基于高頻逆變技術的X光機研究與設計

X射線檢測技術在無損檢測技術和醫(yī)院診斷領域有著重要的應用，因此人們不斷研究X射線產(chǎn)生的相關技術，比如如何減小設備的體積，提高高壓直流電源的穩(wěn)定性和可靠性，X射線的品質(zhì)與其所需的燈絲電流及陽極電壓的相互關系等。本文從高頻逆變技術的角度出發(fā)，介紹了X光機主要部分的設計，以及陽極電流與陽極高壓及燈絲加熱之間實現(xiàn)控制的方法。其主要特點是合理利用高頻變壓器的寄生參數(shù)來設計諧振變換器。燈絲加熱采用高頻交流電壓信號。

1 系統(tǒng)電路組成
X射線機有陽極高壓、陽極電流以及曝光時間三個物理量需要控制。陽極高壓決定X射線的質(zhì)，而陽極電流的大小決定X射線的量，三者共同決定放射劑量的大小。為了完成上述三個物理量的控制，決定采用如圖1所示的拓撲結構。其中，陽極高壓部分由全橋逆變電路和倍壓整流電路產(chǎn)生；燈絲加熱電路采用推挽技術產(chǎn)生的高頻交流加熱；曝光時間由單片機控制。
1．1 陽極高壓產(chǎn)生及控制電路
陽極高壓產(chǎn)生部分需要解決兩個關鍵問題：
(1)高壓變壓器的問題
因為升壓變壓器的次級繞組與初級繞組間變比大，在初級側(cè)的等效漏感、分布電容等參數(shù)較大，不能忽視高壓變壓器繞組的繞制方法問題。按照常規(guī)的次級線圈繞組分層來回繞制很多層，上下層間存在分布電容，這樣每個周期內(nèi)都有電流通過，產(chǎn)生較高的損耗，影響逆變器的運行。
目前，工程上采用分槽繞制的方法，能減少分布電容的影響。本設計用了一種新的方法，即采用雙面電路板印制次級繞組，在中間開孔，然后相同的電路板疊加串聯(lián)起來組成，使用UU型鐵氧體功率磁芯。這種方法的好處是層間能可靠的絕緣，類似于分槽繞制，分布電容小且有確定的值，有利于工程制造的調(diào)試和減少成本。
(2)高壓器件部件的集成、絕緣和散熱問題
本設計區(qū)別于傳統(tǒng)做法，將升壓變壓器、倍壓整流電路板、X球管等幾個部分安裝在一起，采用變壓器油絕緣散熱，這樣可以解決升壓變壓器繞組間、倍壓二極管和電容的絕緣，同時解決球管陽極的散熱，便于絕緣工藝施工與維護，還可以用普通電線連接全橋變換器與升壓變壓器，取代價格昂貴、笨重的專用高壓電纜，減小了體積與成本。