JPH0363200B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はＸ線高電圧装置に係り、特に、インバ
ータを適用した高電圧発生装置に関する。

〔発明の背景〕

第１図に、インバータを適用した高電圧発生装
置の構成を示す。図中、１は、商用の交流電源を
受電して直流にする第１の整流回路、２〜５はこ
の第１の整流回路を構成する整流素子、６は第１
の整流回路１の出力を平滑化するための直流リア
クトル、７は直流リアクトル６とともに第１の整
流回路１の出力を平滑するためのコンデンサ、８
は平滑化した直流電圧を交流に変換するインバー
タ、９はインバータ８の出力電圧を昇圧する高圧
変圧器、１０は高圧変圧器９で昇圧した交流電圧
を直流電圧にする第２の整流回路、１１は第２の
整流回路１０の出力電圧を平滑化するための平滑
コンデンサ、１２はＸ線管、１３はＸ線曝射開始
信号とＸ線停止信号に従つてインバータ８に曝射
信号を出力してその動作を制御する制御回路であ
る。従来の装置では、高電圧発生装置を商用電源
と接続し、Ｘ線曝射が可能となる状態では、コン
デンサ７は充電が完了している。このとき、Ｘ線
曝射信号が制御回路１３に出力すると、制御回路
１３は第２図のように曝射信号をインバータ８に
出力する。インバータ８は曝射信号に従つて直流
−交流変換を開始する。第３図はインバータ８が
直流−交流変換を開始した直後の高電圧発生装置
の等価回路である。２１はコンデンサ７の電圧に
等しい直流電源、２２は高圧変圧器９の漏れイン
ダクタンス、２３は平滑コンデンサ１１の容量、
２４はＸ線管の等価抵抗である。直流−交流変換
を開始した直後の回路動作は、第３図の回路のス
テツプ電圧応答となる。高圧変圧器９の漏れイン
ダクタンスは一般に小さく設計し、第３図のよう
に容量性負荷となる。このため、直流電源２１の
電圧が印加した直後は漏れインダクタンス２２に
過大な電流が丁流れ、容量２３の電圧はオーバー
シユートする。第１図でも同様の現象となるの
で、インバータ８が直流−交流変換を開始した直
後にはインバータ８に過大な電流が流れ、平滑コ
ンデンサ１１の電圧Voutは第２図のようにオー
バーシユートを生ずる。このオーバーシユート
は、Ｘ線写真に悪影響を与えるばかりでなく、Ｘ
線管１２の耐圧限界を越えたり、あるいは過電流
によつてインバータ８を破損する恐れがあるので
防止しなければならない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、Ｘ線曝射開始時のインバータ
の過電流およびＸ線管に印加する電圧のオーバー
シユートを抑制する高周波Ｘ線装置を提供するに
ある。

〔発明の概要〕

本発明の要点は、Ｘ線曝射開始時のインバータ
の過電流、および、Ｘ線管に印加する電圧のオー
バーシユートが等価回路のステツプ電圧応答であ
ることに着目し、インバータにステツプ状の直流
が印加しないように、インバータより電源側のコ
ンデンサの充電をＸ線の曝射と同時に開始し、曝
射終了後は、コンデンサの電圧を零とするにあ
る。

〔発明の実施例〕

第４図に本発明の一実施例を示す。３１，３３
は半導体スイツチ、３２は抵抗、３４はＸ線曝射
開始信号が入力した時点からＸ線停止信号が入力
するまで半導体スイツチ３１をオン状態にする信
号ａと、Ｘ線停止信号が入力した後、コンデンサ
７の電圧が零となる期間以上、抵抗３３をオン状
態にする信号ｂをそれぞれ半導体スイツチ３１お
よび３３に出力する制御回路である。

動作を第５図を用いて説明する。本発明の装置
は、商用の交流電源に接続しても半導体スイツチ
３１がオフ状態のため、コンデンサ７は充電され
ず電圧は零である。Ｘ線曝射開始信号が制御回路
１３および３４に入力されると、制御回路１３か
らはインバータ８に曝射信号を出力し、インバー
タ８は直流−交流変換を開始する。同時に制御回
路３４は半導体スイツチ３１をオンする信号ａを
出力して半導体スイツチ３１はオン状態となる。
すると、コンデンサ７は第１の整流回路１、半導
体スイツチ３１および直流リアクトル６を通して
充電が開始され、コンデンサ７の電圧Vinは第５
図のように上昇する。コンデンサ７はVinの平滑
化を図るために、通常は、電解コンデンサを使用
する。電解コンデンサは過大な突入電流や脈動電
流によつて劣化するので許容値以下にする必要が
ある。このため、直流リアクトル６のインダクタ
ンスはコンデンサ７の突入電流や脈動電流を抑え
るように選定される。この結果、突入電流は抑制
され、Vinが大きなオーバーシユートを生ずるこ
とはない。インバータ８には入力電圧としてVin
が入力されるので、インバータに過電流が流れる
ことがなく、またVoutもオーバーシユートを生
じない。

Ｘ線停止信号が制御回路１３および３４に入力
されると、制御回路１３では曝射信号の出力をや
め、インバータ８は直流−交流変換を停止するの
でＸ線の曝射が完了する。一方、制御回路３４は
ａの信号の出力をやめ、半導体スイツチ３３にこ
れをオン状態にする信号ｂを出力する。半導体ス
イツチ３１はオフ状態となり、半導体スイツチ３
３がオン状態となるので、コンデンサ７に蓄積し
た電荷は、抵抗３２と半導体スイツチ３３を通し
て放電し、電圧は零となる。半導体スイツチ３３
のオン時間は、Vinが充分小さくなるように、抵
抗３２の抵抗値に応じて決定する。

このように本発明では、インバータの過電流や
Ｘ線管に印加する電圧のオーバーシユートを抑え
ることができる。

第６図は本発明の他の実施例である。図中、４
１および４２は制御整流素子である。第４図との
違いは、コンデンサ７の充電を制御する半導体ス
イツチを別途設けず、交流電源を整流する整流回
路を構成する素子の一部を制御整流素子としたこ
とである。この構成では、制御回路３４から出力
する信号ａによつて制御整流素子４１および４２
を点弧すると第４図と同様の効果が得られる。

第７図は本発明のさらに他の実施例である。図
中、５１は半導体スイツチ３１がオフしたとき直
流リアクトル６のエネルギを還流するためのダイ
オード、５２はインバータ８に流れる電流が所定
の電流を越えないこと、および、Ｘ線管１２の電
圧が所定の電圧を越えないことの二つの条件を満
たすように、半導体スイツチ３１の通電期間を制
御する制御回路であり、制御回路３４の出力信号
ａによつて動作を開始する。

第７図の回路が第４図あるいは第６図と異なつ
ている点は、コンデンサ７を充電するためのスイ
ツチを曝射開始後、定常状態となるまでオンオフ
することである。これはVinおよびVoutの立ち
上がり時間を短くするためである。立ち上がり時
間を短くするには直流リアクトル６のインダクタ
ンスを小さくすればよい。しかし、それでは第８
図のように過電流が流れオーバーシユートを生
じ、当初の目的からはずれてしまう。そこで電
流、あるいは、電圧の最大値を設定し、電流、あ
るいは、電圧がその値に達した時点で、半導体ス
イツチ３１をオフするようにすれば、立ち上がり
時間が短く、過電流もオーバーシユートも生じな
い。第９図は、過電流の上限値に対して半導体ス
イツチ３１の通電幅を変化するようすを示したも
のである。直流リアクトル６のインダクタンスが
小さいので、その電流I₁は振動的となる。しか
し、第９図のように、所定の電流で半導体スイツ
チ３１をオフすることによつて電流値は抑えら
れ、また立ち上がり時間を短くできる。

制御器５２で決定する半導体スイツチ３１の通
電期間は、直接、過電流や過電圧を検出してフイ
ードバツク制御による方法や、予め実験、あるい
は、シミユレーシヨンによつて最適な通電期間を
定め、半導体メモリーなどに記憶して、そのデー
タに従う方法などがある。

なお、第１の整流回路１と半導体スイツチ３１
の間に直流リアクトル６、コンデンサ７で形成し
たと同程のインダクタンスとコンデンサによるフ
イルタを入れる場合もある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、Ｘ線曝射開始時のインバータ
の過電流およびＸ線管に印加する電圧のオーバー
シユートを抑制できる。また、Ｘ線曝射終了毎に
コンデンサの放電が行なわれるので、装置の内部
に不要なエネルギがなく、装置の安全性も高くな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はインバータを適用した高電圧発生装置
の構成図、第２図は第１図の動作を説明するタイ
ムチヤート、第３図は第１図の一部の等価回路
図、第４図は本発明の高電圧発生装置の一実施例
の構成図、第５図は第４図の動作を説明するタイ
ムチヤート、第６図は本発明の他の実施例の構成
図、第７図は本発明のさらに他の実施例の構成
図、第８図は第７図中の回路定数の違いによる出
力波形の違いを示す図、第９図は第７図の動作の
説明図である。 １…整流回路、６…直流リアクトル、７…平滑
コンデンサ、８…インバータ、９…高圧変圧器、
１０…整流器、１１…平滑コンデンサ、１２…Ｘ
線管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電圧を交流電圧に変換するインバータ
   と、このインバータの入力電圧を安定化するため
   のコンデンサと、このインバータの出力電圧を昇
   圧する高圧変圧器と、この高圧変圧器の出力電圧
   を直流電圧に変換する整流回路とを備えたＸ線高
   電圧装置において、 前記コンデンサの充電を制御する第１のスイツ
   チと、前記コンデンサと並列に抵抗と第２のスイ
   ツチからなる直列接続体と、前記インバータの動
   作開始時に前記コンデンサの充電を開始するよう
   に前記第１のスイツチを制御する手段と、前記イ
   ンバータの動作終了後、前記コンデンサの放電が
   完了するまで前記第２のスイツチをオンする手段
   とからなることを特徴とする高周波Ｘ線装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記インバ
   ータに流れる電流が所定の値を越えないことと、
   前記整流回路の出力電圧が所定の値を越えないよ
   うに前記第１のスイツチを制御する手段を設けた
   ことを特徴とする高周波Ｘ線装置。