[发明专利]具有特定二极管排列的电压整流器

说明书

技术领域

本发明涉及具有特定二极管排列的高压整流器、电压发生器和具有这样的高压整流器的成像设备，其中，该二极管排列具有有益的场强分布。

背景技术

高压整流器是诸如计算机断层摄影或心血管系统之类的高功率医疗X射线仪器中的关键部件。

对高功率密度和高效率有很强的需求，这允许更小并且最终更加便宜的系统。

在实现该目标方面存在一些限制因素。主要问题在于使场强受到控制，该场强对微型化构成自然限制。另一限制是寄生电容，寄生电容随着尺寸的减小而增大，并且最终妨碍了对动力链中的其他部件进行微型化所需的高工作频率的有效使用。

US4569010公开了一种包括高压变压器的紧凑型高压电源，所述变压器具有个体的同心次级绕组，将该同心次级绕组连接为与分别位于变压器绕组的对应侧上的两个二极管整流器串联组件一起形成梯形网络。优选地，使具有较大的直径的相继的次级绕组每个在宽度上较小，从而对每一接下来的相邻绕组呈现基本相同的导电表面区域。通过该方式，能够使对应的旁路杂散电容具有基本相同的大小，从而使跨越整流器二极管的反向电位分布均等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种替代的电压整流器、一种电压发生器和一种成像设备。

这一目的是通过根据独立权利要求的电压整流器实现的。在从属权利要求中包含了另外的实施例。

根据本发明的实施例，提供了一种高压整流器，该高压整流器包括至少两个二极管阵列，每个二极管阵列包括多个串联连接的二极管（优选为SiC二极管）。将二极管阵列容纳到外壳内，所述外壳优选是接地的导电壳。该至少两个二极管阵列分别地一端形成了直流（DC）端子，另一端形成了交流（AC）端子。对该至少两个二极管阵列进行布置，使得沿与连接不同极性的直流（DC）端子的假想线平行的线从该至少两个二极管阵列中的每一个向外开始、到该平行线与外壳壁的交点的距离，随着所述平行线与所述假想线之间的距离的增大而增大。

优选地，一个板包括至少四个二极管阵列，该布置优选具有菱形的形状。该实施例的优点在于：其实现了沿系统中的二极管阵列的恒定场强分布，其中，几何边缘沿与电压增大的所沿的维度相同的维度增大。换言之，由于该特定布局的原因，使二极管阵列的一侧上的DC电压幅度与该二极管阵列的另一侧上的AC电压幅度之和沿所述二极管阵列尽可能地保持恒定。该AC电压幅度是在DC电压端子和阻塞二极管阵列的某一二极管之间引起的电势差。该DC电压幅度是在相对的二极管阵列的相对（在平行于假想线的方向上）二极管之间引起的电势差。其得到了沿这些二极管阵列的恒定场强，这得到给定维度内的最小理论场强。这样尽可能地避免了场集中。此外，AC电压幅度越高，在外壳和二极管阵列之间的空间内形成的寄生电容就越高。在该实施例中，在布局设计中对此加以考虑，从而使所述二极管阵列和所述外壳之间的距离随着AC电压的增大而增大。因而，允许在不落入场强和寄生电容的限制的情况下进一步减小模块尺寸。

根据另一实施例，对所述二极管阵列进行布置，使得所述至少两个二极管阵列之间的沿所述平行线的距离随着与所述假想线的距离的增大而减小。通过提供这样的布局，一方面，能够保持相对的二极管阵列之间的必要距离，从而避免相对的二极管阵列之间的电短路或绝缘击穿，另一方面能够使板在几何上尽可能小。

根据示例性实施例，对至少一个二极管阵列的二极管进行布置，使得相对于假想阵列中线按照交替的图案重复地横向放置串联连接的二极管。

例如，按照锯齿链（zigzag chain）图案或者曲折链（meander chain）图案来布置至少一个二极管阵列的二极管。

根据另一实施例，所述电压整流器还包括多个板，每个板承载至少两个二极管阵列，其中，对相邻的板进行布置，使得它们的至少两个二极管阵列的端子根据它们的极性具有对应的取向。调查表明，当今的大部分寄生电容都是基于以下事实产生的，即，各个板的互连没有考虑其间的AC场强的最小化。因此，提出了一种替代的互连方案，该方案消除了各个板之间的AC场分量，从而使得所述板之间的寄生电容最小化。现在，所述板之间的DC电压差变得基本上恒定，这避免了相对的边缘处的场集中。这一布置的另一结果是，现在使印刷电路板的部分是相对的，其表现出相同的AC电势变化，这意味着在所述板的相对部分之间不再存在AC场。这有效地降低了寄生AC电容，所述寄生AC电容否则将对有效率的高频操作不利的，该有效率的高频操作是针对小的高功率X射线发生器所需要的。