本发明专利技术涉及一种大功率X荧光高压电源，属于射线辐射设施技术领域。该电源主要包括构成阳极电路的串联主电源整流模块、主全桥逆变模块和变压器升压整流模块，以及构成阴极电路的串联灯丝电源整流模块和灯丝控制及逆变模块，和主控制模块；还包括上电延时保护模块，用以将主控制模块开机信号放大后，计数延时预定时长后，输出开启中间继电器，为主全桥逆变模块供电；所述主控制模块用以根据输出电压与控制电压的比较结果，输出相应的PFM信号控制主全桥逆变模块的输出，实现变压器升压整流模块输出电压的闭环控制。采用本发明专利技术后，可以有效避免启动冲击，输出稳定，从而大大延长X射线管的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种专用高压电源，尤其是一种大功率X荧光高压电源，属于射线辐射设施
技术介绍
据申请人了解，20世纪80年代以前，X射线荧光电源一般为50Hz-60Hz的工频电源。这种电源通过一级或两级自耦变压器进行升压，再通过全波整流滤波为X射线管提供高压。不仅其整机体积庞大、笨重，而且纹波大、效率低，功率越大发热越严重。80年代以后，出现了使用开关电源技术的X射线荧光电源，这种电源工作频率可达到20KHz，通常采用脉宽调制技术(PWM)。此类电源体积比工频电源减小很多，效率也有很大的提升，对电网污染小,但是由于开关损耗大,无法提供大功率输出。检索发现，公开号为CN102300382的中国专利文献公开了一种微焦点X光管的高压电源，包括主控制板、高频逆变控制板、升压整流模块、灯丝电路、开关电源、高频高压变压器及聚焦电路，所述聚焦电路通过所述开关电源与所述灯丝电路连接，所述聚焦电路、开关电源分别与所述高频逆变控制板连接，所述聚焦电路与所述主控制板连接，所述高频逆变控制板与所述高频高压变压器连接，通过所述高频高压变压器将所述高频逆变控制板的直流输入转换为交流输出，所述高频高压变压器一端接地，另一端接入所述升压整流模块做高压输入，所述升压整流模块一端接地，一端与所述主控制板连接。虽然该专利技术在一定程度上可降低成本，提高兼容性，但技术方案主要应用于微聚焦X射线管，虽然最高电压可以达到90kv，但是最大管电流只有0.4mA，连续工作时间短，不能满足长时间大功率X射线管的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:针对上述现有技术存在的缺点，提出一种可以避免启动冲击，从而延长使用寿命，并且输出稳定的大功率X荧光高压电源。为了达到以上目的，本专利技术的大功率X荧光高压电源主要包括构成阳极电路的串联主电源整流模块、主全桥逆变模块和变压器升压整流模块，以及构成阴极(灯丝)电路的串联灯丝电源整流模块和灯丝控制及逆变模块，和主控制模块； 还包括上电延时保护模块，所述上电延时保护模块主要由受控于主控制模块开机信号的放大电路、计数延时电路、输出积分电路以及中间继电器构成，所述中间继电器的通断触点位于所述主电源整流模块和主全桥逆变模块之间；用以将主控制模块开机信号放大后，计数延时预定时长后，输出开启中间继电器，为主全桥逆变模块供电； 所述变压器升压整流模块具有接至主控制模块对应端口的输出电压采样端，所述主控制模块的控制输出端分别接所述主全桥逆变模块的各桥臂通断控制器件的受控端，用以根据输出电压与控制电压的比较结果，输出相应的PFM信号控制主全桥逆变模块的输出，实现变压器升压整流模块输出电压的闭环控制。由于本专利技术合理米用上电延时保护模块使需要一段时间完全对大容量电容充电，主电源整流模块在完成蓄能准备后才启动后续电路，因此即使功率较大，也可有效抑制对后级电路的冲击，避免造成损坏。同时，对阳极输出电压的闭环控制保证了输出电压的平稳精准。因此，采用本专利技术后，可以有效避免启动冲击，输出稳定，从而大大延长X射线管的使用寿命。本专利技术的细化设计包括: 进一步，所述上电延时保护模块包括主要由第一运放及其外围器件构成的放大电路、计数延时芯片及其外围器件构成的计数延时电路，以及主要由第二运放及其外围器件构成的输出积分电路，所述主控制模块开机信号接放大电路中第一运放的负输入端，作为放大电路输出的第一运放输出端接计数延时芯片的计数输入脚，所述计数延时芯片的控制输出脚接输出积分电路第二运放的正输入端，所述第二运放的输出端接中间继电器线圈，所述中间继电器的通断触点位于主电源整流模块和主全桥逆变模块之间。更进一步，所述主全桥逆变模块的各桥臂分别采用一只IGBT管作为通断控制器件，所述主控制模块中CPU的控制输出端分别接各桥臂IGBT管的受控端。再进一步，所述主控制电路以主控CPU芯片为核心器件，源自辅助电源的输出电压设定值信号和变压器升压整流模块反馈端的反馈电压信号分别经过控制放大电路和反馈放大电路后，经比较电路输入主控CPU芯片，所述主控CPU芯片的控制输出端通过隔离驱动芯片分别接主全桥逆变模块各桥臂的对应IGBT管受控端。还进一步，所述灯丝控制及逆变模块主要由控制电路和半桥逆变电路构成，所述控制电路以控制芯片为核心器件，灯丝电流输出设定值信号经第三运放及其外围件构成的放大电路接控制芯片的控制输入脚，所述控制芯片的PWM控制输出脚分别接半桥逆变电路两桥臂上的MOSFET管的受控端，两MOSFET管的输出端通过耦合变压器T与X射线管的灯丝耦合。又进一步，所述耦合变压器还设有电流反馈线圈，所述反馈线圈通过相应的反馈放大电路接所述控制芯片的反馈输入端，构成输出电流闭环控制电路。【附图说明】下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术一个实施例的电路框图。图2为图1中的上电延时保护模块电路原理图。图3为图1中主全桥逆变模块电路原理图。图4为图1中主控制模块电路原理图。图5为图1中灯丝控制及逆变模块电路原理图。【具体实施方式】实施例一 本实施例的大功率X荧光高压电源如图1所示，主要包括构成阳极电路的串联主电源整流模块、主全桥逆变模块和变压器升压整流模块，以及构成阴极(灯丝)电路的串联灯丝电源整流模块和灯丝控制及逆变模块，还有主控制模块和上电延时保护模块。接受主控制模块开机信号的上电延时保护模块控制主电源整流模块的输出。变压器升压整流模块具有接至主控制模块对应端口的输出电压采样端，进而通过主控制模块对控制主全桥逆变模块进行PFM调控，以实现闭环控制输出电压。上电延时保护模块如图2所示，包括主要由U302B运放及其外围器件构成的放大电路、型号为cd4060的计数延时芯片U301，以及主要由运放U303及其外围器件构成的输出积分电路，主控制模块开机信号WKS接放大电路中运放的负输入端,作为放大电路输出的该运放输出端通过R315、VD309接计数延时芯片U301的计数输入脚REST，计数延时芯片U301的控制输出脚Q14接输出积分电路运放U303的正输入端，该运放的输出端接中间继电器RJ301线圈，该中间继电器的通断触点位于主电源整流模块和主全桥逆变模块之间。本实施例的X荧光高压电源由于功率较大，主电源整流模块的初级整流滤波采用几组大容量并联电容，开机后的蓄能需要一段时间。上电后如果直接工作，对后级电路冲击很大，容易造成损坏。而借助上电延时模块，开机后主电源整流模块开始从电网吸收能量并对滤波电容进行储能。开机工作信号经过放大后进入计数延时芯片为主的延时电路，经过大约1S的延时后再开启中间继电器为后级至X射线管阳极进行供电。这样，彻底避免了大功率直接启动对后级电路冲击导致的损坏，延长了使用寿命。主全桥逆变模块如图3所示，各桥臂分别采用一只IGBT管作为通断控制器件，主控制模块中CPU (MC33067)的控制输出端分别接各桥臂IGBT管的受控端。IGBT的驱动脉冲由主控制模块产生，逆变后的开关电压通过谐振电路经变压器升压整流后最终为X射线管提供直流高压。具体而言，第一时刻控制IGBT A、IGBT C同时导通，初级整流后的电流流过谐振电路和变压器的初级，能量通过变压器变压后传递到次级再能过整流滤波为负载提供能量。经过一段导通时间后，再同时关闭IGB本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大功率X荧光高压电源，主要包括构成阳极电路的串联主电源整流模块、主全桥逆变模块和变压器升压整流模块，以及构成阴极电路的串联灯丝电源整流模块和灯丝控制及逆变模块，和主控制模块；其特征在于：还包括上电延时保护模块，所述上电延时保护模块主要由受控于主控制模块开机信号的放大电路、计数延时电路、输出积分电路以及中间继电器构成，所述中间继电器的通断触点位于所述主电源整流模块和主全桥逆变模块之间；用以将主控制模块开机信号放大后，计数延时预定时长后，输出开启中间继电器，为主全桥逆变模块供电；所述变压器升压整流模块具有接至主控制模块对应端口的输出电压采样端，所述主控制模块的控制输出端分别接所述主全桥逆变模块的各桥臂通断控制器件的受控端，用以根据输出电压与控制电压的比较结果，输出相应的PFM信号控制主全桥逆变模块的输出，实现变压器升压整流模块输出电压的闭环控制。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：殷靓，黄俊杰，杨彬，陈春霞，
申请(专利权)人：中国地质调查局南京地质调查中心，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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