具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-7及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种X射线管旋转阳极的驱动电路，能够控制旋转阳极X射线管的阳极靶面在短时间内转动，并根据工作模式设定到最大转速的启动时间，以及控制保持阳极转动需要的维持电压。

参照图1，X射线管旋转阳极的驱动电路包括电源模块1、启动模块2、处理模块、输出模块4、频率采集模块5、调节模块6和检测比较模块7，使得本申请的驱动电路不仅能够在网电源的频率发生改变时依然稳定输出，还能够在驱动电路的工作状态异常时对驱动电路进行保护。

参照图1和图2，其中，电源模块1接入230V市电，用于对市电进行调压和整流，以输出指定幅值的输入交流电和不同幅值的供电电压。电源模块1包括滤波保护单元11、变压器12、整流单元13和开关电源14。

具体的，变压器12的原边接入市电，使得变压器12能够对市电进行调压，以输出指定幅值的输入交流电。上述指定幅值即满足驱动电路所需的幅值,在本申请中，变压器12的副边输出12V交流电。

整流单元13连接变压器12的副边，接入输入交流电，用于对指定幅值的输入交流电进行整流，以将指定幅值的输入交流电整流为指定幅值的直流电，即第一幅值供电电压。整流单元13具体可采用全波整流电路。

可以理解的是，驱动电路的各个部分所需的电压有所不同，故电源模块1需要提供多种幅值的供电电压。因此，开关电源14连接整流单元13的输出端，以将第一幅值供电电压转换为第二幅值供电电压并输出。在本申请中，第一幅值供电电压为12V,第二幅值供电电压为5V。

考虑到市电因外界因素发生跳变的特殊情况，滤波保护单元11包括并联于市电的压敏电阻，以对电源模块1进行保护。

上述的滤波保护单元11、变压器12、整流单元13和开关电源14均为各种电源模块1中的常用电路，故此处不再对每一部分做过多介绍。

参照图1和图3，启动模块2连接电源模块1，用于接入外部发送的启动命令，以输出启动信号。

可以了解的是，为满足本申请驱动电路的应用环境的需求，启动命令可以分为高速模式和低速模式。需要注意的是，两个模式同一时刻只能择一启用。相应的，启动模块2包括高速启动单元22和低速启动单元23。

由于高速启动单元22和低速启动单元23的工作原理相似，故下面以高速启动单元22为例，进行简单说明：

高速启动单元22包括光耦合器OP1，当光耦合器OP1接收到高速模式的启动命令时，光耦合器OP1导通，输出启动信号。具体的，光耦合器OP1的输入阳极和输入阴极分别与一通讯接口8连接，其中输入阴极接入低电平。当通讯接口8接收到启动命令时，光耦合器OP1的输入阳极接入高电平，此时光耦合器OP1的光电二极管导通，输出光电信号，光耦合器OP1的光电三极管接收到光电信号导通即光耦合器OP1的两输出端之间能够导通，使得高速启动单元22的输出端输出高电平信号即输出启动信号。

当然，低速启动单元23和高速启动单元22可以共用一个公共支路。

优选的，启动模块2还可以包括两个稳压单元21，两个稳压单元21分别连接高速启动单元22和低速启动单元23，以使高速启动单元22输出启动信号和低速启动单元23输出的启动信号能够经稳压后输出。

参照图1和图4，处理模块分别连接电源模块1和启动模块2，用于接收启动信号，以输出触发信号。在本申请中，处理模块优选为单片机3，其型号为PIC24FV16KM202-I/SO。具体的，单片机3的17号管脚和18号管脚分别与两个稳压单元21的输出端连接，用于在接收高速启动单元22输出的启动信号或低速启动单元23输出的启动信号时，输出触发信号。

参照图1和图5，输出模块4分别连接电源模块1和单片机3，用于在接收到触发信号时输出幅值可调的驱动电压，以为负载供电。

输出模块4包括调压器件和负载电机41。

其中，结合应用环境，调压器件优选为三端双向可控硅Q1。相比于其他调压器件，三端双向可控硅Q1更适用于交流调压。为了减小驱动三端双向可控硅Q1的驱动功率和三端双向可控硅Q1触发时产生的干扰，输出模块4还包括用于将单片机3的触发信号加载到三端双向可控硅Q1的触发单元42。

具体的，触发单元42包括光耦合双向可控硅驱动器OPT1。光耦合双向可控硅驱动器OPT1的输入阳极连接单片机3的7号管脚，用于接收触发信号。当光耦合双向可控硅驱动器OPT1的输入阳极接收到触发信号时，其两个输出端能够导通，以输出驱动信号。进一步的，光耦合双向可控硅驱动器OPT1优选为MOC3021，使得光耦合双向可控硅驱动器OPT1的两个输出端能够随时导通或关断，进而便于控制三端双向可控硅Q1的状态。

三端双向可控硅Q1分别连接滤波保护电路的输出端和光耦合双向可控硅驱动器OPT1的输出端，用于接入经滤波保护电路处理后的市电，以及在接收到驱动信号后输出幅值可调的驱动电压。

负载电机41的一个定子绕组与相移电容串联，且该定子绕组与另一定子绕组并联，两个定子绕组的公共端通过保护开关K1与三端双向可控硅Q1连接，以使负载电机41在驱动电压下工作时能够形成旋转磁场。

保护开关K1连接单片机3的10号管脚，用于控制负载电机41与三端双向可控硅Q1的导通状态，以保护电路。具体来说，保护开关K1为固态继电器。

下面结合负载电机41启动的过程对本申请的驱动电路作进一步说明：

首先需要说明的是，当单片机3接收到启动信号时，且在输出触发信号之前需要对当前输出模块4的状态进行判断，以在确定输出模块4无故障后再输出触发信号。因此，当单片机3接收到启动信号时，单片机3先控制保护开关K1闭合。

参照图1和图6，具体的，检测比较模块7用于检测流经定子绕组的电流值，并用于在电流值非零时，输出故障提示信号，以及用于在电流值为零时，输出状态正常信号。由于定子绕组设置有两个，故，检测比较模块7也相应设置有两个。

以其中一个检测比较模块7为例进行具体介绍：

检测比较模块7包括电流检测单元71、处理单元72和比较单元73；

电流检测单元71用于检测流经一个定子绕组的电流值，输出电流检测信号。可以理解的，虽然用于检测电流值并输出的检测仪器有很多，比如电流传感器、电流测试仪和电流互感器等。但是在处理每一种仪器检测得到的电流值时需要采取不同的处理方式。因此，当采用任意一种检测电流的仪器时，都应设置对应的处理方式。在本申请中，电流检测单元71优选为电流互感器。下面基于此对处理单元72和比较单元73进行说明。

处理单元72连接电流检测单元71，用于将电流检测信号反映的电流值转换为相应的电压并放大，以输出电压检测信号。处理单元72包括采样电阻器和运算放大器U2。采样电阻器与电流检测单元71串联，以将电流检测信号所反映的电流值转换为相应的电压。

由于电流互感器所测量得到的电流值取决于与原边副边的匝数比，并且与原边副边的匝数比成反比，故电流互感器测得的电流值较小。相应的，通过采样电阻器得到的电压也较小，需要运算放大器U2进行放大。

运算放大器U2的同相输入端连接采样电阻器，用于对上述电压进行放大，以输出电压检测信号。其中，运算放大器U2的增益系数取决于输入电阻器和反馈电阻器的阻值，即改变反馈电阻器的阻值能够调整运算放大器U2的增益系数。

比较单元73连接处理单元72，用于在电压检测信号反映的电压非零时，输出故障提示信号，在电压检测信号反映的电压为零时，输出状态正常信号。具体的，比较单元73包括开关管Q5。开关管Q5的基极连接运算放大器U2的输出端，当电压检测信号反映的电压值不低于预设值时，开关管Q5导通，开关管Q5的集电极输出低电平，即输出故障提示信号。反之，当电压检测信号反映的电压值低于预设值时，开关管Q5关断，开关管Q5的集电极输出高电平，即输出状态正常信号。

换言之，在保护开关K1闭合后，当检测到有电流流过两个定子绕组时，即电流检测信号所反映的电流值不为零，同样的，电压检测信号所反映的电压值也不为零，此时开关管Q5输出的故障提示信号能够说明三端双向可控硅Q1产生了故障。若检测到流过两个定子绕组的电流值为零，即电压检测信号所反映的电压值也为零，此时开关管Q5处于关断状态，开关管Q5输出的状态正常信号能够说明三端双向可控硅Q1当前不存在故障。

值得说明的是，处理单元72还包括运算放大器U2的外围电路。通过对外围电路上的电阻器的阻值进行设置，即可调节上述预设值。其中，在本申请中，预设值为0.7V。

当然，为了实现检测比较模块7的功能，也可以采用电流传感器对流经定子绕组的电流进行检测，同时采用比较器判断三端双向可控硅Q1的状态。此处仅是提供了另外一种实施方式，并不对其他实施方式进行限制。

单片机3的2号管脚和3号管脚分别连接开关管Q5和开关管Q6的输出端，用于接收故障提示信号和状态正常信号。当单片机3接收到故障提示信号时，单片机3控制保护开关K1断开，以避免定子绕组持续发热而造成损坏。当单片机3接收到状态正常信号时，单片机3输出触发信号，即光耦合双向可控硅驱动器OPT1能够驱动三端双向可控硅Q1导通。

当然，检测比较模块7不仅能够对保护开关K1闭合后的三端双向可控硅Q1的工作状态进行检测，还能够对三端双向可控硅Q1导通后的定子绕组进行检测。具体的，当电压检测信号所反映的电压不低于预设值时，输出正常启动信号，当电压检测信号所反映的电压低于预设值时，输出异常提示信号。

换言之，在三端双向可控硅Q1导通后，当电压检测信号所反映的电压值高于预设值时，此时开关管Q5导通，开关管Q5的集电极输出低电平，即输出正常启动信号，说明驱动电路当前正常工作。反之，电压检测信号所反映的电压值低于预设值时，此时开关管Q5处于关断状态，开关管Q5的集电极输出高电平，即输出异常提示信号，说明流过定子绕组的电流不符合正常范围，即表示驱动电路中存在故障。

相应的，单片机3还用于接收异常提示信号和正常启动信号。当接收到异常提示信号时，单片机3控制保护开关K1断开，同时不再输出触发信号，以使光耦合双向可控硅驱动器OPT1驱动三端双向可控硅Q1关断。当接收到正常启动信号时，单片机3控制上述通讯接口8输出启动成功信号。

可以了解的是，单片机3的11号管脚连接有触发开关K2，且触发开关K2与通讯接口8连接。一般的，触发开关K2处于断开状态。但是当单片机3接收到正常启动信号时，单片机3控制触发开关K2闭合，使得通讯接口8输出启动成功信号。

参照图1和图7，可以理解的是，网电源频率可能是50Hz或60Hz，当在确定的网电源下，其频率偶尔会出现±1Hz的波动。这对三端双向可控硅Q1输出的驱动电压会造成一定影响，使得驱动电压发生改变。具体的，控制三端双向可控硅Q1的导通角能够控制驱动电压的大小。当网电源的频率发生改变时，网电源的周期也会发生相应的改变，继而同样的导通角对应的驱动电压就会发生改变。因此，需要对频率进行检测，以根据当前频率进行调整稳定输出驱动电压。

频率采集模块5连接电源模块1，用于采集输入交流电的频率，以输出频率采样信号。频率采集模块5包括双向光耦合器OPT2和开关管Q3。

双向光耦合器OPT2连接变压器12的副边，接入输入交流电，用于采集输入交流电的过零点，以输出低电平的零点采集信号。双向光耦合器OPT2的两个输入端能够在电压不为零时导通，使得双向光耦合器OPT2的两个输出端输出高电平信号。反之，当双向光耦合器OPT2的两个输入端接入的电压为零时，双向光耦合器OPT2的两个输出端输出低电平，即输出零点采集信号。由于在正弦波中根据零点之间的时间间隔计算频率是最便捷的，故采用双向光耦合器OPT2以采集过零点。

开关管Q3的基极连接双向光耦合器OPT2的阳极输出端，当开关管Q3的基极接收到零点采集信号时，即开关管Q3的基极处于低电平时，开关管Q3关断，开关管Q3的集电极输出高电平信号，即输出频率采样信号。反之，当开关管Q3的基极处于高电平时，开关管Q3导通，开关管Q3的集电极输出低电平信号，即不输出频率采样信号。本申请中采用的是NPN型开关管Q3。当然，开关管Q3也可选用PNP型，只需根据需求做适应性调整即可。

单片机3的16号管脚连接开关管Q3的集电极，用于接收频率采样信号，并根据相邻两个频率采样信号的时间间隔计算网电源当前的频率，进而计算三端双向可控硅Q1的导通角，并根据维持电压和启动时间输出触发信号以使三端双向可控硅Q1调整驱动电压至期望幅值。

参照图1和图4，值得说明的是，调节模块6用于预设启动时间和维持电压。调节模块6包括电压调节单元61和时间调节单元62。具体的，电压调节单元61和时间调节单元62均采用调整电位器电阻分压的方式对维持电压和启动时间进行调整。通过分压的方式调节接入单片机3的电压大小属于本领域的常规手段，故此处不再进行详细介绍。

单片机3的14号管脚和15号管脚分别连接电压调节单元61和时间调节单元62。当单片机3接收到频率采样信号并计算得到频率后，读取电压调节单元61和时间调节单元62当前的电压量，进而调整单片机3输出的触发信号，以调整启动时间和维持电压。

本申请实施例一种X射线管旋转阳极的驱动电路的实施原理为：当驱动电路接收到启动命令时，检测比较模块7能够在驱动电路启动的过程中对流过两个定子绕组的电流进行检测，以实时监测驱动电路在启动过程中的状态，能够及时发现异常，避免驱动电路损坏。同时，频率采集模块5能够对网电源的频率进行采集，使得网电源的频率在发生波动时，单片机3能够根据频率调整三端双向可控硅Q1的导通角，以使输出模块4能够稳定输出期望幅值的驱动电压。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。