基于UC3875移相控制技术的X射线管电源的研究

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1、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StudyofthePowerSupplyforX-rayTubeBasedonUC3875Phase-shiftingControl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

2、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1.2X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1.1X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

3、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

4、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2.3UC3875的介绍和外围电路的设计图2.8UC3875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2.4UC3875单板实物图和输出的PWM波形图2.8UC3875单板实物图和输出PWM波形安徽工业大学2.5EXB841外围驱动电路设计图

5、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

6、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2.13X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

7、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

8、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