基于高頻逆變技術(shù)用于X光機(jī)研究設(shè)計(jì)與解決方案

2 整機(jī)控制電路

X光機(jī)的整機(jī)控制電路采用單片機(jī)，任務(wù)包括設(shè)定陽極高壓、電流、曝光時(shí)間、保護(hù)電路、高壓與燈絲工作的使能時(shí)序控制等。這里特別需要強(qiáng)調(diào)高壓產(chǎn)生電路與燈絲加熱的控制時(shí)序問題。與其他真空電子管設(shè)備一樣，燈絲加熱需要一定時(shí)間預(yù)熱才能穩(wěn)定發(fā)射電子，而高頻逆變器與倍壓電路相結(jié)合產(chǎn)生高壓這種電路類型，它的特性類似于電壓源，與傳統(tǒng)的工頻升壓變壓器相比較而言，其內(nèi)阻?。蝗绻邏悍答侂娐返娜游恢门c控制閉環(huán)回路的設(shè)計(jì)不是很恰當(dāng)，且燈絲沒有工作或輕載工作時(shí)容易造成高壓部分空載或輕載工作，這樣全橋變換器的功率開關(guān)器件工作在極低占空比下，高壓輸出還有高次諧波分量多， EMI嚴(yán)重，容易產(chǎn)生尖脈沖在X球管內(nèi)產(chǎn)生打火，損壞球管。所以兩者的工作時(shí)序要配合好，高壓部分工作前要先啟動(dòng)燈絲加熱，高壓部分關(guān)閉也先于燈絲加熱關(guān)閉，即燈絲加熱工作時(shí)序?qū)挾纫采w陽極高壓工作時(shí)序。3 實(shí)驗(yàn)與結(jié)論

根據(jù)上述思路和電路設(shè)計(jì)了樣機(jī)，陽極高壓部分的設(shè)計(jì)要求是輸出范圍為50～90kV，電流為4～20mA。實(shí)驗(yàn)分下面幾個(gè)部分進(jìn)行：

(1)檢測高壓產(chǎn)生部分。檢測項(xiàng)目包括輸出高壓在電網(wǎng)波動(dòng)情況下(220 V土10%)的穩(wěn)定性與調(diào)整情況、高壓輸出上升沿的時(shí)間、開關(guān)機(jī)時(shí)有沒有輸出電壓過沖現(xiàn)象、保護(hù)電路的可靠性以及其他有關(guān)的電氣安全。

(2)對X球管產(chǎn)生部分的安裝絕緣處理檢查。所有的高壓電路與球管采用優(yōu)質(zhì)特氟龍安裝固定，并在真空狀態(tài)下灌注變壓器油、密封，防止氣泡融入油中影響絕緣等級。

(3)燈絲加熱電路的實(shí)驗(yàn)。主要是對推挽變壓器和保護(hù)電路進(jìn)行測試，防止輸出的17kHz交流加熱信號中因漏感造成有過高的幅度燒壞燈絲。根據(jù)所選用X球管的情況，確定燈絲加熱的預(yù)熱時(shí)間比高壓產(chǎn)生部分的啟動(dòng)信號早2～3s，而關(guān)閉時(shí)間比高壓結(jié)束信號遲1s。圖5為X球管在正常工作時(shí)高壓輸出信號和陽極電流的采樣波形。上面的波形為陽極電流Ia△7.2mA，下面的波形為陽極高壓Va△68 kV。從波形可看出，整個(gè)陽極高壓穩(wěn)定，高壓逆變器部分效率約為89%。圖6為陽極高壓與陽極電流的關(guān)系曲線。從圖中可以看出，陽極電流基本上不變，說明上面提到的燈絲加熱控制電路非常有效。

4 結(jié)語

本文使用高頻逆變技術(shù)設(shè)計(jì)了X光機(jī)的高壓產(chǎn)生電路與燈絲加熱電路，使用非線性控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了陽極電流的精確控制，并對控制時(shí)序關(guān)系進(jìn)行了說明。該裝置體積小，重量輕，效率高。