一种结构简单性能稳定的X射线管灯丝电流控制电路的制作方法

本技术涉及医疗器械，具体涉及一种结构简单性能稳定的x射线管灯丝电流控制电路。

背景技术：

1、随着我国人民群众生活水平的不断提高，乡镇一级的基层医院对x射线诊断产品的成像质量要求不断提高，使得高频x射线机替代传统的工频x射线机势在必行。但目前国内外高频x射线机大多采用精密高的贴片式元器件，由于精密高的贴片式元器件管腿间距离很近，使得电路板上元器件焊盘与导线之间、导线与导线之间距离很小，设备运行时很容易受到环境温度和湿度的影响。而乡镇一级的基层医院设备使用环境比较差，使用环境的温度、湿度都很难达到国家标准的要求，在此环境下使用精密度较高的贴片式元器件制造的x射线诊断产品容易造成的损坏。

2、而目前国外x射线机，灯丝回路电流采样一般采用精密电压有效值转换器配合灯丝回路电流的电压值采样方式工作。灯丝回路电流控制的设定值采用12位d/a转换器输出。灯丝回路最大输出电流控制，采用12位a/d转换器进行模拟值采样，利用软件进行灯丝回路最大输出电流控制。由于这些精密控制器件的应用，要求产品的运行环境比较苛刻，一般均要求配置空调和除湿机以达到产品的使用环境要求，不太适合乡镇一级的基层医院使用。

3、乡镇一级的基层医院使用环境很难达到设备的要求，设备在乡镇一级的基层医院使用时容易出现故障，不利于产品在乡镇一级的基层医院使用。为此，我们需要一款电路结构简单、性能稳定、工作可靠、便于维修、成本较低的x射线诊断产品。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于：提供一种结构简单性能稳定的x射线管灯丝电流控制电路，旨在解决上述存在的现有技术下x射线机所受到工作环境影响较大、要求产品的运行环境比较苛刻、在乡镇一级的基层医院使用时容易出现故障，不利于产品在乡镇一级基层医院使用的技术问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

3、一种采用结构简单性能稳定的x射线管灯丝电流控制电路，包括cpu控制单元、灯丝驱动单元和高压变压器组件：cpu控制单元又包括交流灯丝电流直流电压值采样电路和灯丝电流控制电路，灯丝驱动单元又包括灯丝输出逆变器和灯丝回路电流采样电路，高压变压器组件又包括小焦点灯丝变压器和大焦点灯丝变压器。

4、所述的交流灯丝电流直流电压采样电路将灯丝回路电流采样信号fila samp1、fila samp2转换为直流电压采样值fila samp，其中灯丝电流设定电路输出电压fila-set作为灯丝触发脉冲宽度控制电路的设定输入值，灯丝回路电流直流电压采样值fila samp作为灯丝触发脉冲宽度控制电路的反馈值，进行闭环调整灯丝触发脉冲宽度控制电路的调制信号脉冲宽度，该脉冲宽度调制信号作为灯丝驱动单元的输入控制信号，控制灯丝驱动单元的输出电流，使x射线管灯丝电流控制电路输出的电流值满足x射线管输出x射线的要求。

5、所述交流灯丝电流直流电压采样电路包括直流电压采样电路和透视增益补偿控制电路，其中直流电压采样电路包括二极管v47、v48、v49、v50组成的全波整流桥，运算放大器n4a、电流/电压转换电阻r78，其中透视增益补偿控制电路包括运算放大器n4b、绝缘栅场效应管v51、补偿控制电阻r107、r108；所述二极管全波整流桥、运算放大器n4a、电流/电压转换电阻r78组成结构简单的采样电路，用于将交流电流采样值转换为直流电压采样值，作为闭环灯丝电流控制的反馈值；所述透视增益补偿控制电路用于将x射线摄影和透视的灯丝电流直流电压值采样范围保持一致，以充分利用灯丝电流控制电路中结构简单的8位d/a转换器的256个输出电压梯度，确保x射线摄影和透视输出电流的精确度均符合国家标准的要求。

6、所述灯丝回路电流采样电路包括精密交流电流互感器t1、大焦点灯丝电流采样线圈3t、小焦点灯丝电流采样辅助线圈2t和x射线管大、小焦点切换继电器k1；所述具有x射线管小焦点灯丝电流采样补偿的灯丝回路电流采样电路，使x射线管大焦点与小焦点灯丝电流采样值的范围一致，以便x射线管大焦点与小焦点灯丝电流控制电路中的8位d/a转换器的256个输出电压梯度得到充分的利用，确保x射线管大焦点和小焦点输出电流的精确度均符合国家标准的要求。

7、所述灯丝逆变稳压电源最大输出电流限制电路包括输出控制三极管v1、电流限制锁定可控硅v2、电流采样电阻r7、触发门限控制二极管d4、触发积分电阻r11、触发积分电容c9和电流超限指示灯ld1；所述电流采样电路r7、d4用于采集灯丝逆变稳压电源输出电流，r11、c9用于控制可控硅v2过流触发延迟积分，当灯丝逆变稳压电源最大输出电流超过设置极限时，且维持时间超过延迟积分时间，使可控硅v2导通并锁定导通状态；电流限制锁定可控硅v2用于灯丝逆变稳压电源最大输出电流超过设置极限时，拉低三极管v1基极电位，关断三极管v1输出并锁定关断状态；电流超限指示灯ld1用于指示电流超限状态，便于故障判断；输出控制三极管v1用于灯丝逆变稳压电源最大输出电流超过设置极限时，关断稳压电源输出，确保脉冲宽度限制电路失效或灯丝逆变稳压电源输出电压过高造成输出电流超过设置极限时关断x射线管灯丝加热电路，防止受检患者受到过度的x射线辐射和对x射线管灯丝的损害。

8、由灯丝触发脉冲宽度控制电路、灯丝驱动单元、高压变压器组件和x射线管组成x射线管的灯丝输入功率限制电路；所述灯丝触发脉冲宽度控制电路包括脉冲宽度调制控制器d16和最大脉冲宽度限制(死区控制)调整电位器rp6，用于在灯丝驱动闭环控制电路失效时限制灯丝驱动最大输出脉冲宽度；所述灯丝驱动单元的灯丝逆变稳压电源和灯丝逆变电路，用于产生交流恒定脉冲电压的脉冲宽度调制电压，驱动高压变压器组件中的小焦点灯丝变压器和大焦点灯丝变压器；所述高压变压器组件包括小焦点灯丝变压器和大焦点灯丝变压器，用于控制x射线管大焦点与小焦点灯丝输入功率和隔离x射线管高压阴极灯丝电路与低压灯丝逆变控制电路；通过限制灯丝驱动最大输出脉冲宽度、输出交流恒定脉冲电压的脉冲宽度调制电压和控制大焦点灯丝变压器和小焦点灯丝变压器的变比，限制小焦点灯丝变压器和大焦点灯丝变压器输出到x射线管小焦点灯丝和大焦点灯丝的电流，确保x射线管的灯丝不会过热。

9、其工作流程为：cpu控制单元中交流灯丝电流直流电压值采样电路，将灯丝驱动单元输出的交流灯丝电流采样值转换为直流电压采样值，该电压采样值与cpu控制单元中灯丝电流控制电路中的灯丝电流设定电压值进行比较，控制输出到灯丝驱动单元的灯丝触发脉冲宽度。由cpu控制单元输入的触发脉冲控制灯丝驱动单元中灯丝输出逆变器的输出电流，此电流流经灯丝电流采样互感器采样线圈后输出到高压变压器组件，灯丝电流采样互感器次级输出的交流灯丝电流采样值输出到cpu控制单元进行灯丝回路电流闭环控制。由灯丝驱动单元输出的灯丝驱动电流输出到高压变压器组件中的大焦点灯丝变压器和小焦点灯丝变压器的初级，经大焦点灯丝变压器和小焦点灯丝变压器隔离后的次级电流输出到x射线管的大焦点灯丝和小焦点灯丝中，控制灯丝的加热温度，在x射线管阴极与阳极之间的高压作用下，使x射线管输出管电流达到cpu控制单元中灯丝电流控制电路的设定值要求。

10、优选的，cpu控制单元中交流灯丝电流直流电压值采样电路用于将灯丝驱动单元输出的交流灯丝电流采样值转化为直流电压采样值，供灯丝电流控制电路进行灯丝输出电流闭环控制使用。同时采样电路中的透视x射线管灯丝回路电流采样补偿电路，用于提升透视工作中的灯丝电流反馈值，使透视的灯丝电流采样值与摄影的灯丝电流采样值反馈电压范围相同，以便充分利用8位d/a转换器的256个电压输出梯度，提高灯丝回路电流控制d/a转换输出的灯丝控制电压设定值的精确度。cpu控制单元中灯丝电流控制电路用于将灯丝电流直流电压采样值与8位d/a转换器输出的设定电压值进行比较，控制灯丝触发脉冲宽度，使x射线管的灯丝电流达到设定值的要求。

11、优选的，灯丝驱动单元中灯丝输出逆变器输出交流脉冲电压，经过交流电流互感器采样线圈输出到高压变压器组件。交流电流互感器次级采样输出用于实时采集x射线管大焦点和小焦点灯丝的电流值，用于cpu控制单元闭环灯丝电流控制，在小焦点工作时，小焦点采样补偿线圈2t接入，对小焦点灯丝的电流采样值进行提升补偿，使大焦点和小焦点灯丝的电流采样值范围一致，以便充分利用灯丝电流控制设定值的8位d/a转换器的256个电压输出梯度，提高灯丝回路电流控制d/a转换的控制精确度。

12、优选的，高压变压器组件中大焦点灯丝变压器和小焦点灯丝变压器，用于x射线管高压阴极灯丝电路与低压x射线管灯丝电流控制电路的隔离，同时利用控制大焦点和小焦点灯丝变压器的变比，使大焦点灯丝变压器和小焦点灯丝变压器的初级极限输出脉冲宽度达到一致，以简化x射线管大焦点和小焦点灯丝过热保护电路。

13、优选的，x射线管大焦点和小焦点灯丝输入功率限制电路，通过控制cpu控制单元中最大灯丝触发脉冲宽度限制电路、灯丝驱动单元中最大输出电流控制电路、高压变压器组件中大焦点灯丝变压器和小焦点灯丝变压器变比的控制，用于控制输出到高压变压器组件中大焦点灯丝变压器和小焦点变压器初级的最大电流，防止脉冲宽度限制电路失效或灯丝逆变稳压电源输出电压过高造成x射线管灯丝电流过热，以保证受检患者不受到过度的x射线辐射和x射线管灯丝的安全。

14、与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

15、1、本实用新型避免采用现有的精密电压有效值转换器配合灯丝回路电流的电压值采样方式工作。而是采用本实用新型的交流灯丝电流直流电压采样配合灯丝回路电流采样方式的x射线管灯丝电流控制电路，这种电路简化设计在不降低工作性能的情况下降低了x射线管灯丝闭环控制回路的成本。

16、2、本实用新型的灯丝回路电流控制的设定值不是采用精密的12位d/a转换器输出和精密的12位a/d转换器进行灯丝电流模拟值采样，而是对各种工作状态下的灯丝电流设定值和灯丝电流采样值进行统筹设计，在保证灯丝电流控制精确度要求下，将灯丝电流设定值和灯丝电流采样值控制在256个梯度范围内，适合管脚间距较大的普通8位d/a转换器输出电流控制的设定值和普通的8位a/d转换器进行灯丝电流模拟值采样，降低了对使用环境的要求，即不要求配置空调和除湿机，本实用新型降低了产品的使用成本，提高了x射线管灯丝闭环控制回路的工作稳定性。

17、3、本实用新型的cpu控制单元中的灯丝触发最大脉冲限制电路、灯丝驱动单元中灯丝逆变稳压电源最大输出电流限制电路配合高压变压器组件中的大焦点灯丝变压器与小焦点灯丝变压器变比的控制，实现了x射线管大、小焦点灯丝输入极限功率的精确限制，保护了x射线管的灯丝，使该产品能够满足电源、温度与湿度条件较差的基层医院使用。