醫用電子直線加速器磁控管燈絲電壓調節器的製作方法
2023-05-09 10:07:36 1
本實用新型涉及一種磁控管燈絲電壓調節裝置，具體涉及一種醫用電子直線加速器磁控管燈絲電壓調節器。
背景技術：
傳統的醫用電子直線加速器微波系統打火現象比較頻繁，容易導致醫用電子直線加速器工作故障。磁控管是微波系統常用的功率源，磁控管工作狀態的不穩定是導致微波系統打火的主要原因。而影響磁控管工作狀態的主要因素是磁控管燈絲電壓。傳統的磁控管燈絲電壓控制方式是分段式，即根據輸入到磁控管的脈衝功率不同對磁控管燈絲電壓分段輸入，常用三段式燈絲電壓。
隨著醫用電子直線加速器技術的發展，產生了一些新型的治療方式，如調強放射治療，磁控管的輸入脈衝功率在治療過程中會持續變化，變化的輸入脈衝功率會引起磁控管工作狀態變化，導致磁控管工作不穩定。而分段式磁控管燈絲電壓控制方式只能在磁控管燈絲電壓與輸入脈衝功率匹配的很小範圍內讓磁控管處於最佳工作狀態，當輸入脈衝功率在其他值或連續變化時，磁控管依然容易出現打火現象。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本實用新型的目的在於：提供一種醫用電子直線加速器磁控管燈絲電壓調節器，通過PWM電路連續調節輸出電壓，使磁控管燈絲電壓不再是幾個固定的值，最大程度的避免磁控管打火現象，延長磁控管使用壽命。
本實用新型為解決其技術問題所採用的技術方案為：
所述醫用電子直線加速器磁控管燈絲電壓調節器，包括供電模塊、控制晶片和PWM電路，所述供電模塊為控制晶片和PWM電路供電，所述控制晶片通過CAN總線連接至醫用電子直線加速器的上位機，並通過PWM電路連接至磁控管燈絲電源箱，所述磁控管燈絲電源箱內設MCU板、晶閘管開關控制電路和電壓調製電路，所述PWM電路輸出端連接至MCU板，所述MCU板順次連接晶閘管開關控制電路和電壓調製電路，電壓調製電路通過脈衝變壓器連接至磁控管燈絲。
本實用新型通過供電模塊為控制晶片和PWM電路提供工作電源，供其正常工作。控制晶片通過CAN總線連接至醫用電子直線加速器上位機，接收上位機下發的磁控管燈絲電壓調節指令，並轉換為PWM信號，該信號經PWM電路處理後輸出至磁控管燈絲電源箱，信號進入磁控管燈絲電源箱後，經過其內部的MCU板轉換為頻率可調的數字脈衝信號，並經其MCU板的數字量輸出埠輸出數位訊號，然後經過晶閘管開關控制電路和電壓調製電路處理後輸出到脈衝變壓器，由脈衝變壓器輸出磁控管燈絲工作電壓。
其中，優選方案為：
所述PWM電路包括順次連接的光耦隔離電路、直流電壓變換電路和電壓跟隨電路，所述電壓跟隨電路輸出端連接至磁控管燈絲電源箱，PWM電路通過光耦隔離電路隔離從控制晶片過來的控制信號，避免故障情況下控制晶片損壞，並通過直流電壓變換電路將控制晶片的控制信號線性轉換成12V的脈衝電壓，再通過電壓跟隨電路將該電壓值輸出，保證該電壓值不受到後續電路的影響，穩定該電壓值。
所述控制晶片採用STM32微處理器。
與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：
本實用新型通過PWM電路連續調節輸出電壓，使磁控管燈絲電壓不再是幾個固定的值，最大程度的避免磁控管打火現象，延長磁控管使用壽命。工作時，供電模塊為控制晶片和PWM電路提供工作電源，控制晶片通過CAN總線連接至醫用電子直線加速器上位機，接收上位機下發的磁控管燈絲電壓調節指令，並轉換為PWM信號，該信號經PWM電路處理後輸出至磁控管燈絲電源箱，信號進入磁控管燈絲電源箱後，信號進入磁控管燈絲電源箱後，經過處理後輸出到脈衝變壓器，由脈衝變壓器輸出磁控管燈絲工作電壓。
附圖說明
圖1是本實用新型結構框圖。
圖2是本實用新型PWM電路原理圖。
圖3是閘管開關控制電路和電壓調製電路原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型實施例做進一步描述：
實施例1：
如圖1所示，本實用新型所述醫用電子直線加速器磁控管燈絲電壓調節器，包括供電模塊、控制晶片和PWM電路，所述供電模塊為控制晶片和PWM電路供電，所述控制晶片通過CAN總線連接至醫用電子直線加速器的上位機，並通過PWM電路連接至磁控管燈絲電源箱，所述磁控管燈絲電源箱內設MCU板、晶閘管開關控制電路和電壓調製電路，所述PWM電路輸出端連接至MCU板，所述MCU板順次連接晶閘管開關控制電路和電壓調製電路，電壓調製電路通過脈衝變壓器連接至磁控管燈絲。
其中，控制晶片採用STM32微處理器，如圖2所示，PWM電路包括順次連接的光耦隔離電路、直流電壓變換電路和電壓跟隨電路，所述電壓跟隨電路輸出端連接至磁控管燈絲電源箱，PWM電路通過光耦隔離電路隔離從控制晶片過來的控制信號PIB8，避免故障情況下控制晶片損壞，並通過由電阻R1-R4和電容C1、C2組成的直流電壓變換電路將控制晶片的控制信號PIB8線性轉換成12V的脈衝電壓，再通過電壓跟隨電路將該電壓值輸出，保證該電壓值不受到後續電路的影響，穩定該電壓值。
如圖3所示，PWM電路輸出的MFILICON+和MFILICON-信號進入磁控管燈絲電源箱，作為控制信號調節磁控管燈絲電源箱輸出的直流電壓。磁控管燈絲電源箱內部有獨立的MCU板，用於自身功能的實現。MFILICON+和MFILICON-信號進入磁控管燈絲電源箱後，經MCU板轉換為四路數位訊號，經數字量輸出埠PIB1、PIB2、PIB3、PIB4輸出，四路數位訊號分別經光耦隔離後再由集成電路Q1、Q2、Q3、Q4放大，作為晶閘管VT1、VT2、VT3、VT4的控制信號；電壓調製電路包括隔離變壓器、可調閘流管整流電路及濾波電路，市電進入磁控管燈絲電源箱後，經隔離變壓器T1隔離後輸出，由晶閘管VT1、VT2、VT3、VT4組成的可調閘流管整流電路轉換為高頻脈衝，經電阻R11、R12和穩壓二極體D1組成的濾波電路後輸出到隔離變壓器T2，再經過由電阻R13、R14和極性電容C3、C4組成的電路後轉換為直流電壓DSDL+和DSDL-，輸出到脈衝變壓器，磁控管燈絲電源箱能夠線性放大MFILICON+和MFILICON-的電壓信號，並能夠提供大電流。
其中，四路數位訊號PIB1、PIB2、PIB3、PIB4為可調頻率的脈衝信號，其中PIB1和PIB4時序相同，PIB2和PIB3時序相同，其頻率與MFILICON+和MFILICON-之間的電壓差正相關。MCU板控制PIB1、PIB4在市電正弦波正向較高數值時開始導通，PIB1、PIB4的頻率由MFILICON+和MFILICON-之間的電壓差決定。MCU板控制PIB2、PIB3在市電正弦波反向較高數值時開始導通，PIB2、PIB3的頻率由MFILICON+和MFILICON-之間的電壓差決定。
本實用新型通過PWM電路連續調節輸出電壓，使磁控管燈絲電壓不再是幾個固定的值，最大程度的避免磁控管打火現象。工作時，供電模塊為控制晶片和PWM電路提供工作電源，供電模塊可採用充電電池或電壓轉換電路，電壓轉換電路採用現有結構，可直接將市電轉換為控制晶片和PWM電路所需的工作電源。控制晶片通過CAN總線連接至醫用電子直線加速器上位機，接收上位機下發的磁控管燈絲電壓調節指令，並轉換為PWM信號，該信號經PWM電路處理後輸出至磁控管燈絲電源箱，信號進入磁控管燈絲電源箱後，經過處理後輸出到脈衝變壓器，由脈衝變壓器輸出磁控管燈絲工作電壓。
需要說明的是，上述功能實現所依賴的電腦程式屬於本領域技術人員公知技術。