高频高压知识

高频高压发生器原理
及应用技术

X线影像设备的构成
X线高压发生器
X线球管
影像接收系统
辅助装置
控制电路



X线高压发生器的划分
按高压发生器中的高压变压器的工作
频率来划分,发生器可分为:
工频高压发生器
中频高压发生器
高频高压发生器


课程主要内容:
一,高频高压发生器的特点及构成
二,高频高压发生器主电路的原理及相关
电路分析
三,主要控制电路的分析(以Indico100发生
器为例)
四,高频高压发生器应用技术(以CMP200
发生器为例)

第一章
高频高压发生器简介
1.1 X线高频高压发生器特点
1.2 X线高频高压发生器的构成
高频X线发生器主电路工作原理
整流器把工频电源整流,经滤波变为平滑直流;
逆变器把直流变成频率为几万Hz的交流电,由这
部分电路决定发生器输出KV的大小;
高压变压器变压,获得所需的直流电压.
高频X线机的高压变压器工作在频率为几十到几
百KHz的高频.
2
X线高频高压发生器主电路框图及电压形式
整流滤波逆变器高压变压器高压整流高压滤波
U
t
交流电直流电低纹波直流电压高频电压交流高压
由逆变器实现主电路输出电压(或功率)的控制
1.1 X线高频高压发生器特点
1,X线性能稳定,成像质量及效率高
2,曝光定时精确,曝光时间的重复率高,
并可实现超短时曝光
3,能显著缩小体积和重量
4,kV和mA的控制精度大大提高
5,高压部分整流电路简单
1,X 线性能稳定,成像质量及效率高
X线的质(硬度)是由X线球管上所加的高
压,即kV的大小决定的.
如kV有波动,X线的质不稳定,低kV造成
软射线,射线性能降低,影响成像质量,
加大病患所受X线伤害的程度.
1,X 线性能稳定,成像质量及效率高
工频X线高压发生器输出电压是脉动直流
波形
KV
T(s)
100
0.01 0.02 0.03 0.040
40
不稳定的不稳定的XX射线射线
软软XX射线射线
1,X 线性能稳定,成像质量及效率高
高频高压发生器输出波形近似于恒定直
流
稳定的稳定的XX射线射线
1,X 线性能稳定,成像质量及效率高
X 线性能稳定成像效率高,剂量可以降低,降低
了病患所受X线伤害的程度
稳定的稳定的XX射线射线
3
1.1 X线高频高压发生器特点
1,X线性能稳定,成像质量及效率高
2,曝光定时精确,曝光时间的重复率高,
并可实现超短时曝光
3,能显著缩小体积和重量
4,kV和mA的控制精度大大提高
5,高压部分整流电路简单
2,曝光定时精确,曝光时间的重复
率高,并可实现超短时曝光
工频X线发生器的定时
工频X线发生器定时的局限
工频X线发生器多以可控硅或接触器作为曝
光接通与切断的开关元件.
工频X线发生器定时的局限
接触器或可控硅的切断瞬间要与电源频率同步

进
行;当交流相位没有达到或接近"过零点"时,接
触器或可控硅就不能切断电源.
工频X线发生器定时的局限
在短时间的自动曝光系统中,不能按最佳瞬
间及时切断高压,重复率变差.
高频发生器曝光定时精确
高频发生器输出的是
波形近似于恒定的直
流高压,短时曝光不
受电源同步影响,曝
光定时精确,曝光时
间的重复率高.
恒定的直流
4
工频发生器难实现超短时曝光
X线机超短时曝光取决于高压波形的上升沿,
工频机的高压波形按工频正弦波变化,上升沿
缓慢,较难实现超短时曝光.
KVT(s)
100
0.01 0.02 0.03 0.040
上升沿缓慢
高频发生器可实现超短时曝光
高频发生器高
压波形上升沿
很陡,所以最
短曝光时间可
大大缩短.
上升沿很陡
1.1 X线高频高压发生器特点
1,X线性能稳定,成像质量及效率高
2,曝光定时精确,曝光时间的重复率高,
并可实现超短时曝光
3,能显著缩小体积和重量
4,kV和mA的控制精度大大提高
5,高压部分整流电路简单
3,高频高压发生器体积小,重量轻
a) 缩小高压变压器的体积和重量
b) 省去笨重的自耦变压器
c) 使用微机控制,集成化程度高,控制电
路体积减小
a)缩小高压变压器的体积和重量
变压器的感应电动势E与工作频率f,线
圈匝数N,铁心截面积S之间的关系为:
常数=
SNf
E
a)缩小高压变压器的体积和重量
常数=
SNf
E
高频发生器变压器工作频率f 提高几千倍,
如分母保持不变线圈匝数N和铁芯截面积S
的乘积即可缩小几千倍.这样就可大大减小
高压变压器的体积.
5
b) 省去笨重的自耦变压器
工频X线高压发生器是通过自耦变压器调节
kV的,较笨重.
b) 省去笨重的自耦变压器
高频X线发生器主电路使用谐振逆变电路,
通过改变逆变频率来改变电压,可省去笨重
的自耦变压器.
c) 使用微机控制,集成化程度
高,控制电路体积减小
mAs mA/ms
III III
IND 100_002B.C DR
1.1 X线高频高压发生器特点
1,X线性能稳定,成像质量及效率高
2,曝光定时精确,曝光时间的重复率高,
并可实现超短时曝光
3,能显著缩小体积和重量
4,kV和mA的控制精度大大提高
5,高压部分整流电路简单
4,kV和mA的控制精度大大提高
工频X线发生器kV控制的局限性
工频X线发生器大多以kV预示及kV补偿
法来确定曝光时kV的值.
kV的控制没有闭环反馈,由电源电压波
动或其它因素造成的输出高压变化便无法补
偿,使实际kV值与所要求的kV设定值有偏差.
高频发生器kV的控制精度提高
X线高频高压发生器,kV的控制使用闭环
控制电路,kV的控制精度大大提高,重复
性也提高了.
比较电路
kV设定
kV的控制kV的输出
kV的反馈
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工频X线发生器mA控制的局限性
工频X线发生器的mA

调节电路需要设置稳
压电源,同时由于空间电荷效应的影响,灯
丝电路还要对空间电荷进行补偿,尽管采取
很多措施,mA实际值与设定值仍有较大误
差.
高频发生器mA的控制精度提高
X线高频高压发生器灯丝电流的控制使用闭
环控制电路.mA的控制精度大大提高.
比较电路
mA设定
控制电路灯丝电流的输出
灯丝电流设定
反馈电路
mA输出
1.1 X线高频高压发生器特点
1,X线性能稳定,成像质量及效率高
2,曝光定时精确,曝光时间的重复率高,
并可实现超短时曝光
3,能显著缩小体积和重量
4,kV和mA的控制精度大大提高
5,高压部分整流电路简单
5,高压部分整流电路简单
工频X线发生器要减小高压输出的脉动率,
其高压变压器的次级采用复杂而庞大的整
流电路.
工频X线发生器高压整流电路
三相六波桥式整流电路
工频X线发生器高压整流电路
三相双重六波桥式整流电路
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工频X线发生器高压整流电路
三相十二波桥式整流电路
工频X线发生器高压整流电路
三相双重十二波整流电路
5,高压部分整流电路简单
在高频X线发生器的高压变压器的次级采
用简单的单相全波整流电路
1.2 X线高频高压发生器的构成
1.2 X线高频高压发生器的构成
主电路部分由整流电路,主逆变器,高压
变压器,高压整流电路组成.
灯丝电路由灯丝逆变器,灯丝变压器组成.
控制及驱动电路由主电路逆变器控制及驱
动电路,灯丝逆变器的控制及驱动电路,
旋转阳极X线球管的阳极定子线圈驱动和控
制电路,自动曝光控制(AEC)电路,透
视图像自动亮度控制(ABS)电路等.