JP3480589B2 - Ｘ線管フィラメント加熱回路 - Google Patents
Ｘ線管フィラメント加熱回路Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線管の陰極であるフ
ィラメントを高温に加熱し、陽極であるターゲットに衝
突する熱電子量を制御可能の電源回路であるＸ線管フィ
ラメント加熱回路に係り、特に高速にフィラメント加熱
することができるＸ線管フィラメント加熱回路に関する
ものである。
ィラメントを高温に加熱し、陽極であるターゲットに衝
突する熱電子量を制御可能の電源回路であるＸ線管フィ
ラメント加熱回路に係り、特に高速にフィラメント加熱
することができるＸ線管フィラメント加熱回路に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線はＸ線管の陽極及び陰極間に高電圧
を印加し、高温に加熱した陰極であるフィラメントから
放出した熱電子が陽極に衝突することにより得られる
が、この際、前記フィラメントを高温に加熱する電源回
路がＸ線管フィラメント加熱回路である。
を印加し、高温に加熱した陰極であるフィラメントから
放出した熱電子が陽極に衝突することにより得られる
が、この際、前記フィラメントを高温に加熱する電源回
路がＸ線管フィラメント加熱回路である。
【０００３】このようなＸ線管フィラメント加熱回路に
おいて、フィラメントを高温に加熱する方法としては、
電力変換用のインバータを用いて商用交流電源より高周
波の交流電流を得、これによりフィラメントを加熱する
交流加熱法がある。
おいて、フィラメントを高温に加熱する方法としては、
電力変換用のインバータを用いて商用交流電源より高周
波の交流電流を得、これによりフィラメントを加熱する
交流加熱法がある。
【０００４】従来のこの種の交流加熱法によるＸ線管フ
ィラメント加熱回路は、商用交流電源を直流に整流し、
チョッパ回路のデューティの制御により、そのチョッパ
回路に接続された平滑用コンデンサの電圧を調整し、電
力変換用インバータに入力する直流電圧値を変化し、出
力を制御している。
ィラメント加熱回路は、商用交流電源を直流に整流し、
チョッパ回路のデューティの制御により、そのチョッパ
回路に接続された平滑用コンデンサの電圧を調整し、電
力変換用インバータに入力する直流電圧値を変化し、出
力を制御している。
【０００５】前記インバータは電力変換用のスイッチン
グ素子をハーフブリッジ状に接続構成された電圧型のイ
ンバータで、チョッパ回路の直流出力を商用交流電源の
周波数よりも高周波の矩形波状の交流電流に変換する。
この矩形波状の交流電流は、加熱変圧器にて絶縁し、高
電圧ケーブルを介してＸ線管のフィラメントに供給し
て、そのフィラメントを高温に加熱するものである。
グ素子をハーフブリッジ状に接続構成された電圧型のイ
ンバータで、チョッパ回路の直流出力を商用交流電源の
周波数よりも高周波の矩形波状の交流電流に変換する。
この矩形波状の交流電流は、加熱変圧器にて絶縁し、高
電圧ケーブルを介してＸ線管のフィラメントに供給し
て、そのフィラメントを高温に加熱するものである。
【０００６】ここで、フィラメント電流の安定化に関し
ては、前記平滑用コンデンサの直流電圧値を検出し、そ
の検出値とフィラメント電流が一致するように電圧フィ
ードバック制御を行っている。
ては、前記平滑用コンデンサの直流電圧値を検出し、そ
の検出値とフィラメント電流が一致するように電圧フィ
ードバック制御を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来回路では、高
周波電流をフィラメントに供給するもので、管電圧，管
電流波形に現れる脈動が少ないという交流加熱の利点を
もっているが、電力変換用のインバータの入力電圧を調
整するチョッパ回路が大電流を扱うために回路が大型に
なること、スイッチング時のノイズが非常に大きくなる
ことが問題とされている。また、管電圧，管電流波形に
現れる脈動を更に小さくし、安定したＸ線を得るために
は、より高周波化する必要がある。
周波電流をフィラメントに供給するもので、管電圧，管
電流波形に現れる脈動が少ないという交流加熱の利点を
もっているが、電力変換用のインバータの入力電圧を調
整するチョッパ回路が大電流を扱うために回路が大型に
なること、スイッチング時のノイズが非常に大きくなる
ことが問題とされている。また、管電圧，管電流波形に
現れる脈動を更に小さくし、安定したＸ線を得るために
は、より高周波化する必要がある。
【０００８】高周波化する場合、加熱変圧器の漏れイン
ダクタンスによる電流応答遅れや、高電圧ケーブルのイ
ンダクタンスによる電流波形の歪みが問題となるため、
従来回路では、周波数を現状より高周波化することが困
難となっていた。このため従来回路では、安定したＸ線
を短い準備時間で曝射させることができないという問題
点があった。
ダクタンスによる電流応答遅れや、高電圧ケーブルのイ
ンダクタンスによる電流波形の歪みが問題となるため、
従来回路では、周波数を現状より高周波化することが困
難となっていた。このため従来回路では、安定したＸ線
を短い準備時間で曝射させることができないという問題
点があった。
【０００９】本発明の目的は、チョッパ回路が大型化し
たり、スイッチング時のノイズが非常に大きくなること
をなくし、周波数を更に高くした場合でも、加熱変圧器
の漏れインダクタンスによる電流応答の遅れ、高電圧ケ
ーブルのインダクタンスによる波形の歪みを低減し、負
荷であるフィラメントに十分な電流を迅速に供給するこ
とができ、安定したＸ線を短い準備時間で曝射させるこ
とのできるＸ線管フィラメント加熱回路を提供すること
にある。
たり、スイッチング時のノイズが非常に大きくなること
をなくし、周波数を更に高くした場合でも、加熱変圧器
の漏れインダクタンスによる電流応答の遅れ、高電圧ケ
ーブルのインダクタンスによる波形の歪みを低減し、負
荷であるフィラメントに十分な電流を迅速に供給するこ
とができ、安定したＸ線を短い準備時間で曝射させるこ
とのできるＸ線管フィラメント加熱回路を提供すること
にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的は、直流電圧源
と、この直流電圧源からの直流を高周波の交流に変換す
るインバータと、このインバータの出力交流電圧を絶縁
する加熱変圧器と、この加熱変圧器の出力端とＸ線管の
フィラメントとを接続する高電圧ケーブルとを備え、前
記加熱変圧器の出力電圧を前記高電圧ケーブルを介して
Ｘ線管のフィラメントに印加して該Ｘ線管のフィラメン
トを加熱するＸ線管フィラメント加熱回路において、前
記フィラメントを所定の温度に加熱するための前記フィ
ラメントに流す電流の目標値の設定手段と、該フィラメ
ントの電流を検出する電流センサと、この電流センサに
よる検出電流を実効値に変換する交流―実効値変換回路
と、前記目標値と前記交流―実効値変換回路からの実効
値とが一致するように前記インバータの出力電圧を制御
する電流フィードバック制御回路とを備え、前記電流の
目標値設定手段にはパルス発生回路と加算回路を含み、
該パルス発生回路で作られた信号を微分して、Ｘ線曝射
準備期間中で最適にフィラメントが加熱される時定数を
持った微分波形にすると共に、該加算回路において該微
分波形を本加熱データと加算して新たな目標値を作るこ
とを特徴とするＸ線管フィラメント加熱回路を提供する
ことで達成される。また、前記目標値の微分波形は、Ｘ
線曝射期間中はＸ線曝射中よりも大きい形状であること
を特徴とする。また、前記実効値は、前記電流センサを
前記インバータの出力側に設けて該インバータの出力交
流電圧を検出し、この電流を前記交流―実効値変換回路
で実効値に変換することを特徴とする。
と、この直流電圧源からの直流を高周波の交流に変換す
るインバータと、このインバータの出力交流電圧を絶縁
する加熱変圧器と、この加熱変圧器の出力端とＸ線管の
フィラメントとを接続する高電圧ケーブルとを備え、前
記加熱変圧器の出力電圧を前記高電圧ケーブルを介して
Ｘ線管のフィラメントに印加して該Ｘ線管のフィラメン
トを加熱するＸ線管フィラメント加熱回路において、前
記フィラメントを所定の温度に加熱するための前記フィ
ラメントに流す電流の目標値の設定手段と、該フィラメ
ントの電流を検出する電流センサと、この電流センサに
よる検出電流を実効値に変換する交流―実効値変換回路
と、前記目標値と前記交流―実効値変換回路からの実効
値とが一致するように前記インバータの出力電圧を制御
する電流フィードバック制御回路とを備え、前記電流の
目標値設定手段にはパルス発生回路と加算回路を含み、
該パルス発生回路で作られた信号を微分して、Ｘ線曝射
準備期間中で最適にフィラメントが加熱される時定数を
持った微分波形にすると共に、該加算回路において該微
分波形を本加熱データと加算して新たな目標値を作るこ
とを特徴とするＸ線管フィラメント加熱回路を提供する
ことで達成される。また、前記目標値の微分波形は、Ｘ
線曝射期間中はＸ線曝射中よりも大きい形状であること
を特徴とする。また、前記実効値は、前記電流センサを
前記インバータの出力側に設けて該インバータの出力交
流電圧を検出し、この電流を前記交流―実効値変換回路
で実効値に変換することを特徴とする。
【００１１】
【作用】交流−実効値変換回路は、Ｘ線管フィラメント
への供給電流を検出する電流センサの検出電流を実効値
に変換する。電流フィードバック制御回路は、交流−実
効値変換回路からの実効値を検出値としてインバータを
電流フィードバック制御する。そして、例えばパルス発
生回路、微分回路及び加算回路からなるオーバーシュー
ト手段は、電流フィードバック制御回路の目標値を曝射
準備期間中は大きく設定しＸ線管フィラメントを短時間
で設定温度に到達させる。
への供給電流を検出する電流センサの検出電流を実効値
に変換する。電流フィードバック制御回路は、交流−実
効値変換回路からの実効値を検出値としてインバータを
電流フィードバック制御する。そして、例えばパルス発
生回路、微分回路及び加算回路からなるオーバーシュー
ト手段は、電流フィードバック制御回路の目標値を曝射
準備期間中は大きく設定しＸ線管フィラメントを短時間
で設定温度に到達させる。
【００１２】これにより、曝射準備期間中に設定値より
大きなフィラメント電流が供給されることになり、曝射
準備時間が短縮でき、負荷であるフィラメントに十分な
電流を供給でき、安定したＸ線の供給が可能となる。
大きなフィラメント電流が供給されることになり、曝射
準備時間が短縮でき、負荷であるフィラメントに十分な
電流を供給でき、安定したＸ線の供給が可能となる。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明によるＸ線管フィラメント加熱回路
の一実施例を示す図である
する。図１は本発明によるＸ線管フィラメント加熱回路
の一実施例を示す図である
【００１４】図１において、直流電圧源１は、例えば商
用交流電源とダイオードブリッジ整流回路との組合わせ
によって構成されている。インバータ２は、直流電圧源
１の出力電圧を高周波の交流電圧に変換するもので、Ｍ
ＯＳ型の電界効果トランジスタ（以下、ＭＯＳＦＥＴと
記す）からなる４つのスイッチング素子３ａ〜３ｄをブ
リッジ状に接続してなるものである。このスイッチング
素子３ａ〜３ｄには、フライホイールダイオード４ａ〜
４ｄがそれぞれ並列接続されている。
用交流電源とダイオードブリッジ整流回路との組合わせ
によって構成されている。インバータ２は、直流電圧源
１の出力電圧を高周波の交流電圧に変換するもので、Ｍ
ＯＳ型の電界効果トランジスタ（以下、ＭＯＳＦＥＴと
記す）からなる４つのスイッチング素子３ａ〜３ｄをブ
リッジ状に接続してなるものである。このスイッチング
素子３ａ〜３ｄには、フライホイールダイオード４ａ〜
４ｄがそれぞれ並列接続されている。
【００１５】図２は、上記直流電圧源１、インバータ２
のスイッチング素子３ａ〜３ｂの電圧波形、インバータ
２の出力電圧波形及び後述共振回路の電流波形を示して
いる。スイッチング素子３ａとスイッチング素子３ｄ、
スイッチング素子３ｂとスイッチング素子３ｃの電圧の
合成により、直流電圧源１の直流電圧は図２に示すよう
な交流電圧（インバータ２の出力電圧）へと変換され
る。
のスイッチング素子３ａ〜３ｂの電圧波形、インバータ
２の出力電圧波形及び後述共振回路の電流波形を示して
いる。スイッチング素子３ａとスイッチング素子３ｄ、
スイッチング素子３ｂとスイッチング素子３ｃの電圧の
合成により、直流電圧源１の直流電圧は図２に示すよう
な交流電圧（インバータ２の出力電圧）へと変換され
る。
【００１６】上記交流電圧は共振用コンデンサ５の静電
容量と加熱変圧器６の１次側漏れインダクタンス７と高
電圧ケーブル９の１次側換算したインダクタンス８で構
成された共振回路により、図２に示すような正弦波状の
交流電流となる。
容量と加熱変圧器６の１次側漏れインダクタンス７と高
電圧ケーブル９の１次側換算したインダクタンス８で構
成された共振回路により、図２に示すような正弦波状の
交流電流となる。
【００１７】この共振回路により、加熱変圧器６の１次
側漏れインダクタンス７と高電圧ケーブル９のインダク
タンス８は打ち消され、１次側漏れインダクタンス７に
よるフィラメント電流の立上がり遅れを低減すると共に
十分なフィラメント電流を供給することができる。
側漏れインダクタンス７と高電圧ケーブル９のインダク
タンス８は打ち消され、１次側漏れインダクタンス７に
よるフィラメント電流の立上がり遅れを低減すると共に
十分なフィラメント電流を供給することができる。
【００１８】１９は、予備加熱をするための予備加熱デ
ータから本加熱をするための本加熱データに切り替える
ための加熱データ切替スイッチである。加熱データが本
加熱に切り替わると、パルス発生回路１８でパルスが生
成される。微分回路１７は、パルス発生回路１８で作ら
れた信号を曝射準備期間中で最適にフィラメント１１が
加熱される時定数をもつ微分波形にするもので、加算回
路１６からはそれらが加算された信号が出力される。こ
の様子を図３に示す。
ータから本加熱をするための本加熱データに切り替える
ための加熱データ切替スイッチである。加熱データが本
加熱に切り替わると、パルス発生回路１８でパルスが生
成される。微分回路１７は、パルス発生回路１８で作ら
れた信号を曝射準備期間中で最適にフィラメント１１が
加熱される時定数をもつ微分波形にするもので、加算回
路１６からはそれらが加算された信号が出力される。こ
の様子を図３に示す。
【００１９】加算回路１６で作られた信号は、Ｘ線管１
０のフィラメント１１を本加熱するための加熱データの
新しい目標値となる。
０のフィラメント１１を本加熱するための加熱データの
新しい目標値となる。
【００２０】また、インバータ２で変換された高周波の
交流電流は、電流センサ１２で検出され、交流−実効値
変換回路１３にて実効値に変換され、加算回路１６で作
られた目標値と一致するように電流フィードバック制御
回路である比例−積分制御回路１５に与えられ、比例−
積分制御される。比例−積分制御回路１５の出力信号は
ゲート駆動回路１４に与えられ、インバータ２を駆動す
る。
交流電流は、電流センサ１２で検出され、交流−実効値
変換回路１３にて実効値に変換され、加算回路１６で作
られた目標値と一致するように電流フィードバック制御
回路である比例−積分制御回路１５に与えられ、比例−
積分制御される。比例−積分制御回路１５の出力信号は
ゲート駆動回路１４に与えられ、インバータ２を駆動す
る。
【００２１】上記のように、曝射準備期間中に加熱デー
タをフィラメント１１が最適に加熱されるよう設定値よ
り大きくする（従来回路は設定値のまま一定である）こ
とで、フィラメント１１の温度は図４に示すようにな
り、曝射準備期間中に十分に加熱でき、曝射準備時間の
短縮が可能となる。
タをフィラメント１１が最適に加熱されるよう設定値よ
り大きくする（従来回路は設定値のまま一定である）こ
とで、フィラメント１１の温度は図４に示すようにな
り、曝射準備期間中に十分に加熱でき、曝射準備時間の
短縮が可能となる。
【００２２】なお、上述実施例では、インバータとして
共振型のインバータを用い、スイッチング素子にはＭＯ
ＳＦＥＴを用い、制御手段にはアナログ回路を用いた
が、インバータは共振型に限らず、スイッチング素子は
バイポーラトランジスタ，ＩＧＢＴなどの使用も可能
で、また制御手段としてはマイクロコンピュータなどの
使用が可能である。
共振型のインバータを用い、スイッチング素子にはＭＯ
ＳＦＥＴを用い、制御手段にはアナログ回路を用いた
が、インバータは共振型に限らず、スイッチング素子は
バイポーラトランジスタ，ＩＧＢＴなどの使用も可能
で、また制御手段としてはマイクロコンピュータなどの
使用が可能である。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、安
定したフィラメント電流をＸ線管のフィラメントに供給
することができると共に、曝射準備時間の大幅な短縮が
できるという効果がある。
定したフィラメント電流をＸ線管のフィラメントに供給
することができると共に、曝射準備時間の大幅な短縮が
できるという効果がある。
【図１】本発明回路の一実施例を示す図である。
【図２】図１中のインバータ各部の電圧，電流波形の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図３】図１中の各部の信号波形の一例を示す図であ
る。
る。
【図４】図１中のＸ線管フィラメントの温度変化の一例
を従来回路におけるものと比べて示す図である。
を従来回路におけるものと比べて示す図である。
１ 直流電圧源
２ インバータ
３ａ〜３ｄ スイッチング素子
４ａ〜３ｄ フライホイールダイオード
５ 共振用コンデンサ
６ 加熱変圧器
７ 加熱変圧器の１次側漏れインダクタンス
８ 高電圧ケーブルの１次換算したインダクタンス
９ 高電圧ケーブル
１０ Ｘ線管
１１ フィラメント
１２ 電流センサ
１３ 交流−実効値変換回路
１４ ゲート駆動回路
１５ 比例−積分制御回路
１６ 加算回路
１７ 微分回路
１８ パルス発生回路
１９ 加熱データ切替スイッチ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−10396（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−269999（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−121298（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−112497（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−50597（ＪＰ，Ａ)
実開 平５−15397（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05G 1/00 - 2/00
Claims (3)
- 【請求項１】 直流電圧源と、この直流電圧源からの直
流を高周波の交流に変換するインバータと、このインバ
ータの出力交流電圧を絶縁する加熱変圧器と、この加熱
変圧器の出力端とＸ線管のフィラメントとを接続する高
電圧ケーブルとを備え、前記加熱変圧器の出力電圧を前
記高電圧ケーブルを介してＸ線管のフィラメントに印加
して該Ｘ線管のフィラメントを加熱するＸ線管フィラメ
ント加熱回路において、前記フィラメントを所定の温度
に加熱するための前記フィラメントに流す電流の目標値
の設定手段と、該フィラメントの電流を検出する電流セ
ンサと、この電流センサによる検出電流を実効値に変換
する交流―実効値変換回路と、前記目標値と前記交流―
実効値変換回路からの実効値とが一致するように前記イ
ンバータの出力電圧を制御する電流フィードバック制御
回路とを備え、前記電流の目標値設定手段にはパルス発
生回路と加算回路を含み、該パルス発生回路で作られた
信号を微分して、Ｘ線曝射準備期間中で最適にフィラメ
ントが加熱される時定数を持った微分波形にすると共
に、該加算回路において該微分波形を本加熱データと加
算して新たな目標値を作ることを特徴とするＸ線管フィ
ラメント加熱回路。 - 【請求項２】 前記目標値の微分波形は、Ｘ線曝射準備
期間中はＸ線曝射中よりも大きい形状であることを特徴
とする請求項１に記載のＸ線管フィラメント加熱回路。 - 【請求項３】 前記実効値は、前記電流センサを前記イ
ンバータの出力側に設けて該インバータの出力交流電圧
を検出し、この電流を前記交流―実効値変換回路で実効
値に変換することを特徴とする請求項１に記載のＸ線管
フィラメント加熱回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02760894A JP3480589B2 (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | Ｘ線管フィラメント加熱回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02760894A JP3480589B2 (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | Ｘ線管フィラメント加熱回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07220893A JPH07220893A (ja) | 1995-08-18 |
| JP3480589B2 true JP3480589B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=12225648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02760894A Expired - Lifetime JP3480589B2 (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | Ｘ線管フィラメント加熱回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3480589B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006120548A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-05-11 | Toshiba Corp | Ｘ線管装置及びｘ線管の加熱制御方法 |
| JP5600930B2 (ja) * | 2009-12-11 | 2014-10-08 | 株式会社島津製作所 | Ｘ線撮影装置 |
| CN108987222B (zh) * | 2018-09-05 | 2023-10-27 | 杭州惠威无损探伤设备有限公司 | 一种lc谐振x射线管灯丝加热的电路结构 |
| CN111315104B (zh) * | 2020-03-27 | 2021-10-15 | 铭峰科技(珠海)有限公司 | 用于牙科cbct的电流闭环调整方法、装置及存储介质 |
| CN111568457B (zh) * | 2020-05-25 | 2023-08-04 | 明峰医疗系统股份有限公司 | 一种分段控制灯丝电流快速软启动的调节方法 |
-
1994
- 1994-02-01 JP JP02760894A patent/JP3480589B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07220893A (ja) | 1995-08-18 |
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