用于X射线机的具有高频逆变电源输出的控制电路及方法与流程

本发明涉及医用x射线机高压电源，具体涉及用于x射线机的具有高频逆变电源输出的控制电路及方法。

背景技术：

1、x射线机电源可分为灯丝电源和高压电源两部分，其中灯丝电源用于为x光管的灯丝加热，高压电源的高压初级电压经高压变压器升压、高压整流器整流后，成为直流高压，通过高压电缆加到x射线管阴阳两极从而产生高压电场，其中高压初级电压为交流电压，需要通过逆变电路将高压初级电源电路中的直流电逆变为交流电，然而传统的逆变装置一般采用llc结构，由于其采用功率很大的电感、电容、整流桥等元器件，导致逆变电路的体积较大而且效率较低，无法用应用于口腔x射线机所用比较精密且对小型化要求较高的高压电源上。

2、此外，目前口腔x射线机的高压变压器初级侧的电源电路，将调制信号直接输入至高压变压器，高压变压器次级输出高达5kv的高频交流电，而电源电路所用的芯片电源以及电路各电源均采用低压直流电，这使各电路之间干扰较大。

技术实现思路

1、本发明提供的用于x射线机的具有高频逆变电源输出的控制电路及方法，主要用于解决现有逆变装置功率大、体积大，无法应用于口腔x射线机的高压电源、电路干扰较大等问题，从而达到用于口腔x射线机高压电源的逆变电路小型化设计、逆变高效、降低干扰的效果。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、用于x射线机的具有高频逆变电源输出的控制电路，包括基准电压电路、采样反馈电路、脉冲宽度调制电路、逆变驱动电路以及逆变电路，所述基准电压电路与所述x射线机的控制单元连接，所述控制单元输出基准使能信号至所述基准电压电路的输入端，所述基准电压电路接入基准电压信号，并通过所述基准使能信号使能将所述基准电压信号输入至所述脉冲宽度调制电路的第二输入端，所述采样反馈电路用于采集所述x射线机机头的电压信号，并输出电压反馈信号至所述脉冲宽度调制电路的第一输入端，所述脉冲宽度调制电路通过对所述基准电压信号和电压反馈信号进行pwm调制控制，输出第一高频pwm信号、第二高频pwm信号至所述逆变驱动电路，所述第一高频pwm信号、第二高频pwm信号的相位差为180度，所述逆变驱动电路通过对所述第一高频pwm信号、第二高频pwm信号分别进行逻辑控制，输出高频驱动信号至所述逆变电路，所述逆变电路包括第一开关、第二开关，通过所述高频驱动信号控制所述第一开关、第二开关交替导通，使所述逆变电路输出高频交流电信号至所述x射线机高压变压器的初级绕组。

4、进一步的方案是，所述基准电压电路包括第一晶体管、第一电位器，所述第一晶体管的栅极接入所述基准使能信号，其漏极接入所述基准电压信号，其源极接地，通过所述控制单元输出低电平的所述基准使能信号，使所述第一晶体管导通，所述第一电位器并联在所述第一晶体管的漏、源两端，通过调节所述第一电位器改变所述基准电压信号值。

5、进一步的方案是，所述采样反馈电路包括第一运放器、第二运放器，所述电压反馈信号的正极滤波后输入所述第一运放器的同相输入端，其负极经过滤波后输入所述第一运放器的反相输入端，所述第一运放器用于将所述电压反馈信号进行放大，所述第一运放器的输出端与所述第二运放器的同相输入端连接，所述第二运放器的反相输入端与其输出端连接构成负反馈回路，所述第二运放器的同相输入端与所述脉冲宽度调制电路的第一输入端连接。

6、进一步的方案是，所述脉冲宽度调制电路采用型号为tl594的脉宽调制芯片。

7、进一步的方案是，所述脉冲宽度调制电路的频率设定引脚外接第二电位器，通过调节所述第二电位器设置所述脉宽调制芯片内置振荡器的振荡频率，使芯片的开关频率为300khz。

8、进一步的方案是，还包括故障保护电路，所述故障保护电路包括第二晶体管、第三晶体管、第一二极管，所述控制单元输出报错信号至所述第一二极管的阴极端，所述第一二极管的阳极端分别与所述第二晶体管的漏极、第三晶体管的栅极连接，所述第二晶体管的栅极接入所述基准使能信号，其源极接地，所述第三晶体管的漏极接入一个参考电压，源极与所述脉冲宽度调制电路的死区时间设置引脚连接，报错信号输入为低电平时，所述第二晶体管导通，使所述基准电压电路切除所述基准使能信号，所述第三晶体管导通，使所述脉宽调制芯片内置死区比较器输出高电平，其内置触发器被封锁、输出锁定。

9、进一步的方案是，所述逆变驱动电路包括两个驱动芯片，所述驱动芯片设有高端驱动控制回路和低端驱动控制回路，集成有逻辑处理电路、驱动电路，所述高端驱动控制回路将输入所述逻辑处理电路的高频pwm信号取高电平有效，通过所述驱动电路将所述逻辑处理电路输出的逻辑控制信号进行放大，输出所述高频驱动信号驱动高端驱动开关，所述低端驱动控制回路将输入所述逻辑处理电路的高频pwm信号取低电平有效，通过所述驱动电路将所述逻辑处理电路输出的逻辑控制信号进行放大，输出所述高频驱动信号驱动低端驱动开关。

10、进一步的方案是，两个所述驱动芯片与所述脉冲宽度调制电路共地，所述第一开关、第二开关均为nmos管，所述两个驱动芯片的低端驱动控制回路分别接入所述第一高频pwm信号、第二高频pwm信号，并对应输出第一高频驱动信号至所述第一开关的控制端，输出第二高频驱动信号至所述第二开关的控制端，第一开关、第二开关的输出端分别接所述高压变压器初级绕组的两端，所述初级绕组的中间抽头接入一个低压电源，并通过极性电容接地。

11、其中，所述第一高频驱动信号、第二高频驱动信号的相位差为180度。

12、进一步的方案是，所述逆变电路还包括第二二极管、第三二极管，所述第二二极管的阳极接入所述第一高频驱动信号，其阴极通过电阻接地，所述第三二极管的阳极接入所述第二高频驱动信号，其阴极通过电阻接地。

13、用于x射线机的具有高频逆变电源输出的控制方法，应用于所述的用于x射线机的具有高频逆变电源输出的控制电路，包括：

14、x射线机输入启动指令，主控模块控制基准电压电路使能输出基准电压信号，脉冲宽度调制电路通过误差放大器对基准电压信号、反馈电压信号进行比较后输出差动信号，并将所述差动信号与芯片内置振荡器输出的锯齿波电压进行比较，输出脉冲宽度可调的高频pwm信号，当高频pwm信号为低电平时，逆变驱动电路输出所述高频驱动信号驱动逆变电路的第一开关导通、第二开关断开，当高频pwm信号为高电平时，逆变驱动电路输出所述高频驱动信号驱动逆变电路的第二开关导通、第一开关断开，从而逆变电路输出高频交流电信号。

15、由此可见，本发明具有以下有益效果：

16、1、本发明通过逆变驱动电路将脉冲宽度调制电路输出的两路高频pwm信号进行放大，驱动逆变电路的两路开关交替导通，实现高压电源的高频逆变，其中脉冲宽度调制电路和逆变驱动电路均采用集成芯片，代替了传统采用llc结构的逆变装置，避免了采用较大功率的电感、电容、整流桥等元器件占用空间，极大缩减了高压电源电路的体积，提高了电路的功率密度，满足口腔x射线机对高压电源小型化的需求；

17、2、本发明脉冲宽度调制电路采用的tl594脉宽调制芯片，其开关频率可达300khz，输出的高频pwm信号的频率达到150khz，实现了高压电源的高频逆变，高频逆变的逆变效率高、稳定性好；

18、3、本发明通过故障保护电路在电路故障时锁定脉冲宽度调制电路，使电路不再输出高频调制波，并及时切断由控制单元发出的电源使能信号，实现故障的二次保护；

19、4、本发明通过逆变电路将述x射线机高压变压器与电源控制电路进行电气隔离，降低了高压交流电对电源控制电路的干扰，提高了电路的可靠性。

20、下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。