基于罗耶谐振的微型X射线管高压电源的设计.PDFVIP

第36 卷 第8 期 核 技 术 Vol. 36, No.8 2013 年8 月 NUCLEAR TECHNIQUES August 2013 基于罗耶谐振的微型X 射线管高压电源的设计 刘玺尧 曾国强 谭承君 罗 群 龚春慧 黄 锐 （成都理工大学核技术与自动化工程学院 成都 610059 ） 摘要 根据现有的微型X 射线管高压电源的基本性能要求，设计了一种输出从0 至−30 kV 可调的微型X 射线 管用高压直流电源。主电路采用直流电源供电，经过罗耶谐振逆变电路、高频变压器、正负双向倍压整流电 路而达到产生直流高压的目的。在稳压电路中采用了反馈控制谐振三极管基极电流的方式，整个电路处于线 性工作状态。实测数据表明，电路实现了低噪声、低纹波、低功耗的高压稳压电源设计。 关键词 高压电源，罗耶谐振，倍压整流电路 中图分类号 TL825 DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.080403 近年来，X 射线在各领域的应用日益广泛。安 检系统中采用X 射线照射携带的行李，通过CT 成 1 系统总体设计 像技术检测违禁物品；无损检测中采用X 射线确定 该电源系统的供电电压为9 V，输出最高可达 被检物内部是否有裂纹或孔洞；X 荧光分析能够根 −30 kV，以保证X 射线管能正常工作。电源整体结 据各元素的特征X 射线的强度得到材料的元素组成 构由直流电源、罗耶谐振电路、高频变压器、倍压 以及各元素的含量信息，它具有原位、快速和多元 整流电路、取样反馈电路等几部分组成，系统总体 素同时测量等优点，广泛应用于野外测量和实验室 原理如图1 所示。电源的工作过程是：供电电源提 分析。如今，国民经济的迅速发展对高质量、高可 供输入的直流电压 V 到罗耶谐振电路，罗耶谐振 cc 靠性、高稳定性的微型X 射线管需求迅猛增长。作 电路将直流电转换为高频的类正弦波到变压器 T1 为微型X 射线管的重要核心组件，高压直流电源引 的初级，然后通过高频变压器T1 进行第一级升压， [1−5] 起了广泛的关注 。 变压器 T1 次级输出再通过正负双向倍压整流电路 现有的X 射线管高压电源主要的实现方式有半 进行第二级升压得到需要的直流负高压。通过反馈 桥逆变、全桥逆变和单管反激等。半桥式变压器开 回路的放大器U1 的输出，控制三极管Q4 的基极电 关电源的电源利用率比较低，不适宜用于工作电压 流，进一步控制罗耶谐振电路中三极管Q1 与Q2 的 较低的场合。全桥逆变电路则是功率损耗较大，四 基极电流来控制变压器初级的电压，从而稳定高压 个开关器件会同时出现一个很短时间的半导通区