专利名称：一种使用igbt作为功率器件的x射线探伤机控制箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及X射线探伤领域，尤其是涉及到ー种使用IGBT作为功率器件的X射线探伤机控制箱。
背景技术：
X射线探伤机主要由机头、高压发生装置、控制箱，冷却却防护设施四部分組成。目前，X射线探伤机控制箱普遍采用可控硅作为开关器件，利用可控硅的导通角导通输入交流电，从而达到调压的目的，后级采用可控硅作为开关器件，从而输出恒频或变频信号。可控硅，是可控硅整流元件的简称，是ー种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件，亦称为晶闸管。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。但是，传统X射线探伤机控制箱采用可控硅作为开关器件存在着许多缺点 (I)传统X射线探伤机控制箱普遍采用可控硅作为开关器件，利用可控硅的导通角导通输入交流电。缺点只能适用于交流电路，驱动复杂，开关频率低，需要大体积电感，输入功率因数低，效率低，重量大；(2)传统X射线探伤机控制箱后级普遍采用可控硅最为开关器件，从而输出恒频或变频信号。缺点开关频率低，采用低频变压器升压，重量大，关断电路复杂，容易出故障。随着当今半导体技术快速发展，IGBT (绝缘栅双极晶体管)作为功率器件，已经越来越被广大工程师运用于各个领域。IGBT作为新型电カ半导体场控自关断器件，集功率MOSFET的高速性能与双极性器件的低电阻于一体，具有输入阻抗高，电压控制功耗低，控制电路简単，耐高压，承受电流大等特性，IGBT的开关特性已经远远超过可控硅。采用IGBT替代X射线探伤机控制箱的可控硅功率器件已经成为必然趋势。
实用新型内容为了解决可控硅作为X射线探伤机控制箱开关器件所帯来的缺点，本实用新型提供ー种使用IGBT作为功率器件的X射线探伤机控制箱，输出波形的电压、频率由IGBT转换完成，电压控制功耗低，控制电路简单，耐高压，高功率，稳定性高。为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为ー种使用IGBT作为功率器件的X射线探伤机控制箱，包括整流电路、直流转换电路、控制电路、级联电路、输出电路，其中整流电路、直流转换电路、输出电路依次相连接；整流电路、直流转换电路、输出电路、级联电路与控制电路相连接。本实用新型所述的ー种使用IGBT作为功率器件的X射线探伤机控制箱，还可以将整流电路包括宽范围220 V交流输入接ロ、整流滤波电路，且两者依次相连；直流转换电路包括IGBTl PWM电路、高频电感、滤波电容，且三者依次相连；控制电路包括IGBT驱动电路、PWM控制芯片、电阻采样、AD转换、单片机，且IGBT驱动电路、PWM控制芯片、电阻采样、AD转换依次相连，IGBT驱动电路、PWM控制芯片、AD转换分别与单片机相连；级联电路包括显示_按键、串ロ，且显示-按键、串ロ与单片机相连；输出电路包括IGBT2开关、输出接ロ、IGBT驱动电路、高压电流检测，且IGBT2开关与输出接ロ、IGBT驱动电路相连。本实用新型所述的ー种使用IGBT作为功率器件的X射线探伤机控制箱，还可以将整流电路与直流转换电路相连接；直流转换电路的IGBTl PWM电路与控制电路的IGBT驱动电路相连；直流转换电路的滤波电容与控制电路的电阻采样相连；输出电路的IGBT驱动电路、高压电流检测与单片机相连。本实用新型所述的ー种使用IGBT作为功率器件的X射线探伤机控制箱，还可以将单片机可以用DSP微处理器代替。针对上述的结构和连接情况，本实用新型的功能简介如下U220V交流电通过输入接ロ输入，再经过整流滤波电路变成直流电I ;2、直流电I输入IGBTl，经IGBTl变为PWM方波；3、IGBTl输出的PWM方波经过高频电感，滤波电容，输出成直流电2 ;直流电2是与IGBTl的PWM方波占空比成正比关系；4、IGBTl的PWM方波占空比受PWM控制芯片控制；5、PWM控制芯片输出的PWM方波占空比受电阻采样值和单片机共同控制；6、故直流电2是受单片机控制的；7、直流电2的电压值是由输入按键值和设定程序決定的；8、直流电2经过IGBT2开关变成频率可变的方波经由输出接ロ输出；9、IGBT2的开关频率是受单片机和高压电流检测共同控制；10、故输出波形的电压、波形的频率均由单片机控制IGBT完成；11、单片机是受输入按键或串ロ控制。故可以由电脑上位机通过串ロ控制输出波形的电压和频率。本实用新型提供的ー种使用IGBT作为功率器件的X射线探伤机控制箱，其输出波形的电压是由IGBT转换完成的，IGBT导通电阻小，效率高，功率因素可以做到很高，并且，可以用于直流输入；输出波形的频率是有IGBT控制输出的，而IGBT驱动电路较可控硅驱动电路简单，元件少，故可靠性，稳定性高；输出波形的频率和电压可由远程计算机控制，控制方便，快捷，可大大减少工作人员的曝光几率和工作量。
图I为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的电路结构。图中1、整流电路，2、直流转换电路，3、控制电路，4、级联电路，5、输出电路，6、IGBT。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进ー步详细描述。图I为本实用新型的结构示意图，整流电路I，直流转换电路2，控制电路3，级联电路4，输出电路5，其中，整流电路I、直流转换电路2、输出电路5依次相连接；整流电路
I、直流转换电路2、输出电路5、级联电路4与控制电路3相连接。整流电路I包括宽范围220 V交流输入接ロ、整流滤波电路，且两者依次相连；直流转换电路2包括IGBTl PWM电路、高频电感、滤波电容，且三者依次相连；控制电路3包括IGBT驱动电路、PWM控制芯片、电阻采样、AD转换、单片机，且IGBT驱动电路、PWM控制芯片、电阻采样、AD转换依次相连，IGBT驱动电路、PWM控制芯片、AD转换分别与单片机相连；级联电路4包括显示-按键、串ロ，且显示-按键、串ロ与单片机相连；输出电路5包括IGBT2开关、输出接ロ、IGBT驱动电路、高压电流检测，且IGBT2开关与输出接ロ、IGBT驱动电路相连；整流电路与直流转换电路相连接；直流转换电路的IGBTl PWM电路与控制电路的IGBT驱动电路相连；直流转换电路的滤波电容与控制电路的电阻采样相连；输出电路的IGBT驱动电路、高压电流检测与单片机相连，单片机可以用DSP微处理器代替。图2为本实用新型的电路结构，其中整流电路I由桥式电路组成，直流转换电路2通过IGBT6与控制电路3相连，输出电路5通过IGBT6与控制电路3相连。本实用新型的功能如下U220V交流电通过输入接ロ输入，再经过整流滤波电路变成直流电I ;2、直流电I输入IGBTl，经IGBTl变为PWM方波；3、IGBTl输出的PWM方波经过高频电感，滤波电容，输出成直流电2 ;直流电2是与IGBTl的PWM方波占空比成正比关系；4、IGBTl的PWM方波占空比受PWM控制芯片控制；5、PWM控制芯片输出的PWM方波占空比受电阻采样值和单片机共同控制；6、故直流电2是受单片机控制的；7、直流电2的电压值是由输入按键值和设定程序決定的；8、直流电2经过IGBT2开关变成频率可变的方波经由输出接ロ输出；9、IGBT2的开关频率是受单片机和高压电流检测共同控制；10、故输出波形的电压、波形的频率均由单片机控制IGBT完成；11、单片机是受输入按键或串ロ控制。故可以由电脑上位机通过串ロ控制输出波形的电压和频率。本实用新型提供的ー种使用IGBT作为功率器件的X射线探伤机控制箱，其输出波形的电压是由IGBT转换完成的，IGBT导通电阻小，效率高，功率因素可以做到很高，并且，可以用于直流输入；输出波形的频率是有IGBT控制输出的，而IGBT驱动电路较可控硅驱动电路简单，元件少，故可靠性，稳定性高；输出波形的频率和电压可由远程计算机控制，控制方便，快捷，可大大減少工作人员的曝光几率和工作量。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求1.一种使用IGBT作为功率器件的X射线探伤机控制箱，包括整流电路、直流转换电路、控制电路、级联电路、输出电路，其特征在于 所述的整流电路、直流转换电路、输出电路依次相连接； 所述的整流电路、直流转换电路、输出电路、级联电路与控制电路相连接。
2.根据权利要求I所述的一种使用IGBT作为功率器件的X射线探伤机控制箱，其特征在于所述的整流电路包括宽范围220 V交流输入接口、整流滤波电路，且两者依次相连；所述的直流转换电路包括IGBTl PWM电路、高频电感、滤波电容，且三者依次相连；所述的控制电路包括IGBT驱动电路、PWM控制芯片、电阻采样、AD转换、单片机，且IGBT驱动电路、PWM控制芯片、电阻采样、AD转换依次相连，IGBT驱动电路、PWM控制芯片、AD转换分别与单片机相连； 所述的级联电路包括显示-按键、串口，且显示-按键、串口与单片机相连； 所述的输出电路包括IGBT2开关、输出接口、IGBT驱动电路、高压电流检测，且IGBT2开关与输出接口、IGBT驱动电路相连。
3.根据权利要求I或2所述的一种使用IGBT作为功率器件的X射线探伤机控制箱，其特征在于 所述的整流电路与直流转换电路相连接； 所述的直流转换电路的IGBTl PWM电路与控制电路的IGBT驱动电路相连； 所述的直流转换电路的滤波电容与控制电路的电阻采样相连； 所述的输出电路的IGBT驱动电路、高压电流检测与单片机相连。
4.根据权利要求2所述的一种使用IGBT作为功率器件的X射线探伤机控制箱，其特征在于所述的单片机可以用DSP微处理器代替。
专利摘要目前，X射线探伤机控制箱普遍采用可控硅作为开关器件，但是，传统X射线探伤机控制箱采用可控硅作为开关器件存在着许多缺点，如只能适用于交流电路，驱动复杂，开关频率低，需要大体积电感大等。本实用新型提供一种使用IGBT作为功率器件的X射线探伤机控制箱，包括整流电路、直流转换电路、控制电路、级联电路、输出电路，其中，整流电路、直流转换电路、输出电路依次相连接，整流电路、直流转换电路、输出电路、级联电路与控制电路相连接；直流转换电路包括IGBTPWM电路，且与控制电路相连；输出电路包括IGBT开关，且与控制电路相连。本实用新型的输出波形的电压、频率由IGBT转换完成，电压控制功耗低，控制电路简单，耐高压，高功率，稳定性高。
文档编号G01N23/00GK202471617SQ20122001781
公开日2012年10月3日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者王文谊 申请人:成都高标科技发展有限公司