如图
2 所示。
电路的输入端接
24 V 大功率镍氢电池组或锂聚合物电池组,电池组应支持 10 A 以上
大电流放电,输入电压变化范围在
18 V-30 V,为降低 X 射线源开关瞬间所产生的电池电压
与电流的尖峰,在
+Vin 与-Vin 端间并联 2
200 μf 电容,在+Vout 与-Vout 端间并联 1 000 μf
电容;并联的
0.1μf 电容可有效滤除电路的高频干扰信号。
电阻
R1、电位器 R7 采样电池电压与 LM385 输出的 2.5 V 基准电压比较,分别接入
LM2903 比较器的-、+引脚,当电池电压高于放电保护电压时,电池状态指示灯 D2 常亮,
表示电池工作正常;当电池放电到电压低于设定放电保护电压时,
D2 灭,同时 LM2903 的
7 脚输出高电平,驱动 Q2 接通,将 V24B36C200BL 模块的 PC 引脚电平拉低到 0.5V 以下,
进而使模块关断,输出为
0。PC 引脚的这一功能可以进一步开发用于不发射 X 射线时,关
断灯丝驱动电路,以降低电池功耗。
V24B36C200BL 模块的输出引脚 SC 和+Vout 间接入电阻 R3,构成升压输出电路,本
电路中是将输出电压从额定输出值
36 V 提高到 39 V 输出,接入电阻阻值大小可通过 Vicor
公司网站上提供的专门计算工具很方便地计算出来。
系统中,
+Vin、-Vin 与模块基板间接入 R=1 Ω、C=4
700 pf 的串联网络,+Vout、-Vout 与
模块基板间接入
R=1 MΩ、C=4
700 pf 的串联网络。
本系统同时采用了一片
Cosel 公司的 ZUW102415 模块,来产生+15 V、
-15 V 电源。
3 系统在便携式直流 X 射线源中的应用
应用该电源系统给便携式直流
X 射线源供电,在 120 kV/1 mA 输出情况下,测试了 X
射线发射、关断过程中,电池电压、电池电流、高压驱动、高压取样波形;测试了
X 射线连续
稳定输出时的供电电压、供电电流、高压驱动波形;同时试验了模块输入、输出端所接入电容
对降低
X 射线开关瞬间电压与电流尖峰脉冲的影响。
试验表明,模块输入端、输出端并联的大容量电解电容能显著降低
X 射线源启动过程
电池电流波形的尖峰,对于
X 射线源启动过程电压波形的尖峰也有抑制作用,并联电容的
值在
2
200 µf 左右较为合适,片面增大电容量没有必要,削波作用的提高作用有限,同时
输出端的过大容量电容有时会做成模块工作不稳定。
X 射线源软启动过程大约在 100 ms,X 射线源进入稳定发射状态后,各波形幅值变化
不大。电池的平均功耗在
180 W 左右。
4 结论
本文试验研究表明,基于
V24B36C200BL 模块构建的电池电源系统,可以灵活的设定
输出电压的大小,为射线源高压发生电路的设计提供方便;可以将宽变化范围的电池电压
转变成稳定的电压输出,有利于提高
X 射线源的稳定性;可以方便的控制电池的放电过程,
设定合理的放电保护电压,提高电池的使用寿命;同时通过充分发掘模块的功能,对于降
低工作过程中
X 射线源的功耗以及构建更大功率的电池供电系统具有一定的指导意义。
参考文献
[1]Vicor.24V Input Mini Family DC-DC Converter Module Data Sheet.
[2]介绍 Vicor DC-DC 模块的原理及应用经验.
[3]项名珠,魏善武.便携式 x 光检查设备的技术发展及其穿透利与分辨力影响因素分
析
.2007 年公安部第一研究所论文集.