CN113543437A - X射线发生装置和医用成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种X射线发生装置和医用成像设备，其中，装置包括：X射线管，用于输出X射线；电源电路，用于向X射线管施加预设电压；加热电路，用于向X射线管的阴极灯丝施加预设电流，以对X射线管的阴极灯丝进行加热；驱动电路，用于驱动X射线管的阳极靶面旋转；反馈电路，用于检测X射线管的管电压、管电流；控制电路，控制驱动电路驱动X射线管的阳极旋转，并根据管电压控制电源电路的输出电压，根据管电流控制加热电路的输出电流。该装置结构简单，通过对X射线管阳极旋转的精准平稳控制，能够输出小焦点、大功率的X射线，使得成像质量好，且通过对管电压、管电流的闭环控制，能够提高X射线的质量。

Description

X射线发生装置和医用成像设备

技术领域

本发明涉及X射线技术领域，尤其涉及一种X射线发生装置和医用成像设备。

背景技术

目前，相关技术中的X射线发生装置，由于X射线管阳极散热不佳，导致产生的X射线焦点大，且不能在大功率条件下连续运行；旋转阳极的驱动装置多采用模拟器件控制方式，易受干扰，控制精度差，且控制系统复杂。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种X射线发生装置，以输出小焦点、大功率的X射线，使成像质量好，且提高X射线的质量。

本发明的第二个目的在于提出一种医用成像设备。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种X射线发生装置，该装置包括：X射线管、电源电路、加热电路、驱动电路、反馈电路和控制电路，所述X射线管与所述电源电路、所述加热电路和所述反馈电路分别连接，所述控制电路与所述电源电路、所述加热电路、所述驱动电路、所述反馈电路分别连接；其中，所述控制电路控制所述驱动电路驱动所述X射线管的阳极旋转；所述电源电路向所述X射线管施加预设电压形成管电压，所述加热电路向所述X射线管的阴极灯丝施加预设电流，以对所述X射线管的阴极灯丝进行加热产生电子，其中，所述电子在所述管电压的作用下向所述X射线管的阳极运动产生管电流，并通过所述X射线管输出X射线；所述反馈电路检测所述X射线管的管电压、管电流，并将所述管电压、所述管电流反馈至所述控制电路；所述控制电路根据所述管电压和所述管电流控制所述电源电路的输出电压和所述加热电路的输出电流。

根据本发明实施例的X射线发生装置，首先通过控制电路控制驱动电路驱动所述X射线管的阳极旋转，控制电源电路对X射线管施加预设电压形成管电压，并控制加热电路对X射线管的阴极灯丝进行加热使其产生电子，电子在管电压的作用下进行运动产生管电流，再利用反馈电路检测X射线管的管电压和管电流，进而根据管电压和管电流分别控制电源电路的输出电压和加热电路的输出电流，再次通过驱动电路驱动X射线管的阳极旋转，形成闭环控制。由此，该装置能够输出小焦点、大功率的X射线，使得成像质量好，且能够提高X射线的质量。

另外，根据本发明上述实施例的X射线发生装置还可以具有如下附加技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述控制电路包括：第一脉宽调制芯片，所述第一脉宽调制芯片与所述加热电路和所述反馈电路分别连接，所述第一脉宽调制芯片用于获取所述管电流；第二脉宽调制芯片，所述第二脉宽调制芯片与所述电源电路和所述反馈电路分别连接，所述第二脉宽调制芯片用于获取所述管电压；主控芯片，所述主控芯片与所述反馈电路、所述驱动电路、所述第一脉宽调制芯片和所述第二脉宽调制芯片分别连接，所述主控芯片用于：在接收到预热开启命令时，向所述第二脉宽调制芯片传输预热开启信号，以使所述第二脉宽调制芯片控制所述加热电路对所述X射线管的阴极灯丝进行加热；向所述驱动电路传输阳极旋转驱动信号，以使所述驱动电路驱动所述X射线管的阳极旋转；以及生成管电压设定值和管电流设定值；在接收到X射线开启命令时，将所述管电压设定值传输至所述第一脉宽调制芯片，以使所述第一脉宽调制芯片根据所述管电压设定值和所述管电压对所述电源电路进行闭环控制；将所述管电流设定值传输至所述第二脉宽调制芯片，以使所述第二脉宽调制芯片根据所述管电流设定值和所述管电流对所述加热电路进行闭环控制；在接收到X射线关闭命令时，停止向所述驱动电路传输阳极旋转驱动信号，并向所述驱动电路传输停机信号，以使所述驱动电路停止驱动所述X射线管的阳极旋转。

在本发明的一个实施例中，所述电源电路包括：第一整流子电路，所述第一整流子电路的输入端与交流电源连接，所述第一整流子电路用于接收所述交流电源输出的第一交流电，并对所述第一交流电进行整流处理以输出第一直流电；逆变子电路，所述逆变子电路的输入端与所述第一整流子电路的输出端连接，所述逆变子电路的控制端与所述第一脉宽调制芯片连接，所述逆变子电路用于根据所述第一脉宽调制芯片输出的逆变驱动信号对所述第一直流电进行逆变处理以输出第二交流电；升压子电路，所述升压子电路的输入端与所述逆变子电路的输出端连接，所述升压子电路用于所述第二交流电进行升压处理以输出第三交流电；第二整流子电路，所述第二整流子电路的输入端与所述升压子电路的输出端连接，所述第二整流子电路的输出端与所述X射线管连接，所述第二整流子电路用于对所述第三交流电进行整流处理以输出所述预设电压。

在本发明的一个实施例中，所述加热电路包括：推挽子电路，所述推挽子电路的输入端与所述第二脉宽调制芯片连接，用于接收所述第二脉宽调制芯片输出的加热信号，并将所述加热信号转化为加热所需交流电，从所述推挽子电路的第一输出端或第二输出端输出；变压器，所述变压器包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈，所述第一初级线圈与所述推挽子电路的第一输出端连接，所述第二初级线圈与所述推挽子电路的第二输出端连接，所述次级线圈与所述X射线管的阴极灯丝连接，所述变压器用于对所述加热所需交流电进行变压处理，并将变压处理后的交流电传输至所述X射线管的阴极灯丝，以对所述X射线管的阴极灯丝进行加热。

在本发明的一个实施例中，所述反馈电路包括：电压检测子电路，所述电压检测子电路与所述X射线管、所述第一脉宽调制芯片分别连接，所述电压检测子电路用于检测所述X射线管的管电压，并将所述管电压反馈至所述第一脉宽调制芯片；电流检测子电路，所述电流检测子电路与所述X射线管、所述第二脉宽调制芯片分别连接，所述电流检测子电路用于检测所述X射线管的管电流，并将所述管电流反馈至所述第二脉宽调制芯片。

在本发明的一个实施例中，所述驱动电路包括：电机，所述电机用于带动所述X射线管的阳极旋转；停机子电路，所述停机子电路与所述主控芯片、所述电机的定子绕组分别连接，所述停机子电路用于根据所述停机信号向所述定子绕组输入预设低压直流电，以减少所述X射线管的阳极停止旋转所需的时间；驱动子电路，所述驱动子电路与所述主控芯片、所述电机的定子绕组分别连接，所述驱动子电路用于根据所述阳极旋转驱动信号控制所述电机带动所述X射线管的阳极旋转。

在本发明的一个实施例中，所述反馈电路还包括：过零检测子电路，所述过零检测子电路与所述交流电源、所述主控芯片分别连接，所述过零检测子电路用于对所述交流电源输出的第一交流电进行过零检测以输出过零检测信号，并将所述过零检测信号反馈至所述主控芯片；其中，所述主控芯片还用于在每次接收到所述过零检测信号预设时间后，输出预设脉宽的所述阳极旋转驱动信号。

在本发明的一个实施例中，所述驱动子电路包括：光耦合器，所述光耦合器的第一输入端通过第一电阻与预设电源连接，所述光耦合器的第二输入端与所述主控芯片连接以接收所述阳极旋转驱动信号，所述光耦合器的第一输出端通过第二电阻接地；开关管，所述开关管的控制端与所述光耦合器的第一输出端和所述第二电阻的一端分别连接，所述开关管的第一端与所述光耦合器的第二输出端连接，并形成第一节点，所述开关管的第二端接地；双向可控硅，所述双向可控硅的门极通过第三电阻与所述第一节点连接，所述双向可控硅的第一主电极与所述交流电源的零线连接，所述双向可控硅的第二主电极与所述定子绕组的一端与连接，其中，所述定子绕组的另一端与所述交流电源的火线连接；降压整流单元，所述降压整流单元的输入端与所述交流电源连接，所述降压整流电源用于对所述交流电源输出的第一交流电进行降压整流处理，以输出预设直流电。

在本发明的一个实施例中，所述降压整流单元包括第一电容、第二电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻、稳压二极管和整流二极管，其中，所述第一电容的一端与所述交流电源的火线连接，所述第一电容的另一端与所述整流二极管的阳极连接，所述第四电阻与所述第五电阻并联连接，并与所述第一电容并联连接，所述第六电阻与所述第二电容并联连接，所述第二电容的正极与所述交流电源的零线、所述整流二极管的阴极分别连接，所述第二电容的负极接地，所述稳压二极管的阳极接地，所述稳压二极管的阴极与所述整流二极管的阳极连接。

在本发明的一个实施例中，所述反馈电路还包括定子检测子电路，所述定子检测子电路与所述定子绕组、所述主控芯片分别连接，所述定子检测子电路用于检测所述定子绕组的电流，并将所述定子绕组的电流反馈至所述主控芯片；其中，所述主控芯片还用于根据所述定子绕组的电流判断所述X射线管的阳极是否旋转。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种医用成像设备，包括上述实施例的X射线发生装置。

本发明实施例的医用成像设备，采用上述实施例的X射线发生装置，能够输出小焦点、大功率、质量好的X射线，进而使得成像质量好。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的X射线发生装置的结构框图；

图2是本发明一个实施例的控制电路的结构框图；

图3是本发明一个实施例的电源电路的结构框图；

图4是本发明一个实施例的加热电路的结构框图；

图5是本发明一个实施例的反馈电路的结构框图；

图6是本发明一个具体实施例的信号波形图；

图7是本发明一个实施例的驱动电路的结构框图；

图8是本发明一个实施例的驱动子电路的结构框图；

图9是本发明另一个具体实施例的信号波形图；

图10是本发明实施例的医用成像设备的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的X射线发生装置和医用成像设备。

图1是本发明一个实施例的X射线发生装置的结构框图。

在该实施例中，如图1所示，X射线发生装置包括X射线管6、电源电路2、加热电路3、驱动电路4、反馈电路5和控制电路1。

其中，X射线管6用于输出X射线；电源电路2与X射线管6连接，电源电路2用于向X射线管6施加预设电压；加热电路3与X射线管6连接，加热电路3用于向X射线管6的阴极灯丝施加预设电流，以对X射线管6的阴极灯丝进行加热；驱动电路4用于驱动X射线管6的阳极旋转；反馈电路5与X射线管6连接，反馈电路5用于检测X射线管6的管电压、管电流；控制电路1与电源电路2、加热电路3、驱动电路4、反馈电路5分别连接，控制电路1用于通过驱动电路4驱动X射线管6的阳极旋转，再对X射线管6施加预设电压形成管电压，并控制加热电路3对X射线管6的阴极灯丝进行加热使其产生电子，电子在管电压的作用下进行运动产生管电流，再利用反馈电路5检测X射线管6的管电压和管电流，进而根据管电压和管电流分别控制电源电路2的输出电压和加热电路3的输出电流，再次通过驱动电路4驱动X射线管6的阳极旋转，形成闭环控制。首先需要说明的是，在本实施例中，X射线管6的阳极旋转通过驱动其阳极的旋转来完成。

具体地，控制电路1先通过驱动电路4驱动X射线管6的阳极旋转，再根据反馈电路5所反馈的X射线管6的管电压对电源电路2的输出电压进行闭环控制，以使电源电路2输出稳定的预设电压，该预设电压施加在X射线管6的阳极和阴极上，从而在X射线管6上形成管电压。同时，控制电路1根据反馈电路5所反馈的X射线管6的管电流，对加热电路3的输出电流进行闭环控制，加热电路3输出稳定电流至X射线管6的阴极灯丝，以对X射线管6的阴极灯丝进行加热，使其产生电子，电子在管电压的作用下轰击X射线管的阳极靶面，产生X射线，电子运动形成电流，该电流为X射线管6的管电流。反馈电路5检测X射线管6的管电压和管电流，再将检测到的信号再次反馈给控制电路1，实现形成闭环控制。同时，控制电路1还可以根据通过驱动电路4驱动X射线管6的阳极靶面旋转，以避免焦点固定一点接收电子撞击，减少对X射线管6阳极的损坏，有利于提高X射线管的寿命。该X射线发生装置能够输出小焦点、大功率、质量好的X射线，使成像质量好，且该装置结构简单。

在本发明的一个示例中，如图2所示，控制电路1包括：第一脉宽调制芯片101、第二脉宽调制芯片102和主控芯片103。

其中，第一脉宽调制芯片101与加热电路3和反馈电路5分别连接，第一脉宽调制芯片101用于获取管电流；第二脉宽调制芯片102与电源电路2和反馈电路5分别连接，第二脉宽调制芯片102用于获取管电压；主控芯片103与反馈电路5、驱动电路4、第一脉宽调制芯片101和第二脉宽调制芯片102分别连接。

具体地，如图1-2所示，主控芯片103(如可采用单片机)具体用于在接收到预热开启命令时，主控芯片103向第二脉宽调制芯片102传输预热开启信号，以使第二脉宽调制芯片102控制加热电路3对X射线管6的阴极灯丝进行加热。在本实施例中，参见图2，在主控芯片103和第二脉宽调制芯片102之间可设置预热信号开关S3，主控芯片103在接收到预热开启命令时，控制预热信号开关S3闭合，向第二脉宽调制芯片102传输预热开启信号。可选地，预热信号开关S3可选用光电耦合器等具有开关功能的元器件。在第二脉宽调制芯片102接收到预热开启信号之后，第二脉宽调制芯片102向加热电路3发送灯丝加热信号，使得加热电路3对X射线管6的阴极灯丝进行加热，从而在X射线管6内形成管电流并释放X射线。同时，主控芯片103还向驱动电路4传输阳极旋转驱动信号，从而使得驱动电路4可以驱动X射线管6的阳极靶面旋转；主控芯片103还可以生成管电压设定值和管电流设定值，其中，管电压设定值和管电流设定值为预先设置的值。

主控芯片103在接收到X射线开启命令时，将管电压设定值传输至第一脉宽调制芯片101，第一脉宽调制芯片101根据管电压设定值和管电压生成逆变驱动信号，电源电路2根据逆变驱动信号输出电压至X射线管6，以为X射线管6提供管电压。反馈电路5将检测的管电压传输至第一脉宽调制芯片101，形成对电源电路2的闭环控制。同时，主控芯片103还将管电流设定值传输至第二脉宽调制芯片102，第二脉宽调制芯片102根据管电流设定值和管电流生成灯丝加热信号，并将灯丝加热信号传输至加热电路3，加热电路3为X射线管6的阴极进行加热，使得X射线管6能够产生管电流。反馈电路5将检测到的管电流反馈到第二脉宽调制芯片102，形成对加热电路3的闭环控制。可选地，在主控芯片103和第一脉宽调制芯片101之间设置开关S1，当主控芯片103接收到X射线开启命令时，可控制开关S1闭合，以将管电压设定值传输至第一脉宽调制芯片101。

可选地，参见图2，在主控芯片103和第一脉宽调制芯片101之间可设置开关S1，当主控芯片103接收到X射线开启命令时，可控制开关S1闭合，以将管电压设定值传输至第一脉宽调制芯片101；在主控芯片103和第二脉宽调制芯片102之间可设置开关S2，当主控芯片103接收到X射线开启命令时，可控制开关S2闭合，以将管电流设定值传输至第二脉宽调制芯片102，其中，开关S1、S2均可选用光电耦合器等具有开关功能的元器件。

作为一个示例，反馈电路5还可检测X射线管6的温度信号和阳极运行信号，当主控芯片103接收到X射线开启命令时，可首先获取反馈电路5反馈的温度信号和阳极运行信号，进而在确认温度信号和阳极运行信号均正常之后，将管电压设定值、管电流设定值分别对应传输至第一脉宽调制芯片101、第二脉宽调制芯片102。

主控芯片103在接收到X射线关闭命令时，停止向驱动电路4传输阳极旋转驱动信号，同时向驱动电路4传输停机信号，从而使得驱动电路4停止驱动X射线管6的阳极靶面旋转，完成对X射线管6的关闭。

可选地，当反馈电路5反馈的温度信号、阳极运行信号中的至少一个发生异常时，主控芯片103可向驱动电路4传输停机信号，同时还可发出故障提示信息。

参见图2，反馈电路5还可将管电压和管电流反馈至主控芯片103，主控芯片103可对接收到的管电压和管电流进行模数转换，并将转换后的值通过显示器显示出来，以便查看。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，电源电路2可包括：第一整流子电路201、逆变子电路202、升压子电路203和第二整流子电路204。

其中，第一整流子电路201的输入端与交流电源(如220V交流电)连接，第一整流子电路201用于接收交流电源输出的第一交流电，并对第一交流电进行整流处理以输出第一直流电；逆变子电路202的输入端与第一整流子电路201的输出端连接，逆变子电路202的控制端与第一脉宽调制芯片101连接，逆变子电路202用于根据第一脉宽调制芯片101输出的逆变驱动信号对第一直流电进行逆变处理以输出第二交流电；升压子电路203的输入端与逆变子电路202的输出端连接，升压子电路203用于第二交流电进行升压处理以输出第三交流电；第二整流子电路204的输入端与升压子电路203的输出端连接，第二整流子电路204的输出端与X射线管6连接，第二整流子电路204用于对第三交流电进行整流处理以输出预设电压。

作为一个示例，电源电路2还可包括滤波子电路，滤波子电路与第一整流子电路201的输出端连接，以对第一整流子电路201输出的第一直流电进行滤波处理。电源电路2还可包括稳压子电路，稳压子电路与滤波子电路连接，用以对滤波处理后的第一直流电进行稳压处理。由此，有利于第二整流子电路204输出稳定电压。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，加热电路3包括推挽子电路301和变压器302。

其中，推挽子电路301的输入端与第二脉宽调制芯片102连接，用于接收第二脉宽调制芯片102输出的加热信号，并将加热信号转化为加热所需交流电，从推挽子电路的第一输出端或第二输出端输出；变压器302包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈，第一初级线圈与推挽子电路301的第一输出端连接，第二初级线圈与推挽子电路301的第二输出端连接，次级线圈与X射线管6的阴极灯丝连接，变压器302用于对加热所需交流电进行变压处理，并将变压处理后的交流电传输至X射线管6的阴极灯丝，以对X射线管6的阴极灯丝进行加热。由此，第二脉宽调制芯片102可以通过灯丝加热信号来控制X射线管6的阴极灯丝的加热电流大小，从而能够控制X射线管6的管电流大小并得到稳定的状态。

在本发明的一个示例中，如图5所示，反馈电路5包括电压检测子电路501和电流检测子电路502。

其中，电压检测子电路501与X射线管6、第一脉宽调制芯片101分别连接，电压检测子电路501用于检测X射线管6的管电压，并将管电压反馈至第一脉宽调制芯片101；电流检测子电路502与X射线管6、第二脉宽调制芯片102分别连接，电流检测子电路502用于检测X射线管6的管电流，并将管电流反馈至第二脉宽调制芯片102。

在一些示例中，如图5所示，反馈电路5还可包括过零检测子电路503。

其中，过零检测子电路503与交流电源、主控芯片103分别连接，过零检测子电路503用于对交流电源输出的第一交流电进行过零检测以输出过零检测信号，并将过零检测信号反馈至主控芯片103。主控芯片103还可用于在每次接收到过零检测信号预设时间后，输出预设脉宽的阳极旋转驱动信号。

具体地，如图5和图6所示，过零检测子电路503用于检测交流电源输出的第一交流电的过零点，生成的过零检测信号可以是方波，并将该方波传输给主控芯片103作为外部中断，主控芯片103在接收到中断信号后打开定时器，在定时器延迟预设时间后，输出预设脉宽的阳极旋转驱动信号，用于驱动X射线管6的阳极旋转。

在本发明的一个示例中，如图5所示，反馈电路5还包括定子检测子电路506。

其中，电子检测子电路506与定子绕组、主控芯片103分别连接，可以理解的是，定子绕组的电流决定了X射线管6的旋转。定子检测子电路506对定子绕组的电流进行检测，并将检测到的定子绕组的电流反馈至主控芯片103，从而主控芯片103可以根据该电流判断X射线管6的阳极的旋转情况，进而对X射线管6进行准确控制。

可选地，参见图5，反馈电路5还可以包括阳极运行检测子电路504和温度检测子电路505。

其中，阳极运行检测子电路504与X射线管6、主控芯片103分别连接；温度检测子电路505与X射线管6、主控芯片103分别连接。阳极运行检测子电路504和温度检测子电路505分别将阳极运行信号和温度信号传输给主控芯片103，主控芯片103可以根据该信号更好的获取X射线管6的运行情况，从而能够更好更安全的控制X射线管6进行工作。

在本发明的一个实施例中，如图7所示，驱动电路4包括电机M、停机子电路401和驱动子电路402，电机M可以是单相异步电机。

其中，电机M用于带动X射线管的阳极靶面旋转；停机子电路401与主控芯片103、电机M的定子绕组分别连接，停机子电路401用于根据停机信号向定子绕组输入预设低压直流电，以使电机停止带动X射线管的阳极靶面旋转；驱动子电路402与主控芯片103、电机M的定子绕组分别连接，驱动子电路402用于根据阳极旋转驱动信号控制电机M带动X射线管6的阳极靶面旋转。

可选地，如图7所示，交流电源和停机子电路401、驱动子电路402之间可设置开关S4，开关S4的不动端可与交流电源连接，开关S4的第一动端与停机子电路401连接，开关S4的第二动端与驱动子电路402连接。当主控芯片103发出停机信号至停机子电路401时，可通过停机子电路401向定子绕组输入预设低压直流电，以便X射线管6的阳极靶面旋转能快速停止；而当需要控制X射线管6的阳极靶面旋转时，主控芯片103控制开关S4的不动端与第二动端连接，并向驱动子电路402传输阳极旋转驱动信号。

在一些示例中，如图8所示，驱动子电路402包括光耦合器K1、开关管Q1、双向可控硅TH1和降压整流单元4021。

其中，光耦合器K1的第一输入端通过第一电阻R1与预设电源(如+5V直流电源)连接，R1为限流电阻，光耦合器K1的第二输入端与主控芯片103连接以接收阳极旋转驱动信号，光耦合器K1的第一输出端通过第二电阻R2接地；开关管Q1的控制端B与光耦合器K1的第一输出端和第二电阻R2的一端分别连接，开关管Q1的第一端C与光耦合器K1的第二输出端连接，并形成第一节点，开关管Q1的第二端E接地；双向可控硅TH1的门极通过第三电阻R3与第一节点连接，双向可控硅TH1的第一主电极与交流电源的零线连接，双向可控硅TH1的第二主电极与定子绕组的一端与连接，其中，定子绕组的另一端与交流电源的火线连接；降压整流单元4021的输入端与交流电源连接，降压整流电源用于对交流电源输出的第一交流电进行降压整流处理，以输出预设直流电。

具体地，当阳极旋转驱动信号为低电平时，光耦合器K1导通，开关管Q1导通，降压整流单元4021两端流出预设直流电(如12V直流电)，从双向可控硅TH1的第一主电极流进，从门极流出，双向可控硅TH1导通，定子绕组接入220V交流，从而控制X射线管6阳极旋转，当交流电源输出的第一交流电的零点到来时，开关管Q1自动关闭，当下一个阳极旋转驱动信号到来时，开关光Q1再次打开，往复循环，使得X射线管6的阳极稳定旋转。在该实施例中，定子绕组流过的定子电流，隔离放大后的阳极旋转驱动信号如图9所示。

可选地，参见图8，驱动子电路402还包括吸收单元4022，该吸收单元4022包括串联连接的第三电容C3和第七电阻R7，串联连接的第三电容C3和第七电阻R7的两端与双向可控硅TH1的第一主电极和第二主电极分别连接。该第三电容C3与第七电阻R7组成的吸收单元4022用于回收交流电处于零点时产生的多余的能量。

作为一个示例，参见图8，降压整流单元4021包括第一电容C1、第二电容C2、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、稳压二极管D2和整流二极管D1。

具体地，参见图8，第一电容C1的一端与交流电源的火线L连接，第一电容C1的另一端与整流二极管D1的阳极连接，第四电阻R4与第五电阻R5并联连接，并与第一电容C1并联连接，第六电阻R6与第二电容C2并联连接，第二电容C2的正极与交流电源的零线N、整流二极管D1的阴极分别连接，第二电容C2的负极接地，稳压二极管D2的阳极接地，稳压二极管D2的阴极与整流二极管D1的阳极连接。在本具体示例中，降压整流单元4021用于将交流电源输出的第一交流电进行降压整流至12V直流电，具体为第二电容C2两端输出稳定的12V直流电压供光耦合器K1输出端的放大电路使用，当阳极旋转驱动信号为低电平时，光耦合器K1导通，三极管Q1导通，第二电容C2两端的12V直流电从第二电容C2的正极出发，从双向可控硅TH1的第一主电极进，从门极出，回到第二电容C2的负极，双向可控硅TH1的第一主电极和第二主电极导通，定子绕组通入220V交流电，X射线管6阳极旋转。

综上，本发明实施例的X射线发生装置，通过对X射线管阳极靶面旋转的精准平稳控制，能够输出小焦点、大功率的X射线，使得成像质量好，且通过对管电压、管电流的闭环控制，能够提高X射线的质量。另外，用于控制加热电路、电源电路和驱动电路的控制模块集成设置，使得装置结构简单，同时采用控制芯片对驱动电路进行控制，抗干扰能力强。

图10是本发明实施例的医用成像设备的结构框图。

如图10所示，医用成像设备100包括上述实施例的X射线发生装置10。

本发明实施例的医用成像设备，采用上述实施例的X射线发生装置，能够输出小焦点、大功率、质量好的X射线，进而使得成像质量好。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种X射线发生装置，其特征在于，包括：

X射线管、电源电路、加热电路、驱动电路、反馈电路和控制电路，所述X射线管与所述电源电路、所述加热电路和所述反馈电路分别连接，所述控制电路与所述电源电路、所述加热电路、所述驱动电路、所述反馈电路分别连接；

其中，所述控制电路控制所述驱动电路驱动所述X射线管的阳极旋转；

所述电源电路向所述X射线管施加预设电压形成管电压，所述加热电路向所述X射线管的阴极灯丝施加预设电流，以对所述X射线管的阴极灯丝进行加热产生电子，其中，所述电子在所述管电压的作用下向所述X射线管的阳极运动产生管电流，并通过所述X射线管输出X射线；

所述反馈电路检测所述X射线管的管电压、管电流，并将所述管电压、所述管电流反馈至所述控制电路；

所述控制电路根据所述管电压和所述管电流控制所述电源电路的输出电压和所述加热电路的输出电流。

2.如权利要求1所述的X射线发生装置，其特征在于，所述控制电路包括：

第一脉宽调制芯片，所述第一脉宽调制芯片与所述加热电路和所述反馈电路分别连接，所述第一脉宽调制芯片用于获取所述管电流；

第二脉宽调制芯片，所述第二脉宽调制芯片与所述电源电路和所述反馈电路分别连接，所述第二脉宽调制芯片用于获取所述管电压；

主控芯片，所述主控芯片与所述反馈电路、所述驱动电路、所述第一脉宽调制芯片和所述第二脉宽调制芯片分别连接，所述主控芯片用于：

在接收到预热开启命令时，向所述第二脉宽调制芯片传输预热开启信号，以使所述第二脉宽调制芯片控制所述加热电路对所述X射线管的阴极灯丝进行加热；向所述驱动电路传输阳极旋转驱动信号，以使所述驱动电路驱动所述X射线管的阳极旋转；以及生成管电压设定值和管电流设定值；

在接收到X射线开启命令时，将所述管电压设定值传输至所述第一脉宽调制芯片，以使所述第一脉宽调制芯片根据所述管电压设定值和所述管电压对所述电源电路进行闭环控制；将所述管电流设定值传输至所述第二脉宽调制芯片，以使所述第二脉宽调制芯片根据所述管电流设定值和所述管电流对所述加热电路进行闭环控制；

在接收到X射线关闭命令时，停止向所述驱动电路传输阳极旋转驱动信号，并向所述驱动电路传输停机信号，以使所述驱动电路停止驱动所述X射线管的阳极旋转。

3.如权利要求2所述的X射线发生装置，其特征在于，所述电源电路包括：

第一整流子电路，所述第一整流子电路的输入端与交流电源连接，所述第一整流子电路用于接收所述交流电源输出的第一交流电，并对所述第一交流电进行整流处理以输出第一直流电；

逆变子电路，所述逆变子电路的输入端与所述第一整流子电路的输出端连接，所述逆变子电路的控制端与所述第一脉宽调制芯片连接，所述逆变子电路用于根据所述第一脉宽调制芯片输出的逆变驱动信号对所述第一直流电进行逆变处理以输出第二交流电；

升压子电路，所述升压子电路的输入端与所述逆变子电路的输出端连接，所述升压子电路用于所述第二交流电进行升压处理以输出第三交流电；

第二整流子电路，所述第二整流子电路的输入端与所述升压子电路的输出端连接，所述第二整流子电路的输出端与所述X射线管连接，所述第二整流子电路用于对所述第三交流电进行整流处理以输出所述预设电压。

4.如权利要求2所述的X射线发生装置，其特征在于，所述加热电路包括：

推挽子电路，所述推挽子电路的输入端与所述第二脉宽调制芯片连接，用于接收所述第二脉宽调制芯片输出的加热信号，并将所述加热信号转化为加热所需交流电，从所述推挽子电路的第一输出端或第二输出端输出；

变压器，所述变压器包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈，所述第一初级线圈与所述推挽子电路的第一输出端连接，所述第二初级线圈与所述推挽子电路的第二输出端连接，所述次级线圈与所述X射线管的阴极灯丝连接，所述变压器用于对所述加热所需交流电进行变压处理，并将变压处理后的交流电传输至所述X射线管的阴极灯丝，以对所述X射线管的阴极灯丝进行加热。

5.如权利要求2所述的X射线发生装置，其特征在于，所述反馈电路包括：

电压检测子电路，所述电压检测子电路与所述X射线管、所述第一脉宽调制芯片分别连接，所述电压检测子电路用于检测所述X射线管的管电压，并将所述管电压反馈至所述第一脉宽调制芯片；

电流检测子电路，所述电流检测子电路与所述X射线管、所述第二脉宽调制芯片分别连接，所述电流检测子电路用于检测所述X射线管的管电流，并将所述管电流反馈至所述第二脉宽调制芯片。

6.如权利要求2所述的X射线发生装置，其特征在于，所述驱动电路包括：

电机，所述电机用于带动所述X射线管的阳极旋转；

停机子电路，所述停机子电路与所述主控芯片、所述电机的定子绕组分别连接，所述停机子电路用于根据所述停机信号向所述定子绕组输入预设低压直流电，以使所述电机停止带动所述X射线管的阳极旋转；

驱动子电路，所述驱动子电路与所述主控芯片、所述电机的定子绕组分别连接，所述驱动子电路用于根据所述阳极旋转驱动信号控制所述电机带动所述X射线管的阳极旋转。

7.如权利要求2所述的X射线发生装置，其特征在于，所述反馈电路还包括：

过零检测子电路，所述过零检测子电路与所述交流电源、所述主控芯片分别连接，所述过零检测子电路用于对所述交流电源输出的第一交流电进行过零检测以输出过零检测信号，并将所述过零检测信号反馈至所述主控芯片；

其中，所述主控芯片还用于在每次接收到所述过零检测信号预设时间后，输出预设脉宽的所述阳极旋转驱动信号。

8.如权利要求6所述的X射线发生装置，其特征在于，所述驱动子电路包括：

光耦合器，所述光耦合器的第一输入端通过第一电阻与预设电源连接，所述光耦合器的第二输入端与所述主控芯片连接以接收所述阳极旋转驱动信号，所述光耦合器的第一输出端通过第二电阻接地；

开关管，所述开关管的控制端与所述光耦合器的第一输出端和所述第二电阻的一端分别连接，所述开关管的第一端与所述光耦合器的第二输出端连接，并形成第一节点，所述开关管的第二端接地；

双向可控硅，所述双向可控硅的门极通过第三电阻与所述第一节点连接，所述双向可控硅的第一主电极与所述交流电源的零线连接，所述双向可控硅的第二主电极与所述定子绕组的一端与连接，其中，所述定子绕组的另一端与所述交流电源的火线连接；

降压整流单元，所述降压整流单元的输入端与所述交流电源连接，所述降压整流电源用于对所述交流电源输出的第一交流电进行降压整流处理，以输出预设直流电。

9.如权利要求8所述的X射线发生装置，其特征在于，所述降压整流单元包括第一电容、第二电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻、稳压二极管和整流二极管，其中，

所述第一电容的一端与所述交流电源的火线连接，所述第一电容的另一端与所述整流二极管的阳极连接，所述第四电阻与所述第五电阻并联连接，并与所述第一电容并联连接，所述第六电阻与所述第二电容并联连接，所述第二电容的正极与所述交流电源的零线、所述整流二极管的阴极分别连接，所述第二电容的负极接地，所述稳压二极管的阳极接地，所述稳压二极管的阴极与所述整流二极管的阳极连接。

10.如权利要求6所述的X射线发生装置，其特征在于，所述反馈电路还包括：

定子检测子电路，所述定子检测子电路与所述定子绕组、所述主控芯片分别连接，所述定子检测子电路用于检测所述定子绕组的电流，并将所述定子绕组的电流反馈至所述主控芯片；

其中，所述主控芯片还用于根据所述定子绕组的电流判断所述X射线管的阳极是否旋转。

11.一种医用成像设备，其特征在于，包括如权利要求1-10中任一项所述的X射线发生装置。

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