X射線高壓電源是X射線測厚儀的重要部件之一,它能產生幾萬伏至幾十萬伏高壓,并且需要提供獨立可調的3~12V燈絲電源,要求穩定性0.1%以內。
主要原理是將220VAC經過濾波整流后轉成320VDC,然后進行斬波,變成20V~320V可調直流電源,再逆變成交流電源輸出給高壓變壓器,高壓變壓器經過一定的變比,得到倍壓整流電路的初始電壓,最后經過倍壓整流將輸出電壓提高到萬伏級別。調整斬波電壓和逆變電源主要是使用大功率IGBT來實現,IGBT的驅動信號則為PWM發生器,通過PI自動調節脈寬來得到我們所需要的參數。另外,X射線產生還需要一定的燈絲電源,調節燈絲電源的機理是通過反饋回來的管電流和燈絲電流與對應的設定值進行PI運算,最終得到我們所需要的管電流。
高壓電源的精度和穩定性主要取決于以下幾個方面:
1. 高壓變壓器的設計,對其絕緣問題、能量傳輸問題、自激震蕩問題充分實驗并特殊處理,使其適應耐壓、漏感、損耗、高頻的復雜環境。
2. 燈絲變壓器的設計,由于我們使用的是負高壓,這要對燈絲骨架的絕緣要求非常高,需要滿足系統最大高壓值1.5倍以上的耐壓。
3. 倍壓整流電路設計,其中對電容的耐壓和穩定性有極大的要求,這是高壓電源成敗的關鍵,而對二極管的整流特性要好。
4. 采樣電路的設計,電阻的精度和溫漂是高壓電源重復性和可靠性的保障。