基于UC3875移相控制技术的X射线管电源的研究2.ppt

基于UC3875移相控制技术的X射线管 电源的研究,姓名：**学号：****导师：*****,安 徽 工 业 大 学,,Study of the Power Supply for X-ray Tube Based on UC3875 Phase-shifting Control,目 录,1 本课题的研究理论基础2 本课题的主要工作3 总结与展望,安 徽 工 业 大 学,,安 徽 工 业 大 学,,1.1 本课题研究背景,近年来，X射线检测装置在工业产品质量检验、医学、工业用X射线测厚仪、无损检测等领域都有非常重要的应用，而且其具有安装方便、重量轻、可靠性高、故障率低等许多优点但由于高压直流电源技术的滞后阻碍了X射线检测装置的发展，所以如何解决高压直流电源技术在X射线检测装置中的应用成为人们越来越关心的问题 本课题就是为了解决这一问题，提出了基于UC3875移相控制技术的X射线管电源的研究1 本课题的研究理论基础,安 徽 工 业 大 学,,1.2 X射线管概况,如图1所示，X射线管主要由阴极、阳极和玻璃管三部分组成，阳极和阴极封装在高真空度的玻璃壳内图1.1 X射线的产生原理,安 徽 工 业 大 学,,1.3 传统高压直流电源,图1.2 传统高压直流电源,缺点：所用设备、组件的电压较高，体积、重量和占地面积大。

电压质量差，纹波系数比较大解决办法：电路的高频化提高工作频率就可以减少变压器绕组的匝数以及减小铁芯的尺寸，从而使得变压器小型化安 徽 工 业 大 学,,1.4 全桥逆变整流电路,图1.3 全桥逆变整流电路,存在的问题：在提高开关频率的同时，开关损耗以及电磁干扰都相应的增大了，电路效率严重下降解决的方法：软开关技术它利用以谐振为主的辅助换流手段，可以解决开关损耗和开关噪声问题，从而使得开关频率可以大幅度提高安 徽 工 业 大 学,,2 本课题的主要工作2.1 系统框图,图2.1 系统框图,安 徽 工 业 大 学,,2.2 移相全桥型零电压开关PWM电路,图2.2 移相全桥型零电压开关PWM电路,安 徽 工 业 大 学,,2.2 移相全桥型零电压开关PWM电路,图2.3 模态1（t0~t1）,,,安 徽 工 业 大 学,,2.2 移相全桥型零电压开关PWM电路,图2.4 模态2（t1~t2）,安 徽 工 业 大 学,,2.2 移相全桥型零电压开关PWM电路,图2.5 模态3（t2~t3）,安 徽 工 业 大 学,,2.2 移相全桥型零电压开关PWM电路,图2.6 模态4（t3~t4）,安 徽 工 业 大 学,,2.2 移相全桥型零电压开关PWM电路,图2.7 模态5（t4~t5）,安 徽 工 业 大 学,,2.3 UC3875的介绍和外围电路的设计,图2.8 UC3875外围电路图芯片振荡频率由估算公式确定： 设计的电路工作频率为10kHz左右。

安 徽 工 业 大 学,,2.4 UC3875单板实物图和输出的PWM波形,图2.8 UC3875单板实物图和输出PWM波形,安 徽 工 业 大 学,,,2.5 EXB841外围驱动电路设计图,当高电平驱动信号输入时，通过内部光耦电路，使互补输出电路的上管导通，忽略饱和压降，3脚输出电压接近15V，使IGBT导通当低电平信号输入时，当3脚输出-5V的低电平时，使IGBT关断图2.9 基于EXB841驱动电路图,安 徽 工 业 大 学,,,2.6 驱动电路实物图和驱动波形,图2.9 驱动电路实物图和驱动波形,安 徽 工 业 大 学,,,2.7 逆变电路测试与分析,由上图可以看出，经过移相全桥逆变之后，只有在对角的两个开关管同时开通，电路才能完成能量的传递通过改变驱动脉冲的“重叠”部分，即可改变逆变电路输出的波形，从而经过高压升压整流电路调节输出电压的大小图2.10 全桥逆变电路输出的波形,安 徽 工 业 大 学,,2.8 倍压整流电路分析,图2.11 六倍压整流电路,安 徽 工 业 大 学,,2.9 双向六倍压整流电路,逆变输出的交变电压经过1：30的高频升压变压器先升压，得到峰值约为8.0kV左右的交流电压，然后经过两个6倍压整流电路进一步升压，最后输出80kV左右的直流负高压。

图2.12 双向六倍压整流电路,2.10 高压电源电路的设计,图2.13 X射线管阴阳极供电高压电源电路图,安 徽 工 业 大 学,,,安 徽 工 业 大 学,,2.11 高压直流电压的输出,采用10000：1比例的高压碳棒或者电阻分压电路测量输出电压经检测输出的高压直流电压约为80kV，稳定度在100V之内满足高压直流电源设计要求图2.13 输出的直流电压和电阻分压电路,2.12 灯丝电源的设计,本课题是利用脉冲给灯丝供电，此脉冲是由全桥逆变输出得到，逆变桥的开关管是由SG3525控制器来提供驱动信号图2.14 灯丝电源电路和输出的灯丝电源波形,安 徽 工 业 大 学,,安 徽 工 业 大 学,,电压反馈电路的设计,电流保护电路的设计,2.13 高压直流电源闭环反馈网络,MAX471,安 徽 工 业 大 学,,2.14 灯丝电源闭环反馈网络设计,,电流调理电路,电流反馈电路,安 徽 工 业 大 学,,,,电流保护电路,安 徽 工 业 大 学,,,3 总结与展望3.1 总结 本文主要针对X射线管的具体特性，在比较研究了相关理论的基础上，设计了一台电源用于X射线管的具体方案，通过实验调试得到了相应的实验结果。

试验结果都满足设计指标，达到设计要求1）采用UC3875作为控制的移相式零电压PWM软开关电源，具有高频、能耗小、体积小等优点，同时电源工作波形纹波小，谐波少，减少了输出电压的脉动分量，抑制了开关尖峰嗓声，且运行可靠2）将高频技术运用在高压电源的设计中，进一步减小了高压电源的体积； （3）利用正负双向倍压整流电路大大减小了直流高压输出的纹波；,安 徽 工 业 大 学,,3.2 展望（1）高压直流电源的高电压绝缘技术与结构工艺技术由于本电源的电压等级比较高，所以在具体试验过程中的绝缘问题会遇到些麻烦，安全及其稳定性能都需要进一步加强2）集成控制器UC3875控制电路和快速保护电路的技术基于UC3875芯片的控制电路有些繁琐，控制方法可以进一步精确3）由于本论文还未应用到数字控制，可以运用单片机或者DSP提升电源的精度，向数字电源发展THAT’S ALL!THANK YOU!,安 徽 工 业 大 学,,。