一種X光機管電流控制電路的製作方法

2023-09-10 21:47:20

本實用新型設計X光機控制領域，特別涉及一種X光機的管電流控制電路。

背景技術：

隨著科學技術的飛速發展，採用新技術實現X射線機的更新換代，使其達到小型化、智能化和精準性、可靠性的要求，相配套的X射線燈絲電源也必須適應這些技術要求。因X射線管的管電流與兩個因素有關：燈絲加熱電流和陽極高壓。在額定工作點附近，管電流主要由燈絲加熱電流決定。因陽極高壓發生改變時，X射線管內加速電場強度發生變化，陽極收集電子的能力發生相應的變化，從而導致管電流改變，現有技術中在陽極電壓不變時控制燈絲電流的保持不變的管電流控制電路無法完成陽極高壓發生改變時，同步改變燈絲電流大小，以確保管電流的穩定。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對上述缺陷提供一種X光機管電流控制電路，以達到在陽極高壓發生改變時，通過切換控制電路來控制燈絲電流跟陽極高壓做相應改變，以確保管電流穩定。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案為：一種X光機管電流控制電路，包括用於根據PWM控制晶片的控制信號調節燈絲電流的燈絲電流調節電路，其特徵在於：還包括燈絲電流閉環控制電路、管電流閉環控制電路和開關切換電路，所述燈絲電流閉環控制電路的輸入端輸入燈絲電流取樣信號，所述管電流閉環控制電路輸入端輸入管電流取樣信號，所述燈絲電流閉環控制電路的輸出端和管電流閉環控制電路的輸出端均連接開關切換電路，所述開關切換電路控制燈絲電流閉環控制電路和管電流閉環控制電路的其中之一與PWM控制晶片連接。在陽極高壓發生改變時，開關切換電路切換管電流閉環控制電路連接PWM控制晶片控制燈絲電流隨管電流發生相應的變化，從而使管電流保持穩定；

所述開關切換電路採用開關晶片的構成形式。

所述開關晶片的信號輸入端分別連接燈絲電流閉環控制電路的輸出端和管電流閉環控制電路的輸出端，其切換控制輸入端輸入切換控制信號以控制切換燈絲電流閉環控制電路和管電流閉環控制電路。

該控制電路還包括用於輸出切換控制信號以完成切換晶片切換的比較電路，所述比較電路對輸入的高壓停止信號和管電流閉環控制電路的輸出信號進行比較後輸出相應信號值開關晶片。

所述的管電流閉環控制電流包括運放第一運放、第二運放，所述第一運放的同相輸入端輸入管電流採樣信號、反相輸入端分別接地和通過電阻連接輸出端，所述第一運放的輸出端連接所述第二運放的反相輸入端，所述第二運放的同相輸入端輸入基準信號，所述第二運放的反相輸入端通過電阻連接輸出端，所述第二運放的輸出端連接開關切換電路的輸入端。

所述燈絲電流閉環控制電路包括第三運放、第四運放、第五運放，燈絲電流採樣信號輸入至第三運放的同相輸入端，其反相輸入端分別連接第三運放的輸出端、第五運放的反相輸入端，第三運放的輸出端連接第四運放的反相輸入端，第四運放的同相輸入端與電位器連接，電位器兩端分別連接電源和接地，第四運放的輸出端通過兩個二極體組成雙向穩壓二極體連接第五運放的同相輸入端，所述第五運放的反相輸入端依次通過電阻、電容連接其輸出端，所述第五運放輸出端連接開關切換電路的輸入端。

本實用新型的優點為：控制電路簡單，電路設計容易實現，能夠在高壓改變造成管電流改變時，控制燈絲加熱電流跟隨相應改變，保證管電流的穩定。

附圖說明

下面將結合附圖寄具體實施方式對本實用新型做進一步說明。

圖1為本實用新型控制電路的原理框圖。

圖2為本實用新型具體電路原理圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種X光機管電流控制電路，包括用於根據PWM控制晶片的控制信號調節燈絲電流的燈絲電流調節電路、燈絲電流閉環控制電路、管電流閉環控制電路和開關切換電路，燈絲電流閉環控制電路的輸入端輸入燈絲電流取樣信號，管電流閉環控制電路輸入端輸入管電流取樣信號，燈絲電流閉環控制電路的輸出端和管電流閉環控制電路的輸出端均連接開關切換電路，開關切換電路控制燈絲電流閉環控制電路和管電流閉環控制電路的其中之一與PWM控制晶片連接。在陽極高壓發生改變時，開關切換電路切換管電流閉環控制電路連接PWM控制晶片控制燈絲電流隨管電流發生相應的變化，從而使管電流保持穩定；燈絲電流閉環控制電路控制燈絲電流保持穩定不變，在陽極高壓不變時，切換燈絲電流閉環控制電路控制電死電流穩定，從而保證管電流穩定。即燈絲電流閉環控制電路用於控制燈絲電流在非高壓狀態下閉環控制，從而穩定燈絲電流，管電流閉環控制電路，在陽極高壓變化引起管電流發生變化時，通過管電流閉環控制電路輸出控制信號經PWM控制晶片控制燈絲電流跟隨變化，從而穩定管電流。開關切換電路用於在陽極高壓穩定下或陽極高下改變情況下，相應的切換至燈絲電流閉環控制電路或管電流閉環控制電路控制燈絲電流。其組成由切換開關晶片組成，切換開關晶片可以為型號為CD4053高速模擬切換開關晶片。

開關晶片的輸入端分別連接燈絲電流閉環控制電路和管電流閉環控制電路，開關晶片的切換控制輸入端輸入切換控制信號以控制切換燈絲電流閉環控制電路和管電流閉環控制電路。比較電路，用於輸出切換控制信號，使得切換開關切換動作。

本實用新型的工作原理是：在非高壓狀態下，即陽極高壓穩定狀態下，開關切換電路切換控制信號輸入端輸入控制信號控制切換晶片切換至燈絲電流閉環控制電路，控制燈絲電流穩定，此時，陽極高壓穩定，管電流與燈絲電流相關，保證燈絲電流閉環控制，使得管電流穩定；在陽極加入高壓，即陽極高壓發生了變化，造成電場強度增加，使得電子移動速度加快，造成管電流的變化，此時切換開關晶片的切換控制輸入端輸入控制信號根據控制信號切換使用管電流閉環控制電路對PWM晶片進行控制，通過調節PWM控制晶片輸出的PWM控制信號的佔空比來調節燈絲電流控制電路，使燈絲電流隨管電流相應的發生變化，消除電壓變化的影響，從而穩定管電流。

下面將對本實用新型各電路模塊做具體說明。

如圖2所示，切換開關電路的開關晶片採用CD4053，管電流閉環控制電路包括第一運放N4A、第二運放N4C，第一運放N4A同相輸入端通過電阻R16輸入管電流採集信號Iin，反相輸入端通過電阻R12接地同時通過電阻R14與第一運放N4A的輸出端連接，其輸出端通過電阻R15連接第二運放N4C的反相輸入端，第二運放N4C的同相輸入端輸入基準信號Iref，管電流基準信號Iref通過電阻R23輸入到同相輸入端同時同相輸入端通過電容C9接地。第二運放N4c的輸出端通過電阻R18連接至開關晶片的13腳。

燈絲電流採樣信號Isample通過電阻輸入到燈絲電流閉環控制電路第三運放N3C的同相輸入端，其輸出端通過電阻R13連接第四運放的反相輸入端，第三運放N3C的反相輸入端分別連接第三運放N3C的輸出端、第五運放N3A的反相輸入端。第四運放N3D的同相輸入端通過電阻連接電位器RP4，電位器RP4兩端分別連接電源VCC(+15V)和接地。第四運放N3D的反相輸入端通過電容C5連接其輸出端，其輸出端連接由兩個二極體組成的雙向穩壓二極體電路，即其輸出端連接二極體V1的陽極，V1的引腳連接V2的陰極，V2的陽極通過電阻R9連接第五運放N3A的同相輸入端。+15V電源通過電位器RP2、電阻R7接地，V1的陰極連接在電阻R7和電位器RP2之間。第五運放N3A的輸出端通過電阻R22連接開關晶片的12腳，其反相輸入端依次通過電阻R21、電容C8連接輸出端。

切換開關的切換控制信號實現方式可以多種，本實用新型一種優選的方式為比較電路由比較器晶片N1及其外圍電路組成，高壓信號HVoff通過電阻R1與隔離光耦E1的1腳連接，光耦E2的1腳連接光耦E1的2腳，光耦E1的4腳通過電阻R2接+15V電壓，其3腳輸出至比較器晶片的3腳，即比較器晶片的輸入「-」端，在比較器晶片N1的3腳與光耦E1的3腳之間電連接電位器RP1的調節端，電位器RP1的兩端分別連接+15v和電源地。控制信號的地VIOG連接光耦E2的2腳，光耦E2的3腳輸出連接至第二運放的反相輸入端，4腳通過電阻R3連接+15v。比較器晶片輸出引腳7腳連接在開關晶片N2的9腳，開關晶片的10腳、11腳均連接至9腳。開關晶片的16腳接+15V，8腳通過電容C2連接16腳，開關晶片N2的輸出引腳14腳連接PWM控制晶片。

開關晶片可以採用CD4053晶片，該晶片為高速模擬切換開關晶片，具有高速穩定的切換速度。燈絲電流閉環控制電路的輸出端連接至開關晶片的12腳，管電流閉環控制電路連接開關晶片的13腳。同時與管電流閉環控制電路的輸出端連接的開關晶片的13腳通過電阻R8連接在第六運放N3B的同相輸入端其反相輸入端分別通過電阻R11接地、通過電容C10接其輸出端，其輸出端通過雙二極體組成的雙向穩壓電路連接比較器晶片N1的2腳，比較器晶片的2腳，即比較器晶片N1的「+」輸入端，具體為第六運放N3B輸出端連接二極體V3的陽極，V3的陰極連接二極體V4的引腳，二極體V4的陽極連接比較器晶片的2腳，同時V4的陽極通過電容C11接地，V4的引腳分別通過電阻R24接地，電位器RP3、R20接+15V。陽極高壓發生變化，則比較器晶片的2腳和3腳輸入信號，比較器輸出相應的信號值至開關晶片，開關晶片控制管電流閉環控制電路連接至PWM控制晶片，由PWM控制晶片輸出具有不同佔空比的信號來控制燈絲電流根據管電流的變化相應發生變化，從而使得管電流保持穩定。本實用新型中未提到的晶片均可以採用現有技術中的晶片實現，而一些電路中的晶片外圍電路對於每個晶片的使用也是公知的可以通過晶片說明書獲得，這裡不做詳細說明。

上面結合附圖對本實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現並不受上述方式的限制，只要採用了本實用新型的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本實用新型的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本實用新型的保護範圍之內。