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影像设备学中频机 第八讲 中频X线机 概述 传统X线机的高压变压器初级是通过自耦变 压器直接使用工频电源 中频机是先把工频电源整流，滤波变为平滑 的直流，再由逆变器把直流变成频率为400 20KHz的交流电，然后供给变压器初级使用。 中频X线机 特点（1） 不受电源同步的影响，可以在任何时候精确 接通、切断电源。 显著减小管电流惰性的影响，提高了管电流 精度。 利用压频变换技术可大范围的调节管电压， 省去笨重的自耦变压器。 中频X线机 特点（2） 显著减小变压器的体积和重量。普通变压器 的感应电动势E与工作频率f、线圈匝数n和铁 芯截面积A之间的关系为： NS=E/(4.44fb) 工作频率提高后，使用小容量的高压电容就 可有效抑制高压波形中的脉动量。用单相全 波整流就可接近三相十二波的脉动量，明显 改善了X线线质。 中频X线机 特点（3） 三相十二波整流电路中，脉动量随负载的增 加而增加，在中频机中却随负载的增加而减 小。 中频X线机 特点（4） 管电压和管电流采用不同逆变电路，分别闭 环精确控制，既提高了精度又省去了空间电 荷补偿电路。 使相位投闸、降落负载、自动曝光剂量控制 等技术的优越性更好利用。 有利于计算机技术在控制系统中的应用。 中频机原理 电路框图如下（图） 原理： 电源电压U1经整流滤波后得到数百伏直流电压U0， 经逆变器变换为4K20KHZ的中频电压U2，再经变压 器提升至U3，然后整流滤波供X线管使用。 与实际电压成正比的KVIST采样电压与KV预制电压 KVSOLL比较后产生电压差，经电压调节器去控制压频 变换器的工作频率，使逆变器的工作频率发生变化 ，即调节U3，直到KVIST KVSOLL，电路达到平衡，使 KV稳定。 管电流另用一套逆变电路。工作过程同上。 中频机框图 中频机框图 逆变器工作原理 逆变器是用振荡的方法把直流电源变为交 流电源的。 它的功能和整流器正好相反，所以称为逆 变器或逆整流器。 逆变器工作原理 直流逆变方法 桥式逆变应用最广泛 半桥式逆变 单端逆变 逆变器工作原理 图中K1K4为电 子开关；Z为负载 阻抗。 适当的控制四个 电子开关的通断 就可以实现直流 到交流的转换。 半桥式逆变 逆变器工作原理 LC振荡电路原理 电磁振荡使电能与磁能交替变换的结果，其电路 有存储电能的电容C和存储磁能的电感L组成，有 串联和并联两种方式。 逆变器工作原理 上图是一种理想 状态，实际上电 容上存在着介质 损耗，电感存在 着等效电阻，每 次能量的变换都 存在损失，使振 幅逐步减小，最 终停止。 逆变器工作原理 为了使振荡能持续进行，并保持一定的幅 度，需要周期性的给电路补充能量。 如果Uc每次过零时都变换U0的极性，电容 充电的能量就不完全依靠L释放，而是依 靠U0补充。 这样的振荡过程就是持续振荡。 逆变器工作原理 转换开关由TH1、 TH2、TH3、TH4共 同组成。其他主 要参量分别用R、 L、C表示。 逆变器工作原理 工作原理 T0时刻：TH1和TH2导通，电容C被充电，充 电回路为U0正极TH1 C L R TH2 U0负极。 逆变器工作原理 T1时刻：当到达谐振周期的一半时。Uc电压 大于U0，导致Th1、Th2反向截止，V1、V2导 通形成回路，至T2时刻截止。由于电阻的消 耗，反向电流要小于正向。 逆变器工作原理 T3时刻：Th3和Th4导通 T4同T1 逆变器工作原理 交替导通Th1、Th2和 Th3、Th4两组开关即 可得到交流电。 改变可控硅的触发频 率，可改变逆变器的 振荡频率，从而改变 逆变器的输出电压。 逆变器工作原理 负载端实际波形图 中频X线机结构概述 直流电源 主逆变器 灯丝加热系统 旋转阳极启动用逆变器 压频控制电路结构 直流电源 为整个电路提供电源 对于三相电源用串联 电容的方法得到500V 中间电压。 直流电源 为整个电路提供电源 单相电源用倍压整流 电路得到600V中间电 压。 主逆变器 主逆变器的输出供给 高压变压器使用，其 功率应满足X线管的 最大功率。 高压次级一般采用简 单的单相桥式整流或 倍压整流。 主逆变器 电路由两个倍压电路 串联组成。将直流电 压提高到高压变压器 次级电压的4倍，使 元件的耐压程度大为 缓解。 Tr1、Tr2为两个独立 的变压器，其次级仅 提供14管电压。 主逆变器 阳极端电压为Uc1 Uc2，阴极端为Uc3 Uc4。 两个高阻值电阻与R1 、R2构成分压器，用 来控制逆变器的工作 频率。 1V10KV 灯丝加热电路 20KHz 310V直流电源供 电。 半桥式逆变器 灯丝加热电路 220V工频电压首先通过简单的滤波器（虚线框 ）消除电网干扰，再经整流桥和C1得到V 左右的直流电源。由、V、V 、和L1组成半桥式逆变器，供大焦点 变压器B1使用。 在半桥中，振荡元件的电感由L1和连接线的寄 生电感组成，谐振电容则由分布电容器、 兼任。 灯丝加热电路 和的触发脉冲时序与频率由 微机控制的脉冲发生器提供。亦可采用固 定频率，以调制脉宽来控制X线管的电流 。 小焦点控制由3、4、V3、V4、3 、4和L2组成。 阳极旋转 阳极旋转 主逆变器在旋转阳极启动过程中分为两个 半桥分别工作，串联谐振元件分别为C2、 L2和C3、L3。这两组半桥通过触发相位控 制，在L2和L3的定子绕组中形成旋转磁场 。 在启动程序完成后，由一个转换接触器把 逆变器的谐振元件切换到C1和L1，为全桥 状态下产生高压做好准备。 压频转换电路 压频转换电路 与管电压实际值成正比的采样电压Kvist以及 与预置管电压成正比的模拟电压一Kvsoll共同 输入到比较器J1的反向输入端，J1的输出端送 入压频变换集成块J2（4046）的输入端（第9脚