[发明专利]一种X射线灯丝电源

说明书

技术领域

本发明涉及灯丝电源领域，具体而言，涉及一种X射线灯丝电源。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，采用新技术实现X射线机的更新换代，使其达到小型化、自动化和智能化的要求，相配套的X射线灯丝电源也必须由原来的工频变换向高频变换方向发展。现在已有一些科研单位和公司已开始自主研制小型X光机，但对于灯丝加热电源来说，高压绝缘问题，使得灯丝电源一直没摆脱采用交流供电，高压隔离变压器，因此灯丝电流的稳定性也大打折扣，并且伴随着体积大、重量大、效率低、能耗高的问题。

传统的X射线灯丝电源为了达到高绝缘性，基本上都是采用可控硅工频相控电源工频变压方式控制灯丝电流，如图1所示。

工频交流电通过相控调压，然后经变压器降压，直接给灯丝提供电流。它的主要缺点是：工作频率为工频50Hz，体积大，重量重、输出电压纹波大、输出电压平均值低、变换效率低、动态性能差。

现在市场上已出现高频低压逆变灯丝电源，但基本采用频率不高的半桥逆变方式，恒流稳定性差，调节精度不高，电流纹波大，功耗高，绝缘不好，体积大。这些缺点限制了它的进一步应用。而直流超高频电磁场耦合能量方式克服了以上的缺点，已成为X射线灯丝电源的发展趋势。本文对应用在X射线灯丝精确恒流进行研究，对主电路结构、控制策略、工艺结构等方面做出详细讨论，提出实现方案。

本发明X射线小型灯丝电源正是结合当前X光机的市场需求以及

发展趋势，采用高频电磁场耦合能量新方式精确恒定灯丝电流，实现了X射线源的灯丝电流稳定性高、低功耗、小体积、绝缘性好、低成本，在市场拥有更强的竞争力。所以本发明有很好的实际用途和市场前景，具在很大的商业价值。

发明内容

X射线灯丝电源主要由灯丝恒流控制器、超高频推挽激励电路、电磁场耦合能量电路、灯丝电路、隔离反馈电路组成。与目前国内X射线灯丝电源相比，采用低压直流激励，降低了由电网电压带来的纹波，使恒流更加稳定，实现灯丝电流的隔离精确恒流控制。电磁场耦合能量电路采用超高频，不仅提高了能量传输的效率，同时减小整个系统的体积和重量以利于便携式工作。

如图2所示为本发明的X光管灯丝电流稳定与控制设计框图。

由于X光管的灯丝与高压电源（0～-100Kv）的输出端直接相连，因此采用传统的直接电气连接方式的恒流源控制方式将使该恒流源的设计难度极大，且大大增加芯片选型与电路设计的难度；同时由于电气方式连接必将影响这个系统尤其是低压系统的稳定性。

本系统拟采用电磁场耦合能量的方式来控制灯丝的电流。通过一个高频磁芯来完成电磁场能量的耦合传递工作。具体的连接方式参见图2.激励频率越高，磁场也越容易耦合到次级线圈当中。灯丝本身是与高压电源的负高压直接相连，因此将灯丝与高压电源的连接线穿过高频磁芯并形成闭合线圈，从而能够获取激励线圈耦合过来的磁场能量，进而转化为电流；由于灯丝电流的改变将引起灯丝发射出来的电子束的强度，最终决定了阳极靶材上轰击而得到的X射线的强度，也正比于流经阳极的地线电流。因此可以通过线性光耦采样隔离的方式获取X光管的电流信号，该电流信号反馈到低压供电回路，改变低压供电回路对激励线圈的激励占空比，实现闭环电流稳定与控制。

采用外径20mm的美磁公司的77206型的高频铁硅铝磁环作为磁芯，在磁芯上绕制激励线圈，激励线圈中间引出一个抽头，使得灯丝电流控制回路可以采用推挽互补输出的方式驱动激励线圈，提高推动的效率和频率，激励线圈采用直径2mm的铜丝在高频铁硅铝磁环上缠绕4匝即可，次级线圈则只有一匝，因此激励线圈与次级线圈的电流比则为1∶4，可提高次级线圈的感生电流的大小。