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医用X射线系统高压发生器的设计与实现

韩强  
【摘要】:目前,我国医疗器械产业面临许多问题,外资、合资产品占据我国75%的医疗器械市场,在排名前10位的医疗器械企业中,只有3家本土企业,外企占据着我国器械市场的绝对优势。且我国X射线设备生产企业基本采用国外生产的高频高压发生器,缺少自主研发的产品。 针对目前X射线系统高压发生器的发展现状及存在的问题,本文提出了一种能够提供稳定的球管高压、阳极旋转电源及灯丝加热电源,并提供自动亮度控制ABS、自动曝光控制AEC等扩展功能具有国际先进水平的高频高压发生器的设计方案。 本文主要内容:首先对X射线系统高压发生器发展的演变过程以及国内外X射线系统高压发生器的研究现状给出了较为详尽的综述。阐述了高压发生器球管高压kV的产生原理,对谐振变换器及其拓朴结构进行分析,确定采用全桥串并联谐振逆变换LCC技术并通过调频系统调节高压发生器功率的输出。在谐振变换器分析的基础上,阐述了高压发生器灯丝电源通过脉宽调制PWM方式调节灯丝输出电流的原理与实现方法。并分析了高压发生器旋转阳极电源特性,确定了使用数字信号处理器DSP控制逆变器的方案。 在上述理论分析的基础上,采用IXYS公司的功率场效应管MOSFET元件IXFK27N80为核心变换部件组成全桥,自制高频变压器及倍压器,对高压电源进行了设计与实现;采用IXYS公司功率MOSFET元件VKM60-01P1为变换部件、MOTOLORA公司的脉宽调制控制芯片SG3525对灯丝电源进行了设计与实现,采用Texas Istruments公司的数字信号处理DSP器件TMS320LF2407A作为核心控制器件对旋转阳极电源进行了设计与实现。通过高压发生器在X射线设备上的验证测试及与国内外同类产品的比较,证明了本文所设计的高压发生器系统达到了国际同类产品的水平。 最后,对本文工作进行了总结,并指出了有待解决的问题。


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