DE2858343C2

DE2858343C2 -

Info

Publication number: DE2858343C2
Application number: DE2858343A
Authority: DE
Inventors: Teruaki Yokohama Jp Osako
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-07-15
Filing date: 1978-07-17
Publication date: 1991-07-18
Anticipated expiration: 1998-07-18
Also published as: US4253048A; AU522643B2; DE2831330C2; AU3801578A; DE2831330A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizfadenversorgungsschal tung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Schaltung ist aus der US-PS 35 67 995 bekannt.

Bei einem Röntgengerät ist es wünschenswert, daß die von einer Röntgenröhre abgegebene Strahlung konstant bleibt. Die Strahlungsintensität I ist dabei abhängig von dem Röhrenstrom I_P der Röntgenröhre und der zwischen Anode und Kathode der Röntgenröhre angelegten Spannung KV_P (IαI_P[KV_P]³). Der Röhrenstrom I_P seinerseits hängt von dem durch Heizfaden fließen den Fadenstrom I_F ab (I_PaI_F⁸). Für die stabile Erwärmung des Heizfadens ist es daher nötig, den Heizfadenstrom möglichst konstant zu halten. Wenn sich der Heiz faden der Röntgenröhre auf Hochspan nungspotential befindet, wird zur Stromversorgung für die Röntgen röhre eine Wechselstromquelle benutzt und der Strom von der Stromversorgung über einen Heiztransformator übertragen.

Bei der aus der US-PS 35 67 995 bekannten Schaltung wird der Röntgen röhrenstrom über den Heizstrom geregelt. Die Stromgröße wird durch einen Generator auf der Primärwicklungsseite eingestellt.

Weiterhin ist aus der DE-PS 12 64 606 eine Anordnung zur Übertragung der Meßgröße eines auf der Hochspan nungsseite fließenden Stroms auf die Niederspannungs seite bekannt, bei welcher die Hochspannungsseite und die Niederspannungsseite durch einen Optokoppler gal vanisch voneinander getrennt sind und bei der die zu übertragenden Signale vor der Übertragung in einem Di gitalzähler digitalisiert und nach der Übertragung mittels eines Digital/Analog-Wandlers in ein Analogsignal umgewandelt werden, um so Übertragungsfehler möglichst gering zu halten.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heizfa denversorgungsschaltung für eine Röntgenröhre zu schaffen, mit der der Heiz fadenstrom auf Hochspannungspotential unab hängig von Störeinflüssen stabil gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Heizfadenversorgungsschal tung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfin dungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 5.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Heizfadenversorgungs schaltung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Heizfaden stroms in Abhängigkeit von der Röntgenröhren spannung mit dem Röhrenstrom als Parameter,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 4 ein Schaltbild einer einstellbaren Gleichstromquelle und

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsge mäßen Heizfadenversorgungsschaltung veranschau licht. Dabei ist eine Wechselstromquelle 14 an die Primärwicklung eines Heiztransformators 36 angeschlossen. Ein Heizfaden 52 einer Röntgenröhre 50 ist über eine stabili sierte Gleichstromquelle 202 mit der Sekundär wicklung des Heiztransformators 36 verbunden. Ein Funktionsgenerator 84 ist mit seiner Ausgangsklemme an die Eingangsklemme eines Analog/Digital- bzw. A/D- Wandlers 204 angeschlossen. Letzterer ist mit einem Parallel-Serien-Umsetzer 206 verbunden.

Der Parallel-Serien-Umsetzer 206 ist seinerseits mit einer Treiberschaltung 208 verbunden, deren Ausgangs klemme an die Primärwicklung eines eine Hochspannungs trennübertragungseinrichtung bildenden Trenntransfor mators 210 angeschlossen ist, dessen Sekundärwicklung wiederum mit der Eingangsklemme eines Impulsformers 212 verbunden ist. Der Impulsformer 212 ist mit einem Seri en-Parallel-Umsetzer 214 verbunden, der mit der Ein gangsklemme eines D/A-Wandlers 216 verbunden ist. Letz terer ist weiterhin an die stabilisierte Gleichstromquelle 202 angeschlossen. Aufbau und Arbeitsweise der Stromquelle 202 sei beispielsweise anhand von Fig. 4 erläutert: Die Basis eines npn- Transistors 22 ist über einen Widerstand mit dem Aus gang eines Fehlerverstärkers 26 verbunden. Eine Gleich richterschaltung mit einem Vollweg-Gleichrichter 42 sowie einem Glättungskondensator 44 ist mit der Sekundär wicklung des Heiztransformators 36 verbunden und über einen Strommeßwiderstand 48 an den Heizfaden 52 der Röntgenröhre angeschlossen. Die nicht-invertierende Eingangsklemme des Fehlerverstärkers 26 ist über den D/A-Wandler 216 mit dem Funktionsgenerator 84 verbunden, der ein Signal liefert, das den Sollwert des Heizfadenstroms darstellt. Die Kennlinien des Heizfa denstroms I_F in Abhängigkeit von der Röhrenspan nung (kV_P) ist in Fig. 2 schematisch durch die drei Kurven A, B und C veranschaulicht. In Fig. 2 ist der Röhrenstrom I_P ein Parameter. Aus die ser Darstellung geht hervor, daß der Funktionsgenerator 84 zweckmäßig durch die Kurven A, B und C angedeutete Sollwerte liefert. Der Funktionsgenerator kann ein Mikropro zessor mit Direktzugriffsspeicher sein.

Ein Impulsgenerator 218 zur Lieferung von Taktsignalen ist mit dem Parallel-Serien-Umsetzer 206 verbunden. Auf ähnliche Weise ist ein weiterer Taktimpulsgenerator 220 mit der Takteingangsklemme des Serien-Parallel-Umsetzers 214 verbunden.

Im Betrieb der Heizfadenversorgungsschaltung läuft ein vom Funktionsgenerator 84 geliefertes, dem Sollwert des Heizfadenstroms darstellendes Signal in den A/D- Wandler 204 ein, durch den dieses Signal von einem Ana logsignal in ein bitparalleles Digitalsignal umgesetzt wird. Das Digitalsignal vom Analog/Digital-Wandler 204 wird durch den Parallel-Serien-Umsetzer 206 synchron mit dem Taktimpuls vom Taktimpulsgenerator 218 von einer bitparallelen in eine bitserielle Form umgeord net. Die Treiberschaltung 208 steuert ihren Ausgangs impuls in Abhängigkeit vom Inhalt, d. h. von einer logi schen "1" oder "0", jedes Bits des bitseriellen Digi talsignals vom Parallel-Serien-Umsetzer 206. Der Si gnalimpuls von der Treiberschaltung 208 wird dann durch den Trenntransformator 210 transformiert, wobei seine von der Transformation herrührende Verzerrung bzw. Ver formung durch den Impulsformer 212 korrigiert wird. Das der Impulsformung unterworfene, bitserielle Signal wird wiederum durch den Serien-Parallel-Umsetzer 214 synchron mit dem Taktimpuls vom Generator 220 von der seriellen in die parallele Form umgewandelt. Der D/A-Wandler 216 empfängt das bitparallele Digitalsignal und wandelt dieses in eine Analogform zur Steuerung der Stromquelle 202 um. Wie erwähnt, regelt das Analogsignal den Basisstrom des Transistors 22, wodurch der Heizfa denstrom für die Röntgenröhre 50 geregelt wird.

Die Heizfadenversorgungsschaltung gemäß Fig. 1 bewirkt eine unmittelbare Einstellung des Heizfadenstroms mittels des Funktionsgenerators 84. Die Takimpulsgene ratoren 218 und 220 sind so ausgelegt, daß sie Impulse liefern, die mit der Nullphase des Wechselspannungssi gnals von der Wechselstromquelle 14 synchronisiert sind.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfin dung dargestellt, bei welcher die den Teilen von Fig. 1 entsprechenden Teile mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet sind.

Gemäß Fig. 5 liefert ein Taktimpulsgenerator 302 Takt impulse zum Parallel-Serien-Umsetzer 206 sowie zu einer Treiberschaltung 316. Das Digitalsignal vom Umsetzer 206 gelangt durch eine Treiberschaltung 304, einen Op tokoppler 312 mit einer Leuchtdiode 306, einer opti schen Faser 308 und einem Phototransistor 310 über einen Impulsformer 314 zum Reihen-Serien-Umsetzer 214.

Im Umsetzer 214 wird das Digitalsignal in ein bitparal leles Digitalsignal umgesetzt. Dieses Digitalsignal wird im D/A-Wandler 216 weiterhin in ein Analogsignal zur Steuerung der Stromquelle 202 umgewandelt. Das Taktsignal vom Impulsgenerator 302 wird ebenfalls an die Takteingangsklemme des Serien-Parallel-Umsetzers 214 angelegt, und zwar über eine andere Optokoppler strecke mit der Treiberschaltung 316, einem Optokoppler 318, welcher dem Optokoppler 312 entsprechen kann, und einem Impulsformer 320. Der Sollwert für die Heizfadenstromregelung vom Funktionsgenerator 84 wird über den A/D-Wandler 204, die erste Optokopplerstrecke mit der Treiberschaltung 304, dem Optokoppler 312 und dem Impulsformer 314, den Serien-Parallel-Umsetzer 214 sowie den D/A-Wandler 216 geleitet, um schließlich die Stromquelle 202 zu erreichen, an welcher dieses Signal den Heizfadenstrom auf vorher be schriebene Weise regelt.

Bei dieser Ausführungsform erzeugt der Taktimpulsgene rator 302 die Taktimpulse nicht synchron mit der Null phase des Wechselspannungssignals, sondern mit zweck mäßig gewählter Periode. Aus diesem Grund kann die Ab tastperiode jedes Digitalsignals vom Parallel-Serien- und vom Serien-Parallel-Umsetzer 206 bzw. 214 sehr kurz sein, wodurch die Stabilität des Heizfadenstroms weiter verbessert wird.

In Fig. 3 ist noch eine weitere Ausführungsform der Er findung dargestellt, bei welcher die entsprechenden Teile mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 und 5 bezeichnet sind. Bei dieser Ausführungsform wird der vom Funktionsgenerator 84 gelieferte Sollwert in bitparalleler Weise übertragen.

Das Ausgangs signal des Funktionsgenerators 84 wird durch den Ana log/Digital-Wandler 204 in ein bitparalleles Digital signal umgewandelt. Dieses bitparallele Signal wird un mittelbar an die Optokopplerstrecke mit einer Treiber schaltung 402, einer Anzahl von Optokopplern 404₁, bis 404 _n und einen Impulsformer 406 angelegt. Zu beachten ist, daß die Opto kopplerstrecke aus einer Anzahl von Parallelstrecken entsprechend der Zahl der im Ausgangssignal vom A/D- Wandler 204 enthaltenen Bits besteht. Bei Eingang des bitparallelen Digitalsignals liefert die Treiberschal tung 402 an ihrer Ausgangsklemme, welche der das "1"- Bit empfangenden Eingangsklemme entspricht, Impulse mit einer so großen Amplitude, daß sie die Leuchtdioden der betreffenden Optokoppler anzusteuern vermögen. Die über die Optokoppler übertragenden Impulse werden in paral leler Anordnung an den Impulsformer 406 angelegt, durch den diese Impulse, die in den Optokopplern eine Ver zerrung erfahren haben, einer Wellenformung unterworfen werden. Die Parallelimpulse werden in paralleler Weise zum D/A-Wandler 216 übertragen, durch den sie in ein Analogsignal umgesetzt werden, das für die Steuerung der Heizfadenstromquelle 202 benutzt wird. Die einzel nen Optokoppler 404 können denselben Aufbau besitzen wie diejenigen der vorher beschriebenen Ausführungsform.

Bei allen Ausführungsformen können die Funktions generatoren und die Analog/Digital-Wandler durch einen Mikroprozessor mit Digitalspeicher gesteuert werden.

Claims

1. Heizfadenversorgungsschaltung für eine Röntgenröhre (50) mit:

- einem Heiztransformator (36), dessen Primärwick lung mit einer Wechselstromquelle (14) verbunden ist und dessen Sekundärwicklung eine auf Hochspan nungspotential liegende Spannung für die Heizfa denversorgung der Röntgenröhre (50) liefert,
- einer einstellbaren Gleichstromquelle (202), die eingangsseitig mit der Sekundärwicklung des Heiztransformators (36) verbunden und aus gangsseitig an den Heizfaden (52) der Röntgenröhre (50) angeschlossen ist, und
- einem Funktionsgenerator (84) zur Lieferung eines Signals für die Einstellung der Gleichstromquelle (202),

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Gleichstromquelle (202) auf einen Soll strom einregelbar ist,
- daß der Funktionsgenerator (84) auf dem Potential der Primärwicklungsseite des Heiztransformators (36) vorgesehen ist und einen analogen Wert für den Sollstrom zu einem Analog/Digital-Wandler (204) liefert und
- daß eine Hochspannungstrennübertragungseinrichtung das Digitalsignal von dem Analog/Digital- Wandler (204) zu einem auf Hochspannungspotential liegenden Digital/Analog-Wandler (216) leitet, dessen Ausgangssignal als Wert für den Sollstrom der Gleichstromquelle (202) dient.

2. Heizfadenversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Digitalsignal ein bit-paralleles Digitalsignal ist.

3. Heizfadenversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Digitalsignal ein bit-serielles Digitalsignal ist.

4. Heizfadenversorgungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungstrennübertragungseinrichtung ein Optokoppler (312, 318; 404 ₁-404 _n) ist.

5. Heizfadenversorgungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungstrennübertragungseinrichtung ein Trenn transformator (210) ist.