高频高压发生器培训资料

SEDECAL,SHF系列高频高压发生器,Ver.0,一、概述,1.1高压发生器组成1.2常规特性1.3可选件,1.1高压发生器组成,高压油箱IGBT逆变单元安装板正面：高压控制板A3000-XX；灯丝驱动板A3004-XX；接口板A3009-XX；稳压电源53418001安装板背面：ATP控制板A3024-XX；低速启动板A3096-XX整流器组件板A3255-XX电流输入组件高速阳极转子启动器（LV-DRAC）A3243-04,高压发生器主要由两部分组成：主机柜和控制台,主机柜包括：,电源输入组件,控制模块,标准启动发生器,高压变压器,逆变单元,安装板后面,逆变单元,安装板后面,高速启动发生器,延时关机板,IGBT逆变单元,LV-DRAC高速启动单元,控制台包括：,键盘/显示板控制台接口控制板PC控制软件,1.2常规特性,发生器主要特点：,单相或三项电源输入，高频高压恒定（kVp纹波小）曝光条件选择：三点控制：kVp,mA和曝光时间两点控制：kVp和mAs单点控制：kVp和AEC配合使用系统微机控制，自诊断功能，指示系统内部故障管球保护电路，延长管球使用寿命，提高系统性能,发生器主要特点：,管电流和管电压闭环控制，保证mA和kVp误差很小具有电源电压自动补偿功能为每一个X射线管设置和存储过热保护条件预存摄影或透视操作参数，操作时可从一种技术条（曝光参数）快速切换到另一种技术条件（曝光参数）,1.3可选件,程序摄影功能（APR）：可预存6种共500多个患者体型数据，供使用时选择和调用自动曝光控制（AEC）：本系统最多可以安装多达4个（电离或固态类型）探测器，每个探测器均可单独校准。可以在发生器上连接多达4个电离室可以使系统扩展为使用2个X射线球管（双管位）点片/透视选件：在可变速率下进行脉冲透视或连续透视，标准对比度、高对比度和高照射剂量3种选择；自动亮度控制(ABC)功能高速转子控制器,二、操作原理,2.1简介2.2发生器系统构成,发生器提供给X线球管控制：高压灯丝加热电流阳极旋转控制（可选配1个或2个X线球管）确保在操作室内与不同设备的通信提供外部连接接口在控制台配有程序摄影功能（APR）,2.1简介,2.2发生器系统构成,见方框图（插图1和插图2）,输入电源箱提供整个X线操作间，包括发生器的电源。,单相或三相电源经整流、滤波，为IGBT逆变器和高速转子启动器,提供直流电压（从300到750VDC)。,IGBT逆变器产生一个频率为25kHz，脉宽可调的交变电压，送到,高压油箱内高压变压器初级。,高压变压器次级将交流电压整流、滤波后产生一直流高压（可达,150kV）提供给X线球管。,后面板上变压器T2为整个发生器提供控制工作电压（DC和AC)。,发生器前面板控制：,灯丝驱动板为球管提供灯丝加热电流（大、小焦点）。,接口板用于管位改变和灯丝大、小焦点切换，以及发生器的开/关机。,低速转子启动器或高速转子启动器用于球管旋转阳极的启动和制动。,逆变控制和高压校准（高压控制板）灯丝加热电流（灯丝驱动板）mA校准和控制（高压控制板）管位和灯丝大、小焦点切换（接口板）,控制台同样控制所有兼容设备，例如：滤线栅体层摄影配件自动曝光（AEC）装置点片装置,控制台用于控制和监示发生器(包括摄影程序选项)。,三、功能分析,3.1发生器开/关机3.2发生器系统和电源模块接通3.3串行通信3.4ATP控制台3.5高压控制器3.6闭环操作3.7低速转子启动器3.8高速转子启动器3.9功率模块3.10自动亮度控制（ABC）3.11自动曝光控制（AEC）,三、功能分析,3.1发生器开/关机,发生器发生器有一恒定11V电源，提供系统的开/机功能(见插图3)。,当“ON”按钮被按下，发生器开机。,三、功能分析,3.2发生器系统开机和电源模块接通,三、功能分析,3.3串行通信,三、功能分析,3.4ATP控制板,NVRAM存储器（U23）存储以下数据：,X线球管累积的热容量；,U4（看门狗）：系统监测，消除微机操作时的干扰。U25（8279)：键盘控制。U11（8255)：显示控制。U21（8253)：曝光定时器和通用定时器。,U29（8259)：中断控制器。用于管理所有对微处理器的中断请求，功能如下：,（IR0）AEC中止，在自动曝光控制下结束X线曝光。（IR1）传送数据中断，控制串行通信输出。（IR2）曝光定时器控制。（IR3）透视数据串行通信输入。（IR4）高压控制器数据串行通信输入。（IR5）透视外同步信号输入。（IR6）通用定时器和曝光后备定时器控制。（IR7）异步收发器UART(U162681)RS232/422串行通信控制。,U6，U15（8255)：控制整个系统的通用输入输出端口I/O。,AEC控制器（可选件）：,直接与微处理器的数据总线连接。根据所选择的工作参数（kV，密度，胶片感光速率和校准数据），微处理器产生使X线曝光中止的基准电压，经过与电离室输出的斜率电压相比较，结束X射线曝光过程。,三、功能分析,3.5高压控制器,U3：在EEPROM存储器中存储校准数据，为安全考虑，相同数据存储在两个不同存储区域）。,U4（AD7582）：模/数转换器，用来监控和管理：）。,定子电流-确认低速转子启动器的工作状态（启动加速度，运行或制动）。灯丝电流-检查灯丝的加热值。kVp-检查曝光时实际的kVp值。mA-检查曝光时实际的mA值，并实行mA软件闭环控制。,U5（89C51）：核心芯片（带程序存储功能微处理器）。,U6（AD7837）：双路数模转换器。,三、功能分析,3.6闭环操作,闭环框图（见插图12）,发生器有两种不同种类闭环：硬件闭环和软件闭环。,第一个硬件闭环是灯丝电流闭环微处理器U5根据校准数据，通过数/模转换器U6送出灯丝电压基准值。U21将反馈的灯丝实际值的交流有效值（均方值）转换成直流值，两者输入脉宽调制器U23，产生6.6kHz脉宽调制信号，控制灯丝电流保持不变。,第二个硬件闭环是kV闭环微处理器U5根据控制台曝光数据，通过数/模转换器U6送出kV基准值，与来自高压变压器的kV反馈值（实际值）一起输入脉宽调制器U19，产生25kHz脉宽调制信号，去控制逆变器功率模块。,第一个软件闭环是mA闭环。,第二种软件闭环是kV闭环。,三、功能分析,3.7低速转子控制器,低速转子控制器有两个球管启动连接位置，每个管位可根据所选球管定子电压要求，选择定子电压高（220V）或低（120V）。,每个管位可根据所选管球要求，选择移相电容器，标配原装东芝球管选择40F。,10K1是一个固态继电器，安装在底板上。10K1继电器的作用是允许加速继电器K1（KACC）在从加速电压切换到运行电压时，K1（KACC）继电器接点没有任何电流（见插图13）。,第一时间段：K1（KACC）选择加速电压（220或120V)。第二时间段(50ms之后)：固态继电器10K1吸合,电流通过电流变压器T1和T2加给定子线圈。在RTRI（TP3）呈现相对应正常加速电流的3.2V电压。第三时间段：固态继电器10K1断开，允许加速继电器K1（KACC）工作。在第四时间段（50ms之后）：K1切换到维持电压（60或90V）。第五时间段：固态继电器10K1再次吸合，这时在RTRI（TP3）呈现相对应正常运行电流的1.6V电压。第六时间段：固态继电器10K1再次断开，结束运行状态。第七时间段（第六时间段之后50ms）：继电器K1（KACC）切换到刹车或加速电压（220或120V)，继电器K3（KBR）切换到刹车位置。第八时间段（第七时间段之后50ms）和第九时间段之间：固态继电器10K1再次吸合，定子刹车。通过硅桥CR6提供整流电压到定子的两个线圈。第十时间段(第九时间段之后50ms)：加速继电器K1（KACC）再次切换到低压位置(60或90V).时序结束。,三、功能分析,3.8高速转子控制器,高速转子控制器的结构图见插图14。,在透视期间,球管阳极始终选择低速运转。,在点片期间，有两种操作模式可以设置：,（1）球管阳极始终运行在高速状态（SW3-3ON）；（2）发生器根据球管特性，热容量计算和曝光选择，自动选择运行在高速或低速（SW3-3OFF）；,在点片期间,即使低速被选择，如果这时球管不允许在低速状态下曝光，将自动选择高速模式。,注意：一个曝光过程（用完全相同参数）运行在低速或高速，取决于实际球管阳极温度。这意味着一个系列曝光，可以以低速开始而以高速结束。,高速转子控制器根据不同用途采用两种制动方式（见插图15）。,主动制动（交流制动）：给旋转阳极提供一个大小相同，极性相反的电磁场。这时阳极制动减速非常快，可以快速通过转子可能产生的共振频率区，避免由于共振造成转子轴承和玻壳连接处的损坏。这种制动方式可以比喻为使一架减速飞机的涡轮产生反方向气流。,被动制动（直流制动）：给旋转阳极加上一个恒定电磁场，使转子完全停止。这种制动方式可以比喻为对一架减速飞机的轮胎直接进行刹车。,三、功能分析,3.9功率模块,功率模块框图（见插图17）。,交流输入电源在输入整流器板被整流。整流器板上二极管上并接R-C保护元件，同时板上输入端在线电源到地连接电容，滤掉高频噪声(EMI)。主滤波电容组5C1到5C4通过电感L2充电，抑制高频噪声。,两块充电/放电监示板有如下作用：,确认串连电容组（C1-C4）各分支电容电压平衡，避免某个电容上出现过电压。当发生器关机时，电容组（C1-C4）快速放电。通过两块充电/放电监示板上的发光二极管DS1，给维护工程师指示电容组上存在高压（非常危险）。通知高压控制器，电容组的充电是否正确。,L1是空心电感线圈，C9是串联电容，和高压变压器阻抗构成一个谐振电路。L1电感和高压变压器输入阻抗匹配，可以从IGB