基于UC移相控制技术的X射线管电源的研究

1、安安 徽徽 工工 业业 大大 学学安安 徽徽 工工 业业 大大 学学 近年来，近年来，X X射线检测装置在工业产品质量检验、医学、工业射线检测装置在工业产品质量检验、医学、工业用用X X射线测厚仪、无损检测等领域都有非常重要的应用，而且射线测厚仪、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。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但由于高压直流电源技术的滞后阻碍了X X射线检测装置的发展，射线检测装置的发展，所以如何解决高压直流电源技术在所以如何解决高压直流电源技术在X X射线检测装置中的应用成射线

2、检测装置中的应用成为人们越来越关心的问题。为人们越来越关心的问题。 本课题就是为了解决这一问题，提出了基于本课题就是为了解决这一问题，提出了基于UC3875UC3875移相控移相控制技术的制技术的X X射线管电源的研究。射线管电源的研究。安安 徽徽 工工 业业 大大 学学安安 徽徽 工工 业业 大大 学学安安 徽徽 工工 业业 大大 学学 安安 徽徽 工工 业业 大大 学学2.1 2.1 系统框图系统框图安安 徽徽 工工 业业 大大 学学2.2 2.2 移相全桥型零电压开关移相全桥型零电压开关PWMPWM电路电路 图图2.2 2.2 移相全桥型零电压开关移相全桥型零电压开关PWMPWM电路电路

3、 安安 徽徽 工工 业业 大大 学学2.2 2.2 移相全桥型零电压开关移相全桥型零电压开关PWMPWM电路电路 图图2.3 2.3 模态模态1 1（t0t1t0t1） 安安 徽徽 工工 业业 大大 学学2.2 2.2 移相全桥型零电压开关移相全桥型零电压开关PWMPWM电路电路 图图2.4 2.4 模态模态2 2（t1t2t1t2） 安安 徽徽 工工 业业 大大 学学2.2 2.2 移相全桥型零电压开关移相全桥型零电压开关PWMPWM电路电路 图图2.5 2.5 模态模态3 3（t2t3t2t3） 安安 徽徽 工工 业业 大大 学学2.2 2.2 移相全桥型零电压开关移相全桥型零电压开关PW

4、MPWM电路电路 图图2.6 2.6 模态模态4 4（t3t4t3t4） 安安 徽徽 工工 业业 大大 学学2.2 2.2 移相全桥型零电压开关移相全桥型零电压开关PWMPWM电路电路 图图2.7 2.7 模态模态5 5（t4t5t4t5） 安安 徽徽 工工 业业 大大 学学2.3 UC38752.3 UC3875的介绍和外围电路的设计的介绍和外围电路的设计 图图2.8 UC38752.8 UC3875外围电路图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。 887CRR4f安安 徽徽 工工 业业 大大 学学2.4 UC38752.4 UC3875单板实物图和输出

5、的单板实物图和输出的PWMPWM波形波形 图图2.8 UC38752.8 UC3875单板实物图和输出单板实物图和输出PWMPWM波形波形安安 徽徽 工工 业业 大大 学学2.5 EXB8412.5 EXB841外围驱动电路设计图外围驱动电路设计图 当高电平驱动信号输入时，通过内部光耦电路，使互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，补输出电路的上管导通，忽略饱和压降，3 3脚输出电压接近脚输出电压接近15V15V，使，使IGBTIGBT导通。当低电平信号输入时，当导通。当低电平信号输入时，当3 3脚输出脚输出-5V-5V的低电平时，使的低电平时，使I

6、GBTIGBT关断。关断。 图图2.9 2.9 基于基于EXB841EXB841驱动电路图驱动电路图安安 徽徽 工工 业业 大大 学学2.6 2.6 驱动电路实物图和驱动波形驱动电路实物图和驱动波形 图图2.9 2.9 驱动电路实物图和驱动波形驱动电路实物图和驱动波形 安安 徽徽 工工 业业 大大 学学2.7 2.7 逆变电路测试与分析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变驱动脉冲的“重叠重叠”部分，

7、即可改变逆变电路输出的波形，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。从而经过高压升压整流电路调节输出电压的大小。 图图2.10 2.10 全桥逆变电路输出的波形全桥逆变电路输出的波形 安安 徽徽 工工 业业 大大 学学2.8 2.8 倍压整流电路分析倍压整流电路分析 图图2.11 2.11 六倍压整流电路六倍压整流电路 安安 徽徽 工工 业业 大大 学学2.9 2.9 双向六倍压整流电路双向六倍压整流电路 逆变输出的交变电压经过逆变输出的交变电压经过1 1：3030的高频升压变压器先升压，的高频升压变压器先升压，得到峰值约为得到峰值约为8.0kV8.0kV

8、左右的交流电压，然后经过两个左右的交流电压，然后经过两个6 6倍压整流倍压整流电路进一步升压，最后输出电路进一步升压，最后输出80kV80kV左右的直流负高压。左右的直流负高压。 图图2.12 2.12 双向双向六倍压整流电路六倍压整流电路 安安 徽徽 工工 业业 大大 学学安安 徽徽 工工 业业 大大 学学 采用采用1000010000：1 1比例的高压碳棒或者电阻分压电路测量输出电压。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经检测输出的高压直流电压约为80kV80kV，稳定度在，稳定度在100V100V之内。满足之内。满足高压直流电源设计要求。高压直流电源设

9、计要求。 安安 徽徽 工工 业业 大大 学学安安 徽徽 工工 业业 大大 学学电压反馈电路的设计电压反馈电路的设计 电流保护电路的设计电流保护电路的设计 高压直流电源闭环反馈网络高压直流电源闭环反馈网络MAX471 安安 徽徽 工工 业业 大大 学学2.14 2.14 灯丝电源闭环反馈网络设计灯丝电源闭环反馈网络设计 电流调理电路电流调理电路 电流反馈电路电流反馈电路 安安 徽徽 工工 业业 大大 学学电流保护电路电流保护电路 安安 徽徽 工工 业业 大大 学学安安 徽徽 工工 业业 大大 学学3.2 3.2 展望展望（1 1）高压直流电源的高电压绝缘技术与结构工艺技术。由）高压直流电源的高电

10、压绝缘技术与结构工艺技术。由于本电源的电压等级比较高，所以在具体试验过程中的绝缘于本电源的电压等级比较高，所以在具体试验过程中的绝缘问题会遇到些麻烦，安全及其稳定性能都需要进一步加强。问题会遇到些麻烦，安全及其稳定性能都需要进一步加强。（2 2）集成控制器）集成控制器UC3875UC3875控制电路和快速保护电路的技术。控制电路和快速保护电路的技术。基于基于UC3875UC3875芯片的控制电路有些繁琐，控制方法可以进一步芯片的控制电路有些繁琐，控制方法可以进一步精确。精确。（3 3）由于本论文还未应用到数字控制，可以运用单片机或）由于本论文还未应用到数字控制，可以运用单片机或者者DSPDSP

11、提升电源的精度，向数字电源发展。提升电源的精度，向数字电源发展。安安 徽徽 工工 业业 大大 学学安安 徽徽 工工 业业 大大 学学2.4 UC38752.4 UC3875单板实物图和输出的单板实物图和输出的PWMPWM波形波形 图图2.8 UC38752.8 UC3875单板实物图和输出单板实物图和输出PWMPWM波形波形安安 徽徽 工工 业业 大大 学学安安 徽徽 工工 业业 大大 学学安安 徽徽 工工 业业 大大 学学电压反馈电路的设计电压反馈电路的设计 电流保护电路的设计电流保护电路的设计 高压直流电源闭环反馈网络高压直流电源闭环反馈网络MAX471 安安 徽徽 工工 业业 大大 学学3.2 3.2 展望展望（1 1）高压直流电源的高电压绝缘技术与结构工艺技术。由）高压直流电源的高电压绝缘技术与结构工艺技术。由于本电源的电压等级比较高，所以在具体试验过程中的绝缘于本电源的电压等级比较高，所以在具体试验过程中的绝缘问题会遇到些麻烦，安全及其稳定性能都需要进一步加强。问题会遇到些麻烦，安全及其稳定性能都需要进一步加强。（2 2）集成控制器）集成控制器UC3875UC3875控制