分别和所述第一倍压整流电路的输入端、第二倍压整流电路输入端、第三倍压整流电路的输入端和第四倍压整流电路的输入端一一对应连接，所述第一倍压整流电路和第三倍压整流电路的输出电压相叠加且叠加后的电压加载在所述x射线球管的阳极，所述第二倍压整流电路和第四倍压整流电路的输出电压相叠加且叠加后的电压加载在所述x射线球管的阴极。
[0005]
根据本实用新型实施例的一种x光机组合机头，至少具有如下有益效果：本实用新型x射线球管的阳极加载的高压由第一变压器的第一次级绕组和第二变压器的第三次级绕组的输出电压进倍压整流得到，阴极加载的高压由第一变压器的第二次级绕组和第二变压器的第四次级绕组的输出电压进行倍压整流得到，采用交叉连接方式基本上抵消了由两个高压变压器的磁性元件差异导致的正、负高压不平衡的问题。
[0006]
根据本实用新型的一些实施例，所述第一倍压整流电路包括电容c1、电容c2、电容c9、电容c10、二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4，所述二极管d4、二极管d3、二极管d2和二极管d1依次正向串接，所述电容c1的一端和所述二极管d1与二极管d2之间的节点连接，所述电容c1的另一端和所述电容c2的一端连接，所述电容c2的另一端和所述二极管d3与二极管d4之间的节点连接，所述电容c9的一端分别和所述二极管d1的负极以及x射线球
管的阳极连接，所述电容c9的另一端和所述电容c10的一端连接，所述电容c10的另一端和所述二极管d4的正极连接，所述第一次级绕组的一端和所述电容c1和电容c2之间的节点连接，所述第一次级绕组的另一端分别和所述二极管d2与二极管d3之间的节点以及电容c9与电容c10之间的节点连接。
[0007]
根据本实用新型的一些实施例，所述第三倍压整流电路包括电容c3、电容c4、电容c11、电容c12、二极管d5、二极管d6、二极管d7和二极管d8，所述二极管d8、二极管d7、二极管d6和二极管d5依次正向串接，所述电容c3的一端和所述二极管d5与二极管d6之间的节点连接，所述电容c3的另一端和所述电容c4的一端连接，所述电容c4的另一端和所述二极管d7与二极管d8之间的节点连接，所述电容c11的一端分别和所述二极管d5的负极以及电容c10的另一端连接，所述电容c11的另一端和所述电容c12的一端连接，所述电容c12的另一端和所述二极管d8的正极连接，所述第三次级绕组的一端和所述电容c3和电容c4之间的节点连接，所述第三次级绕组的另一端分别和所述二极管d6与二极管d7之间的节点以及电容c11与电容c12之间的节点连接。
[0008]
根据本实用新型的一些实施例，所述第二倍压整流电路包括电容c5、电容c6、电容c13、电容c14、二极管d9、二极管d10、二极管d11和二极管d12，所述二极管d12、二极管d11、二极管d10和二极管d9依次正向串接，所述电容c5的一端和所述二极管d9与二极管d10之间的节点连接，所述电容c5的另一端和所述电容c6的一端连接，所述电容c6的另一端和所述二极管d11与二极管d12之间的节点连接，所述电容c13的一端分别和所述二极管d9的负极连接，所述电容c13的另一端和所述电容c14的一端连接，所述电容c14的另一端和所述二极管d12的正极连接，所述第二次级绕组的一端和所述电容c5和电容c6之间的节点连接，所述第二次级绕组的另一端分别和所述二极管d10与二极管d11之间的节点以及电容c13与电容c14之间的节点连接。
[0009]
根据本实用新型的一些实施例，所述第四倍压整流电路包括电容c7、电容c8、电容c15、电容c16、二极管d13、二极管d14、二极管d15和二极管d16，所述二极管d16、二极管d15、二极管d14和二极管d13依次正向串接，所述电容c7的一端和所述二极管d13与二极管d14之间的节点连接，所述电容c7的另一端和所述电容c8的一端连接，所述电容c8的另一端和所述二极管d15与二极管d16之间的节点连接，所述电容c15的一端分别和所述二极管d13的负极以及电容c14的另一端连接，所述电容c15的另一端和所述电容c16的一端连接，所述电容c16的另一端分别和所述二极管d16的正极以及所述x射线球管的阴极连接，所述第四次级绕组的一端和所述电容c7和电容c8之间的节点连接，所述第四次级绕组的另一端分别和所述二极管d14与二极管d15之间的节点以及电容c15与电容c16之间的节点连接。
[0010]
根据本实用新型的一些实施例，还包括阳极电压采样电路和阴极电压采样电路，所述阳极电压采样电路的输入端和所述x射线球管的阳极连接，所述阳极电压采样电路的输出端和所述控制系统连接，所述阴极电压采样电路的输入端和所述x射线球管的阴极连接，所述阳极电压采样电路的输出端和所述控制系统连接。
[0011]
根据本实用新型的一些实施例，还包括灯丝驱动变压器，所述灯丝驱动变压器的输入端和所述控制系统连接，所述灯丝驱动变压器的输出端和所述x射线球管的阴极连接。
[0012]
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
[0013]
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0014]
图1为本实用新型实施例中x光机组合机头的结构框图；
[0015]
图2为本实用新型实施例中x光机组合机头的电路原理图；
[0016]
图3为本实用新型实施例中第一倍压整流电路中的电容c1的电流充电路径图；
[0017]
图4为本实用新型实施例中第一倍压整流电路中的电容c2的电流充电路径图；
[0018]
图5为本实用新型实施例中第一倍压整流电路中的电容c10的电流充电路径图；
[0019]
图6为本实用新型实施例中第一倍压整流电路中的电容c9的电流充电路径图；
[0020]
图7为本实用新型实施例中第一倍压整流电路的倍压原理示意图。
具体实施方式
[0021]
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0022]
如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0023]
本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
[0024]
参见图1和图2，一种x光机组合机头，包括控制系统1、x射线球管6、第一变压器2、第二变压器7、第一倍压整流电路4、第二倍压整流电路8、第三倍压整流电路10和第四倍压整流电路11，所述第一变压器2包括第一初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，所述第二变压器7包括第二初级绕组、第三次级绕组和第四次级绕组，所述控制系统1的输出端分别和所述第一初级绕组及第二初级绕组连接，所述第一次级绕组、第二次级绕组、第三次级绕组和第四次级绕组分别和所述第一倍压整流电路4的输入端、第二倍压整流电路8输入端、第三倍压整流电路10的输入端和第四倍压整流电路11的输入端一一对应连接，所述第一倍压整流电路4和第三倍压整流电路10的输出电压相叠加且叠加后的电压加载在所述x射线球管6的阳极，所述第二倍压整流电路8和第四倍压整流电路11的输出电压相叠加且叠加后的电压加载在所述x射线球管6的阴极。第一变压器2和第二变压器7将控制系统1逆变输出的高频交流电压进行隔离，第一倍压整流电路4和第三倍压整流电路10分别将自第一变压器2的第一次级绕组和第二变压器7的第三次级绕组的输出电压进一步升压、整流及滤波并叠加到x射线球管6的阳极，第二倍压整流电路8和第四倍压整流电路11分别将自第一变压器2的第二次级绕组和第二变压器7的第四次级绕组的输出电压进一步升压、整流及滤波并叠加到x射线球管6的阴极。x射线球管6用于产生射线。
[0025]
在x光机高频高压发生器中，现有的技术通常是正端高压和负端高压各由一个高压变压器经过升压后进行倍压整流得到，这样双端高压经常会存在的一个问题是正、负高
压不平衡的问题，导致正端高压和负端高压中的高压元器件所承受的耐压不一致，从而容易把承受耐压高的元器件击穿损坏，而导致正、负高压不平衡问题的根本原因在正端高压变压器和负端高压变器的磁性元件的一致性问题。在一些设计中只采用一个变压器，变压器两个次级绕组分别加载到阴极和阳极，这样做也能抵消了由两个高压变压器的磁性元件差异导致的正、负高压不平衡的问题但是电压不能升高到理想值。本实用新型x射线球管6的阳极加载的高压由第一变压器2的第一次级绕组和第二变压器7的第三次级绕组的输出电压进倍压整流得到，阴极加载的高压由第一变压器2的第二次级绕组和第二变压器7的第四次级绕组的输出电压进行倍压整流得到，采用交叉连接方式基本上抵消了由两个高压变压器的磁性元件差异导致的正、负高压不平衡的问题。
[0026]
在本实用新型实施例中，所述第一倍压整流电路4包括电容c1、电容c2、电容c9、电容c10、二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4，所述二极管d4、二极管d3、二极管d2和二极管d1依次正向串接，所述电容c1的一端和所述二极管d1与二极管d2之间的节点连接，所述电容c1的另一端和所述电容c2的一端连接，所述电容c2的另一端和所述二极管d3与二极管d4之间的节点连接，所述电容c9的一端分别和所述二极管d1的负极以及x射线球管6的阳极连接，所述电容c9的另一端和所述电容c10的一端连接，所述电容c10的另一端和所述二极管d4的正极连接，所述第一次级绕组的一端和所述电容c1和电容c2之间的节点连接，所述第一次级绕组的另一端分别和所述二极管d2与二极管d3之间的节点以及电容c9与电容c10之间的节点连接。
[0027]
在本实用新型实施例中，所述第三倍压整流电路10包括电容c3、电容c4、电容c11、电容c12、二极管d5、二极管d6、二极管d7和二极管d8，所述二极管d8、二极管d7、二极管d6和二极管d5依次正向串接，所述电容c3的一端和所述二极管d5与二极管d6之间的节点连接，所述电容c3的另一端和所述电容c4的一端连接，所述电容c4的另一端和所述二极管d7与二极管d8之间的节点连接，所述电容c11的一端分别和所述二极管d5的负极以及电容c10的另一端连接，所述电容c11的另一端和所述电容c12的一端连接，所述电容c12的另一端和所述二极管d8的正极连接，所述第三次级绕组的一端和所述电容c3和电容c4之间的节点连接，所述第三次级绕组的另一端分别和所述二极管d6与二极管d7之间的节点以及电容c11与电容c12之间的节点连接。
[0028]
在本实用新型实施例中，所述第二倍压整流电路8包括电容c5、电容c6、电容c13、电容c14、二极管d9、二极管d10、二极管d11和二极管d12，所述二极管d12、二极管d11、二极管d10和二极管d9依次正向串接，所述电容c5的一端和所述二极管d9与二极管d10之间的节点连接，所述电容c5的另一端和所述电容c6的一端连接，所述电容c6的另一端和所述二极管d11与二极管d12之间的节点连接，所述电容c13的一端分别和所述二极管d9的负极连接，所述电容c13的另一端和所述电容c14的一端连接，所述电容c14的另一端和所述二极管d12的正极连接，所述第二次级绕组的一端和所述电容c5和电容c6之间的节点连接，所述第二次级绕组的另一端分别和所述二极管d10与二极管d11之间的节点以及电容c13与电容c14之间的节点连接。
[0029]
在本实用新型实施例中，所述第四倍压整流电路11包括电容c7、电容c8、电容c15、电容c16、二极管d13、二极管d14、二极管d15和二极管d16，所述二极管d16、二极管d15、二极管d14和二极管d13依次正向串接，所述电容c7的一端和所述二极管d13与二极管d14之间的
节点连接，所述电容c7的另一端和所述电容c8的一端连接，所述电容c8的另一端和所述二极管d15与二极管d16之间的节点连接，所述电容c15的一端分别和所述二极管d13的负极以及电容c14的另一端连接，所述电容c15的另一端和所述电容c16的一端连接，所述电容c16的另一端分别和所述二极管d16的正极以及所述x射线球管6的阴极连接，所述第四次级绕组的一端和所述电容c7和电容c8之间的节点连接，所述第四次级绕组的另一端分别和所述二极管d14与二极管d15之间的节点以及电容c15与电容c16之间的节点连接。
[0030]
下面结合附图对倍压整流原理进行说明。
[0031]
以第一倍压整流电路4为例，其工作原理如下：
[0032]
当电流在负半周时，二极管d2导通，其他二极管截止，电容c1通过第一次级绕组n2、二极管d2充电到vs，其电流路径以及电容c1两端电压的极性参见图3；
[0033]
正半周时，二极管d3导通，其他二极管截止，电容c2通过第一次级绕组n2、二极管d3充电到vs，其电流路径以及电容c2两端电压的极性如图4所示；
[0034]
负半周时，二极管d4导通，其他二极管截止，电容c10通过第一次级绕组n2、电容c2、二极管d4充电到2vs，其电流路径以及电容c10两端电压的极性如图5所示；
[0035]
正半周时，二极管d1导通，其他二极管截止，电容c9通过第一次级绕组n2、电容c1、二极管d1充电到2vs，其电流路径以及电容c10两端电压的极性如图6所示；
[0036]
所以在电容c9、c10两端的电压叠加之和为4vs，即为第一变压器2的第一次级绕组n2输出电压的4倍，如图7所示。
[0037]
同理，在第二倍压整流电路8中，c11、c12两端的电压叠加之和为4vs，即为第三次级绕组输出电压的4倍；
[0038]
同理，在第三倍压整流电路10中，c13、c14两端的电压叠加之和为4vs，即为第二次级绕组输出电压的4倍；
[0039]
同理，在第四倍压整流电路11中，c15、c16两端的电压叠加之和为4vs，即为第四次级绕组输出电压的4倍；
[0040]
经过倍压整流后，由电容c9、c10、c11、c12上的电压叠加组成hv+，hv+加到x射线球管6的阳极；由c13、c14、c15、c16上的电压叠加组成hv-，hv-加到x射线球管6的阴极。x射线球管6的阴阳极在hv+、hv-高压作用下产生强的电场，该电场作用于阴极灯丝加热产生的电子，使电子轰击到x射线球管6阳极靶面，产生x射线。灯丝的加热由灯丝驱动电压通过灯丝驱动变压器5t3及t4进行隔离后加到球管阴极灯丝，灯丝变压器的主要作用是将控制系统1逆变输出的高频交流电压进行隔离升压。可以理解的是，第一倍压整流电路4、第二倍压整流电路8、第三倍压整流电路10和第四倍压整流电路11的放大倍数可以为其他倍数，本实施例只是举其中一种示例，如放大倍数还可以为2倍、3倍等。
[0041]
进一步参见图2，x光机组合机头还包括阳极电压采样电路3和阴极电压采样电路9，阳极电压采样电路3和阴极电压采样电路9分别将球管阴极和阳极的高压信号通过分压转化成低电压信号传送给控制系统1进行检测，所述阳极电压采样电路3的输入端和所述x射线球管6的阳极连接，所述阳极电压采样电路3的输出端和所述控制系统1连接，所述阴极电压采样电路9的输入端和所述x射线球管6的阴极连接，所述阳极电压采样电路3的输出端和所述控制系统1连接。阴极、阳极电压采样电路3采用电阻电容网络分压的方式取得，阳极电阻电容分压网络由电阻r5、r7-r21，电容c17、c19-c33，共16个电阻和16个电容串并联组
成，阴极电阻电容分压网络由电阻r6、r22-r36电容c18、c34-c48，共16个电阻和16个电容串并联组成。正端高压的采样电压值kv+即为电阻r5两端的电压，负端高压的采样电压值kv-即为电阻r6两端的电压，采样的电压传输至控制系统1。进一步，阴极、阳极电流的采样分别由电阻r1、r2实现，通过采集r1、r2上的电压，再由欧姆定律得到相应的电流值。
[0042]
控制系统1采用mcu，又称单片微型计算机(single chip microcomputer)或者单片机，是把中央处理器(central process unit；cpu)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(timer)、usb、a/d转换、uart、plc、dma等周边接口，甚至lcd驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。具体的在本实施例中采用stm32f103vet6芯片组成，控制系统1为x光机组合机头提供输入控制信号，包含有灯丝控制及输出、旋转阳极控制及输出、逆变控制及输出，高压检测及闭环控制等。