一种高压发生器主控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及X光机技术，特别涉及X光机系统中核心组件的高压发生器主控系统。
【背景技术】
[0002]高压发生器，是X光机系统的核心组件，传统的高压发生器的控制采用基于脉冲宽度调节的PWM方式，输出的逆变电流波形为带占空比的锯齿波，电源效率低，通讯方式上一般采用RS232，传输速度慢，距离短，误码率高。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型实施例提供一种高压发生器主控系统，解决上述问题，可以提高传输速度及稳定性。
[0004]本实用新型实施例是这样实现的，一种高压发生器主控系统，包括:CAN中央处理器电路和PFC控制电路；所述CAN中央处理器电路通过CAN总线与外部控制台进行通信，用于设置曝光参数，并提供高压发生器与外部X射线系统的连接时序；所述PFC控制电路提供逆变电流波形为正弦波的驱动信号对高压发生器进行控制。
[0005]进一步地，所述CAN中央处理器电路包括中央处理器、第一 CAN接口和第二 CAN接口，所述第一 CAN接口连接到接口 CPU板，与所述接口 CPU板进行通讯，所述第二 CAN接口连接到外部控制台，用于外部控制台与中央处理器之间的通讯。
[0006]进一步地，所述第一 CAN接口、第二 CAN接口与中央处理器之间还包括一高速CAN收发器，所述高速CAN收发器具体为TJA1040。
[0007]进一步地，所述高速CAN收发器与所述中央处理器之间还包括两个电平转换器，分别连接在输入与输出管脚上，所述电平转换器具体为6N137。
[0008]进一步地，所述PFC控制电路还用于高压反馈信号的采样及保护，还用于MA反馈信号的检测与保护。
[0009]进一步地，所述中央处理器具体为单片机C8051F040。
[0010]进一步地，所述系统还包括:数模转换电路，用于设置灯丝电流以及高压参考电平。
[0011]进一步地，所述系统还包括一反馈控制系统，用于稳定高压发生器的输出电压，所述反馈控制系统包括:电压反馈控制电路和电流反馈控制电路，所述电压反馈控制电路为外环，所述电流反馈控制电路为内环。
[0012]采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果:本方案基于脉冲频率(PFC)调节，输出逆变电流波形为正弦波，电源效率更高，系统更稳定。本方案通讯方式采用CAN总线，传输速度快更加稳定，同时可以实现多节点通讯。运用单片机C8051F040,采用CANBUS与上位机通讯，通过设定电压与反馈电压的VOC比较，实现对发生器高压(KV)PFC闭环控制。同时，输出控制电压控制球管灯丝加热，输出电平信号控制球管阳极旋转，实现对整个系统的控制。
【附图说明】
[0013]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0014]图1示出了本申请提供的高压发生器主控系统一种实施例的结构框图；
[0015]图2示出了本申请提供的高压发生器主控系统另一实施例中CAN总线通信接口的电路图；
[0016]图3示出了本申请提供的高压发生器主控系统另一实施例中数模转换电路的电路图；
[0017]图4示出了本申请提供的高压发生器主控系统另一实施例中负反馈电路的结构图；
[0018]图5示出了本申请提供的高压发生器主控系统另一实施例中负反馈电路的电路图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0021]如图1所示，本实用新型实施例提供的一种高压发生器主控系统，包括:CAN中央处理器电路和PFC控制电路；所述CAN中央处理器电路通过CAN总线与外部控制台进行通信，用于设置曝光参数，并提供高压发生器与外部X射线系统的连接时序；所述PFC控制电路提供逆变电流波形为正弦波的驱动信号对高压发生器进行控制。
[0022]具体来说，Can中央处理器电路部分是实现高压发生器嵌入式控制功能的单元部件，完成高压发生器模拟量的采集和设定、提供I/o接口、数据存贮、CANBUS通信、状态指示、逻辑控制等功能；提供高压发生器与X射线系统的连接时序。在CanCpu部分中使用3.3V、+5V、+12V、-12V三种电源。+5V主要为数字电路部分提供电源；+12V和-12V为电路板的模拟部分提供电源。电源由电源控制板提供，其中+5V需要IA的电流，+12V需要IA的电流，-12V需要0.5A的电流。MCU选用C8051F040，C8051F040是完全集成的混合信号片上系统型MCU，具有64个数字I/O引脚，片内集成了一个CAN2.0B控制器。
[0023]PFC控制电路部分实现为逆变板提供MOSFET的原始驱动信号；实现变频控制与稳定KV输出；实现KV、MA的采样及保护；谐振电流的采样及保护；实现母线电压的瞬间大幅度波动的保护；实现故障信息的锁存与LED指示。还用于所述PFC控制电路还用于高压反馈信号的采样及保护，还用于MA反馈信号的检测与保护。
[0024]本实用新型提供的优选实施例，如图2所示，所述CAN中央处理器电路包括中央处理器、第一 CAN接口和第二 CAN接口，所述第一 CAN接口连接到接口 CPU板，与所述接口(PU板进行通讯，所述第二 CAN接口连接到外部控制台，用于外部控制台与中央处理器之间的通讯。所述第一 CAN接口、第二 CAN接口与中央处理器之间还包括一高速CAN收发器，所述高速CAN收发器具体为TJA1040。所述高速CAN收发器与所述中央处理器之间还包括两个电平转换器，分别连接在输入与输出管脚上，所述电平转换器具体为6N137。具体实现方式如下，采用两个CAN接口，一个接到接口 CPU板，与接口 CPU板进行通讯，另一个接到操作台，用于操作界面和CPU之间进行通讯。TJA1040为高速CAN收发器。两个6N137用于MCU与CAN收发器TJA1040之间的电平转换。
[0025]本实用新型提供的优选实施例，如图3所示，在上述实施例的基础上，还包括一个数模转换电路，用于设置灯丝电流以及高压参考电平。具体实现方式如下:选用AD5343作为D/A转换器，该芯片输出模拟电压经过比例放大器后，分别作为KV和灯丝电流的参考电压。AD5343的精度为12bit，输出的KV设定信号和灯丝电流设定信号，经过2倍运放放大后，KV参考信号KV_REF送到PFC控制部分，灯丝电流的参考信号FIL1_SET、FIL2_SET分别两个灯丝板。KV_REF值IV对应的管电压输出为20KV ;FIL1_SET、FIL2_SET值IV对应的灯丝电流值为IA。
[0026]本实用新型提供的优选实施例，如图4所示，为了使高压发生器的输出电压自动稳定，不随运行条件(输入电压波动、负载变动)以及外界干扰的影响，必须采用某种控制模式，使功率开关管的频率能够自动调节。开关变换器的控制模式分闭环控制和开环控制两种，由于精度的要求通常采用闭环反馈控制。反馈控制环的框图如上图所示，整个反馈控制系统分为两个环节:电压控制环节和电流控制环节，电压调节作为外环，电流调节作为内环。在电压控制环中，将设定电压信号和输出电压反馈信号式，然后通过一个PI调节器进行调节。在电流控制环中，将电压控制环的输出作为电流控制环节的设定值，将谐振电流的反馈值和电压控制环节输出相叠加，后经过运放比例放大后作为整个控制模式的输出信号。
[0027]实际的反馈控制系统电路如图5所示，CPU发来的电压设定信号KV_REF经U9A运放反向后与电压反馈信号KVFBK求和(由于符号相反，实为相减)，求和后通过PI调节得求和积分信号KVS，这里以U9B为中心构成一个PI调节器。⑶RRENT BACK为为谐振电流反馈信号，高压发生器正常工作时其值为负，和U9B的输出信号求和，通过比例变换，在UlOB的输出端得到整个控制模式的输出信号VSET，此输出信号作为和三角锯齿波的比较电平。
[0028]以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
【主权项】
1.一种高压发生器主控系统，其特征在于，包括:CAN中央处理器电路和PFC控制电路；所述CAN中央处理器电路通过CAN总线与外部控制台进行通信，用于设置曝光参数，并提供高压发生器与外部X射线系统的连接时序；所述PFC控制电路提供逆变电流波形为正弦波的驱动信号对高压发生器进行控制。
2.根据权利要求1所述的高压发生器主控系统，其特征在于，所述CAN中央处理器电路包括中央处理器、第一 CAN接口和第二 CAN接口，所述第一 CAN接口连接到接口 CPU板，与所述接口 CPU板进行通讯，所述第二 CAN接口连接到外部控制台，用于外部控制台与中央处理器之间的通讯。
3.根据权利要求2所述的高压发生器主控系统，其特征在于，所述第一CAN接口、第二 CAN接口与中央处理器之间还包括一高速CAN收发器，所述高速CAN收发器具体为TJA1040 ο
4.根据权利要求3所述的高压发生器主控系统，其特征在于，所述高速CAN收发器与所述中央处理器之间还包括两个电平转换器，分别连接在输入与输出管脚上，所述电平转换器具体为6N137。
5.根据权利要求1所述的高压发生器主控系统，其特征在于，所述PFC控制电路还用于高压反馈信号的采样及保护，还用于MA反馈信号的检测与保护。
6.根据权利要求1~5任一所述的高压发生器主控系统，其特征在于，所述中央处理器具体为单片机C8051F040。
7.根据权利要求1~5任一所述的高压发生器主控系统，其特征在于，所述系统还包括:数模转换电路，用于设置灯丝电流以及高压参考电平。
8.根据权利要求1~5任一所述的高压发生器主控系统，其特征在于，所述系统还包括一反馈控制系统，用于稳定高压发生器的输出电压，所述反馈控制系统包括:电压反馈控制电路和电流反馈控制电路，所述电压反馈控制电路为外环，所述电流反馈控制电路为内环。
【专利摘要】本实用新型实施例提供一种高压发生器主控系统，包括CAN中央处理器电路和PFC控制电路；所述CAN中央处理器电路通过CAN总线与外部控制台进行通信，用于设置曝光参数，并提供高压发生器与外部X射线系统的连接时序；所述PFC控制电路提供逆变电流波形为正弦波的驱动信号对高压发生器进行控制，本方案采用采用CAN总线可以提高传输速度及稳定性，基于脉冲频率（PFC）调节，输出逆变电流波形为正弦波，电源效率更高，系统更稳定。
【IPC分类】H05G1-30
【公开号】CN204377238
【申请号】CN201520063429
【发明人】冯锐
【申请人】珠海市睿影科技有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年1月29日