[发明专利]驱动高压射线管格栅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于驱动高压发生器中的电容负载的装置和方法，尤 其涉及一种利用零电压开关原理驱动高压发生器中的电容负载的装置和方 法。

背景技术

用于CV Cardio Vascular和CT(计算机断层成像)应用的现代高功率 x射线管是旋转阳极管。这里，加速电子束击中旋转阳极盘，阳极盘生成x 射线光子。典型地，电子是从热发射极发射的，即总发射电流以及因此的 总的x射线功率取决于发射极温度。对于由所需检查类型给出的给定的加 速电压而言，仅能够通过改变发射极温度来改变x射线输出，从而改变给 予患者的x射线剂量。这是在现代CT扫描机中进行的，在CT扫描机中， 根据患者截面的椭圆形状调节剂量。令人遗憾的是，由于发射极的热容大 导致的其热循环慢，因此仅能够获得较小的调制深度。另一种为CT实施 剂量调制的方法是以脉冲模式操作射线管并通过脉冲宽度调制调节剂量。

用于CT系统的x射线管通常工作在连续模式下，而用于CV应用的射 线管还可以工作在脉冲模式下，其中，脉冲宽度大约为几个毫秒。不能通 过相应地改变发射极温度来实现所需的电子束开关切换，因为这种过程慢 得太多。作为替代，在靠近发射极处引入另一栅格电极。然后就能够通过 向栅格电极施加相对于发射极而言足够大的负电压来关闭电子束。所需的 电压通常在几千伏的范围内。原则上，也可以将这种栅格电极用在CT x射 线管之中，以实现脉冲模式操作来进行剂量调制。令人遗憾的是，这样一 来所需的脉冲宽度非常短(10-100微秒)，且需要高达20kHz的高重复频率。 利用当前的栅格开关驱动器和几百皮法的典型电容负载不能实现这一目 的，所述电容负载是栅格电极和必需的高压电缆造成的。

用于驱动高压电容负载的典型方案是利用能够处理高峰值电流的开关 (＝硬开关)直接驱动所述高压电容负载。在这种情况下，电容能量E＝ (C*V^2)/2简单地被消耗于驱动开关内部。这种方案的最高工作频率由 开关的热限制决定，而且电源需要传送这一功率，这一功率后来就损耗掉 了。

驱动高压电容负载的另一种已知方式是使用回扫电源，这种方式比硬 开关拓扑生成更少损耗，但具有不太快且占用很大空间的缺点。

从H.Yonemori和M.Nakaoka在1991年9月28日-10月4日在美国 MI，Dearborn举行的1991 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting 的会议记录中的文献“Advance Soft-Switching Sinewave PWM  High-Frequency Inverter-Link Cycloconverter Incorporating Voltage-Clamped  Quasi-Resonant and Capacitive Snubber Techniques”可了解到具有高频AC链 路的功率转换电路。

发明内容

希望提供一种改善的用于以高频切换电容负载的高压的装置和方法。

本发明提供了一种用于以高频切换电容负载的高压的方法、相应的程 序单元和计算机可读介质以及相应的装置、高压发生器和检查设备。

应当指出，以下描述的本发明示范性实施例也适用于方法、装置、程 序产品和计算机可读介质。

根据示范性实施例，提供了一种操作用于驱动电容负载的高压开关装 置的方法，所述装置包括：第一输入端子和第二输入端子，其用于施加高 压电源，使得可以向所述第一输入端子施加所述高压电源的较高电势，以 及可以向所述第二输入端子施加较低电势；第一开关和第二开关，其串联 于所述第一输入端子和所述第二输入端子之间；第一箝位二极管和第二箝 位二极管，其串联于所述第一输入端子和所述第二输入端子之间并处于相 同的阻挡方向，使得所述第一箝位二极管和所述第二箝位二极管相对于所 施加的高压进行阻挡；储能电感器，其端子之一连接到两个开关的连接点， 另一个端子连接到两个箝位二极管的连接点；以及输出端子，其用于连接 电容负载，所述输出端子与两个箝位二极管的连接点相连；所述方法包括： 以两个开关都打开开始；在第一预先确定时间之后闭合所述第一开关；在 第二预先确定时间之后打开所述第一开关；以及在所述连接点处的电压达 到较低电势时闭合所述第二开关。