一種x射線機(jī)的有源功率因數(shù)校正電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種X射線機(jī)的有源功率因數(shù)校正電路，包括橋式整流電路、電感L、主開(kāi)關(guān)功率管VT、功率二極管VD和輸出電容C0；橋式整流電路的輸出正極端、電感L、功率二極管VD、輸出電容C0和橋式整流電路的輸出負(fù)極端依次串聯(lián)形成一個(gè)回路；橋式整流電路的輸出端還并聯(lián)有高頻濾波電容C1；輸出電容C0兩端還并聯(lián)兩個(gè)串聯(lián)在一起的電阻R1、R2；主開(kāi)關(guān)功率管VT的輸入端、輸出端分別與電感L的輸出端、橋式整流電路的輸出負(fù)極端相連接；還包括開(kāi)關(guān)控制電路；開(kāi)關(guān)控制電路主要由電壓誤差放大器U1、電流誤差放大器U2、PWM比較器U3、RS觸發(fā)器U4、乘法器和振蕩器組成。該電路電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、安全可靠。
【專利說(shuō)明】—種X射線機(jī)的有源功率因數(shù)校正電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種功率因數(shù)校正電路，尤其涉及了一種應(yīng)用在X射線機(jī)上的有源功率因數(shù)校正電路。
【背景技術(shù)】
[0002]一般來(lái)說(shuō)，頻率在40KHZ以上的高頻移動(dòng)X射線機(jī)，一般只需3.5-5KW就能完全滿足常規(guī)拍片要求，因X射線效率高，同等拍片要求下功率較小，只需220V單相交流電即可正常使用(選用帶內(nèi)置充電式電池的儀器在停電或外出的情況下仍可以正常工作)；同時(shí)，移動(dòng)式X射線機(jī)，安全防護(hù)設(shè)計(jì)較好，達(dá)到國(guó)家移動(dòng)式X射線機(jī)的安全防護(hù)要求，使用時(shí)不需鉛房防護(hù)，使用方便，成本低，任何醫(yī)院包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院，在現(xiàn)有的條件下都能直接使用。
[0003]然而，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院，特別是邊遠(yuǎn)地區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院和廣大的鄉(xiāng)村衛(wèi)生室，供電質(zhì)量很不理想，我國(guó)規(guī)定的電網(wǎng)電壓幅值一般允許上下有10%的波動(dòng)，但在邊遠(yuǎn)山區(qū)和廣大農(nóng)村，市電電壓甚至可以低到120伏左右，使得傳統(tǒng)的高頻醫(yī)用X射線機(jī)根本不能正常工作。此外，歐盟和美國(guó)在2011年開(kāi)始強(qiáng)制實(shí)行國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)的IEC6300的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)所有的電子設(shè)備的功率因數(shù)等指標(biāo)有新的要求，傳統(tǒng)的高頻移動(dòng)X射線機(jī)不能滿足IEC6300的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此，在目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的X射線機(jī)中嵌入功率因數(shù)校正電路成了該行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵和趨勢(shì)。但是，目前尚未有針對(duì)上述情況而設(shè)計(jì)的功率因數(shù)校正電路，現(xiàn)有的功率因數(shù)校正電路還不能同時(shí)滿足上述的要求，因此，市場(chǎng)上急需一種針對(duì)上述情況而設(shè)計(jì)的并專門應(yīng)用于X射線機(jī)的功率因數(shù)校正電路。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、既可以使得高頻醫(yī)用X射線機(jī)能適應(yīng)農(nóng)村電壓質(zhì)量等級(jí)低的要求(采用功率因數(shù)校正電路后，其輸入電壓范圍在85伏至270伏之間都能正常工作)，也使得高`頻醫(yī)用X射線機(jī)能滿足歐美市場(chǎng)的技術(shù)指標(biāo)要求，安全可靠的X射線機(jī)的有源功率因數(shù)校正電路。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:
[0006]一種X射線機(jī)的有源功率因數(shù)校正電路，包括橋式整流電路、電感L、主開(kāi)關(guān)功率管VT、功率二極管VD和輸出電容Ctl ;所述的橋式整流電路的輸出正極端、電感L、功率二極管VD、輸出電容Cci和橋式整流電路的輸出負(fù)極端依次串聯(lián)形成一個(gè)回路；所述的橋式整流電路的輸出端還并聯(lián)有高頻濾波電容仏；所述的輸出電容Ctl兩端還并聯(lián)兩個(gè)串聯(lián)在一起的電阻Rp R2 ;所述的主開(kāi)關(guān)功率管VT的輸入端、輸出端分別與電感L的輸出端、橋式整流電路的輸出負(fù)極端相連接；該X射線機(jī)的有源功率因數(shù)校正電路還包括開(kāi)關(guān)控制電路；所述的開(kāi)關(guān)控制電路主要由電壓誤差放大器U1、電流誤差放大器U2、PWM比較器U3、RS觸發(fā)器U4、乘法器和振蕩器組成；其中，
[0007]所述的電壓誤差放大器仏的負(fù)極輸入端連接在電阻Rp R2之間的線路上，采樣輸出電壓信號(hào)；電壓誤差放大器U1正極輸入端為給定電壓參考信號(hào)Vref的輸入端，電壓誤差放大器U1的輸出端與乘法器的一個(gè)輸入端相連接，向乘法器輸入放大后的電壓誤差信號(hào)；
[0008]所述的乘法器的另一個(gè)輸入端與橋式整流電路的正極輸出端相連接，向乘法器輸入電網(wǎng)電壓整流后正弦半波信號(hào)；乘法器的輸出端與電流誤差放大器U2的正極輸入端相連接，向電流誤差放大器U2輸入給定電流信號(hào)；
[0009]所述的電流誤差放大器U2的負(fù)極輸入端與設(shè)置在橋式整流電路負(fù)極輸出端線路上的線圈相連接，電流誤差放大器U2的輸出端與PWM比較器U3的負(fù)極輸入端相連接，向PWM比較器U3輸入電流誤差信號(hào)；
[0010]所述的PWM比較器U3的正極輸入端與振蕩器相連接，輸入鋸齒波，經(jīng)與電流誤差信號(hào)比較，產(chǎn)生PWM控制信號(hào)；PWM比較器U3的輸出端與RS觸發(fā)器U4的R線端相連接，RS觸發(fā)器U4的S線端與振蕩器相連接，RS觸發(fā)器U4的Q線端與主開(kāi)關(guān)功率管VT的控制端相連接，控制主開(kāi)關(guān)功率管VT的通斷狀態(tài)。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，以上所述的主開(kāi)關(guān)功率管VT的兩端還并聯(lián)有二極管VDs和諧振電容Cr。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步說(shuō)明，以上所述的橋式整流電路由四個(gè)整流二極管DpD2、D3、D4組成，并且橋式整流電路的輸入端與交流電流AC相連接；所述的輸出電容Ctl的兩端并聯(lián)負(fù)載R。
[0013]本實(shí)用新型的電路工作原理:
[0014]在本實(shí)用新型中，首先電壓誤差放大器U1對(duì)電路輸出電壓進(jìn)行采樣，采樣輸出電壓信號(hào)與給定電壓參考信號(hào)在電壓誤差放大器U1中比較形成電壓誤差信號(hào)，并經(jīng)電壓誤差放大器U1輸出與電網(wǎng)電壓整流后正弦半波信號(hào)相乘，作為電流誤差放大器U2的給定電流信號(hào)，在電流誤差放大器U2中與電感電流比較產(chǎn)生并放大電流誤差信號(hào)。電流誤差放大器U2的輸出接到PWM比較器U3的負(fù)端，將電流誤差信號(hào)與振蕩器輸出的鋸齒波相比較，產(chǎn)生PWM信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管的通斷。開(kāi)關(guān)管VT處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電網(wǎng)能量存儲(chǔ)在電感L上，負(fù)載所需能量由輸出電容提供；開(kāi)關(guān)管VT關(guān)斷時(shí)，輸入交流電整流后與電感一起給負(fù)載供電。
[0015]有源功率因數(shù)校正電路的控制電路，包含電壓環(huán)和電流環(huán)兩個(gè)閉環(huán)回路，控制器的設(shè)計(jì)采用常規(guī)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法。內(nèi)環(huán)為電流環(huán)(平均電流負(fù)反饋)，使輸入電流快速跟隨輸入電壓的變化；外環(huán)為電壓環(huán)(電壓負(fù)反饋)，穩(wěn)定輸出電壓，通過(guò)雙閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的校正。電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器，其帶寬要遠(yuǎn)大于電壓外環(huán)。同時(shí)，電流內(nèi)環(huán)的帶寬受限于開(kāi)關(guān)頻率，一般取開(kāi)關(guān)頻率的五分之一到十分之一。相應(yīng)的，電壓外環(huán)的調(diào)節(jié)器也采用PI調(diào)節(jié)器。由于電壓誤差放大器的輸出與整流后的正弦半波電壓信號(hào)相乘，作為電流誤差放大器的給定信號(hào)，所以電壓環(huán)的帶寬既受限于電流環(huán)帶寬，也受限于正弦半波電壓信號(hào)。一般情況下，電壓環(huán)截止頻率取正弦半波電壓頻率的五分之一到十分之一 O
[0016]本實(shí)用新型具備的有益效果:
[0017]電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、安全可靠；將該有源功率因數(shù)校正電路嵌入高頻醫(yī)用X射線機(jī)，既可以使得高頻醫(yī)用X射線機(jī)能適應(yīng)農(nóng)村電壓質(zhì)量等級(jí)低的要求(采用功率因數(shù)校正電路后，其輸入電壓范圍在85伏至270伏之間都能正常工作)，也使得高頻醫(yī)用X射線機(jī)能滿足歐美市場(chǎng)的技術(shù)指標(biāo)要求；且對(duì)X射線機(jī)的改進(jìn)成本低，無(wú)需另外過(guò)多的費(fèi)用，可以為各級(jí)醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)節(jié)省不少的經(jīng)費(fèi)，極大地降低了醫(yī)療機(jī)構(gòu)的醫(yī)療成本，滿足邊遠(yuǎn)地區(qū)人民群眾的醫(yī)療要求，促進(jìn)我國(guó)醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展，也會(huì)帶來(lái)良好的社會(huì)效益和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖。
[0019]在附圖中:
[0020]AC表示交流電源；
[0021]DpD2、D3、D4四個(gè)整流二極管組成整流橋(橋式整流電路)，起到整流作用；
[0022]C1為高頻濾波電容，其容值一般較小，一般為0.1-1uF級(jí)別；
[0023]L為電感，起存儲(chǔ)和傳遞能量的作用；
[0024]VT為主開(kāi)關(guān)功率管，VDs為其寄生并聯(lián)的二極管，Cr為其并聯(lián)的諧振電容。
[0025]VD為功率二極管；
[0026]C0為輸出電容，在主開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，負(fù)載所需能量由其提供，起穩(wěn)壓作用，其容值一般較大，主要由輸出功率的大小決定；
[0027]R為負(fù)載，R1^ R2為電阻，同樣為電路的負(fù)載；
[0028]U1為電壓誤差放大器，比較輸出電壓信號(hào)和給定電壓參考信號(hào)，產(chǎn)生并放大電壓誤差信號(hào)，電壓誤差信號(hào)與與電網(wǎng)電壓整流后正弦半波信號(hào)相乘后，作為電流誤差放大器U2的給定電流信號(hào)；
[0029]U2為電流誤差放大器，比較電路的電感電流和給定電流信號(hào)，產(chǎn)生并放大電流誤差信號(hào)，然后輸出給PWM比較器U3 ；
[0030]U3為PWM比較器，比較電流誤差信號(hào)和振蕩器的鋸齒波，產(chǎn)生PWM信號(hào)，輸出給RS觸發(fā)器；
[0031]U4為RS觸發(fā)器，根據(jù)設(shè)定的時(shí)間和PWM信號(hào)控制主開(kāi)關(guān)功率管VT的通斷狀態(tài)?！揪唧w實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0033]實(shí)施例1:
[0034]一種X射線機(jī)的有源功率因數(shù)校正電路，包括橋式整流電路、電感L、主開(kāi)關(guān)功率管VT、功率二極管VD和輸出電容Ctl ;所述的橋式整流電路的輸出正極端、電感L、功率二極管VD、輸出電容Cci和橋式整流電路的輸出負(fù)極端依次串聯(lián)形成一個(gè)回路；所述的橋式整流電路的輸出端還并聯(lián)有高頻濾波電容仏；所述的輸出電容Ctl兩端還并聯(lián)兩個(gè)串聯(lián)在一起的電阻Rp R2 ;所述的主開(kāi)關(guān)功率管VT的輸入端、輸出端分別與電感L的輸出端、橋式整流電路的輸出負(fù)極端相連接；該X射線機(jī)的有源功率因數(shù)校正電路還包括開(kāi)關(guān)控制電路；所述的開(kāi)關(guān)控制電路主要由電壓誤差放大器U1、電流誤差放大器U2、PWM比較器U3、RS觸發(fā)器U4、乘法器和振蕩器組成；其中，
[0035]所述的電壓誤差放大器仏的負(fù)極輸入端連接在電阻％、R2之間的線路上，采樣輸出電壓信號(hào)；電壓誤差放大器U1正極輸入端為給定電壓參考信號(hào)Vref的輸入端，電壓誤差放大器U1的輸出端與乘法器的一個(gè)輸入端相連接，向乘法器輸入放大后的電壓誤差信號(hào)；
[0036]所述的乘法器的另一個(gè)輸入端與橋式整流電路的正極輸出端相連接，向乘法器輸入電網(wǎng)電壓整流后正弦半波信號(hào)；乘法器的輸出端與電流誤差放大器U2的正極輸入端相連接，向電流誤差放大器U2輸入給定電流信號(hào)；
[0037]所述的電流誤差放大器U2的負(fù)極輸入端與設(shè)置在橋式整流電路負(fù)極輸出端線路上的線圈相連接，電流誤差放大器U2的輸出端與PWM比較器U3的負(fù)極輸入端相連接，向PWM比較器U3輸入電流誤差信號(hào)；
[0038]所述的PWM比較器U3的正極輸入端與振蕩器相連接，輸入鋸齒波，經(jīng)與電流誤差信號(hào)比較，產(chǎn)生PWM控制信號(hào)；PWM比較器U3的輸出端與RS觸發(fā)器U4的R線端相連接，RS觸發(fā)器U4的S線端與振蕩器相連接，RS觸發(fā)器U4的Q線端與主開(kāi)關(guān)功率管VT的控制端相連接，控制主開(kāi)關(guān)功率管VT的通斷狀態(tài)。
[0039]以上所述的橋式整流電路由四個(gè)整流二極管D1、D2、D3、D4組成，并且橋式整流電路的輸入端與交流電流AC相連接；所述的輸出電容Ctl的兩端并聯(lián)負(fù)載R。
[0040]實(shí)施例2:
[0041]如圖1所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:所述的主開(kāi)關(guān)功率管VT的兩端還并聯(lián)有二極管VDs和諧振電容Cr。
【權(quán)利要求】
1.一種X射線機(jī)的有源功率因數(shù)校正電路，包括橋式整流電路、電感L、主開(kāi)關(guān)功率管VT、功率二極管VD和輸出電容Ctl ;所述的橋式整流電路的輸出正極端、電感L、功率二極管VD、輸出電容Cci和橋式整流電路的輸出負(fù)極端依次串聯(lián)形成一個(gè)回路；所述的橋式整流電路的輸出端還并聯(lián)有高頻濾波電容C1 ;所述的輸出電容Ctl兩端還并聯(lián)兩個(gè)串聯(lián)在一起的電阻％、R2 ;所述的主開(kāi)關(guān)功率管VT的輸入端、輸出端分別與電感L的輸出端、橋式整流電路的輸出負(fù)極端相連接；其特征在于:該X射線機(jī)的有源功率因數(shù)校正電路還包括開(kāi)關(guān)控制電路；所述的開(kāi)關(guān)控制電路主要由電壓誤差放大器U”電流誤差放大器U2、PWM比較器U3、RS觸發(fā)器U4、乘法器和振蕩器組成；其中， 所述的電壓誤差放大器U1的負(fù)極輸入端連接在電阻％、R2之間的線路上，采樣輸出電壓信號(hào)；電壓誤差放大器U1正極輸入端為給定電壓參考信號(hào)Vref的輸入端，電壓誤差放大器仏的輸出端與乘法器的一個(gè)輸入端相連接，向乘法器輸入放大后的電壓誤差信號(hào)； 所述的乘法器的另一個(gè)輸入端與橋式整流電路的正極輸出端相連接，向乘法器輸入電網(wǎng)電壓整流后正弦半波信號(hào)；乘法器的輸出端與電流誤差放大器U2的正極輸入端相連接，向電流誤差放大器U2輸入給定電流信號(hào)； 所述的電流誤差放大器U2的負(fù)極輸入端與設(shè)置在橋式整流電路負(fù)極輸出端線路上的線圈相連接，電流誤差放大器U2的輸出端與PWM比較器U3的負(fù)極輸入端相連接，向PWM比較器U3輸入電流誤差信號(hào)； 所述的PWM比較器U3的正極輸入端與振蕩器相連接，輸入鋸齒波，經(jīng)與電流誤差信號(hào)比較，產(chǎn)生PWM控制信號(hào)；PWM比較器U3的輸出端與RS觸發(fā)器U4的R線端相連接，RS觸發(fā)器U4的S線端與振蕩器相連接，RS觸發(fā)器U4的Q線端與主開(kāi)關(guān)功率管VT的控制端相連接，控制主開(kāi)關(guān)功率管VT的通斷狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線機(jī)的有源功率因數(shù)校正電路，其特征在于:所述的主開(kāi)關(guān)功率管VT的兩端還并聯(lián)有二極管VDs和諧振電容Cr。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的X射線機(jī)的有源功率因數(shù)校正電路，其特征在于:所述的橋式整流電路由四個(gè)整流二極管DpD2、D3、D4組成，并且橋式整流電路的輸入端與交流電流AC相連接；所述的輸出電容Ctl的兩端并聯(lián)負(fù)載R。
【文檔編號(hào)】H02M1/42GK203522562SQ201320666908
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】李國(guó)進(jìn), 陳延明, 廖云峰, 滕壽宇, 馬培威, 潘英昂, 楊歐 申請(qǐng)人:南寧一舉醫(yī)療電子有限公司