工频X射线机灯丝加热电路的改进

秦瑞遥 李莲娣 张勋宇 田田 张鑫 于广浩＊

1 牡丹江医学院医学影像学院 （黑龙江 牡丹江 157011）

2 牡丹江医学院第二附属医院麻醉科 （黑龙江 牡丹江 157009）

内容提要： 目的：利用可控硅等元件搭建X射线管灯丝加热电路，提供稳定加热电流，保证X射线质量。方法：对灯丝变压器输入电流进行采样，与设定信号进行差动比较引入负反馈，调整可控硅导通角获取稳定的灯丝加热电流。结果：将设计电路安装X射线机上，实现对灯丝加热电路的恒流作用。结论：该电路设计合理，实现稳定X射线机管电流的作用。

工频X射线机在中小医院扔被使用[1,2]。其灯丝加热电路有缺点：①灯丝变压器初级随电阻变化引起灯丝加热电流波动，导致管电流不稳；②灯丝变压器供电电压波动导致灯丝加热电压随之改变，影响摄影质量[3,4]。本项目对此缺点进行改进，通过控制可控硅导通角来调节灯丝加热电压大小，实现稳压交流电压输出。

1.改进设想

调整可控硅导通角可改变交流输出电压，实现对X射线管灯丝加热电流控制[3,4]。提取交流过零点信号，作为调整可控硅导通角同步信号。提取管电流采样信号，与灯丝加热电压设定信号进行差动比较，用于修正可控硅导通角，调整灯丝加热电路输出电压。

2.电路设计

2.1 工作原理

经管电流采样电阻获得采样电压，与灯丝加热电流设定信号比较，得到电压变化量与设定信号相加获得控制电压。控制电压与电源电压同步三角波信号比较得到控制可控硅导通角的相位信号，可改变灯丝变压器输出电压大小，稳定灯丝加热电流。

2.2 电路分析

2.2.1 采样比较电路

如图1所示，采样电阻R1串接在灯丝变压器初级回路，采样信号→1:1隔离变压器L1→放大器A1+→Q1→FAV→A2-；S1（管电流选择）和A4设定电压FBV→A2+→FCV与FBV→A3+→Q2→FDV→A7+。FDV高低控制着灯丝变压器输入电压，越高，可控硅导通的时间越短。

2.2.2 电源同步信号电路

电源电压→L2→Q3→输出与电源同步方波→A5-，与A5+信号比较→输出与电源同步的方波。经可变电阻积分运算，得到与电源同步三角波→A6-→FEV。

2.2.3 导通角调整电路

FEV→A7-，与FDV比较→相位控制信号（控制可控硅导通角），当FDV＞FEV时A7输出正，Q4导通，LB1工作，LB2收光，转换成可控硅通断信号，将可控硅U、T串接到灯丝压器初级进行电压控制。见图1。

2.2.4 灯丝电流恒流分析

当FAV＞FBV时，A2输出负，FCV和FBV通过A3加法运算→FDV。电源电压同步三角波FEV和FDV比较。经上述分析可知FDV信号根据灯丝变压器输入电流大小而变化，并决定与FEV相交时间，也决定可控硅导通角。即灯丝变压器输入电流过高时，FDV下降，与FEV相交延迟，可控硅导通角变小，灯丝变压器初级供电电压降低，使灯丝变压器输入电流回归正常。当灯丝变压器输入电流下降时，FDV升高，与FEV相交提前，可控硅导通角变大，灯丝变压器的初级供电电压升高，使灯丝变压器输入电流回归正常。

3.实验验证

3.1 实验室验证

将图1电路组装，用调压器为负载变压器及其次级灯泡供电。图1中L2、L3输入端连接到交流220V上。R1和L1串接在负载变压器初级回路，可控硅输出控制点U、T串接到负载变压器初级回路。①改变调压器的输出电压（交流200～240V）100次，测量负载变压器输入电流均为0.21A，灯泡加热电流均为0.99A；②改变R1值（±5Ω，100次），测量负载变压器初级回路电流均为0.21A，验证本电路工作稳定。

图1. 导通角调整电路

3.2 X射线机上验证

将图1中L2、L3输入端连接到F78-Ⅲ型工频X射线机交流220V上。R1和L1串接在灯丝变压器初级回路，可控硅U、T串接到灯丝变压器初级回路控制输入电压，拆除部分原电路降压电阻。调节图中8个可调电阻阻值，使电路工作在稳定的可控状态，各管电流档输出准确。①选择50mA档，进行灯丝加热，测量灯丝变压器初级电流为0.49A。改变R1值（±5Ω，50次），灯丝变压器初级电流均为0.49A；②拆除灯丝变压器供电稳压器，用普通交流电为电路供电，测量灯丝变压器初级电流均为0.49A（测量50次）。进行摄影20次，管电流表指数均50mA，指示稳定。

4.小结

通过灯丝变压器输入电流进行负反馈，调整可控硅导通角来改变灯丝变压器输入电压，稳定输出电流。经在X射线机上试验证明：改进后的灯丝加热电路，很好地保证输出电流稳定，从而保证了X射线量稳定，提高X射线摄影的质量。