Рентгеновское питающее устройство

Заявляемый объект относится к медицинской технике, точнее к рентгеновской, а именно, к конструкции главной цепи рентгеновских генераторов, которыми комплектуются рентгенодиагностические аппараты медицинского назначения. Целью настоящей работы является разработка рентгеновского питающего устройства с инвертором, работающем в диапазоне 100-125 кГц. Технический результат полезной модели выражается в обеспечении возможности работы на более высоких частотах, до 125 кГц, рентгеновских питающих устройств с инвертором на IGBT-транзисторах. Он достигается тем, что в рентгеновском питающем устройстве, содержащем последовательно включенные сетевой выпрямитель, высокочастотный инвертор, построенный по полумостовой схеме, имеющий две группы IGBT-транзисторов, соединенных параллельно, работающих по резонансной схеме с частотно-импульсной модуляцией, с задающим генератором, высоковольтный трансформатор и высоковольтный выпрямитель, индуктивность резонансного контура состоит из трех индуктивностей L₁, L₂, L₃, причем индуктивности L₁=L₂ и подключены последовательно между эммиторами и коллекторами первой и второй групп IGBT-транзисторов резонансного контура, а индуктивность L₅ подключена между точкой взаимного соединения индуктивностей, L₂ и проходным конденсатором в цепи идущей на высоковольтный трансформатор.

Заявляемый объект относится к медицинской технике, точнее к рентгеновской, а именно, к конструкции главной цепи рентгеновских генераторов, которыми комплектуются рентгенодиагностические аппараты медицинского назначения.

Известно рентгеновское питающее устройство, содержащее включенные последовательно сетевой выпрямитель, высокочастотный инвертор с задающим генератором и средствами регулирования отношения импульс-пауза выходного напряжения инвертора, высоковольтный трансформатор и высоковольтный выпрямитель (Патент SU 1032598 от 07.04.1982 [1]).

Известно также рентгеновское питающее устройство моноблочного типа, содержащее сетевой выпрямитель, высокочастотный инвертор с задающим генератором, высоковольтный трансформатор и высоковольтный выпрямитель (Патент USA 8243885 от 27.12.2007 [2]).

Наиболее близким по конструкции к заявляемому объекту является рентгеновское питающее устройство, содержащее последовательно включенные сетевой выпрямитель, высокочастотный инвертор, имеющий две группы IGBT-транзисторов, соединенных параллельно, работающих по резонансной схеме с частотно-импульсной модуляцией, с задающим генератором, высоковольтный трансформатор и высоковольтный выпрямитель (Кит Сукер Силовая Электроника.- М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2007.-c.181 [3]).

Рентгеновское питающее устройство [3], выбранное нами в качестве прототипа, как и вышеприведенные аналоги [1], [2], работают на частотах до 30 кГц, что делает невозможным их применение в современных цифровых рентгеновских аппаратах медицинского назначения. Теоретические расчеты показывают, что оптимальными частотами для инверторов, работающих в составе главной цепи рентгеновских питающих устройств цифровых рентгеновских аппаратов медицинского назначения общего профиля, являются частота в диапазоне 100-125 кГц. Дело в том, что при таких частотах полностью исключается влияние на пациента низкочастотной составляющей рентгеновского излучения и как следствие этого происходит снижение лучевой нагрузки на организм обследуемого.

Целью настоящей работы является разработка рентгеновского питающего устройства с инвертором, работающем в диапазоне 100-125 кГц.

Технический результат полезной модели выражается в обеспечении возможности работы на более высоких частотах, до 125 кГц, рентгеновских питающих устройств с инвертором на IGBT-транзисторах. Он достигается тем, что в рентгеновском питающем устройстве, содержащем последовательно включенные сетевой выпрямитель, высокочастотный инвертор, построенный по полумостовой схеме, имеющий две группы IGBT-транзисторов, соединенных параллельно, работающих по резонансной схеме с частотно-импульсной модуляцией, с задающим генератором, высоковольтный трансформатор и высоковольтный выпрямитель, индуктивность резонансного контура состоит из трех индуктивностей l₁, l₂, l₃, причем индуктивности L₁=L₂ и подключены последовательно между эммиторами и коллекторами первой и второй групп IGBT-транзисторов резонансного контура, а индуктивность L₃ подключена между точкой взаимного соединения индуктивностей L₁, L₂ и проходным конденсатором в цепи, идущей на высоковольтный трансформатор.

На прилагаемом рисунке приведена принципиальная схема высокочастотного инвертора, входящего в состав заявляемого рентгеновского питающего устройства, где:

1 - сетевой выпрямитель;

2 - высокочастотный инвертор;

3 - высоковольтный трансформатор;

4 - высоковольтный выпрямитель; L₁=L₂ - внутренние индуктивности;

L₃ - проходная индуктивность;

C₃ - проходная емкость;

R₁ , R₂, C₁, C₂, D₁, D₁₀ - снабберные цепи;

C_ф1 =C_ф2 - емкостные фильтры;

T₁ ÷T₁₀ - силовые ключи IGBT.

Сам высокочастотный инвертор 2 построен по полумостовой схеме, имеет две группы IGBT-транзисторов (T₁÷T₅ и T₆÷T₁₀), соединенных параллельно, работает по резонансной схеме с частотно-импульсной модуляцией, с задающим генератором (на рисунке не показан). Параллельно каждому IGBT-транзистору T₁÷T₁₀ подсоединены инверсно включенные диоды D₁÷D₁₀, обеспечивающие защиту ключей от бросков напряжения при коммутации индуктивной нагрузки.

Включение в схему инвертора внутренних индуктивностей L₁, L₂, L ₃ позволяет уменьшить динамические потери на включение IGBT-транзисторов, так как они ограничивают di/dt, а как следствие - возможность работы на более высоких рабочих частотах инвертора.

Приведем конкретный пример. В цифровом рентгеновском флюорографе «РЕНЕКС-ФЛЮОРО», разработанного «С.П. ГЕЛПИК», используется рентгеновское питающее устройство, построенное по вышеописанной схеме с IGBT-транзисторами IRGPS 60 B 120 KD, L₁=L₂=L₃=1,2 µH, C₃=0,275 µF. Рабочая частота инвертора составляет 125 кГц.

Рентгеновское питающее устройство, содержащее последовательно включенные сетевой выпрямитель, высокочастотный инвертор, построенный по полумостовой схеме, имеющий две группы IGBT-транзисторов, соединенных параллельно, работающих по резонансной схеме с частотно-импульсной модуляцией, с задающим генератором, высоковольтный трансформатор и высоковольтный выпрямитель, отличающееся тем, что в нем индуктивность резонансного контура состоит из трех индуктивностей L₁ , L₂, L₃, причем индуктивности L₁ =L₂ и подключены последовательно между эмиттерами и коллекторами первой и второй групп IGBT-транзисторов резонансного контура, а индуктивность L₃ подключена между точкой взаимного соединения индуктивностей L₁, L₂ и проходным конденсатором в цепи, идущей на высоковольтный трансформатор.