第八次課第五章第七節(jié)曝光限時(shí)電路-2012

第七節(jié)曝光限時(shí)電路主要內(nèi)容1、曝光限時(shí)的目的2、限時(shí)的實(shí)現(xiàn)方法3、零相位合閘4、KB-500限時(shí)電路5、剩磁的消除一、概述（一）限時(shí)目的

控制X線曝光時(shí)間，以準(zhǔn)確控制X線照射量（二）限時(shí)器種類(lèi)機(jī)械限時(shí)器：鐘表式、電機(jī)式控時(shí)精度低電子限時(shí)器：電子管式、半導(dǎo)體式控時(shí)精度高（三）限時(shí)實(shí)現(xiàn)方法接觸器控制可控硅控制本質(zhì)上是控制高壓通斷1、控制主回路中接觸器通斷的方法（1）限時(shí)與電源相位無(wú)關(guān)（2）易引起過(guò)電壓，使絕緣受損（3）曝光重復(fù)性較差（4）控時(shí)相對(duì)誤差較大（5）適用于小型X線機(jī)

2、控制主回路中可控硅通斷的方法（1）限時(shí)與電源的相位有關(guān)（2）零相位接入，避免過(guò)電壓的產(chǎn)生（3）曝光重復(fù)性好（4）控時(shí)精確，精度可達(dá)0.003S（5）適用于大、中型X線機(jī)二、簡(jiǎn)單限時(shí)電路（單結(jié)晶體管+接觸器）原理：限時(shí)器控制接觸器通斷，以控制曝光方法：通過(guò)RC充電回路觸發(fā)控制UJT導(dǎo)通，控制主電路上的接觸器通斷，實(shí)現(xiàn)曝光控時(shí)。單結(jié)晶體管UJT在一個(gè)低摻雜N型硅棒上擴(kuò)散一個(gè)高摻雜P區(qū)，形成PN結(jié)，構(gòu)成單結(jié)晶體管UJT分為發(fā)射極e、基極b1、基極b2，又稱為雙基極晶體管UJT特性及應(yīng)用特性：當(dāng)Ve

↗使得Veb1＞VP（峰點(diǎn)電壓），UJTON，rb1↘，Ieb1↗，放電，使得Ve↘；當(dāng)Ve↘使得Veb1＜VV（谷點(diǎn)電壓），UJTOFF，rb1↗，Ieb1↘，放電結(jié)束，Ve得以再次↗；只要存在外接電源，無(wú)需觸發(fā)信號(hào)，Ve將保持振蕩；直至外接電源斷開(kāi)，UJT才會(huì)完全停止動(dòng)作。振蕩：無(wú)須外加激勵(lì)而自行產(chǎn)生的恒穩(wěn)而持續(xù)的信號(hào)輸出。指在沒(méi)有外接信號(hào)激勵(lì)的情況下，電路自行將直流電能轉(zhuǎn)變成一定頻率、一定幅值的電壓或電流信號(hào)輸出。應(yīng)用：a、作閾值開(kāi)關(guān)元件（導(dǎo)通特性）b、與C組成振蕩電路（振蕩特性）----根據(jù)阻容參數(shù)設(shè)置，以決定導(dǎo)通還是振蕩。

充電速率＞放電速率，UJT/C取導(dǎo)通特性充電速率＜放電速率，UJT/C發(fā)生振蕩S1ON→RY1ON→RC開(kāi)始充電，VC由0↗，RY3ON→限時(shí)、曝光同步開(kāi)始限時(shí)到達(dá)→UJTON→SCRON→RY2ON→RY3OFF→曝光結(jié)束三、限時(shí)電路（單結(jié)晶體管+雙向可控硅）原理：限時(shí)器控制雙向可控硅通斷，以控制曝光方法：通過(guò)晶體管相位特性實(shí)現(xiàn)零相位合閘；通過(guò)RC充電回路觸發(fā)UJT導(dǎo)通，控制主電路上的雙向可控硅通斷，實(shí)現(xiàn)曝光控時(shí)。雙向二極管：兩端電壓高于轉(zhuǎn)折電壓（VFB），ON

導(dǎo)通后電流小于維持電流，OFF

用于形成2kHz振蕩脈沖雙向可控硅：控制極正、負(fù)信號(hào)皆可觸發(fā)，ON導(dǎo)通后電流小于維持電流，OFF

用于控制高壓零相位合閘同步觸發(fā)脈沖：Q1基極為脈動(dòng)直流，交流過(guò)零時(shí)Q1OFF，其余時(shí)間飽和導(dǎo)通→則Q1集電極有過(guò)零高電位→觸發(fā)SCR1零相位導(dǎo)通→形成過(guò)零同步觸發(fā)脈沖→主電路零相位合閘2kHz振蕩觸發(fā)脈沖：直流接入→C4充電→高于VFB時(shí)，SCR3ON→C5充電→ISCR3↘＆VC5↗→ISCR3小于維持電流時(shí)SCR3OFF＆

同時(shí)C5通過(guò)SCR4放電→SCR3電壓高于VFB再次ON→C5再次充電→…SCR3反復(fù)導(dǎo)通截止→C5反復(fù)充放電→觸發(fā)SCR4（

2kHz）VC4=VSCR3+VC51、按下曝光開(kāi)關(guān)P交流電過(guò)零時(shí)SCR1導(dǎo)通2kHz振蕩電路工作、觸發(fā)SCR4ON＆

RC電路開(kāi)始充電高壓零相位合閘曝光＆限時(shí)電路工作VC2由0開(kāi)始充電上升，曝光/限時(shí)同步開(kāi)始2、限時(shí)到達(dá)后Q2ON基極輸出觸發(fā)信號(hào)，SCR2ON振蕩電路被短路停振SCR4在交流過(guò)零點(diǎn)處自行OFF曝光結(jié)束仍然存在部分電子器件延時(shí)，控時(shí)精度有待提高限時(shí)到達(dá)后VC2＞VP，Q2導(dǎo)通，輸出觸發(fā)信號(hào) 由穩(wěn)壓電源電路、同步信號(hào)發(fā)生電路、振蕩觸發(fā)電路、限時(shí)電路、極性記憶電路及相關(guān)控制電路組成。四、KB－500型X線機(jī)限時(shí)電路為了短時(shí)間曝光的準(zhǔn)確性及避免高壓初級(jí)電路接通時(shí)產(chǎn)生的突波，KB500采用了無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)（晶閘管）在零相位接通高壓初級(jí)的控制方法（即零序控制法），故需產(chǎn)生相應(yīng)的零序觸發(fā)脈沖。方法：利用半導(dǎo)體元件形成超前交流電零點(diǎn)的同步觸發(fā)脈沖，考慮到后續(xù)電路的固有延遲，精確實(shí)現(xiàn)高壓零相位合閘，避免過(guò)電壓，最終準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)曝光限時(shí)。KB500限時(shí)電路

穩(wěn)壓電源電路同步信號(hào)發(fā)生電路振蕩觸發(fā)電路RC限時(shí)電路極性記憶電路主可控硅觸發(fā)電路1、穩(wěn)壓電源電路來(lái)自KB33-4的交流30V經(jīng)橋式整流、電容濾波、晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓，在C102上得到24V直流電壓。24V電壓要加至后續(xù)電路，必經(jīng)Jf3接點(diǎn);Ja1常開(kāi)接點(diǎn)得電閉合，JZON；JZ1常開(kāi)接點(diǎn)閉合，SCR101觸發(fā)導(dǎo)通。Jf3、Ja1為關(guān)鍵接點(diǎn)2、同步觸發(fā)電路RC相移電路開(kāi)關(guān)電路

來(lái)自KB3-5/6的交流E1；經(jīng)C103的相移、整流橋整流；在R107上獲得超前交流零點(diǎn)約10°的同步直流E2。（1）RC相移電路（2）電子開(kāi)關(guān)電路JH1/2+D113，在R109上得到同相半波E3/E4;疊加E2得到超前零點(diǎn)10°的E5/E6；經(jīng)DZ102削波穩(wěn)壓，得到E7/E8；經(jīng)BG103基極-集電極翻轉(zhuǎn)，得到E9/E10;獲得超前正負(fù)半周交流零點(diǎn)約10°的同步觸發(fā)脈沖；3、振蕩觸發(fā)電路UJT101/C105組成振蕩器，D115提供起振電源振蕩脈沖由BG104放大，由B8輸出主觸發(fā)脈沖。其中AB/CD去觸發(fā)主可控硅，另外一組經(jīng)D120觸發(fā)SCR104曝光結(jié)束，SCR102觸發(fā)導(dǎo)通，振蕩器停振；主可控硅過(guò)零截止4、限時(shí)電路包括RC限時(shí)電路（C107/C108+限時(shí)電阻群）、UJT102曝光開(kāi)始，限時(shí)電路通電→電容充電，VC上升曝光限時(shí)至，UJT102ON→經(jīng)D125觸發(fā)，SCR102導(dǎo)通→UJT101/C105被鉗制停振→主可控硅失去振蕩觸發(fā)信號(hào)OFF→曝光結(jié)束從電容C107/C108開(kāi)始充電到UJT102導(dǎo)通，這段時(shí)間即為曝光時(shí)間/限時(shí)R120、Jf4、Ja2組成限時(shí)電容泄放電路，以保證電容充電的初始電位R117/R118/D121為預(yù)充電電路，給C107/C108預(yù)置電位W102：短時(shí)間精度調(diào)節(jié)；W103：長(zhǎng)時(shí)間精度調(diào)節(jié)5、極性記憶電路組成：SCR104、D126~D129、晶閘管GTO、取樣記憶繼電器Jd目的：記憶上次曝光末次脈沖極性，使得下次曝光首次脈沖能以相反極性接入，消除剩磁。（1）剩磁現(xiàn)象大功率X線機(jī)要求在極短時(shí)間內(nèi)連續(xù)多次曝光由于高壓變壓器鐵芯存在剩磁現(xiàn)象，短時(shí)間內(nèi)連續(xù)多次曝光，將使鐵芯很快進(jìn)入磁飽和狀態(tài)鐵芯磁飽和將大大增大磁化電流、初級(jí)電流和電源壓降，影響設(shè)備正常工作，甚至損壞設(shè)備

因此必須設(shè)法消除剩磁（2）消除剩磁的原理現(xiàn)代X線機(jī)均采用脈沖式曝光： 一個(gè)脈沖=10ms（半周） 一次曝光=n*10ms若上次曝光末次脈沖發(fā)生在交流電正半周，后次曝光首脈沖出現(xiàn)在負(fù)半周，則前后兩次曝光的剩磁可被完全抵消。反之亦然。

設(shè)計(jì)極性記憶電路，記憶脈沖極性并傳導(dǎo)至下次曝光，翻轉(zhuǎn)觸發(fā)曝光限時(shí)開(kāi)始→來(lái)自B8的小幅度脈沖經(jīng)D120觸發(fā)SCR104ON→D126~D129整流橋ON→R126/R128與電源電壓同相位→正半周GTOON，反之負(fù)半周GTOOFF→Jd隨之ON/OFF→JH隨之ON/OFF末次正半周→GTOON→JdON→JHON→JH1/2切換→R109上得到負(fù)半周脈沖E4→繼而對(duì)應(yīng)脈沖E6/E8→最終獲得超前交流電負(fù)半周零點(diǎn)10°的同步觸發(fā)脈沖E10末次負(fù)半周→GTOOFF→JdOFF→JHOFF→JH1/2維持常態(tài)→

R109上得到正半周脈沖E3→繼而對(duì)應(yīng)脈沖E5/E7→最終獲得超前交流電正半周零點(diǎn)10°的觸發(fā)脈沖E96、限時(shí)電路自檢KB3ON→經(jīng)W102/R119向C107/C108充電自檢限時(shí)到后→UJT102ON→SCR103ON→JXON→JfON并自鎖并Jf3OFF→+24VOFF→JXOFFJfON標(biāo)志自檢通過(guò)，說(shuō)明限時(shí)電路工作正常7、曝光限時(shí)開(kāi)始SJON→JaON→JZON→同步觸發(fā)信號(hào)經(jīng)JZ1，超前零點(diǎn)觸發(fā)SCR101ON→（1）JGON→JG1使Jd釋放→做好極性記憶準(zhǔn)備（2）24V電源經(jīng)D115對(duì)C105充電→UJT101起振→B8輸出三組觸發(fā)脈沖→主可控硅觸發(fā)導(dǎo)通，曝光開(kāi)始；經(jīng)D120觸發(fā)SCR104ON→GTO反復(fù)通斷→跟隨記憶脈沖極性（3）24V電源經(jīng)D114對(duì)RC限時(shí)電路充電，限時(shí)開(kāi)始8、曝光限時(shí)到達(dá)

限時(shí)到達(dá)→

UJT102ON→（1）經(jīng)D125觸發(fā)SCR102ON→UJT101停振→主可控硅過(guò)零截止；SCR104由ON轉(zhuǎn)為OFF→GTO記憶末