[发明专利]一种低纹波高效率小型X光管高压电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于医疗、科教、工业领域。如医疗诊病、无损检测、公共交通、安全检查等方面的各种类型Ｘ光机仪器设备中的Ｘ射线管专用高压电源。具体而言，涉及一种X光管高压。

背景技术

X射线的穿透作用、电离作用、荧光作用使其在医学诊断、工业无损检测、安全检测等领域得到广泛应用，他为我国的地质、冶金，钢材、材料、化工等学科的发展起到重要的的作用。近年来，伴随新型半导体材料、电子技术的迅速发展以及X射线分析新方法不断地研究应用，X射线被用在新型尖端领域，成为现代科学研究中的现场元素分析、物质成分分析、晶体的点阵结构分析、能量色散X射线荧光分析等更加可靠，更加方便的分析和检查手段，使得其在环境监测、地质勘探、材料分析、工业生产过程质量监控以及生物医学和科学研究中起到重要作用。

传统的X射线源普遍采用工频高压型发生器，使得X射线源的体积大、重量大、效率低、能耗高、射线稳定性差、成像质量低、移动性差。目前，国内已有一些科研单位和公司已开始自主研制小型X光管，普遍存在控制精度低，实时响应慢，检测手段落后、发生故障不能自我保护的特点，与国外产品相比还有一定的技术差距。国内的微型X射线直流高压电源基本都还是以进口为主。但引进的国外同类产品成本高，维修困难。工业技术的迅速发展，对高质量、高可靠性、高稳定性、高效率、便携式X射线机需求猛增。设计一款输出纹波小、便携式、高稳定性、直流高压X射线机电源具在很大的商业价值。

从上世纪八十年代到现在，大功率的高压直流电源基本上都是采用可控硅工频相控电源，如图1所示。

工频交流电通过相控调压，然后经高压变压器升压，最后整流后得到直流高压。它的主要缺点是：

(1)工作频率为工频50Hz，体积大，重量重；

(2)输出电压纹波大；

(3)输出电压平均值低

(4)变换效率低；

(5)动态性能差。

工频高压电源的这些缺点限制了它在一些高压场合的进一步应用。而高频高压直流电源克服了前者的缺点，已成为高压大功率电源的发展趋势。

迷你X射线直流高压电源的设计重在X射线源的纹波小、便携性、低功耗，以利于便携式携带工作。高稳定高压电源是获得稳定X射线的关键因素，以及考虑到X射线在使用过程中需要的射线强度不同，所以在微型化的基础上对高压电源要求有很高的稳定性。

发明内容

迷你X射线直流高压电源主要由高压控制器、直流推挽逆变电路、高频变压器、负倍压电路、隔离反馈电路组成。与目前国内X射线源相比，采用低压直流逆变，降低了由电网电压带来的纹波，使高压输出更加稳定。逆变电路采用推挽高频逆变，不仅提高了变压器的效率，同时减小变压器的匝数比、体积和重量以利于便携式工作。

本发明的目的在于提供了一种小型X射线直流高压电源。

所述电源包括推挽逆变电路，高频变压器和低纹波负倍压电流的独特电路结构，并采用微型高压绝缘封装。

优选地，本发明的电源还包括高压控制器，隔离电路，电压反馈。

优选地，本发明的电源还包括低压直流电源。

如图2所示，示出了本发明的整体电路框图。

高压电路拓扑结构：

本发明考虑到低功耗及便携性的要求，高压电源采用隔离推挽式开关变换器，双向励磁不仅提高了磁滞回线的利用率，以及减小变压器的匝数比、体积和重量，同时避免了磁心单向饱和带来的功率开关损耗，且适合低输入电压和小功率电源。

功率驱动电路：

选用MOSFET管驱动，可以减小开关损耗，由高压控制器输出两路相位相差180度，占空比小于50的两路方波驱动MOSFET管，避免了两个MOSFET管共态导通的情况。并且用两个稳压二极管钳位栅极电压，防止过高的尖峰电压损坏MOSFET管。为减小导通电阻的压降，采用多个器件并联。

高频变压器：

高压电源的高频化可以使电源系统小型化，系统动态反应速度加快，电源装置效率高，并能有效抑制环境噪声污染。所以我们采用高频变压器。为了防止铁芯瞬态饱和，从而产生很大的浪涌电流，我们增加了软启动环节，启动时减小功率管的导通脉冲宽度，然后逐渐增大磁感应强度到稳态值。为减小变压器绕组的漏感，采用瘦高型变压器，增加绕组高度，减小绕组厚度。为了消除由分布电容和自感电压造成的高频自由振荡，我们增加了吸收电路。

超低纹波的电容倍压电路设计：