基于高頻逆變技術(shù)用于X光機研究設計與解決方案

2 整機控制電路

X光機的整機控制電路采用單片機，任務(wù)包括設定陽(yáng)極高壓、電流、曝光時(shí)間、保護電路、高壓與燈絲工作的使能時(shí)序控制等。這里特別需要強調高壓產(chǎn)生電路與燈絲加熱的控制時(shí)序問(wèn)題。與其他真空電子管設備一樣，燈絲加熱需要一定時(shí)間預熱才能穩定發(fā)射電子，而高頻逆變器與倍壓電路相結合產(chǎn)生高壓這種電路類(lèi)型，它的特性類(lèi)似于電壓源，與傳統的工頻升壓變壓器相比較而言，其內阻??；如果高壓反饋電路的取樣位置與控制閉環(huán)回路的設計不是很恰當，且燈絲沒(méi)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(kāi)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嚴重，容易產(chǎn)生尖脈沖在X球管內產(chǎn)生打火，損壞球管。所以?xún)烧叩墓ぷ鲿r(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)序寬度要覆蓋陽(yáng)極高壓工作時(shí)序。3 實(shí)驗與結論

根據上述思路和電路設計了樣機，陽(yáng)極高壓部分的設計要求是輸出范圍為50～90kV，電流為4～20mA。實(shí)驗分下面幾個(gè)部分進(jìn)行：

(1)檢測高壓產(chǎn)生部分。檢測項目包括輸出高壓在電網(wǎng)波動(dòng)情況下(220 V土10%)的穩定性與調整情況、高壓輸出上升沿的時(shí)間、開(kāi)關(guān)機時(shí)有沒(méi)有輸出電壓過(guò)沖現象、保護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。主要是對推挽變壓器和保護電路進(jìn)行測試，防止輸出的17kHz交流加熱信號中因漏感造成有過(guò)高的幅度燒壞燈絲。根據所選用X球管的情況，確定燈絲加熱的預熱時(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(yáng)極電流的采樣波形。上面的波形為陽(yáng)極電流Ia△7.2mA，下面的波形為陽(yáng)極高壓Va△68 kV。從波形可看出，整個(gè)陽(yáng)極高壓穩定，高壓逆變器部分效率約為89%。圖6為陽(yáng)極高壓與陽(yáng)極電流的關(guān)系曲線(xiàn)。從圖中可以看出，陽(yáng)極電流基本上不變，說(shuō)明上面提到的燈絲加熱控制電路非常有效。

4 結語(yǔ)

本文使用高頻逆變技術(shù)設計了X光機的高壓產(chǎn)生電路與燈絲加熱電路，使用非線(xiàn)性控制技術(shù)實(shí)現了陽(yáng)極電流的精確控制，并對控制時(shí)序關(guān)系進(jìn)行了說(shuō)明。該裝置體積小，重量輕，效率高。