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X射线管用140KV高压直流电源的设计

吴占友  
【摘要】: 自1895年发现X射线后,X射线在医学和工业生产中得到了广泛的应用。而传统的X射线源普遍采用工频高压型发生器,使得X射线源的体积和重量大、效率低、能耗高。输出X射线的稳定性、重复性差,导致成像质量低。本文将开关电源技术和单片机控制技术应用到X射线源的研制中,设计并研制了一台额定管电压140KV,额定管电流1mA的X射线管用高压直流电源。 本文绪论部分阐述了课题的背景,调研了X射线的发射原理及射线管负载的伏安特性,指出论文的课题来源及论文的主要研究工作。 第二部分详细介绍了电源系统的硬件设计。首先给出了X射线电源的整体结构框图和总体工作流程。其次,详细介绍了直流高压电源和灯丝电源的设计。直流高压电源的设计包括:电路拓扑结构的选择、主电路结构设计、PWM形成与控制电路、功率驱动电路、高频变压器与吸收电路、正负双向倍压整流电路、电压反馈与电压调节电路、过电流保护与电流调节电路、工作电源电路。灯丝电源的设计基于DPA-Switch。在本部分的最后详细介绍了高频变压器的设计及主要元器件的选择。 第三部分介绍了电源启动控制电路和软件部分的设计。单片机在接到来自遥控输入电路的开启(或闭合)信号后,控制灯丝电源启动(或闭合),在灯丝电源加热8s后由延时电路启动高压直流电源,实现高压直流电源的远程启动。通过数据采集与转换电路由单片机控制实现对高压直流电源及灯丝电源的电压、电流值的液晶显示。整个软件部分由C语言编写,共有两部分,分别是模数转化部分和液晶显示部分。 最后,对本文研制的X射线源样机进行了实验测试,得到了较满意的实验效果。 综合以上工作,本系统的特色是: (1)将高频技术运用在高压电源的设计中,进一步减小了高压电源的体积; (2)利用正负双向倍压整流电路大大减小了直流高压输出的纹波; (3)将开关电源与单片机控制相结合,实现高压电源的远程启动。


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