高压医疗电源装置及其控制方法
【专利摘要】本发明提供一种高压医疗电源，包括：电源模块；功率模块，包括第一输出模块及第二输出模块，均电性连接于电源模块的输出端；以及控制模块，电性连接于第一输出模块的输出端和第二输出模块的输出端，用于分别采样第一输出模块的第一输出电压和第二输出模块的第二输出电压，并根据第一输出电压和第二输出电压的采样信号，产生电源控制信号以控制电源模块且产生第一控制信号和第二控制信号以交错控制第一输出模块和第二输出模块，其中，第一控制信号与第二控制信号具有一相位差。本发明提供的高压医疗电源装置能够减小输出电压的纹波，提高X光机的成像质量，并能提高设计的灵活性，延长X光机的使用寿命。
【专利说明】
高压医疗电源装置及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及电源装置技术领域，尤其涉及一种高压医疗电源装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]X光机在医学、生命科学、无损检测等基础学科的研究上广泛应用，而高压医疗电源作为X光机的核心，近年来向高开关频率、宽输出电压范围的方向发展。高开关频率可以减小X光机的体积和重量、减小输出电压脉动、输出高质量的X射线、增大输出剂量；宽输出电压范围可以适应不同人群、不同身体部位的成像要求。X光机高压医疗电源主电路一般采用谐振型电路来提高开关频率。
[0003]X光机高压医疗电源一般具有正负高电压输出，为了简化主电路结构，一般采用两个变压器的原边线圈并联，副边线圈整流后串联来得到正输出电压与负输出电压，具体参见图1。图1为现有技术中高压医疗电源装置的典型结构，如图1所示，输入电压Vin经过AC/DC模块101和DC/DC转换器模块102后，输入到并联的两个原边线圈。两个副边线圈分别连接整流器I和整流器2，经整流之后分别输出正输出电压与负输出电压，输出的正输出电压和负输出电压相串联。图2为图1示出的电源装置的输出电压的纹波图。如图2所示，R(+HV)为正输出电压+HV对应的纹波，R(-HV)为负输出电压-HV对应的纹波，R(Vo)为图1所示的高压医疗电源装置的输出电压对应的纹波，即正输出电压和负输出电压对应的纹波进行叠加的结果。可以看出，采用图1所示的高压医疗电源的结构，输出电压纹波较大，而较大的输出电压纹波会使X光机成像精度下降，导致图像质量的降低。减小输出电压纹波，提高成像精度，是目前X光机设备中亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种高压医疗电源装置及其控制方法，能够减小输出电流的纹波，提高功率密度和X光机的成像精度，提高设计的灵活性。
[0005]为达上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]—种高压医疗电源，包括:电源模块；功率模块，包括第一输出模块及第二输出模块，均电性连接于所述电源模块的输出端；以及控制模块，电性连接于所述第一输出模块的输出端和所述第二输出模块的输出端，用于分别采样所述第一输出模块的第一输出电压和所述第二输出模块的第二输出电压，并根据所述第一输出电压和所述第二输出电压的采样信号，产生电源控制信号以控制所述电源模块且产生第一控制信号和第二控制信号以交错控制所述第一输出模块和所述第二输出模块，其中，所述第一控制信号与所述第二控制信号具有一相位差。
[0007]其中，所述第一输出模块与所述第二输出模块具有独立的功率输入。
[0008]其中，所述电源模块将所述输入电压转换为彼此独立的第一电源电压和第二电源电压，所述第一输出模块用于接收所述第一电源电压，以及所述第二输出模块用于接收所述第二电源电压。
[0009]其中，所述电源模块通过不同的电源变换器分别输出所述第一电源电压和所述第二电源电压。
[0010]其中，所述电源模块包括第一电源变换器和第二电源变换器，所述控制模块输出第一电源控制信号控制所述第一电源变换器，且输出第二电源控制信号控制所述第二电源变换器。
[0011]其中，所述第一输出电压和所述第二输出电压的极性相反，且所述第一输出电压与所述第二输出电压的数值相等。
[0012]其中，所述第一电源变换器的输出端与所述第一输出模块连接，所述第二电源变换器的输出端与所述第二输出模块连接。
[0013]其中，所述第一输出模块的输出端与所述第二输出模块的输出端串联耦合。
[0014]其中，所述第一输出模块包括第一输出端子和第二输出端子，所述第二输出模块包括第三输出端子和第四输出端子，其中，所述第一输出端子和所述第四输出端子电性连接所述控制模块以分别作为所述第一输出电压和所述第二输出电压的采样端子，所述第二输出端子与所述第三输出端子电性连接。
[0015]其中，所述控制模块包括:第一控制单元，电性连接于所述电源模块，用于输出所述电源控制信号；以及第二控制单元，电性连接于所述第一输出模块及所述第二输出模块，用于输出所述第一控制信号及所述第二控制信号。
[0016]其中，所述控制模块还包括一采样单元，用于采样所述第一输出电压和所述第二输出电压，并对应输出给所述第一控制单元和所述第二控制单元。
[0017]其中，所述第一控制单元包括:第一处理单元，电性连接于所述采样单元，用于对所述第一输出电压和所述第二输出电压的采样信号进行处理，并输出第一处理信号；第一控制器，用于接收所述第一处理信号并输出所述电源控制信号至所述电源模块。
[0018]其中，所述第一控制器包括:第一电源控制器，用于接收所述第一处理信号并输出第一电源控制信号；第二电源控制器，用于接收所述第一处理信号并输出第二电源控制信号。
[0019]其中，所述第二控制单元包括:第二处理单元，电性连接于所述采样单元，用于对所述第一输出电压和所述第二输出电压的采样信号进行处理，并输出第二处理信号；第二控制器，用于接收所述第二处理信号并输出所述第一控制信号及所述第二控制信号。
[0020]其中，所述第一控制信号和所述第二控制信号的相位差为180°。
[0021]其中，所述第一输出模块和所述第二输出模块为谐振变换器。
[0022]其中，所述电源模块接收一输入电压，所述输入电压为交流输入电压，所述电源模块为AC/DC电源模块。
[0023]其中，所述第一电源变换器和所述第二电源变换器均为AC/DC变换器。
[0024]其中，所述电源模块接收一输入电压，所述输入电压为直流输入电压，所述电源模块为DC/DC电源模块。
[0025]其中，所述第一电源变换器和所述第二电源变换器均为DC/DC变换器。
[0026]其中，所述DC/DC电源模块可为buck变换器或boost变换器。
[0027]其中，所述电源模块为储能装置。
[0028]其中，所述第一电源变换器和所述第二电源变换器均为储能装置。
[0029]本发明还提供一种高压医疗电源的控制方法，包含:电源模块输出第一电源电压和第二电源电压；功率模块的第一输出模块和第二输出模块分别接收所述第一电源电压和所述第二电源电压，并对应地输出第一输出电压和第二输出电压；控制模块采样所述第一输出电压和所述第二输出电压，并根据所述第一输出电压和所述第二输出电压的采样信号产生电源控制信号、第一控制信号和第二控制信号；以及所述第一输出模块接收所述第一控制信号，所述第二输出模块接收所述第二控制信号，其中所述第一控制信号与所述第二控制信号具有一相位差。
[0030]其中，所述第一输出模块与所述第二输出模块具有独立的功率输入。
[0031]其中，所述电源模块接收所述电源控制信号，当所述第一输出电压和所述第二输出电压不平衡时，所述电源模块藉由所述电源控制信号调整所述第一电源电压和所述第二电源电压至少其中之一。
[0032]其中，所述第一电源电压和所述第二电源电压相互独立。
[0033]其中，所述第一输出模块的输出端与所述第二输出模块的输出端串联耦合。
[0034]其中，所述第一输出模块包括第一输出端子和第二输出端子，所述第二输出模块包括第三输出端子和第四输出端子，
[0035]其中，所述第一输出端子和所述第四输出端子电性连接所述控制模块以分别作为所述第一输出电压和所述第二输出电压的采样端子，所述第二输出端子与所述第三输出端子电性连接。
[0036]其中，所述第一控制信号和所述第二控制信号的相位差为180°。
[0037]其中，所述第一输出模块和所述第二输出模块均为谐振变换器。
[0038]本发明提供的高压医疗电源装置及其控制方法，正电压输出模块和负电压输出模块采用交错控制，并具有独立的输入电压，能够减小输出电压的纹波，提高功率密度和成像精度；进一步地通过对功率模块输入电压的控制，保持正电压输出模块和负电压输出模块的输出功率的平衡，提高设计的灵活性。采用本发明的高压医疗电源装置及其控制方法的X光机，具有高的成像精度和图像质量，可降低软射线对病人的辐射剂量。本发明的高压医疗电源装置及其控制方法还可以应用在便携式X光机设备。本发明的有益技术效果并不仅在于上述几点，在此不再一一列举。
【附图说明】
[0039]图1为现有技术中高压医疗电源装置的典型结构框图。
[0040]图2为图1示出的电源装置的输出纹波的示意图。
[0041 ]图3示出了本发明的结构框图。
[0042]图4示出了本发明实施例一的高压医疗电源装置的电路图。
[0043]图5为图4中DC/DC模块404的具体电路图。
[0044]图6为图4示出的高压医疗电源装置输出纹波的示意图。
[0045]图7示出了本发明实施例二的高压医疗电源装置的电路图。
[0046]图8为一种电源电压和输出电压波形的调节示意图。
[0047]图9为本发明实施例二中电源模块的电路框图。
[0048]图10为本发明实施例二中电源模块的另一电路框图。
[0049]图11为本发明实施例二中电源模块采用储能装置的电路框图。
[0050]图12为图10中DC/DC电源模块为升压(boost)电路的电路图。
[0051]图13为图10中DC/DC电源模块为降压(buck)电路的电路图。
[0052]图14示出了本发明实施例三的高压医疗电源装置的电路图。
[0053]图15为本发明实施例三中电源模块的电路框图。
[0054]图16为本发明实施例三中电源模块的另一电路框图。
[0055]图17为本发明实施例三中电源模块采用储能装置的电路框图。
[0056]其中，附图标记说明如下:
[0057]1、2、整流器；101、AC/DC模块；102、DC/DC转换器模块；304、第一输出模块；305、第二输出模块；404、405、704、705、1404、1405、DC/DC 模块;301、401、701、1401、电源模块；302、功率模块;303、403、703、1403、控制模块;406、706、1406、第一控制单元;407、707、1407、第二控制单元；outl、第一输出端子；out2、第二输出端子；out3、第三输出端子；out4、第四输出端子；718、1418、采样单元；712、1412、第一控制器；713、1413、第一比较器；408、708、1408、交错控制器;409、第二处理单元;710、1410、第二比较器;711、1411、加法器；14011、第一电源变换器；14012第二电源变换器；14121、第一电源控制器；14122、第二电源控制器；R(+HV)、正输出电压+HV对应的纹波；R(_HV)、负输出电压-HV对应的纹波；R(Vo)、输出电压Vo对应的纹波；Vin、输入电压；Vbus、电源电压；Vbusl、第一电源电压；Vbus2、第二电源电压。
【具体实施方式】
[0058]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0059]本发明提供了一种高压医疗电源装置，图3示出了该高压医疗电源装置的结构框图。该高压医疗电源装置包括电源模块301、功率模块302和控制模块303，其中功率模块包括第一输出模块304及第二输出模块305。第一输出模块304及第二输出模块305均电性连接于所述电源模块301的输出端；控制模块303电性连接于所述第一输出模块304的输出端和所述第二输出模块305的输出端，用于分别采样所述第一输出模块的第一输出电压和所述第二输出模块的第二输出电压，并根据所述第一输出电压和所述第二输出电压的采样信号，产生电源控制信号以控制所述电源模块301且产生第一控制信号和第二控制信号以交错控制所述第一输出模块304和所述第二输出模块305。
[0060]其中，所述第一控制信号与所述第二控制信号具有一相位差，所述第一输出模块304的输出端与所述第二输出模块305的输出端串联耦合。以上结合图3介绍了本发明的高压医疗电源装置的整体结构，下面将结合具体的实施例详述本发明高压医疗电源的具体结构和相对于现有技术的优势。
[0061]本实施例提供了一种高压医疗电源装置，该高压医疗电源装置包括电源模块、功率模块和控制模块，其中功率模块包括第一输出模块及第二输出模块。图4示出了本发明第高压医疗电源装置第一实施例的电路图，电源模块401接收输入电压Vin，转换后输出电源电压Vbus。功率模块由第一输出模块及第二输出模块组成，分别由图4中的DC/DC模块404和DC/DC模块405实现，其中DC/DC模块404和DC/DC模块405均电性连接于电源模块401的输出端，以接收直流电压Vbus。DC/DC模块404具有第一输出端子Outl和第二输出端子0ut2，DC/DC模块405具有第三输出端子0ut3和第四输出端子0ut4，其中第二输出端子0ut2和第三输出端子0ut3相连并接地，以实现DC/DC模块404的输出端和DC/DC模块405的输出端的串联耦合，从而实现正输出电压+HV和负输出电压-HV的串联，以得到正负高电压输出。
[0062]图4中，控制模块403包括第一控制单元406和第二控制单元407，控制模块403与DC/DC模块404的第一输出端子Outl和DC/DC模块405的第四输出端子0ut4相连，以采样正输出电压+HV和负输出电压-HV，并将采样结果输出给第一控制单元和第二控制单元。第一控制单元406根据采样结果输出电源控制信号控制电源模块401。第二控制单元407包括交错控制器408和第二处理单元409，根据采样结果输出第一控制信号和第二控制信号，分别控制DC/DC模块404和DC/DC模块405交错导通和关断，所述第一控制信号和所述第二控制信号具有一相位差，优选地该相位差为180°。
[0063]图5为图4中DC/DC模块404的具体电路图，为串联谐振全桥DC/DC变换器，其接收电源模块401的输出电压Vbus，经过全桥DC/DC变换之后输出所需的正输出电压+HV。同样地，DC/DC模块405也可以采用图5所示的串联谐振变换器，但值得注意的是DC/DC模块404和DC/DC模块405也可以用其它形式的谐振变换器实现，图5仅是示意性的示出了其中一种结构，并不以此为限，此处不再赘述。
[0064]下面描述本实施例的高压医疗电源装置的控制方法，该方法包括以下步骤:从外部输入的电压Vin藉由电源模块401转换为直流输出电压Vbus。Vbus输入至DC/DC模块404和DC/DC模块405 ;所述DC/DC模块404和DC/DC模块405分别输出正输出电压+HV和负输出电压-HV ;控制模块403在DC/DC模块404的第一输出端Outl和DC/DC模块405的第四输出端0ut4分别采样正输出电压+HV和负输出电压-HV ;根据采样结果，第一控制单元406输出电源控制信号控制电源模块401 ;第二控制单元407输出第一控制信号和第二控制信号，控制DC/DC模块404和DC/DC模块405交错导通。
[0065]图6为图4示出的高压医疗电源装置输出电压纹波的波形图。图6中R(+HV)为DC/DC模块404输出电压+HV的纹波，R (-HV)为DC/DC模块405输出电压-HV的纹波，R (Vo)为输出电压Vo的纹波。由图6可以看出，R(+HV)和R(-HV)的相位相差90°，最终得到的输出电压纹波R(Vo)较图2中示出的输出电压纹波显著减小，输出电压的纹波峰值可减小到图2中输出电压纹波峰值的1/4以下。
[0066]本发明的高压医疗电源装置的功率模块包括第一输出模块与第二输出模块，两个输出模块的输出端相串联，输出需要的高电压。交错控制器控制两个输出模块交错导通，极大地降低了输出电压的纹波，输出电压的纹波峰值小于现有技术中输出电压纹波峰值的1/4，从而提高采用本实施例的高压医疗电源装置的X光机的成像精度和图像质量。
[0067]图7示出了该本发明高压医疗电源装置第二实施例的电路图，相对于第一实施例，本实施例进一步描述了电源模块可输出两个独立的电源电压。如图7所示，电源模块701接收输入电压Vin，并输出两路电源电压Vbusl和Vbus2。图7中的DC/DC模块704和DC/DC模块705分别对应第一输出模块和第二输出模块，其中DC/DC模块704和DC/DC模块705均电性连接于电源模块701的输出端。具体地，DC/DC模块704接收电源模块701输出的电源电压Vbus I，DC/DC模块705接收电源模块701输出的另一路电源电压Vbus2。
[0068]本实施例中，第一输出模块和第二输出模块具有独立的功率输入，具体地，电源模块704将输入电压转换为彼此独立的第一电源电压和第二电源电压，并且将第一电源电压Vbusl输入到第一输出模块，将第二电源电压Vbus2输入到第二输出模块。
[0069]图7中，控制模块703包括第一控制单元706、第二控制单元707和采样单元718。采样单元718分别与第一输出端子Outl和第四输出端子0ut4相连，用于采样正输出电压+HV和负输出电压-HV，并将采样结果输出给第一控制单元706和第二控制单元707。
[0070]进一步地，第一控制单元706包括互相连接的第一比较器713和第一控制器712。第一比较器713与采样单元718相连，以接收正输出电压+HV和负输出电压-HV对应的采样信号，并对两个采样信号的绝对值进行比较，当两个绝对值不相等时输出第一处理信号。第一控制器712电性连接于第一比较器713以接收第一处理信号，并根据所接收的第一处理信号输出电源控制信号控制电源模块701调节其输出的电源电压Vbusl和Vbus2的至少其中之一，以使正输出电压+HV的绝对值和负输出电压-HV的绝对值相等。具体地，若正输出电压+HV的绝对值大于负输出电压-HV的绝对值，第一比较器713输出第一处理信号，第一控制器712根据第一处理信号控制电源模块701降低Vbusl或提高Vbus2，或降低Vbusl的同时提高Vbus2。同理，若正输出电压+HV的绝对值小于负输出电压-HV的绝对值，第一比较器713输出第一处理信号，第一控制器712根据第一处理信号控制电源模块701提高Vbusl或降低Vbus2，或提高Vbusl的同时降低Vbus2。
[0071]第二控制单元707包括互相连接的第二处理单元709和交错控制器708，其中，第二处理单元包括互相连接的加法器711和第二比较器710。加法器711电性连接于采样单元718，接收正输出电压+HV和负输出电压-HV对应的采样信号，并对其绝对值进行求和运算，以得到输出电压Vo的采样信号。第二比较器710接收输出电压Vo的采样信号，并和预先设定的参考电压进行比较，当两者不相等时，第二比较器710输出第二处理信号。交错控制器708接收第二处理信号，并根据第二处理信号输出第一控制信号控制DC/DC模块704，及第二控制信号控制DC/DC模块705，使输出电压Vo达到目标值，同时控制DC/DC模块704和DC/DC模块705实现交错导通，从而降低输出电压的纹波。
[0072]第二控制单元707输出第一控制信号和第二控制信号，分别控制DC/DC模块704和DC/DC模块705交错导通和关断，所述第一控制信号和所述第二控制信号具有一相位差。优选的方式中，所述第一控制信号与所述第二控制信号的相位差为180°。第一输出模块和第二输出模块交错导通和关断，极大地降低输出电压的纹波，提高X光机的成像精度和图像质量。
[0073]第一输出模块和第二输出模块具有独立的输入电压，控制模块703通过控制电源模块701来调节两个独立的电源电压Vbusl和Vbus2，最终实现第一输出模块输出的第一输出电压和第二输出模块输出的第二输出电压极性相反并且数值相等，从而使第一输出模块和第二输出模块的输出功率保持平衡。此种运作方式，便于功率模块相关器件和参数的选择，提高设计的灵活性，延长X光机的使用寿命。
[0074]图9和图10分别示出了图7中的电源模块的典型电路示意图。图9中，输入电压Vin为交流电压，电源模块采用AC/DC电源模块，输出两路彼此独立的电源电压Vbusl和Vbus20图10中，输入电压Vin为直流电压，电源模块采用DC/DC电源模块，输出两路彼此独立的电源电压Vbusl和Vbus2。图12示出了图10中的DC/DC电源模块为升压(boost)电路。图13示出了图10中的DC/DC电源模块为降压(buck)电路。值得注意的是，图12和图13仅是给出了 DC/DC电源模块的两种实施方式，实际应用并不以此为限，此处不再一一列举。图7中的DC/DC模块704和DC/DC模块705均采用谐振电路，以提高开关频率，减小电压尖峰，例如采用图5中的串联谐振全桥DC/DC变换器，但不以此为限。
[0075]下面描述本实施例的高压医疗电源装置的控制方法。该方法包括以下步骤，从外部输入的电压Vin通过电源模块701转换得到第一电源电压Vbus I和第二电源电压Vbus2 ;DC/DC模块704和DC/DC模块705分别接收第一电源电压Vbusl和第二电源电压Vbus2，并且分别输出正输出电压+HV和负输出电压-HV ;控制模块703米样正输出电压和负输出电压，并且根据采样结果产生电源控制信号、第一控制信号和第二控制信号，其中，电源控制信号用以控制电源模块701，第一控制信号用以控制DC/DC模块704，第二控制信号用以控制DC/DC模块705。所述第一控制信号和所述第二控制信号具有一相位差，优选地，第一控制信号与第二控制信号的相位差为180°，能够极大地降低功率模块输出电压的纹波，提高X光机的成像精度和图像质量。
[0076]需要说明的是，电源模块还可以由储能装置实现，在输入电压异常时为该高压医疗电源提供能量，或用于便携式医疗设备中，无输入电压。如图11所示，电源模块701采用储能装置，例如电池或电容，输出第一电源电压Vbusl和第二电源电压Vbus2。
[0077]当DC/DC模块704和DC/DC模块705的输出功率不平衡时，电源模块藉由电源控制信号对Vbusl和Vbus2的至少其中之一进行调整，从而使DC/DC模块704和DC/DC模块705的输出功率平衡，即正输出电压+HV和负输出电压-HV相平衡。例如当DC/DC模块704输出的正输出电压+HV为60KV，DC/DC模块705输出的负输出电压-HV为-20KV，则采样单元采样得到的正输出电压+HV的采样信号和负输出电压-HV的采样信号不相等。第一比较器713接收正输出电压+HV和负输出电压-HV的采样信号并对其绝对值进行比较。因正输出电压+HV的绝对值大于负输出电压-HV的绝对值，第一比较器713输出第一处理信号，第一控制器712根据第一处理信号输出电源控制信号，控制电源模块降低Vbusl或提高Vbus2来达到两个输出模块的功率平衡，或者降低Vbusl的同时提高Vbus2来达到两个输出模块的功率平衡，从而使正输出电压+HV和负输出电压-HV相平衡，即正输出电压+HV的绝对值和负输出电压-HV的绝对值相等。同理，若正输出电压+HV的绝对值小于负输出电压-HV的绝对值，则调节方式相反，此处不再赘述。
[0078]第二控制单元707中的加法器711接收采样得到的正输出电压+HV和负输出电压-HV，并对采样信号的绝对值进行求和运算，以得到输出电压Vo的采样信号。第二比较器710接收输出电压Vo的采样信号，并和预先设定的参考电压进行比较，当输出电压Vo和参考电压两者不相等时，第二比较器710输出第二处理信号至交错控制器708。交错控制器708根据第二处理信号输出第一控制信号控制DC/DC模块704，及第二控制信号控制DC/DC模块705，使输出电压Vo达到目标值，同时以使DC/DC模块704和DC/DC模块705实现交错导通，降低输出电压的纹波。
[0079]图8为一种电源电压和输出电压波形的调节示意图。图8中Vl和V2分别为采样得到的正输出电压+HV和负输出电压-HV的绝对值。如图8所示，在t。?t 4寸间段中，检测到Vl的值大于V2的值即正输出电压+HV和负输出电压-HV不平衡。在12时间段中，电源控制信号控制电源模块调整Vbusl与Vbus2，使得Vbusl降低同时Vbus2升高，直到t2时刻Vl等于V2，则正输出电压+HV的绝对值与负输出电压-HV的绝对值相等，调整完成，第一输出模块和第二输出模块的输出功率达到平衡。
[0080]图8仅是一种示例，实际操作中可以根据采样的结果，在12时间段中提高Vbusl或者降低Vbus2，或者提高Vbusl与降低Vbus2同时协调进行。同样地，若Vl的值大于V2的值，则可通过降低Vbusl或者提高Vbus2，或者降低Vbusl与提高Vbus2同时协调进行，以调整Vl和V2的值使Vl等于V2，此处不再详述。
[0081]在本实施例中，高压医疗电源装置藉由第一控制信号和第二控制信号，对第一输出模块和第二输出模块的输出电压进行交错控制，能够减少电压纹波；藉由电源控制信号对电源模块701输出的两路独立的电源电压进行控制，使正输出电压+HV和负输出电压-HV相平衡，减少对模块的损坏，提高设计灵活性。
[0082]图14示出了本发明高压医疗电源装置第三实施例的电路图，相对于实施例二，本实施例进一步描述了电源模块包括第一电源变换器和第二电源变换器，分别输出第一电源电压Vbus I和第二电源电压Vbus2。如图14所示，电源模块1401包括第一电源变换器14011和第二电源变换器14012，分别输出两路独立的电源电压Vbusl和Vbus2。DC/DC模块1404和DC/DC模块1405均电性连接于电源模块1401的输出端，具体地，DC/DC模块1404连接于第一电源变换器14011的输出端并接收其输出电压Vbusl，DC/DC模块1405连接于第二电源变换器14012的输出端并接收其输出电压Vbus2。
[0083]本实施例中，第一输出模块和第二输出模块具有独立的功率输入。第一电源变换器14011将输入电压Vin转换为第一电源电压Vbusl并输入到第一输出模块；第二电源变换器14012将输入电压Vin转换为第二电源电压Vbus2并输入到第二输出模块。
[0084]类似于第二实施例，控制模块1403包括第一控制单元1406、第二控制单元1407和采样单元1418，采样单元1418分别与DC/DC模块1404的第一输出端子Outl和DC/DC模块1405的第四输出端子0ut4相连，用于米样正输出电压+HV和负输出电压-HV，并将米样结果输出给第一控制单元1406和第二控制单元1407，此处不再详述。
[0085]与实施例二的不同之处在于，第一控制单元1406包括第一比较器1413、第一电源控制器14121和第二电源控制器14122。第一比较器1413与采样单元1418相连，以接收采样得到的正输出电压+HV和负输出电压-HV，并对采样结果的绝对值进行比较，当两个绝对值不相等时输出第一处理信号。具体地，若采样得到的正输出电压+HV的绝对值大于负输出电压-HV的绝对值，第一比较器1413输出第一处理信号，第一电源控制器14121根据第一处理信号输出第一电源控制信号控制第一电源变换器14011降低Vbusl，或第二电源控制器14122根据第一处理信号输出第二电源控制信号控制第二电源变换器14012提高Vbus2，或第一电源控制器14121和第二电源控制器13122根据第一处理信号分别输出第一电源控制信号和第二电源控制信号，控制第一电源变换器降低Vbusl同时控制第二电源变换器提高Vbus2。同理，若正输出电压+HV的绝对值小于负输出电压-HV的绝对值，第一比较器1413输出第一处理信号，第一电源控制器14121根据第一处理信号输出第一电源控制信号控制第一电源变换器14011提高Vbusl，或第二电源控制器14122根据第一处理信号输出第二电源控制信号控制第二电源变换器14012降低Vbus2，或第一电源控制器14121和第二电源控制器14122根据第一处理信号分别输出第一电源控制信号和第二电源控制信号，控制第一电源变换器提高Vbusl，同时控制第二电源变换器降低Vbus2。
[0086]第一电源变换器14011和第二电源变换器14012可以是AC/DC变换器，也可以是DC/DC变换器，如图15和图16所示。图15是本实施例的电源模块的电路框图，当输入电压Vin为交流信号，第一电源变换器14011对应图15中的AC/DC变换器I，第二电源变换器14012对应图15中的AC/DC变换器2。图16是本实施例中电源模块的另一电路框图，当输入电压Vin为直流信号，第一电源变换器14011对应图16中的DC/DC变换器I，第二电源变换器14012对应图16中的DC/DC变换器2。图14中的DC/DC模块1404和DC/DC模块1405均采用谐振电路，以提高开关频率，例如图5中的串联谐振全桥DC/DC变换器，但不以此为限。
[0087]下面描述本实施例的高压医疗电源装置的控制方法。该方法包括以下步骤，从外部输入的电压Vin经过电源模块的第一电源变换器14011得到第一电源电压Vbusl，经过电源模块的第二电源变换器14012得到第二电源电压Vbus2。DC/DC模块1404和DC/DC模块1405分别接收彼此独立的第一电源电压Vbusl和第二电源电压Vbus2，并对应输出正输出电压+HV和负输出电压-HV。控制模块1403米样正输出电压和负输出电压，并根据米样得到的正输出电压和负输出电压产生第一电源控制信号、第二电源控制信号、第一控制信号和第二控制信号，其中，第一电源控制信号用以控制第一电源变换器14011，第二电源控制信号用以控制第二电源变换器14012，第一控制信号用以控制DC/DC模块1404，第二控制信号用以控制DC/DC模块1405，所述第一控制信号和所述第二控制信号具有一相位差。优选地，第一控制信号与第二控制信号的相位差为180°，能够极大地降低输出电压的纹波，提高X光机的成像精度和图像质量。
[0088]具体的控制过程类似于本发明实施例二，在此不再赘述。
[0089]需要说明的是，电源模块还可以由储能装置实现，在输入电压异常时为该高压医疗电源提供能量，或用于便携式医疗设备中，无输入电压。如图17所示，第一电源变换器14011采用储能装置I，例如电池或电容，输出第一电源电压Vbusl，第二电源变换器14012采用储能装置2，例如电池或电容，输出第二电源电压Vbus2。
[0090]本实施例中，电源模块包括第一电源变换器和第二电源变换器，分别输出独立的电源电压，并且由第一电源控制器控制第一电源变换器，第二电源控制器控制第二电源变换器，这样能够更好地控制输出的电源电压，更加精确地控制第一输出模块和第二输出模块的输出功率平衡。
[0091]注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术的原理。本领域技术人员应当理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求决定。
【主权项】
1.一种高压医疗电源，包括: 电源模块； 功率模块，包括第一输出模块及第二输出模块，均电性连接于所述电源模块的输出端；以及 控制模块，电性连接于所述第一输出模块的输出端和所述第二输出模块的输出端，用于分别采样所述第一输出模块的第一输出电压和所述第二输出模块的第二输出电压，并根据采样得到的所述第一输出电压和所述第二输出电压，产生电源控制信号以控制所述电源模块且产生第一控制信号和第二控制信号以交错控制所述第一输出模块和所述第二输出模块， 其中，所述第一控制信号与所述第二控制信号具有一相位差。2.如权利要求1所述的高压医疗电源，其中，所述第一输出模块与所述第二输出模块具有独立的功率输入。3.如权利要求1所述的高压医疗电源，其中所述电源模块输出彼此独立的第一电源电压和第二电源电压，所述第一输出模块用于接收所述第一电源电压，以及所述第二输出模块用于接收所述第二电源电压。4.如权利要求3所述的高压医疗电源，所述电源模块通过不同的电源变换器分别输出所述第一电源电压和所述第二电源电压。5.如权利要求4所述的高压医疗电源，其中，所述电源模块包括第一电源变换器和第二电源变换器，所述第一电源变换器输出所述第一电源电压，所述第二电源变换器输出所述第二电源电压，所述控制模块输出第一电源控制信号控制所述第一电源变换器，且输出第二电源控制信号控制所述第二电源变换器。6.如权利要求5所述的高压医疗电源，其中所述第一电源变换器的输出端与所述第一输出模块连接，所述第二电源变换器的输出端与所述第二输出模块连接。7.如权利要求1所述的高压医疗电源，其中所述第一输出电压和所述第二输出电压的极性相反，且所述第一输出电压与所述第二输出电压的数值相等。8.如权利要求1所述的高压医疗电源，其中所述第一输出模块的输出端与所述第二输出模块的输出端串联耦合。9.如权利要求1所述的高压医疗电源，其中所述第一输出模块包括第一输出端子和第二输出端子，所述第二输出模块包括第三输出端子和第四输出端子， 其中，所述第一输出端子和所述第四输出端子电性连接所述控制模块以分别作为所述第一输出电压和所述第二输出电压的采样端子，所述第二输出端子与所述第三输出端子电性连接。10.如权利要求1-9中任一所述的高压医疗电源，其中所述控制模块包括: 第一控制单元，电性连接于所述电源模块，用于输出所述电源控制信号；以及 第二控制单元，电性连接于所述第一输出模块及所述第二输出模块，用于输出所述第一控制信号及所述第二控制信号。11.如权利要求10所述的高压医疗电源，其中，所述控制模块还包括一采样单元，用于采样所述第一输出电压和所述第二输出电压，并对应输出至所述第一控制单元和所述第二控制单元。12.如权利要求11所述的高压医疗电源，其中所述第一控制单元包括: 第一处理单元，电性连接于所述采样单元，用于对所述第一输出电压和所述第二输出电压的采样信号进行处理，并输出第一处理信号； 第一控制器，用于接收所述第一处理信号并输出所述电源控制信号以控制所述电源模块。13.如权利要求12所述的高压医疗电源，其中所述第一控制器包括: 第一电源控制器，用于接收所述第一处理信号并输出第一电源控制信号； 第二电源控制器，用于接收所述第一处理信号并输出第二电源控制信号。14.如权利要求11所述的高压医疗电源，其中所述第二控制单元包括: 第二处理单元，电性连接于所述采样单元，用于对所述第一输出电压和所述第二输出电压的采样信号进行处理，并输出第二处理信号； 第二控制器，用于接收所述第二处理信号并输出所述第一控制信号及所述第二控制信号。15.如权利要求1所述的高压医疗电源，所述第一控制信号和所述第二控制信号的相位差为180°。16.如权利要求1-9中任一所述的高压医疗电源，其中所述第一输出模块和所述第二输出模块为谐振变换器。17.如权利要求1-9中任一所述的高压医疗电源，其中所述电源模块接收一输入电压，所述输入电压为交流输入电压，所述电源模块为AC/DC电源模块。18.如权利要求17所述的高压医疗电源，其中所述第一电源变换器和所述第二电源变换器均为AC/DC变换器。19.如权利要求1-9中任一所述的高压医疗电源，其中所述电源模块接收一输入电压，所述输入电压为直流输入电压，所述电源模块为DC/DC电源模块。20.如权利要求19所述的高压医疗电源，其中所述第一电源变换器和所述第二电源变换器均为DC/DC变换器。21.如权利要求19所述的高压医疗电源，其中所述DC/DC电源模块可为buck变换器或boost变换器。22.如权利要求1-9中任一所述的高压医疗电源，其中所述电源模块为储能装置。23.如权利要求22所述的高压医疗电源，其中所述第一电源变换器和所述第二电源变换器均为储能装置。24.一种高压医疗电源的控制方法，包含: 电源模块输出第一电源电压和第二电源电压； 功率模块的第一输出模块和第二输出模块分别接收所述第一电源电压和所述第二电源电压，并对应地输出第一输出电压和第二输出电压； 控制模块采样所述第一输出电压和所述第二输出电压，并根据所述第一输出电压和所述第二输出电压产生电源控制信号、第一控制信号和第二控制信号；以及 所述第一输出模块接收所述第一控制信号，所述第二输出模块接收所述第二控制信号，其中所述第一控制信号与所述第二控制信号具有一相位差。25.如权利要求24所述的高压医疗电源的控制方法，其中，所述第一输出模块与所述第二输出模块具有独立的功率输入。26.如权利要求24所述的高压医疗电源的控制方法，其中，所述电源模块接收所述电源控制信号，当所述第一输出电压和所述第二输出电压不平衡时，所述电源模块藉由所述电源控制信号调整所述第一电源电压和所述第二电源电压至少其中之一。27.如权利要求24所述的高压医疗电源的控制方法，其中，所述第一电源电压和所述第二电源电压相互独立。28.如权利要求24所述的高压医疗电源的控制方法，其中所述第一输出模块的输出端与所述第二输出模块的输出端串联耦合。29.如权利要求24所述的高压医疗电源的控制方法，其中所述第一输出模块包括第一输出端子和第二输出端子，所述第二输出模块包括第三输出端子和第四输出端子， 其中，所述第一输出端子和所述第四输出端子电性连接所述控制模块以分别作为所述第一输出电压和所述第二输出电压的采样端子，所述第二输出端子与所述第三输出端子电性连接。30.如权利要求24所述的高压医疗电源的控制方法，其中所述第一控制信号和所述第二控制信号的相位差为180°。31.如权利要求24所述的高压医疗电源的控制方法，其中所述第一输出模块和所述第二输出模块均为谐振变换器。
【文档编号】H02M1/14GK105871183SQ201510025961
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月19日
【发明人】金红元, 刘军, 焦德智
【申请人】台达电子工业股份有限公司