高压电子放射管正负极脉冲驱动装置与方法与流程

1.本发明关于一种高压电子放射管正负极脉冲驱动方法与装置，于高压电子放射管制造时消除残气与杂质，特别是指一种高压电子放射管制造时封管前以程序化施加正负两极高压脉冲于高压电子放射管的两极以消除残气与杂质，此外，也有降低电磁干扰的效果。


背景技术：

2.高压电子放射管，例如x射线玻璃球管抽真空以进行封装前得将玻璃球管内残气与杂质清除干净才能增加x射线玻璃球管的使用寿命与提高摄像质量。
3.如图1所示即为一已知方法，它以高压开关100安装于高压电子放射管150的阳极150a与高压电源120之间。亦即是一种单极性高压输出。一脉冲产生电路140产生单脉冲p施加于高压开关100。高压开关100一者价格高昂，二来高压开关100有时甚至是管制品而不易取得。另，发表于公元2018美国edn电子期刊发表reduced emi by driving high power leds这篇文章虽然提到使用led阈值电压先施于高功率led模块上面，然后用一个低压开关引进一个可以驱动led的大电压，阈值电压用来使电压切换时升压振幅降低以降低切换噪声；上述的高压开关或阈值电压驱动方法对于需要高达几万伏电压仍显不足。
4.有鉴于已知技术的问题，本发明将提供一种高压电子放射管制造时消除残气与杂质的高压电路装置与使用该装置的方法。


技术实现要素：

5.本发明的一目的提供一种高压电子放射管所需的高压电路以相较单极的高压容易取得且价格相对低很多的正负两极高压替换，此电路同时也是消除电子放射管内的残气与杂质的电路。
6.本发明的再一目的提供一种高压电子放射管正负极脉冲驱动方法与装置，同样的正负两极高压也应用于电子放射管制造时，利用时序控制脉冲高压消除电子放射管内的残气与杂质再予封装。
7.本发明提供一种高压电子放射管正负极脉冲驱动方法与装置，以正负时序控制脉冲高压电路清除高压电子放射管内的残气与杂质，包含:
8.微处理器单元包含第一输出端口及第二输出端口，分别以默认的时序程序输出第一时序控制信号及第二时序控制信号；
9.第一高频升压电路，连接该第一输出端口，该第一高频升压电路的输出端，以输出被该第一时序控制信号调控的正高压；
10.第二高频升压电路，连接该第二输出端口，该第二高频升压电路的输出端，以输出被该第二时序控制信号调控的负高压；
11.第一高压保护电路连接该高压电子放射管的阳极及该第一高频升压电路的输出端；
12.第二高压保护电路连接该高压电子放射管的阴极及该第二高频升压电路的输出
端；因此，通过第一时序控制信号调控的正高压及第二时序控制信号调控的负高压分别且同时施于该高压电子放射管的阳极及阴极清除高压电子放射管内的残气与杂质。
13.其中上述的第二时序控制信号的负脉冲宽度为t2。第一时序控制信号包含n个周期为t1的脉冲及两个延迟时间，且两个延迟时间t3及t4之间为n个周期为t1的脉冲，且在负脉冲宽度t2内满足关系式t2＝t3 n
×
t1 t4。
14.依据本发明第一较佳实施例的变化型，以2xkv的高压差施加于高压电子放射管的阳极及阴极的时序波形的硬件电路是将第一时序及第二控制信号调控的进行移到第一及第二高频升压电路的输出端。因此，高压电子放射管正负极脉冲驱动装置，包含:第一高频升压电路，以输出频率为f1的正高压；
15.第二高频升压电路，以输出频率为f2的负高压；
16.微处理器单元，包含第一输出端口及第二输出端口；
17.第一高压开关，连接该第一高频升压电路的输出端及该微处理器单元的第一输出端口，该第一输出端口输出第一时序控制信号调控的正高压；
18.第二高压开关，连接该第二高频升压电路的输出端及该微处理器单元的第二输出端口，该第二输出端口输出第二时序控制信号调控的负高压；
19.第一高压保护电路，连接该高压电子放射管的阳极及该第一高压开关；
20.第二高压保护电路，连接该高压电子放射管的阴极及该第二高压开关；
21.因此，通过第一时序控制信号调控的正高压及第二时序控制信号调控的负高压分别且同时施于该高压电子放射管的阳极及阴极清除高压电子放射管内的残气与杂质。
22.依据本发明第二较佳实施例，以2xkv的高压差施加于高压电子放射管的阳极及阴极的时序波形的硬件电路是将微处理器单元的第一输出端口及第二输出端口位置对换。因此，高压电子放射管正负极脉冲驱动装置，包含:
23.微处理器单元包含第一输出端口及第二输出端口，分别以默认的时序程序输出第一时序控制信号及第二时序控制信号；
24.第一高频升压电路，连接所述第二输出端口，所述第一高频升压电路的输出端，以输出被所述第二时序控制信号调控的正高压；
25.第二高频升压电路，连接所述第一输出端口，所述第二高频升压电路的输出端，以输出被所述第一时序控制信号调控的负高压；
26.所述第二时序控制信号正脉冲宽度为t2。第一时序控制信号包含n个周期为t1的脉冲及两个延迟时间，且两个延迟时间t3及t4之间为n个周期为t1的脉冲，且在正脉冲宽度t2内满足关系式t2＝t3 n
×
t1 t4。
27.第一高压保护电路连接所述高压电子放射管的阳极及所述第一高频升压电路的输出端；
28.第二高压保护电路连接所述高压电子放射管的阴极及所述第二高频升压电路的输出端；
29.因此，通过第一时序控制信号调控的负高压及第二时序控制信号调控的正高压分别且同时施于所述高压电子放射管的阴极及阳极清除高压电子放射管内的残气与杂质。
30.本发明的特点和优点是：
31.1.本发明以两个高压二极管作为高压保护电路所需的绝缘耐压比传统一个高压
二极管作为高压保护电路所需的绝缘耐压低一倍，因此，以经济观点考虑，可以降低非常多的成本，高压二极管绝缘耐压高一倍，价格不只高一倍，可能是数倍。
32.2.本发明以微处理器的两个输出端口产生时序控制脉冲信号以时序控制程序分别形成正、负高压脉冲输出以消除电子放射管内的残气与杂质，可以避免电弧效应，且可因应不同类型的高压电子放射管调整脉冲宽度。
33.3.依据本发明第一较佳实施例，用于消除电子放射管内的残气与杂质的硬件电路，高频电压是在第一高频f1基础电压开关电路模块产生且由微处理器单元的输出端口控制时序，因此，高压开关都可以省去，因此，成本更低。
附图说明
34.以下附图仅旨在对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围，其中：
35.图1示依据已知技术产生单极脉冲高压于高压电子放射管的示意图。
36.图2示依据本发明第一较佳实施例，以2xkv的高压差施加于高压电子放射管的阳极及阴极的时序波形图。.
37.图3示产生图2时序波形的流程图。
38.图4示依据本发明第二较佳实施例，以2xkv的高压差施加于高压电子放射管的阳极及阴极的时序波形图。
39.图5示依据本发明第一较佳实施例产生图2时序波形图，用于消除电子放射管内的残气与杂质的硬件电路示意图。
40.图6示依据本发明第二较佳实施例产生图4时序波形图，用于消除电子放射管内的残气与杂质的硬件电路示意图。
41.图7示依据本发明第较佳实施例变化型以产生图2时序波形图，用于消除电子放射管内的残气与杂质的硬件电路示意图。
42.附图标号说明：
43.100高压开关
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p单脉冲
44.120高压电源
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140脉冲产生电路
45.150高压电子放射管
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150a阳极
46.200微处理器单元
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150c阴极
47.210第一高频f1基础电压开关电
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ss1、ss2高压开关路模块
48.210m第一升压模块
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230第二高频f2基础电压开关电
49.230m第二升压模块
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路模块
50.nt1 n个周期t1的脉冲
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a1、a2误差放大比较回授电路t3、t4延迟时间
51.250第一高压保护电路
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510第一高频升压电路
52.260第二高压保护电路
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530第二高频升压电路
53.550比较回授电路
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ta、tb周期t1的脉冲的两个位准时间宽
54.t2脉冲宽
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dp及dn高压二极管
55.s1第一输出端口
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s2第二输出端口
56.201、202、203、204、205、206、
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a、b光纤207、208流程图步骤
57.5502第二比较回授电路
具体实施方式
58.本发明提供一高压电子放射管正负极脉冲驱动方法与装置，以时序控制脉冲高压消除电子放射管内的残气与杂质。
59.依据本发明的方法是以微处理器的两个输出端口产生时序控制脉冲信号以本发明时序控制程序分别形成正、负高压脉冲输出以消除电子放射管内的残气与杂质。
60.图2示依据本发明第一较佳实施例，以2xkv的高压差施加于高压电子放射管150的阳极及阴极的时序波形图。请同时参考图5，施加于高压电子放射管150的阴极的是脉冲宽为t2负电压峰值-xkv的负方波，而施加于高压电子放射管150的阳极150a的时序波形是在脉冲宽为t2的负方波内有n个脉冲周期为t1的正方波。周期为t1的正方波由电压位准xkv时间宽ta及时间宽tb电压值0v(或低电位)组成。第一个正方波峰值出现是在负电压位准-xkv左缘出现后延迟t3时间宽再开始，然后连续n个周期为t1的正方波。在第n个周期t1的正方波右缘出现后延迟t4时间宽后升起负方波的右缘。
61.图3示产生上述时序波形的流程图。首先，如步骤201所示先设定t1、t2、t3、t4、ta、tb等波形时间参数及个数n。如步骤202，接着，启动s2以输出t2，接着，如步骤203，延迟t3时间宽；接着，如步骤204，启动s1以输出t1其中，t1＝ta tb；接着，如步骤205设定n＝n-1；接着，如步骤206判断是否n＝0；如果是，如步骤207延迟t4时间宽后，如步骤208关掉s2；如步骤206判断为否，则继续输出t1正波形，如步骤204，每输出一个就减n一次，即步骤206判断是否n＝0。上述参数n的取值和高压电子放射管150的形式及其内的气压而定。
62.上述时序波形图并不限以t2为负高压的脉冲宽，t1为正高压的脉冲宽。例如，图4示依据本发明第二较佳实施例的时序波形图，t2为正高压的脉冲宽，t3 n
×
t1 t4为包含n个负高压脉冲及延迟时间。
63.图5示依据本发明第一较佳实施例，用于消除电子放射管内的残气与杂质的硬件电路，请参照图5的电路方块示意图，它是依据本发明高压电子放射管的正负两极高压及时序控制脉冲控制高压电路用以产生图2波形的第一较佳实施例，包含一微处理器单元200、第一高频升压电路510、第二高频升压电路530、第一高压保护电路250、第二高压保护电路260及高压电子放射管150。其中，微处理器单元200包含第一输出端口s1及第二输出端口s2，分别以默认的时序程序输出第一时序控制信号及第二时序控制信号，第一高频升压电路510，连接第一输出端口s1，第一高频升压电路510的输出端输出被第一时序控制信号调控，n个电压位准为xkv的正高压及包含延迟时间t3及t4，例如，t3 n
×
t1 t4。
64.第二高频升压电路530，连接第二输出端口s2，第二高频升压电路530的输出端输出被第一时序控制信号调控的负高压，例如，电压位准为-xkv且时间宽度为t2的负脉冲。第一高压保护电路250连接高压电子放射管150的阳极150及第一高频升压电路510的输出端。第二高压保护电路260连接高压电子放射管150的阴极150c及第二高频升压电路530的输出端。因此，通过第一时序控制信号调控的正高压及第二时序控制信号调控的负高压分别且同时施于高压电子放射管150的阳极150a及阴极150c以图2所示的时序电压波形清除高压电子放射管150内的残气与杂质。
65.第一高频升压电路510包含第一高频f1基础电压开关电路模块210、第一变压器tf1、第一升压模块210m、及比较回授电路550。第一变压器tf1的主线圈的线圈n1，三个副线圈分别为n2、n3及n4，其中，副线圈n2、n3及n4的一端接地，其中副线圈n2、n3的另一端再经
由第一升压模块210m的电容连接二极管的正极；第一升压模块210m如图所示是由多个以二极管与电容组成,且由电容桥接二极管的多倍压电路，副线圈n4的另一端连接比较回授电路550。比较回授电路550与第一升压模块210m联接，包含由二极管、电容回路串联误差放大比较回授电路a1；误差放大比较回授电路a1再串接电阻、电容回路。一光纤a再连接误差放大比较回授电路a1与第一高频f1基础电压开关电路模块210，用以调控第一高频f1基础电压开关电路模块210的输出高压电压。第一保护电路250的一高压二极管dp的正极接地，负极连接阳极150a。
66.仍请参考图5，第二高频升压电路530包含第二高频f2基础电压开关电路模块230、第二变压器tf2、第二升压模块230m、及第二比较回授电路5502。第二变压器tf2的主线圈n5、三个副线圈，分别为n6、n7及n8，其中，副线圈n6、n7及n8的一端接地，副线圈n7及n8的另一端再经由第二升压模块230m的电容连接；第二升压模块230m如图所示是由多个以二极管与电容组成,且由电容桥接二极管的多倍压电路。
67.副线圈n6的另一端连接第二比较回授电路5502。第二比较回授电路5502与第二升压模块230m联接，包含由二极管、电容回路的连接端串联误差放大比较回授电路a2；误差放大比较回授电路a2再串接多个由电阻、电容所组的回路。另外，一光纤b再连接误差放大比较回授电路a2与第二高频f2基础电压开关电路模块230，用以调控第二高频f2基础电压开关230的输出高压电压；第二保护电路260的输出端再连接于高压电子放射管150的阴极150c。第二保护电路260的一高压二极管dn的负极接地，正极连接阴极150c。
68.上述高压二极管dp的绝缘耐压要高于第一升压模块210m的输出电压；高压二极管dn的绝缘耐压要高于第二升压模块230m的输出电压。高压二极管dp及dn亦可由多个高压二极管串接强化。
69.依据本发明第二较佳实施例，以2xkv的高压差施加于高压电子放射管的阳极及阴极的时序波形的硬件电路用以产生图4波形，是将微处理器单元200的第一输出端口s1及第二输出端口s2位置对换，请参照图6。因此，高压电子放射管150正负极脉冲驱动装置，包含:微处理器单元200包含第一输出端口s1及第，二输出端口s2，分别以默认的时序程序输出第一时序控制信号及第二时序控制信号；第一高频升压电路510，连接所述第二输出端口s2，所述第一高频升压电路530的输出端，以输出被所述第二时序控制信号调控的正高压；第二高频升压电路530，连接所述第一输出端口s1，所述第二高频升压电路530的输出端，以输出被所述第一时序控制信号调控的负高压；所述第二时序控制信号正脉冲宽度为t2。第一时序控制信号包含n个周期为t1的脉冲及两个延迟时间，且两个延迟时间t3及t4之间为n个周期为t1的脉冲，且在正脉冲宽度t2内满足关系式t2＝t3 n
×
t1 t4。第一高压保护电路250连接所述高压电子放射管150的阳极150c及所述第一高频升压电路510的输出端；第二高压保护电路530连接所述高压电子放射管150的阴极150c及所述第二高频升压电路530的输出端；
70.因此，通过第一时序控制信号调控的负高压及第二时序控制信号调控的正高压分别且同时施于所述高压电子放射管的阴极及阳极清除高压电子放射管内的残气与杂质。
71.依据本发明高压电子放射管的及时序控制脉冲控制高压电路的第一较佳实施例，的变化型,请参考图7。图7与第一较佳实施例(图5)有接近相同的电路组件与连接关系，差异处在是将第一时序及第二控制信号调控的进行是移到第一及第二高频升压电路的输出
端。因此，高压电子放射管正负极脉冲驱动装置包含:第一高频升压电路510，以输出频率为f1的正高压；第二高频升压电路530，以输出频率为f2的负高压；微处理器单元200，包含第一输出端口s1及第二输出端口s2；第一高压开关ss1，连接第一高频升压电路510的输出端及微处理器单元200的第一输出端口s1，该第一输出端口s1输出第一时序控制信号调控的正高压；第二高压开关ss2，连接第二高频升压电路530的输出端及微处理器单元200的第二输出端口s2，该第二输出端口s2输出第二时序控制信号调控的负高压；第一高压保护电路250连接高压电子放射管150的阳极150a及该第一高压开关ss1；第二高压保护电路260，连接高压电子放射管150的阴极150c及该第二高压开关ss2；因此，通过第一时序控制信号调控n个周期t1的正高压及第二时序控制信号调控的负高压t2分别且同时施于该高压电子放射管的阳极及阴极清除高压电子放射管内的残气与杂质。
72.此外，依据本发明研究，工作频率为f1与该工作频率为f2的差值的绝对值大于10khz可以有较低电磁干扰。上述工作频率为f1是第一高频f1基础电压开关电路模块210的工作频率，工作频率为f2是第二高频f2基础电压开关电路模块230的工作频率。
73.上述实施例，正负脉冲峰值虽以绝对值相等为例，但，本领域技术人员皆知，不限于，例如也可以是xkv vs.-ykv或-xkv vs.ykv也是可以的。
74.本发明具有以下优点:
75.1.本发明以两个高压二极管作为高压保护电路所需的绝缘耐压比传统一个高压二极管作为高压保护电路所需的绝缘耐压低一倍，因此，以经济观点考虑，可以降低非常多的成本，高压二极管绝缘耐压高一倍，价格不只高一倍，可能是数倍。
76.2.本发明以微处理器的两个输出端口产生时序控制脉冲信号以时序控制程序分别形成正、负高压脉冲输出以消除电子放射管内的残气与杂质，可以避免电弧效应，且可因应不同类型的高压电子放射管调整脉冲宽度。
77.3.依据本发明第一较佳实施例，用于消除电子放射管内的残气与杂质的硬件电路，高频电压是在第一高频f1基础电压开关电路模块产生且由微处理器单元的输出端口控制时序，因此，高压开关都可以省去，因此，成本更低。
78.以上所述仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其他未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在本技术专利范围内。