(57)【要約】【課題】Ｘ線管の出力が小さい場合でもゼロ電圧スイッチングを実行することができ、かつ、スイッチング素子及びコンデンサを傷めないこと。【解決手段】実施形態に係るＸ線診断装置は、インバータと、第１のアームと、第２のアームと、コンデンサと、制御部とを備える。第１のアームは、前記インバータに含まれ、スイッチング素子を有する。第２のアームは、前記インバータに含まれ、スイッチング素子を有し、前記第１のアームとは異なる位相で制御される。コンデンサは、前記第１のアーム及び前記第２のアームが有するスイッチング素子に並列接続されている。制御部は、前記スイッチング素子と、前記コンデンサとの接続を切り替えるスイッチを制御する。【選択図】図６
2018073533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータと、
前記インバータに含まれ、スイッチング素子を有する第１のアームと、
前記インバータに含まれ、スイッチング素子を有し、前記第１のアームとは異なる位相で制御される第２のアームと、
前記第１のアーム及び前記第２のアームが有するスイッチング素子に並列接続されたコンデンサと、
前記スイッチング素子と、前記コンデンサとの接続を切り替えるスイッチを制御する制御部と、
を備える、Ｘ線診断装置。
【請求項２】
前記第１のアームは、第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子に直列接続された第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子に並列接続された第１のコンデンサと、前記第１のスイッチング素子と前記第１のコンデンサとの接続を切り替える第１のスイッチと、前記第２のスイッチング素子に並列接続された第２のコンデンサと、前記第２のスイッチング素子と前記第２のコンデンサとの接続を切り替える第２のスイッチとを有し、
前記第２のアームは、前記第１のアームに並列接続され、かつ、第３のスイッチング素子と、前記第３のスイッチング素子に直列接続された第４のスイッチング素子と、前記第３のスイッチング素子に並列接続された第３のコンデンサと、前記第３のスイッチング素子と前記第３のコンデンサとの接続を切り替える第３のスイッチと、前記第４のスイッチング素子に並列接続された第４のコンデンサと、前記第４のスイッチング素子と前記第４のコンデンサとの接続を切り替える第４のスイッチとを有し、
前記制御部は、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチのオン／オフを切り替える、請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１のアーム及び前記第２のアームが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオフとし、前記第１のアーム及び前記第２のアームが出力する電力又は電流が所定の閾値以上である場合、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオンとする、請求項２に記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
インバータと、
前記インバータに含まれ、スイッチング素子を有する第１のアームと、
前記インバータに含まれ、スイッチング素子を有し、前記第１のアームとは異なる位相で制御される第２のアームと、
前記第１のアーム及び前記第２のアームが有するスイッチング素子に並列接続されたコンデンサと、
前記スイッチング素子と、前記コンデンサとの接続を切り替えるスイッチを制御する制御部と、
を備える、Ｘ線高電圧装置。
【請求項５】
前記第１のアームは、第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子に直列接続された第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子に並列接続された第１のコンデンサと、前記第１のスイッチング素子と前記第１のコンデンサとの接続を切り替える第１のスイッチと、前記第２のスイッチング素子に並列接続された第２のコンデンサと、前記第２のスイッチング素子と前記第２のコンデンサとの接続を切り替える第２のスイッチとを有し、
前記第２のアームは、前記第１のアームに並列接続され、かつ、第３のスイッチング素子と、前記第３のスイッチング素子に直列接続された第４のスイッチング素子と、前記第３のスイッチング素子に並列接続された第３のコンデンサと、前記第３のスイッチング素子と前記第３のコンデンサとの接続を切り替える第３のスイッチと、前記第４のスイッチング素子に並列接続された第４のコンデンサと、前記第４のスイッチング素子と前記第４のコンデンサとの接続を切り替える第４のスイッチとを有し、
前記制御部は、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチのオン／オフを切り替える、請求項４に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１のアーム及び前記第２のアームが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオフとし、前記第１のアーム及び前記第２のアームが出力する電力又は電流が所定の閾値以上である場合、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオンとする、請求項５に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項７】
第１のアーム及び第２のアームが有するスイッチング素子に並列接続された第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサに並列接続された第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に接続された第１のダイオードと、
前記第１のコンデンサの放電時においては前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサと前記第１のダイオードとを接続し、前記第１のコンデンサの放電時以外においては前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとを切り離す第１のスイッチと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に接続された第２のダイオードと、
前記第１のコンデンサの充電時においては前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサと前記第２のダイオードとを接続し、前記第１のコンデンサの充電時以外においては前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとを切り離す第２のスイッチと、
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチのオン／オフを切り替える切替部と、
を備える、Ｘ線診断装置。
【請求項８】
前記切替部は、前記第１のアーム及び前記第２のアームが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、前記第１のコンデンサの放電時においては当該第１のコンデンサに接続された当該第１のスイッチをオンとし、前記第１のコンデンサの充電時においては当該第１のコンデンサに接続された当該第２のスイッチをオンとする、請求項７に記載のＸ線診断装置。
【請求項９】
前記切替部は、前記第１のアーム及び前記第２のアームが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、前記第１のコンデンサの放電時においては当該第１のコンデンサに接続された当該第１のスイッチのオン／オフを繰り返し、前記第１のコンデンサの充電時においては当該第１のコンデンサに接続された当該第２のスイッチのオン／オフを繰り返す、請求項７に記載のＸ線診断装置。
【請求項１０】
第１のアーム及び第２のアームが有するスイッチング素子に並列接続された第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサに並列接続された第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に接続された第１のダイオードと、
前記第１のコンデンサの放電時においては前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサと前記第１のダイオードとを接続し、前記第１のコンデンサの放電時以外においては前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとを切り離す第１のスイッチと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に接続された第２のダイオードと、
前記第１のコンデンサの充電時においては前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサと前記第２のダイオードとを接続し、前記第１のコンデンサの充電時以外においては前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとを切り離す第２のスイッチと、
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチのオン／オフを切り替える切替部と、
を備える、Ｘ線高電圧装置。
【請求項１１】
前記切替部は、前記第１のアーム及び前記第２のアームが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、前記第１のコンデンサの放電時においては当該第１のコンデンサに接続された当該第１のスイッチをオンとし、前記第１のコンデンサの充電時においては当該第１のコンデンサに接続された当該第２のスイッチをオンとする、請求項１０に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項１２】
前記切替部は、前記第１のアーム及び前記第２のアームが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、前記第１のコンデンサの放電時においては当該第１のコンデンサに接続された当該第１のスイッチのオン／オフを繰り返し、前記第１のコンデンサの充電時においては当該第１のコンデンサに接続された当該第２のスイッチのオン／オフを繰り返す、請求項１０に記載のＸ線高電圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線診断装置及びＸ線高電圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断装置は、一般的に、Ｘ線高電圧装置のインバータを構成しているスイッチング素子のオン／オフを１０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの周波数でスイッチングすることにより、Ｘ線管に目的の管電圧を供給している。また、スイッチング素子が低損失材料で作製されている場合、Ｘ線診断装置は、インバータを構成しているスイッチング素子のオン／オフを１００ｋＨｚ以上の周波数でスイッチングすることもできる。ここで、低損失材料は、例えば、シリコンカーバイド（Silicon  carbide：ＳiＣ）である。
【０００３】
Ｘ線診断装置は、インバータを構成しているスイッチング素子のオン／オフを高い周波数でスイッチングすることにより、出力電圧のリップルを低減し、Ｘ線高電圧装置を構成しているコイル、変圧器及びコンデンサを小さくすることができる。一方、Ｘ線診断装置は、インバータを構成しているスイッチング素子のオン／オフを高い周波数でスイッチングするため、スイッチング損失が増大させてしまうことがある。Ｘ線診断装置は、スイッチング損失を低減させるため、ゼロ電圧スイッチング（Zero  Voltage  Switching：ＺＶＳ）を実行することができる。ゼロ電圧スイッチングは、ソフトスイッチングの一種である。
【０００４】
しかし、Ｘ線診断装置は、Ｘ線管の出力が小さい場合、Ｘ線高電圧装置のチョークコイル又は変圧器の漏れインダクタンスに蓄積されるエネルギーが小さいため、ゼロ電圧スイッチングを実行することができないことがある。また、Ｘ線診断装置は、Ｘ線管の出力が小さく、ゼロ電圧スイッチングを実行することができない場合、スイッチング素子に並列接続されたコンデンサに電荷が蓄えられた状態でスイッチング素子をターンオンさせる。これにより、コンデンサに蓄えられた電荷は、スイッチング素子に流れ込んでしまう。このため、Ｘ線診断装置は、スイッチング素子及びコンデンサを傷めてしまうことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５５８８８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、Ｘ線管の出力が小さい場合でもゼロ電圧スイッチングを実行することができ、かつ、スイッチング素子及びコンデンサを傷めないＸ線診断装置及びＸ線高電圧装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係るＸ線診断装置は、インバータと、第１のアームと、第２のアームと、コンデンサと、制御部とを備える。第１のアームは、前記インバータに含まれ、スイッチング素子を有する。第２のアームは、前記インバータに含まれ、スイッチング素子を有し、前記第１のアームとは異なる位相で制御される。コンデンサは、前記第１のアーム及び前記第２のアームが有するスイッチング素子に並列接続されている。制御部は、前記スイッチング素子と、前記コンデンサとの接続を切り替えるスイッチを制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の構成の例を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置が有するＸ線高電圧装置の回路構成の例を示す図である。
【図３】図３は、ゼロ電圧スイッチングを行う場合における第１の上側スイッチング素子、第１の下側スイッチング素子、第２の上側スイッチング素子及び第２の下側スイッチング素子のオン／オフと、第１のアームの動作モードと、第２のアームの動作モードと、チョークコイルの電流との関係を示す図である。
【図４】図４は、Ｘ線管の出力が大きい場合における第１の上側スイッチング素子のオン／オフと、第１の上側スイッチング素子のコレクタ‐エミッタ間電圧と、第１の下側スイッチング素子のオン／オフと、第１の下側スイッチング素子のコレクタ‐エミッタ間電圧との関係を示す図である。
【図５】図５は、Ｘ線管の出力が小さい場合における第１の上側スイッチング素子のオン／オフと、第１の上側スイッチング素子のコレクタ‐エミッタ間電圧と、第１の上側コンデンサの電流と、第１の下側スイッチング素子のオン／オフと、第１の下側スイッチング素子のコレクタ‐エミッタ間電圧と、第１の下側コンデンサの電流との関係を示す図である。
【図６】図６は、第１のアーム及び第２のアームが出力する電力又は電流と、スイッチのオン／オフとの関係を示すタイミングチャートである。
【図７】図７は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置が有するＸ線高電圧装置の回路構成の例を示す図である。
【図８】図８は、第１のアーム及び第２のアームが出力する電力又は電流と、デッドタイムと、放電用スイッチのオン／オフと、充電用スイッチのオン／オフとの関係を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、実施形態に係るＸ線診断装置及びＸ線高電圧装置を説明する。なお、以下の説明では、重複する説明を適宜省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１を参照しながら、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の構成の例を示す図である。Ｘ線診断装置１は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置である。Ｘ線診断装置１は、図１に示すように、架台２と、寝台２０と、コンソール３０とを有する。なお、Ｘ線診断装置１の構成は、下記の構成に限定されるものではない。
【００１１】
架台２は、コリメータ調整回路３と、架台駆動回路４と、Ｘ線照射装置５と、ウェッジ８と、コリメータ９と、検出器１０と、データ収集回路１１と、回転フレーム１２とを有する。
【００１２】
コリメータ調整回路３は、コリメータ９の開口度及び位置を調整することにより、Ｘ線照射装置５が発生させたＸ線の照射範囲を調整する。コリメータ調整回路３は、コリメータ９に接続され、開口度及び位置を調整する機構と、この機構を制御する回路とを含む。この機構は、例えば、モータと、このモータが発生させた動力をコリメータ９に伝達する機械要素とを含む。また、上述した回路は、例えば、モータに電力や制御信号を供給する回路と、この回路を制御するプロセッサとを含む。
【００１３】
架台駆動回路４は、回転フレーム１２を回転させることにより、被検体Ｐを中心とする円軌道上でＸ線照射装置５及び検出器１０を旋回させる。架台駆動回路４は、回転フレーム１２に接続され、これを回転させる機構と、この機構を制御する回路とを含む。この機構は、例えば、モータと、このモータが発生させた動力を回転フレーム１２に伝達する機械要素とを含む。また、上述した回路は、例えば、モータに電力や制御信号を供給する回路と、この回路を制御するプロセッサとを含む。
【００１４】
Ｘ線照射装置５は、図１に示すように、Ｘ線高電圧装置６ａと、Ｘ線管７とを有する。Ｘ線高電圧装置６ａは、高電圧を発生させる。Ｘ線管７は、Ｘ線高電圧装置６ａから供給される高電圧により、Ｘ線を発生させる。Ｘ線高電圧装置６ａ及びＸ線管７の詳細は、後述する。
【００１５】
ウェッジ８は、Ｘ線管７が発生させたＸ線の線量及び線質を調節するためのＸ線フィルタである。コリメータ９は、Ｘ線の照射範囲を調整するためのスリットである。コリメータ９は、Ｘ線管７が発生させたＸ線を遮蔽することができる材料で作製されている。このような材料は、例えば、鉛である。コリメータ９の開口度及び位置は、コリメータ調整回路３により調整される。
【００１６】
検出器１０は、Ｘ線を検出する。検出器１０は、複数の検出素子を有する。検出器１０は、Ｘ線管７が発生させたＸ線を検出素子により検出する。検出素子は、入射したＸ線を電気信号に変換し、この電気信号をデータ収集回路１１へ出力する。検出器１０が有する検出素子の大きさ、形状及び数は、特に限定されない。なお、検出器１０は、直接変換型及び間接変換型のいずれでもよい。データ収集回路１１は、検出素子が出力した電気信号に基づいて投影データを生成する。データ収集回路１１は、例えば、プロセッサにより実現される。
【００１７】
回転フレーム１２は、円環状のフレームである。回転フレーム１２は、Ｘ線照射装置５及び検出器１０を支持する。Ｘ線照射装置５と検出器１０は、対向している。回転フレーム１２は、架台駆動回路４により駆動され、被検体Ｐを中心として回転する。
【００１８】
寝台２０は、天板２１と、寝台駆動回路２２とを有する。天板２１は、被検体Ｐが載せられる板状の部材である。寝台駆動回路２２は、被検体Ｐが載せられた天板２１を移動させることにより、被検体Ｐを架台２の撮影口内で移動させる。寝台駆動回路２２は、天板２１に接続され、天板２１の位置を調整する機構と、この機構を制御する回路とを含む。この機構は、例えば、モータと、このモータが発生させた動力を天板２１に伝達する機械要素とを含む。また、上述した回路は、例えば、モータに電力や制御信号を供給する回路と、この回路を制御するプロセッサとを含む。
【００１９】
コンソール３０は、入力回路３１と、ディスプレイ３２と、投影データ記憶回路３３と、画像記憶回路３４と、記憶回路３５と、処理回路３６とを有する。
【００２０】
入力回路３１は、指示や設定を入力するユーザにより使用される。入力回路３１は、例えば、マウス、キーボードに含まれる。入力回路３１は、ユーザが入力した指示や設定を処理回路３６に転送する。入力回路３１は、例えば、プロセッサにより実現される。
【００２１】
ディスプレイ３２は、ユーザが参照するモニタである。ディスプレイ３２は、例えば、ＣＴ画像、ユーザが指示や設定を入力する際に使用するＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示する旨の指示を処理回路３６から受ける。ディスプレイ３２は、この指示に基づいてＣＴ画像やＧＵＩを表示する。
【００２２】
投影データ記憶回路３３は、後述する前処理機能３６２により生成された生データ（Raw  Data）を記憶する。画像記憶回路３４は、後述する画像生成機能３６３により生成されたＣＴ画像を記憶する。
【００２３】
記憶回路３５は、コリメータ調整回路３に含まれるプロセッサ、架台駆動回路４に含まれるプロセッサ及びデータ収集回路１１が上述した機能を実現するためのプログラムを記憶する。記憶回路３５は、寝台駆動回路２２に含まれるプロセッサが上述した機能を実現するためのプログラムを記憶する。記憶回路３５は、処理回路３６が後述するスキャン制御機能３６１、前処理機能３６２、画像生成機能３６３、表示制御機能３６４、制御機能３６５及びその他の機能それぞれを実現するためのプログラムを記憶する。したがって、コリメータ調整回路３、架台駆動回路４、データ収集回路１１、寝台駆動回路２２及び処理回路３６は、記憶回路３５に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。
【００２４】
また、投影データ記憶回路３３、画像記憶回路３４及び記憶回路３５は、記憶されている情報をコンピュータにより読み出すことができる記憶媒体を有する。記憶媒体は、例えば、ハードディスクである。
【００２５】
処理回路３６は、スキャン制御機能３６１、前処理機能３６２、画像生成機能３６３、表示制御機能３６４及び制御機能３６５を有する。処理回路３６は、例えば、プロセッサにより実現される。
【００２６】
スキャン制御機能３６１は、スキャンを実行するためにＸ線診断装置１を制御する機能である。処理回路３６は、記憶回路３５からスキャン制御機能３６１に相当するプログラムを読み出して実行することにより、例えば、Ｘ線診断装置１を次のように制御する。
【００２７】
処理回路３６は、寝台駆動回路２２を制御することにより、被検体Ｐを架台２の撮影口内へ移動させる。処理回路３６は、架台２に被検体Ｐのスキャンを実行させる。具体的には、処理回路３６は、Ｘ線高電圧装置６ａを制御することにより、Ｘ線管７へ高電圧を供給させる。処理回路３６は、コリメータ調整回路３を制御することにより、コリメータ９の開口度及び位置を調整する。また、処理回路３６は、架台駆動回路４を制御することにより、回転フレーム１２を回転させる。そして、処理回路３６は、データ収集回路１１を制御することにより、データ収集回路１１に投影データを収集させる。Ｘ線診断装置１が実行するスキャンは、例えば、コンベンショナルスキャン、ヘリカルスキャン、ステップアンドシュートである。
【００２８】
前処理機能３６２は、データ収集回路１１により生成された投影データを補正する機能である。処理回路３６は、記憶回路３５から前処理機能３６２に相当するプログラムを読み出して実行することにより、投影データを補正する。この補正は、例えば、対数変換、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正、散乱線補正である。前処理機能３６２により補正された投影データは、投影データ記憶回路３３に格納される。なお、前処理機能３６２により補正された投影データは、生データとも呼ばれる。
【００２９】
画像生成機能３６３は、投影データ記憶回路３３に格納されている生データを再構成し、ＣＴ画像を生成する機能である。処理回路３６は、記憶回路３５から画像生成機能３６３に相当するプログラムを読み出して実行することにより、ＣＴ画像を生成する。再構成方法は、例えば、逆投影処理、逐次近似法である。画像生成機能３６３により生成されたＣＴ画像は、画像記憶回路３４に格納される。
【００３０】
表示制御機能３６４は、画像記憶回路３４に格納されているＣＴ画像をディスプレイ３２に表示する機能である。処理回路３６は、記憶回路３５から表示制御機能３６４に相当するプログラムを読み出して実行することにより、画像記憶回路３４に格納されているＣＴ画像をディスプレイ３２に表示させる。
【００３１】
制御機能３６５は、架台２、寝台２０及びコンソール３０の各構成要素を目的に応じて適切なタイミングで動作させる機能及びその他の機能を含む。処理回路３６は、上述した処理を実行する際、適宜、記憶回路３５から制御機能３６５に相当するプログラムを読み出して実行する。
【００３２】
図２を参照しながら、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置６ａの回路構成について説明する。図２は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置が有するＸ線高電圧装置の回路構成の例を示す図である。Ｘ線照射装置５は、図２に示すように、Ｘ線高電圧装置６ａと、Ｘ線管７とを有する。
【００３３】
Ｘ線高電圧装置６ａは、後述する第１のアーム及び後述する第２のアームが有するスイッチング素子に並列接続されたコンデンサと、スイッチング素子とコンデンサとの接続を切り替えるスイッチを制御する制御部６０５ａとを備える。
【００３４】
Ｘ線高電圧装置６ａは、図２に示すように、ダイオードブリッジ６０１と、コンデンサ６０２と、インバータ６０３ａとを有する。インバータ６０３ａは、図２に示すように、第１のアーム６０３１ａと、第２のアーム６０３２ａとを有する。第１のアーム６０３１ａは、図２に示すように、第１の上側スイッチング素子１Ｓと、第１の下側スイッチング素子２Ｓとを有する。第２のアーム６０３２ａは、図２に示すように、第２の下側スイッチング素子４Ｓと、第２の上側スイッチング素子３Ｓとを有する。これらは、上述したスイッチング素子の一例である。第１のアーム６０３１ａは、図２に示すように、第１の上側ダイオード１Ｄと、第１の下側ダイオード２Ｄとを有する。第２のアーム６０３２ａは、図２に示すように、第２の下側ダイオード４Ｄと、第２の上側ダイオード３Ｄとを有する。第１のアーム６０３１ａは、図２に示すように、第１の上側コンデンサ１Ｃと、第１の下側コンデンサ２Ｃとを有する。第２のアーム６０３２ａは、図２に示すように、第２の下側コンデンサ４Ｃと、第２の上側コンデンサ３Ｃとを有する。これらは、上述したスイッチング素子に並列接続されたコンデンサの一例である。第１のアーム６０３１ａは、図２に示すように、第１の上側スイッチ１Ｗと、第１の下側スイッチ２Ｗとを有する。第２のアーム６０３２ａは、図２に示すように、第２の下側スイッチ４Ｗと、第２の上側スイッチ３Ｗとを有する。これらは、上述したスイッチの一例である。Ｘ線高電圧装置６ａは、図２に示すように、スイッチング素子駆動回路６０４と、制御部６０５ａと、チョークコイル６０６と、一次コイル６０７と、コア６０８と、二次コイル６０９と、整流回路６１０とを有する。
【００３５】
なお、第１の実施形態では、第１の上側スイッチング素子１Ｓ、第１の下側スイッチング素子２Ｓ、第２の上側スイッチング素子３Ｓ及び第２の下側スイッチング素子４Ｓは、それぞれ第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、第３のスイッチング素子及び第４のスイッチング素子と呼ばれることもある。同様に、第１の実施形態では、第１の上側ダイオード１Ｓ、第１の下側ダイオード２Ｓ、第２の上側ダイオード３Ｓ及び第２の下側ダイオード４Ｓは、それぞれ第１のダイオード、第２のダイオード、第３のダイオード及び第４のダイオードと呼ばれることもある。また、第１の実施形態では、第１の上側コンデンサ１Ｓ、第１の下側コンデンサ２Ｓ、第２の上側コンデンサ３Ｓ及び第２の下側コンデンサ４Ｓは、それぞれ第１のコンデンサ、第２のコンデンサ、第３のコンデンサ及び第４のコンデンサと呼ばれることもある。
【００３６】
第１の上側スイッチング素子１Ｓ、第１の下側スイッチング素子２Ｓ、第２の下側スイッチング素子４Ｓ及び第２の上側スイッチング素子３Ｓは、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）である。
【００３７】
第１の上側コンデンサ１Ｃの静電容量は、ゼロ電圧スイッチングが行われる場合において、第１のアーム６０３１ａのデッドタイムが終了する時に第１の上側コンデンサ１Ｃのコレクタ‐エミッタ間電圧がゼロとなるように設定される。第１の下側コンデンサ２Ｃの静電容量は、ゼロ電圧スイッチングが行われる場合において、第１のアーム６０３１ａのデッドタイムが終了する時に第１の下側コンデンサ２Ｃのコレクタ‐エミッタ間電圧がゼロとなるように設定される。第２の下側コンデンサ４Ｃの静電容量は、ゼロ電圧スイッチングが行われる場合において、第２のアーム６０３２ａのデッドタイムが終了する時に第２の下側コンデンサ４Ｃのコレクタ‐エミッタ間電圧がゼロとなるように設定される。第２の上側コンデンサ３Ｃの静電容量は、ゼロ電圧スイッチングが行われる場合において、第２のアーム６０３２ａのデッドタイムが終了する時に第２の上側コンデンサ３Ｃのコレクタ‐エミッタ間電圧がゼロとなるように設定される。
【００３８】
第１のアーム６０３１ａのデッドタイムは、第１のアーム６０３１ａを構成している第１の上側スイッチング素子１Ｓがターンオフするために必要な時間及び第１の下側スイッチング素子２Ｓがターンオフするために必要な時間で決まる。第２のアーム６０３２ａのデッドタイムは、第２のアーム６０３２ａを構成している第２の下側スイッチング素子４Ｓがターンオフするために必要な時間及び第２の上側スイッチング素子３Ｓがターンオフするために必要な時間で決まる。
【００３９】
ダイオードブリッジ６０１の入力端子は、三相交流電源ＡＣと接続されている。ダイオードブリッジ６０１の出力端子は、コンデンサ６０２の高電圧側の端子及び低電圧側の端子と接続されている。
【００４０】
第１の上側スイッチング素子１Ｓのエミッタと第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタは、チョークコイル６０６の一方の端子に接続されている。つまり、第１の下側スイッチング素子２Ｓは、第１の上側スイッチング素子１Ｓに直列接続されている。第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタは、コンデンサ６０２の高電圧側の端子に接続されている。第１の下側スイッチング素子２Ｓのエミッタは、コンデンサ６０２の低電圧側の端子に接続されている。
【００４１】
第１の上側ダイオード１Ｄのカソードは、第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタに接続されている。第１の上側ダイオード１Ｄのアノードは、第１の上側スイッチング素子１Ｓのエミッタに接続されている。つまり、第１の上側ダイオード１Ｄは、第１の上側スイッチング素子１Ｓに並列接続されている。
【００４２】
第１の上側コンデンサ１Ｃは、第１の上側スイッチング素子１Ｓに並列接続されている。例えば、第１の上側コンデンサ１Ｃの一方の端子は、第１の上側スイッチ１Ｗを介して第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタに接続されている。また、第１の上側コンデンサ１Ｃの他方の端子は、第１の上側スイッチング素子１Ｓのエミッタに接続されている。
【００４３】
チョークコイル６０６の一方の端子は、第１の上側コンデンサ１Ｃの他方の端子に接続されている。したがって、第１の上側コンデンサ１Ｃとチョークコイル６０６は、第１の上側スイッチング素子１Ｓから見ると、並列となっている。このため、後述する第１の上側コンデンサ１Ｃ及びチョークコイル６０６による並列共振が発生する。
【００４４】
第１の下側ダイオード２Ｄのカソードは、第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタに接続されている。第１の下側ダイオード２Ｄのアノードは、第１の下側スイッチング素子２Ｓのエミッタに接続されている。つまり、第１の下側ダイオード２Ｄは、第１の下側スイッチング素子２Ｓに並列接続されている。
【００４５】
第１の下側コンデンサ２Ｃは、第１の下側スイッチング素子２Ｓに並列接続されている。例えば、第１の下側コンデンサ２Ｃの一方の端子は、第１の下側スイッチ２Ｗを介して第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタに接続されている。また、第１の下側コンデンサ２Ｃの他方の端子は、第１の下側スイッチング素子２Ｓのエミッタに接続されている。
【００４６】
チョークコイル６０６の一方の端子は、第１の下側コンデンサ２Ｃの一方の端子に接続されている。したがって、第１の下側コンデンサ２Ｃとチョークコイル６０６は、第１の下側スイッチング素子２Ｓから見ると、並列となっている。このため、後述する第１の下側コンデンサ２Ｃ及びチョークコイル６０６による並列共振が発生する。
【００４７】
第２の上側スイッチング素子３Ｓのエミッタと第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタは、一次コイル６０７の他方の端子に接続されている。つまり、第２の下側スイッチング素子４Ｓは、第２の上側スイッチング素子３Ｓに直列接続されている。第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタは、コンデンサ６０２の高電圧側の端子に接続されている。第２の下側スイッチング素子４Ｓのエミッタは、コンデンサ６０２の低電圧側の端子に接続されている。つまり、第２のアーム６０３２ａは、第１のアーム６０３１ａに並列接続されている。
【００４８】
第２の上側ダイオード３Ｄのカソードは、第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタに接続されている。第２の上側ダイオード３Ｄのアノードは、第２の上側スイッチング素子３Ｓのエミッタに接続されている。つまり、第２の上側ダイオード３Ｄは、第２の上側スイッチング素子３Ｓに並列接続されている。
【００４９】
第２の上側コンデンサ３Ｃは、第２の上側スイッチング素子３Ｓに並列接続されている。例えば、第２の上側コンデンサ３Ｃの一方の端子は、第２の上側スイッチ３Ｗを介して第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタに接続されている。また、第２の上側コンデンサ３Ｃの他方の端子は、第２の上側スイッチング素子３Ｓのエミッタに接続されている。
【００５０】
チョークコイル６０６の他方の端子は、一次コイル６０７を介して、第２の上側コンデンサ３Ｃの他方の端子に接続されている。したがって、第２の上側コンデンサ３Ｃとチョークコイル６０６は、第２の上側スイッチング素子３Ｓから見ると、並列となっている。このため、後述する第２の上側コンデンサ３Ｃ及びチョークコイル６０６による並列共振が発生する。
【００５１】
第２の下側ダイオード４Ｄのカソードは、第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタに接続されている。第２の下側ダイオード４Ｄのアノードは、第２の下側スイッチング素子４Ｓのエミッタに接続されている。つまり、第２の下側ダイオード４Ｄは、第２の下側スイッチング素子４Ｓに並列接続されている。
【００５２】
第２の下側コンデンサ４Ｃは、第２の下側スイッチング素子４Ｓに並列接続されている。例えば、第２の下側コンデンサ４Ｃの一方の端子は、第２の下側スイッチ４Ｗを介して第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタに接続されている。また、第２の下側コンデンサ４Ｃの他方の端子は、第２の下側スイッチング素子４Ｓのエミッタに接続されている。
【００５３】
チョークコイル６０６の他方の端子は、一次コイル６０７を介して、第２の下側コンデンサ４Ｃの一方の端子に接続されている。したがって、第２の下側コンデンサ４Ｃとチョークコイル６０６は、第２の下側スイッチング素子４Ｓから見ると、並列となっている。このため、後述する第１の下側コンデンサ２Ｃ及びチョークコイル６０６による並列共振が発生する。
【００５４】
スイッチング素子駆動回路６０４は、第１の上側スイッチング素子１Ｓ、第１の下側スイッチング素子２Ｓ、第２の下側スイッチング素子４Ｓ及び第２の上側スイッチング素子３Ｓのゲート及びエミッタと接続されている。
【００５５】
制御部６０５ａは、第１の上側スイッチ１Ｗ、第１の下側スイッチ２Ｗ、第２の下側スイッチ４Ｗ及び第２の上側スイッチ３Ｗに接続されている。制御部６０５ａは、これらのスイッチのオン／オフを切り替える。
【００５６】
チョークコイル６０６の他方の端子は、一次コイル６０７の一方の端子と接続されている。また、一次コイル６０７、コア６０８及び二次コイル６０９は、変圧器を構成している。二次コイル６０９の両端は、整流回路６１０の入力端子に接続されている。整流回路６１０は、Ｘ線管７に接続されている。
【００５７】
Ｘ線管７は、陰極と、陽極とを有する。陰極は、電子を放出する。陰極は、例えば、タングステンで作製されたフィラメントである。陽極は、例えば、タングステン、モリブデンで作製されている。
【００５８】
次に、図３及び図４を参照しながら、Ｘ線管７の出力が大きいため、ゼロ電圧スイッチングが行うことができる場合におけるＸ線高電圧装置６ａの動作を説明する。図３は、ゼロ電圧スイッチングを行う場合における第１の上側スイッチング素子、第１の下側スイッチング素子、第２の上側スイッチング素子及び第２の下側スイッチング素子のオン／オフと、第１のアーム６０３１ａの動作モードと、第２のアーム６０３２ａの動作モードと、チョークコイルの電流との関係を示す図である。図４は、Ｘ線管の出力が大きい場合における第１の上側スイッチング素子のオン／オフと、第１の上側スイッチング素子のコレクタ‐エミッタ間電圧と、第１の下側スイッチング素子のオン／オフと、第１の下側スイッチング素子のコレクタ‐エミッタ間電圧との関係を示す図である。
【００５９】
三相交流電源ＡＣは、三相交流を発生させる。ダイオードブリッジ６０１は、この三相交流を全波整流又は半波整流し、コンデンサ６０２に供給する。これにより、コンデンサ６０２は、電荷を蓄える。コンデンサ６０２は、インバータ６０３ａに直流電流を供給する。
【００６０】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３に示すように、第１の上側スイッチング素子１Ｓ、第１の下側スイッチング素子２Ｓ、第２の上側スイッチング素子３Ｓ及び第２の下側スイッチング素子４Ｓに制御信号を供給する。第１の上側スイッチング素子１Ｓの制御信号は、図３の一段目に実線で示されている。第１の下側スイッチング素子２Ｓの制御信号は、図３の二段目に実線で示されている。第２の下側スイッチング素子４Ｓの制御信号は、図３の一段目に一点鎖線で示されている。第２の上側スイッチング素子３Ｓの制御信号は、図３の二段目に一点鎖線で示されている。
【００６１】
第１の上側スイッチング素子１Ｓ、第１の下側スイッチング素子２Ｓ、第２の上側スイッチング素子３Ｓ及び第２の下側スイッチング素子４Ｓそれぞれに供給される制御信号は、図３に示すように、周期、オンとなる期間及びオフとなる期間が等しく、位相が異なる。このため、インバータ６０３ａの動作は、図３に示すように、動作モード４１０、動作モード４２０、動作モード４３０、動作モード４４０、動作モード４５０、動作モード４６０、動作モード４７０及び動作モード４８０の八つに分かれる。この制御は、位相シフト制御とも呼ばれる。第２のアーム６０３２ａは、第１のアーム６０３１ａとは異なる位相で制御される。
【００６２】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の一段目、三段目及び四段目に示すように、第１の上側スイッチング素子１Ｓがオンとなっている状態において、第２の下側スイッチング素子４Ｓをオンとし、インバータ６０３ａを動作モード４１０にする。
【００６３】
第１のアーム６０３１ａ及び第２のアーム６０３２ａは、動作モード４１０において、オンとなる。つまり、インバータ６０３ａは、動作モード４１０において、オンとなる。コンデンサ６０２は、動作モード４１０において、“コンデンサ６０２→第１の上側スイッチング素子１Ｓ→チョークコイル６０６→一次コイル６０７→第２の下側スイッチング素子４Ｓ→コンデンサ６０２”の経路に電流を流す。これにより、インバータ６０３ａは、チョークコイル６０６及び一次コイル６０７に電流を供給する。インバータ６０３ａが供給する電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、増加する。また、チョークコイル６０６は、インバータ６０３ａが供給する電流により、エネルギーを蓄える。
【００６４】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の一段目に示すように、第１の上側スイッチング素子１Ｓをターンオフさせ、インバータ６０３ａを動作モード４２０にする。この時、第１の上側コンデンサ１Ｃは、放電されている。このため、第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっている。したがって、第１の上側スイッチング素子１Ｓのターンオフは、ゼロ電圧スイッチングとなる。
【００６５】
第１のアーム６０３１ａは、動作モード４２０において、デッドタイムとなる。第２のアーム６０３２ａは、動作モード４１０において、還流モードとなる。この還流モードにより、第１の上側コンデンサ１Ｃが充電され、第１の下側コンデンサ２Ｃが放電される。また、動作モード４２０における第１の上側コンデンサ１Ｃの電圧と第１の下側コンデンサ２Ｃの電圧との和は、常に、コンデンサ６０２の電圧と等しくなる。
【００６６】
コンデンサ６０２は、動作モード４２０において、“コンデンサ６０２→第１の上側コンデンサ１Ｃ→チョークコイル６０６→一次コイル６０７→第２の下側スイッチング素子４Ｓ→コンデンサ６０２”の経路に電流を流す。第１の上側コンデンサ１Ｃは、この電流により充電される。このため、第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、増加する。第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、図４の二段目に示した上に凸の曲線で示すように振る舞う。また、この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【００６７】
チョークコイル６０６は、動作モード４２０において、“チョークコイル６０６→一次コイル６０７→第２の下側スイッチング素子４Ｓ→第１の下側コンデンサ２Ｃ→チョークコイル６０６”の経路に電流を流す。この電流は、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギー及び第１の下側コンデンサ２Ｃとチョークコイル６０６との並列共振により発生する。第１の下側コンデンサ２Ｃは、この電流により放電される。このため、第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、減少する。第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、図４の四段目に示した下に凸の曲線で示すように振る舞う。つまり、第１の下側コンデンサ２Ｃとチョークコイル６０６との並列共振の深さは、第１の下側スイッチング素子２Ｓがオンしている時における第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧となる。また、この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【００６８】
また、チョークコイル６０６は、動作モード４２０において、第１の上側コンデンサ１Ｃの充電及び第１の下側コンデンサ２Ｃの放電が完了した後においても、“チョークコイル６０６→一次コイル６０７→第２の下側スイッチング素子４Ｓ→第１の下側ダイオード２Ｄ→チョークコイル６０６”の経路に電流を流し続ける。この電流は、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギーにより発生する。この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【００６９】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の二段目に示すように、第１の下側スイッチング素子２Ｓをターンオンさせ、インバータ６０３ａを動作モード４３０にする。この時、第１の下側コンデンサ２Ｃは、放電されている。また、この時、第１の下側ダイオード２Ｄは、導通している。このため、第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっている。したがって、第１の下側スイッチング素子２Ｓのターンオンは、ゼロ電圧スイッチングとなる。
【００７０】
第１のアーム６０３１ａは、動作モード４３０において、還流モードとなる。第２のアーム６０３２ａは、動作モード４２０に引き続き還流モードを継続している。チョークコイル６０６は、この還流モードにおいて、“チョークコイル６０６→一次コイル６０７→第２の下側スイッチング素子４Ｓ→第１の下側スイッチング素子２Ｓ→チョークコイル６０６”の経路に電流を流す。この電流は、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギーにより発生する。この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【００７１】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の一段目に示すように、第２の下側スイッチング素子４Ｓをターンオフさせ、インバータ６０３ａを動作モード４４０にする。この時、第２の下側コンデンサ４Ｃは、放電されている。このため、第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっている。したがって、第２の下側スイッチング素子４Ｓのターンオフは、ゼロ電圧スイッチングとなる。
【００７２】
第１のアーム６０３１ａは、動作モード４３０から動作モード４４０にかけて還流モードを継続している。この還流モードにより、第２の下側コンデンサ４Ｃが充電され、第２の上側コンデンサ３Ｃが放電される。また、動作モード４４０における第２の上側コンデンサ３Ｃの電圧と第２の下側コンデンサ４Ｃの電圧との和は、常に、コンデンサ６０２の電圧と等しくなる。第２のアーム６０３２ａは、動作モード４４０において、デッドタイムとなる。
【００７３】
チョークコイル６０６は、動作モード４４０において、“チョークコイル６０６→一次コイル６０７→第２の下側コンデンサ４Ｃ→第１の下側スイッチング素子２Ｓ→チョークコイル６０６”の経路に電流を流す。この電流は、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギーにより発生する。第２の下側コンデンサ４Ｃは、この電流により充電される。このため、第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、増加する。第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、上述した充電時における第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧と同様に振る舞う。また、この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【００７４】
チョークコイル６０６は、動作モード４４０において、“チョークコイル６０６→第２の上側コンデンサ３Ｃ→コンデンサ６０２→第１の下側スイッチング素子２Ｓ→チョークコイル６０６”の経路に電流を流す。この電流は、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギー及び第２の上側コンデンサ３Ｃとチョークコイル６０６との並列共振により発生する。第２の上側コンデンサ３Ｃは、この電流により放電される。このため、第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、減少する。第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、上述した放電時における第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧と同様に振る舞う。つまり、第２の上側コンデンサ３Ｃとチョークコイル６０６との並列共振の深さは、第２の上側スイッチング素子３Ｓがオンしている時における第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧となる。また、この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【００７５】
また、チョークコイル６０６は、動作モード４４０において、第２の下側コンデンサ４Ｃの充電及び第２の上側コンデンサ３Ｃの放電が完了した後においても、“チョークコイル６０６→一次コイル６０７→第２の上側ダイオード３Ｄ→コンデンサ６０２→第１の下側スイッチング素子２Ｓ”の経路に電流を流し続ける。この電流は、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギーにより発生する。この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少し、ゼロとなる。
【００７６】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の二段目に示すように、第２の上側スイッチング素子３Ｓをターンオンさせ、インバータ６０３ａを動作モード４５０にする。この時、第２の上側コンデンサ３Ｃは、放電されている。また、この時、第２の上側ダイオード３Ｄは、導通している。このため、第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっている。したがって、第２の上側スイッチング素子３Ｓのターンオンは、ゼロ電圧スイッチングとなる。
【００７７】
コンデンサ６０２は、動作モード４５０において、“コンデンサ６０２→第２の上側スイッチング素子３Ｓ→一次コイル６０７→チョークコイル６０６→第１の下側スイッチング素子２Ｓ→コンデンサ６０２”の経路に電流を流す。これにより、インバータ６０３ａは、チョークコイル６０６及び一次コイル６０７に電流を供給する。インバータ６０３ａが供給する電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、増加する。また、チョークコイル６０６は、インバータ６０３ａが供給する電流により、エネルギーを蓄える。
【００７８】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の二段目に示すように、第１の下側スイッチング素子２Ｓをターンオフさせ、インバータ６０３ａを動作モード４６０にする。この時、第１の下側コンデンサ２Ｃは、放電されている。このため、第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっている。したがって、第１の下側スイッチング素子２Ｓのターンオフは、ゼロ電圧スイッチングとなる。
【００７９】
第１のアーム６０３１ａは、動作モード４６０において、デッドタイムとなる。第２のアーム６０３２ａは、動作モード４６０において、還流モードとなる。この還流モードにより、第１の下側コンデンサ２Ｃが充電され、第１の上側コンデンサ１Ｃが放電される。また、動作モード４６０における第１の上側コンデンサ１Ｃの電圧と第１の下側コンデンサ２Ｃの電圧との和は、常に、コンデンサ６０２の電圧と等しくなる。
【００８０】
コンデンサ６０２は、動作モード４６０において、“コンデンサ６０２→第２の上側スイッチング素子３Ｓ→一次コイル６０７→チョークコイル６０６→第１の下側コンデンサ２Ｃ→コンデンサ６０２”の経路に電流を流す。第１の下側コンデンサ２Ｃは、この電流により充電される。このため、第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、増加する。第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、図４の四段目に示した上に凸の曲線で示すように振る舞う。また、この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【００８１】
チョークコイル６０６は、動作モード４６０において、“チョークコイル６０６→第１の上側コンデンサ１Ｃ→第２の上側スイッチング素子３Ｓ→一次コイル６０７→チョークコイル６０６”の経路に電流を流す。この電流は、動作モード４５０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギー及び第１の上側コンデンサ１Ｃとチョークコイル６０６との並列共振により発生する。この電流は、次第に減少する。第１の上側コンデンサ１Ｃは、この電流により放電される。このため、第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、減少する。第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、図４の二段目に示した下に凸の曲線で示すように振る舞う。つまり、第１の上側コンデンサ１Ｃとチョークコイル６０６との並列共振の深さは、第１の上側スイッチング素子１Ｓがオンしている時における第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧となる。また、この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【００８２】
また、チョークコイル６０６は、動作モード４６０において、第１の下側コンデンサ２Ｃの充電及び第１の上側コンデンサ１Ｃの放電が完了した後においても、“チョークコイル６０６→第１の上側ダイオード１Ｄ→第２の上側スイッチング素子３Ｓ→一次コイル６０７→チョークコイル６０６”の経路に電流を流し続ける。この電流は、動作モード４５０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギーにより発生する。この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【００８３】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の一段目に示すように、第１の上側スイッチング素子１Ｓをターンオンさせ、インバータ６０３ａを動作モード４７０にする。この時、第１の上側コンデンサ１Ｃは、放電されている。また、この時、第１の上側ダイオード１Ｄは、導通している。このため、第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっている。したがって、第１の上側スイッチング素子１Ｓのターンオンは、ゼロ電圧スイッチングとなる。
【００８４】
第１のアーム６０３１ａは、動作モード４７０において、還流モードとなる。第２のアーム６０３２ａは、動作モード４６０に引き続き還流モードを継続している。チョークコイル６０６は、この還流モードにおいて、“チョークコイル６０６→第１の上側スイッチング素子１Ｓ→第２の上側スイッチング素子３Ｓ→一次コイル６０７→チョークコイル６０６”の経路に電流を流す。この電流は、動作モード４５０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギーにより発生する。この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【００８５】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の二段目に示すように、第２の上側スイッチング素子３Ｓをターンオフさせ、インバータ６０３ａを動作モード４８０にする。この時、第２の上側コンデンサ３Ｃは、放電されている。このため、第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっている。したがって、第２の上側スイッチング素子３Ｓのターンオフは、ゼロ電圧スイッチングとなる。
【００８６】
第１のアーム６０３１ａは、動作モード４８０において、還流モードとなる。この還流モードにより、第２の上側コンデンサ３Ｃが充電され、第２の下側コンデンサ４Ｃが放電される。また、動作モード４６０における第２の上側コンデンサ３Ｃの電圧と第２の下側コンデンサ４Ｃの電圧との和は、常に、コンデンサ６０２の電圧と等しくなる。第２のアーム６０３２ａは、動作モード４８０において、デッドタイムとなる。
【００８７】
チョークコイル６０６は、動作モード４８０において、“チョークコイル６０６→第１の上側スイッチング素子１Ｓ→第２の上側コンデンサ３Ｃ→一次コイル６０７→チョークコイル６０６”の経路に電流を流す。この電流は、動作モード４５０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギーにより発生する。第２の上側コンデンサ３Ｃは、この電流により充電される。このため、第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、増加する。第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、上述した充電時における第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧と同様に振る舞う。また、この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【００８８】
チョークコイル６０６は、動作モード４８０において、“チョークコイル６０６→第１の上側スイッチング素子１Ｓ→コンデンサ６０２→第２の下側コンデンサ４Ｃ→一次コイル６０７→チョークコイル６０６”の経路に電流を流す。この電流は、動作モード４５０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギー及び第２の下側コンデンサ４Ｃとチョークコイル６０６との並列共振により発生する。第２の下側コンデンサ４Ｃは、この電流により放電される。このため、第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、減少する。第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、上述した放電時における第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧と同様に振る舞う。つまり、第２の下側コンデンサ４Ｃとチョークコイル６０６との並列共振の深さは、第２の下側スイッチング素子４Ｓがオンしている時における第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧となる。また、この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【００８９】
また、チョークコイル６０６は、動作モード４８０において、第２の上側コンデンサ３Ｃの充電及び第２の下側コンデンサ４Ｃの放電が完了した後、“チョークコイル６０６→第１の上側スイッチング素子１Ｓ→コンデンサ６０２→第２の下側ダイオード４Ｄ→一次コイル６０７→チョークコイル６０６”の経路に電流を流し続ける。この電流は、動作モード４５０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギーにより発生する。この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少し、ゼロとなる。
【００９０】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の一段目に示すように、第２の下側スイッチング素子４Ｓをターンオンさせ、インバータ６０３ａを動作モード４１０にする。この時、第２の下側コンデンサ４Ｃは、放電されている。また、この時、第２の下側ダイオード４Ｄは、導通している。このため、第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっている。したがって、第２の下側スイッチング素子４Ｓのターンオンは、ゼロ電圧スイッチングとなる。
【００９１】
コンデンサ６０２は、動作モード４１０において、“コンデンサ６０２→第１の上側スイッチング素子１Ｓ→チョークコイル６０６→一次コイル６０７→第２の下側スイッチング素子４Ｓ→コンデンサ６０２”の経路に電流を流す。これにより、インバータ６０３ａは、チョークコイル６０６及び一次コイル６０７に電流を供給する。インバータ６０３ａが供給する電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、増加する。また、チョークコイル６０６は、インバータ６０３ａが供給する電流により、エネルギーを蓄える。
【００９２】
次に、図３及び図５を参照しながら、Ｘ線管７の出力が小さいため、ゼロ電圧スイッチングを行うことができない場合におけるＸ線高電圧装置６ａの動作を説明する。図５は、Ｘ線管の出力が小さい場合における第１の上側スイッチング素子のオン／オフと、第１の上側スイッチング素子のコレクタ‐エミッタ間電圧と、第１の上側コンデンサの電流と、第１の下側スイッチング素子のオン／オフと、第１の下側スイッチング素子のコレクタ‐エミッタ間電圧と、第１の下側コンデンサの電流との関係を示す図である。
【００９３】
インバータ６０３ａは、動作モード４１０において、チョークコイル６０６及び一次コイル６０７に電流を供給する。しかし、この電流は、Ｘ線管７の出力が小さいため、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。したがって、チョークコイル６０６がこの電流により蓄えるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。
【００９４】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の一段目に示すように、第１の上側スイッチング素子１Ｓをターンオフさせ、インバータ６０３ａを動作モード４２０にする。この時、第１の上側コンデンサ１Ｃは、電荷を蓄えている。このため、第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっていない。したがって、第１の上側スイッチング素子１Ｓのターンオフは、ゼロ電圧スイッチングとならず、スイッチング損失を発生させる。
【００９５】
コンデンサ６０２が動作モード４２０において流す電流は、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。なぜなら、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さいからである。
【００９６】
第１の上側コンデンサ１Ｃは、この電流により充電される。第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、図５の二段目に示した上に凸の曲線で示すように増加する。つまり、第１の上側コンデンサ１Ｃは、完全には充電されない。
【００９７】
チョークコイル６０６が動作モード４２０において流す電流は、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギー及び第１の下側コンデンサ２Ｃとチョークコイル６０６との並列共振により発生する。ただし、この電流は、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。なぜなら、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さいからである。
【００９８】
第１の下側コンデンサ２Ｃは、この電流により放電される。第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、図５の四段目に示した下に凸の曲線で示すように減少する。ただし、第１の下側コンデンサ２Ｃとチョークコイル６０６との並列共振の深さは、第１の下側スイッチング素子２Ｓがオンしている時における第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧よりも小さい。つまり、第１の下側コンデンサ２Ｃは、完全には放電されない。
【００９９】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の二段目に示すように、第１の下側スイッチング素子２Ｓをターンオンさせ、インバータ６０３ａを動作モード４３０にする。この時、第１の下側コンデンサ２Ｃは、電荷を蓄えている。このため、第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっていない。したがって、第１の下側スイッチング素子２Ｓのターンオンは、ゼロ電圧スイッチングとならず、スイッチング損失を発生させる。また、第１の下側コンデンサ２Ｃは、第１の下側スイッチング素子２Ｓに、例えば、図５の三段目に点線で示した短絡電流を流してしまう。さらに、この時、第１の上側コンデンサ１Ｃは、電荷を蓄えているため、第１の上側スイッチング素子１Ｓに、例えば、図５の六段目に実線で示した短絡電流を流してしまう。
【０１００】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の一段目に示すように、第２の下側スイッチング素子４Ｓをターンオフさせ、インバータ６０３ａを動作モード４４０にする。この時、第２の下側コンデンサ４Ｃは、電荷を蓄えている。このため、第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっていない。したがって、第２の下側スイッチング素子４Ｓのターンオフは、ゼロ電圧スイッチングとならず、スイッチング損失を発生させる。
【０１０１】
第１のアーム６０３１ａは、動作モード４３０に引き続き還流モードを継続している。この還流モードにより、第２の下側コンデンサ４Ｃが充電され、第２の上側コンデンサ３Ｃが放電される。ただし、第２の下側コンデンサ４Ｃは、完全には充電されない。また、第２の上側コンデンサ３Ｃは、完全には放電されない。さらに、動作モード４４０における第２の上側コンデンサ３Ｃの電圧と第２の下側コンデンサ４Ｃの電圧との和は、常に、コンデンサ６０２の電圧と等しくなる。
【０１０２】
チョークコイル６０６が動作モード４４０において流す電流は、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。なぜなら、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さいからである。
【０１０３】
第２の下側コンデンサ４Ｃは、この電流により充電される。第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、上述した充電時における第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧と同様に増加する。つまり、第２の下側コンデンサ４Ｃは、完全には充電されない。
【０１０４】
チョークコイル６０６が動作モード４４０において流す電流は、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギー及び第２の上側コンデンサ３Ｃとチョークコイル６０６との並列共振により発生する。ただし、この電流は、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。なぜなら、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さいからである。
【０１０５】
第２の上側コンデンサ３Ｃは、この電流により放電される。第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、上述した放電時における第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧と同様に減少する。つまり、第２の上側コンデンサ３Ｃとチョークコイル６０６との並列共振の深さは、第２の上側スイッチング素子３Ｓがオンしている時における第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧よりも小さい。ただし、第２の上側コンデンサ３Ｃは、完全には放電されない。
【０１０６】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の二段目に示すように、第２の上側スイッチング素子３Ｓをターンオンさせ、インバータ６０３ａを動作モード４５０にする。この時、第２の上側コンデンサ３Ｃは、電荷を蓄えている。このため、第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっていない。したがって、第２の上側スイッチング素子３Ｓのターンオンは、ゼロ電圧スイッチングとならず、スイッチング損失を発生させる。また、第２の上側コンデンサ３Ｃは、第２の上側スイッチング素子３Ｓに、例えば、図５の三段目に実線で示したものと同様の短絡電流を流してしまう。さらに、この時、第２の下側コンデンサ４Ｃは、電荷を蓄えているため、第２の下側スイッチング素子４Ｓに、例えば、図５の六段目に点線で示したものと同様の短絡電流を流してしまう。
【０１０７】
インバータ６０３ａは、動作モード４５０において、チョークコイル６０６及び一次コイル６０７に電流を供給する。しかし、この電流は、Ｘ線管７の出力が小さいため、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。したがって、チョークコイル６０６がこの電流により蓄えるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。
【０１０８】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の二段目に示すように、第１の下側スイッチング素子２Ｓをターンオフさせ、インバータ６０３ａを動作モード４６０にする。この時、第１の下側コンデンサ２Ｃは、電荷を蓄えている。このため、第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっていない。したがって、第１の下側スイッチング素子２Ｓのターンオフは、ゼロ電圧スイッチングとならず、スイッチング損失を発生させる。
【０１０９】
動作モード４６０において、第１の下側コンデンサ２Ｃが充電され、第１の上側コンデンサ１Ｃが放電される。ただし、第１の下側コンデンサ２Ｃは、完全には充電されない。また、第１の上側コンデンサ１Ｃは、完全には放電されない。さらに、動作モード４６０における第１の上側コンデンサ１Ｃの電圧と第１の下側コンデンサ２Ｃの電圧との和は、常に、コンデンサ６０２の電圧と等しくなる。
【０１１０】
コンデンサ６０２が動作モード４６０において流す電流は、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。なぜなら、動作モード４５０においてチョークコイル６０６に蓄えられるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さいからである。
【０１１１】
第１の下側コンデンサ２Ｃは、この電流により充電される。第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、図５の四段目に示した上に凸の曲線で示すように増加する。つまり、第１の下側コンデンサ２Ｃは、完全には充電されない。
【０１１２】
チョークコイル６０６が動作モード４６０において流す電流は、動作モード４５０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギー及び第１の上側コンデンサ１Ｃとチョークコイル６０６との並列共振により発生する。ただし、この電流は、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。なぜなら、動作モード４６０においてチョークコイル６０６に蓄えられるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さいからである。
【０１１３】
第１の上側コンデンサ１Ｃは、この電流により放電される。第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、図５の二段目に示した下に凸の曲線で示すように減少する。ただし、第１の上側コンデンサ１Ｃとチョークコイル６０６との並列共振の深さは、第１の上側スイッチング素子１Ｓがオンしている時における第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧よりも小さい。つまり、第１の上側コンデンサ１Ｃは、完全には放電されない。
【０１１４】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の一段目に示すように、第１の上側スイッチング素子１Ｓをターンオンさせ、インバータ６０３ａを動作モード４７０にする。この時、第１の上側コンデンサ１Ｃは、電荷を蓄えている。このため、第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっていない。したがって、第１の上側スイッチング素子１Ｓのターンオンは、ゼロ電圧スイッチングとならず、スイッチング損失を発生させる。また、第１の上側コンデンサ１Ｃは、第１の上側スイッチング素子１Ｓに、例えば、図５の三段目に実線で示した短絡電流を流してしまう。さらに、この時、第１の下側コンデンサ２Ｃは、電荷を蓄えているため、第１の下側スイッチング素子２Ｓに、例えば、図５の六段目に点線で示した短絡電流を流してしまう。
【０１１５】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の二段目に示すように、第２の上側スイッチング素子３Ｓをターンオフさせ、インバータ６０３ａを動作モード４８０にする。この時、第２の上側コンデンサ３Ｃは、電荷を蓄えている。このため、第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっていない。したがって、第２の上側スイッチング素子３Ｓのターンオフは、ゼロ電圧スイッチングとならず、スイッチング損失を発生させる。
【０１１６】
第１のアーム６０３１ａは、動作モード４８０において、還流モードとなる。この還流モードにより、第２の上側コンデンサ３Ｃが充電され、第２の下側コンデンサ４Ｃが放電される。ただし、第２の上側コンデンサ３Ｃは、完全には充電されない。また、第２の下側コンデンサ４Ｃは、完全には放電されない。さらに、動作モード４６０における第２の上側コンデンサ３Ｃの電圧と第２の下側コンデンサ４Ｃの電圧との和は、常に、コンデンサ６０２の電圧と等しくなる。
【０１１７】
チョークコイル６０６が動作モード４８０において流す電流は、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。なぜなら、動作モード４５０においてチョークコイル６０６に蓄えられるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さいからである。
【０１１８】
第２の上側コンデンサ３Ｃは、この電流により充電される。第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、上述した充電時における第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧と同様に増加する。つまり、第２の上側コンデンサ３Ｃは、完全には充電されない。
【０１１９】
チョークコイル６０６が動作モード４８０において流す電流は、動作モード４５０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギー及び第２の下側コンデンサ４Ｃとチョークコイル６０６との並列共振により発生する。ただし、この電流は、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。なぜなら、動作モード４５０においてチョークコイル６０６に蓄えられるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さいからである。
【０１２０】
第２の下側コンデンサ４Ｃは、この電流により放電される。第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、上述した放電時における第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧と同様に減少する。つまり、第２の下側コンデンサ４Ｃとチョークコイル６０６との並列共振の深さは、第２の下側スイッチング素子４Ｓがオンしている時における第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧よりも小さい。つまり、第２の下側コンデンサ４Ｃは、完全には放電されない。
【０１２１】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の一段目に示すように、第２の下側スイッチング素子４Ｓをターンオンさせ、インバータ６０３ａを動作モード４１０にする。この時、第２の下側コンデンサ４Ｃは、電荷を蓄えている。このため、第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっていない。したがって、第２の下側スイッチング素子４Ｓのターンオンは、ゼロ電圧スイッチングとならず、スイッチング損失を発生させる。また、第２の下側コンデンサ４Ｃは、第２の下側スイッチング素子４Ｓに、例えば、図５の三段目に点線で示したものと同様の短絡電流を流してしまう。さらに、この時、第２の上側コンデンサ３Ｃは、電荷を蓄えているため、第２の上側スイッチング素子３Ｓに、例えば、図５の六段目に実線で示したものと同様の短絡電流を流してしまう。
【０１２２】
インバータ６０３ａは、動作モード４１０において、チョークコイル６０６及び一次コイル６０７に電流を供給する。しかし、この電流は、Ｘ線管７の出力が小さいため、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。したがって、チョークコイル６０６がこの電流により蓄えるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。
【０１２３】
上述したように、Ｘ線高電圧装置６ａは、Ｘ線管７の出力が小さい場合、動作モード４２０、動作モード４４０、動作モード４６０及び動作モード４８０において、第１の上側コンデンサ１Ｃ、第１の下側コンデンサ２Ｃ、第２の下側コンデンサ４Ｃ及び第２の上側コンデンサ３Ｃを完全に充電し、完全に放電することができない。このため、Ｘ線高電圧装置６ａは、Ｘ線管７の出力が小さい場合、第１の上側スイッチング素子１Ｓ、第１の下側スイッチング素子２Ｓ、第２の下側スイッチング素子４Ｓ及び第２の上側スイッチング素子３Ｓのターンオン及びターンオフをゼロ電圧スイッチングとすることができない。
【０１２４】
また、第１の上側コンデンサ１Ｃ、第１の下側コンデンサ２Ｃ、第２の下側コンデンサ４Ｃ及び第２の上側コンデンサ３Ｃは、それぞれ第１の上側スイッチング素子１Ｓ、第１の下側スイッチング素子２Ｓ、第２の下側スイッチング素子４Ｓ及び第２の上側スイッチング素子３Ｓに上述した短絡電流を流してしまう。このため、Ｘ線高電圧装置６ａは、これらのコンデンサ及びこれらのスイッチング素子を傷めてしまうことがある。
【０１２５】
次に、図２及び図６を参照しながら、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置６ａの動作を説明する。図６は、第１のアーム６０３１ａ及び第２のアーム６０３２ａが出力する電力又は電流と、スイッチのオン／オフとの関係を示すタイミングチャートである。図６の上段の折線は、第１のアーム６０３１ａ及び第２のアーム６０３２ａが出力する電力又は電流を示す。図６の上段の点線は、第１のアーム６０３１ａ及び第２のアーム６０３２ａが出力する電力又は電流に対して設定された所定の閾値を示す。図６の下段の折線は、図２に示した第１の上側スイッチ１Ｗ、第１の下側スイッチ２Ｗ、第２の上側スイッチ３Ｗ及び第２の下側スイッチ４Ｗのオン／オフを示す。第１の上側スイッチ１Ｗ、第１の下側スイッチ２Ｗ、第２の上側スイッチ３Ｗ及び第２の下側スイッチ４Ｗは、図６の下段の折線がハイレベルである場合、オンとなり、図６の下段の折線がローレベルである場合、オフとなる。
【０１２６】
Ｘ線高電圧装置６ａは、一回のスキャンにおいてＸ線管７の出力が所定の閾値よりも常に小さい場合、次に述べるように動作する。或いは、Ｘ線高電圧装置６ａは、一回のスキャンにおいてＸ線管７の出力が所定の閾値よりも小さい場合と所定の閾値以上である場合の両方がある場合、Ｘ線管７の出力が所定の閾値よりも小さい場合に次に述べるように動作する。Ｘ線管７の出力が所定の閾値よりも小さい場合と所定の閾値以上である場合の両方がある場合とは、例えば、Ｘ線診断装置１が管電流モジュレーションを実行する場合である。
【０１２７】
制御部６０５ａは、図６に示すように、第１のアーム６０３１ａ及び第２のアーム６０３２ａが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、図２に示した第１の上側スイッチ１Ｗ、第１の下側スイッチ２Ｗ、第２の上側スイッチ３Ｗ及び第２の下側スイッチ４Ｗをオフとする。したがって、Ｘ線高電圧装置６ａは、第１のアーム６０３１ａ及び第２のアーム６０３２ａが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、ゼロ電圧スイッチングを行わない。
【０１２８】
制御部６０５ａは、図６に示すように、第１のアーム６０３１ａ及び第２のアーム６０３２ａが出力する電力又は電流が所定の閾値以上である場合、図２に示した第１の上側スイッチ１Ｗ、第１の下側スイッチ２Ｗ、第２の上側スイッチ３Ｗ及び第２の下側スイッチ４Ｗをオンとする。したがって、Ｘ線高電圧装置６ａは、第１のアーム６０３１ａ及び第２のアーム６０３２ａが出力する電力又は電流が所定の閾値以上である場合、ゼロ電圧スイッチングを行う。この場合におけるＸ線高電圧装置６ａの動作は、図３及び図４を参照しながら説明した動作と同様である。
【０１２９】
上述したように、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置６ａは、第１のアーム６０３１ａ及び第２のアーム６０３２ａが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、第１の上側スイッチ１Ｗ、第１の下側スイッチ２Ｗ、第２の上側スイッチ３Ｗ及び第２の下側スイッチ４Ｗをオフとし、ゼロ電圧スイッチングを行わない。
【０１３０】
このため、Ｘ線高電圧装置６ａは、Ｘ線管７の出力が小さく、ゼロ電圧スイッチングを行うことができない場合でも、コンデンサに蓄えられた電荷がコンデンサに並列に接続されたスイッチング素子に流れ込むことを抑制することができる。したがって、Ｘ線高電圧装置６ａは、短絡電流によりスイッチング素子及びコンデンサを傷めることを抑制することができる。
【０１３１】
（第２の実施形態）
図７を参照しながら、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置６ｂの構成について説明する。図７は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置が有するＸ線高電圧装置の回路構成の例を示す図である。第２の実施形態の説明のうち第１の実施形態の説明と重複する事項については、説明を省略する。Ｘ線照射装置５は、図７に示すように、Ｘ線高電圧装置６ｂと、Ｘ線管７とを有する。
【０１３２】
Ｘ線高電圧装置６ｂは、後述する第１のアーム及び後述する第２のアームが有するスイッチング素子に並列接続されたコンデンサと、コンデンサに並列接続された追加コンデンサと、コンデンサと追加コンデンサとの間に接続された放電用ダイオードと、コンデンサの放電時においてはコンデンサと追加コンデンサと放電用ダイオードとを接続し、コンデンサの放電時以外においてはコンデンサと追加コンデンサとを切り離す放電用スイッチと、コンデンサと追加コンデンサとの間に接続された充電用ダイオードと、コンデンサの充電時においてはコンデンサと追加コンデンサと充電用ダイオードとを接続し、コンデンサの充電時以外においてはコンデンサと追加コンデンサとを切り離す充電用スイッチと、放電用スイッチ及び充電用スイッチのオン／オフを切り替える切替部と、を備える。放電用スイッチ及び充電用スイッチは、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor  Field-Effect  Transistor）である。
【０１３３】
Ｘ線高電圧装置６ｂは、図７に示すように、ダイオードブリッジ６０１と、コンデンサ６０２と、インバータ６０３ｂとを有する。インバータ６０３ｂは、図７に示すように、第１のアーム６０３１ｂと、第２のアーム６０３２ｂとを有する。第１のアーム６０３１ｂは、図７に示すように、第１の上側スイッチング素子１Ｓと、第１の下側スイッチング素子２Ｓとを有する。第２のアーム６０３２ｂは、図２に示すように、第２の下側スイッチング素子４Ｓと、第２の上側スイッチング素子３Ｓとを有する。これらは、上述したスイッチング素子の一例である。第１のアーム６０３１ｂは、図７に示すように、第１の上側ダイオード１Ｄと、第１の下側ダイオード２Ｄとを有する。第２のアーム６０３２ｂは、図２に示すように、第２の下側ダイオード４Ｄと、第２の上側ダイオード３Ｄとを有する。第１のアーム６０３１ｂは、図７に示すように、第１の上側コンデンサ１Ｃと、第１の下側コンデンサ２Ｃとを有する。第２のアーム６０３２ｂは、図２に示すように、第２の下側コンデンサ４Ｃと、第２の上側コンデンサ３Ｃとを有する。これらは、上述したスイッチング素子に並列接続されたコンデンサの一例である。第１のアーム６０３１ｂは、図７に示すように、第１の上側追加コンデンサ１３Ｃと、第１の下側追加コンデンサ２３Ｃとを有する。第２のアーム６０３２ｂは、図２に示すように、第２の下側追加コンデンサ４３Ｃと、第２の上側追加コンデンサ３３Ｃとを有する。これらは、上述した追加コンデンサの一例である。
【０１３４】
第１のアーム６０３１ｂは、図７に示すように、第１の上側放電用ダイオード１１Ｄと、第１の下側放電用ダイオード２１Ｄとを有する。第２のアーム６０３２ｂは、図２に示すように、第２の下側放電用ダイオード４１Ｄと、第２の上側放電用ダイオード３１Ｄとを有する。これらは、上述した放電用ダイオードの一例である。第１のアーム６０３１ｂは、図７に示すように、第１の上側放電用スイッチ１１Ｗと、第１の下側放電用スイッチ２１Ｗとを有する。第２のアーム６０３２ｂは、図２に示すように、第２の下側放電用スイッチ４１Ｗと、第２の上側放電用スイッチ３１Ｗとを有する。これらは、上述した放電用スイッチの一例である。第１のアーム６０３１ｂは、図７に示すように、第１の上側充電用ダイオード１２Ｄと、第１の下側充電用ダイオード２２Ｄとを有する。第２のアーム６０３２ｂは、図２に示すように、第２の下側充電用ダイオード４２Ｄと、第２の上側充電用ダイオード３２Ｄとを有する。これらは、上述した充電用ダイオードの一例である。第１のアーム６０３１ｂは、図７に示すように、第１の上側充電用スイッチ１２Ｗと、第１の下側充電用スイッチ２２Ｗとを有する。第２のアーム６０３２ｂは、図２に示すように、第２の下側充電用スイッチ４２Ｗと、第２の上側充電用スイッチ３２Ｗとを有する。これらは、上述した充電用スイッチの一例である。Ｘ線高電圧装置６ｂは、図７に示すように、スイッチング素子駆動回路６０４と、切替部６０５ｂと、チョークコイル６０６と、一次コイル６０７と、コア６０８と、二次コイル６０９と、整流回路６１０とを有する。
【０１３５】
なお、第２の実施形態では、第１の上側コンデンサ１Ｃ、第１の下側コンデンサ２Ｃ、第２の上側コンデンサ３Ｃ及び第２の下側コンデンサ４Ｃは、第１のコンデンサとも呼ばれる。第２の実施形態では、第１の上側追加コンデンサ１３Ｃ、第１の下側追加コンデンサ２３Ｃ、第２の上側追加コンデンサ３３Ｃ及び第２の下側追加コンデンサ４３Ｃは、第２のコンデンサとも呼ばれる。第２の実施形態では、第１の上側放電用ダイオード１１Ｄ、第１の下側放電用ダイオード２１Ｄ、第２の上側放電用ダイオード３１Ｄ及び第２の下側放電用ダイオード４１Ｄは、第１のダイオードとも呼ばれる。第２の実施形態では、第１の上側放電用スイッチ１１Ｗ、第１の下側放電用スイッチ２１Ｗ、第２の上側放電用スイッチ３１Ｗ及び第２の下側放電用スイッチ４１Ｗは、第１のスイッチとも呼ばれる。第２の実施形態では、第１の上側充電用ダイオード１２Ｄ、第１の下側充電用ダイオード２２Ｄ、第２の上側充電用ダイオード３２Ｄ及び第２の下側充電用ダイオード４２Ｄは、第２のダイオードとも呼ばれる。第２の実施形態では、第１の上側充電用スイッチ１２Ｗ、第１の下側充電用スイッチ２２Ｗ、第２の上側充電用スイッチ３２Ｗ及び第２の下側充電用スイッチ４２Ｗは、第２のスイッチとも呼ばれる。
【０１３６】
第１の上側スイッチング素子１Ｓ、第１の下側スイッチング素子２Ｓ、第２の下側スイッチング素子４Ｓ及び第２の上側スイッチング素子３Ｓは、例えば、ＩＧＢＴである。
【０１３７】
第１の上側コンデンサ１Ｃ、第１の下側コンデンサ２Ｃ、第２の下側コンデンサ４Ｃ及び第２の上側コンデンサ３Ｃの静電容量は、第１の実施形態と同様の方法により設定される。
【０１３８】
第１のアーム６０３１ｂ及び第２のアーム６０３２ｂのデッドタイムは、第１の実施形態と同様の方法により決まる。
【０１３９】
第１の上側スイッチング素子１Ｓのエミッタと第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタは、チョークコイル６０６の一方の端子に接続されている。つまり、第１の下側スイッチング素子２Ｓは、第１の上側スイッチング素子１Ｓに直列接続されている。第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタは、コンデンサ６０２の高電圧側の端子に接続されている。第１の下側スイッチング素子２Ｓのエミッタは、コンデンサ６０２の低電圧側の端子に接続されている。
【０１４０】
第１の上側ダイオード１Ｄのカソードは、第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタに接続されている。第１の上側ダイオード１Ｄのアノードは、第１の上側スイッチング素子１Ｓのエミッタに接続されている。つまり、第１の上側ダイオード１Ｄは、第１の上側スイッチング素子１Ｓに並列接続されている。
【０１４１】
第１の上側コンデンサ１Ｃは、第１の上側スイッチング素子１Ｓに並列接続されている。第１の上側追加コンデンサ１３Ｃは、第１の上側コンデンサ１Ｃに並列接続されている。
【０１４２】
第１の上側放電用ダイオード１１Ｄは、第１の上側コンデンサ１Ｃに蓄積された電荷が第１の上側追加コンデンサ１３Ｃに流れ込むように第１の上側コンデンサ１Ｃと第１の上側追加コンデンサ１３Ｃとの間に設けられている。第１の上側放電用ダイオード１１Ｄは、例えば、図７に示すように、アノードが第１の上側放電用スイッチ１１Ｗを介して第１の上側コンデンサ１Ｃの一方の端子に接続され、カソードが第１の上側追加コンデンサ１３Ｃの一方の端子に接続されている。第１の上側放電用スイッチ１１Ｗは、第１の上側コンデンサ１Ｃの放電時においては第１の上側コンデンサ１Ｃと第１の上側追加コンデンサ１３Ｃとを接続し、第１の上側コンデンサ１Ｃの放電時以外においては第１の上側コンデンサ１Ｃと第１の上側追加コンデンサ１３Ｃとを切り離す。
【０１４３】
第１の上側充電用ダイオード１２Ｄは、第１の上側追加コンデンサ１３Ｃに蓄積された電荷が第１の上側コンデンサ１Ｃに流れ込むように第１の上側コンデンサ１Ｃと第１の上側追加コンデンサ１３Ｃとの間に設けられている。第１の上側充電用ダイオード１２Ｄは、例えば、図７に示すように、カソードが第１の上側充電用スイッチ１２Ｗを介して第１の上側コンデンサ１Ｃの一方の端子に接続され、アノードが第１の上側追加コンデンサ１３Ｃの一方の端子に接続されている。第１の上側充電用スイッチ１２Ｗは、第１の上側コンデンサ１Ｃの充電時においては第１の上側コンデンサ１Ｃと第１の上側追加コンデンサ１３Ｃとを接続し、第１の上側コンデンサ１Ｃの充電時以外においては第１の上側コンデンサ１Ｃと第１の上側追加コンデンサ１３Ｃとを切り離す。
【０１４４】
チョークコイル６０６の一方の端子は、第１の上側コンデンサ１Ｃの他方の端子に接続されている。したがって、第１の上側コンデンサ１Ｃとチョークコイル６０６は、第１の上側スイッチング素子１Ｓから見ると、並列となっている。このため、後述する第１の上側コンデンサ１Ｃ及びチョークコイル６０６による並列共振が発生する。
【０１４５】
第１の下側ダイオード２Ｄのカソードは、第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタに接続されている。第１の下側ダイオード２Ｄのアノードは、第１の下側スイッチング素子２Ｓのエミッタに接続されている。つまり、第１の下側ダイオード２Ｄは、第１の下側スイッチング素子２Ｓに並列接続されている。
【０１４６】
第１の下側コンデンサ２Ｃは、第１の下側スイッチング素子２Ｓに並列接続されている。第１の下側追加コンデンサ２３Ｃは、第１の下側コンデンサ２Ｃに並列接続されている。
【０１４７】
第１の下側放電用ダイオード２１Ｄは、第１の下側コンデンサ２Ｃに蓄積された電荷が第１の下側追加コンデンサ２３Ｃに流れ込むように第１の下側コンデンサ２Ｃと第１の下側追加コンデンサ２３Ｃとの間に設けられている。第１の下側放電用ダイオード２１Ｄは、例えば、図７に示すように、アノードが第１の下側放電用スイッチ２１Ｗを介して第１の下側コンデンサ２Ｃの一方の端子に接続され、カソードが第１の下側追加コンデンサ２３Ｃの一方の端子に接続されている。第１の下側放電用スイッチ２１Ｗは、第１の下側コンデンサ２Ｃの放電時においては第１の下側コンデンサ２Ｃと第１の下側追加コンデンサ２３Ｃとを接続し、第１の下側コンデンサ２Ｃの放電時以外においては第１の下側コンデンサ２Ｃと第１の下側追加コンデンサ２３Ｃとを切り離す。
【０１４８】
第１の下側充電用ダイオード２２Ｄは、第１の下側追加コンデンサ２３Ｃに蓄積された電荷が第１の下側コンデンサ２Ｃに流れ込むように第１の下側コンデンサ２Ｃと第１の下側追加コンデンサ２３Ｃとの間に設けられている。第１の下側充電用ダイオード２２Ｄは、例えば、図７に示すように、カソードが第１の下側充電用スイッチ２２Ｗを介して第１の下側コンデンサ２Ｃの一方の端子に接続され、アノードが第１の下側追加コンデンサ２３Ｃの一方の端子に接続されている。第１の下側充電用スイッチ２２Ｗは、第１の下側コンデンサ２Ｃの充電時においては第１の下側コンデンサ２Ｃと第１の下側追加コンデンサ２３Ｃとを接続し、第１の下側コンデンサ２Ｃの充電時以外においては第１の下側コンデンサ２Ｃと第１の下側追加コンデンサ２３Ｃとを切り離す。
【０１４９】
チョークコイル６０６の一方の端子は、第１の下側コンデンサ２Ｃの一方の端子に接続されている。したがって、第１の下側コンデンサ２Ｃとチョークコイル６０６は、第１の下側スイッチング素子２Ｓから見ると、並列となっている。このため、後述する第１の下側コンデンサ２Ｃ及びチョークコイル６０６による並列共振が発生する。
【０１５０】
第２の上側スイッチング素子３Ｓのエミッタと第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタは、一次コイル６０７の他方の端子に接続されている。つまり、第２の下側スイッチング素子４Ｓは、第２の上側スイッチング素子３Ｓに直列接続されている。第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタは、コンデンサ６０２の高電圧側の端子に接続されている。第２の下側スイッチング素子４Ｓのエミッタは、コンデンサ６０２の低電圧側の端子に接続されている。つまり、第２のアーム６０３２ｂは、第１のアーム６０３１ｂに並列接続されている。
【０１５１】
第２の上側ダイオード３Ｄのカソードは、第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタに接続されている。第２の上側ダイオード３Ｄのアノードは、第２の上側スイッチング素子３Ｓのエミッタに接続されている。つまり、第２の上側ダイオード３Ｄは、第２の上側スイッチング素子３Ｓに並列接続されている。
【０１５２】
第２の上側コンデンサ３Ｃは、第２の上側スイッチング素子３Ｓに並列接続されている。第２の上側追加コンデンサ３３Ｃは、第２の上側コンデンサ３Ｃに並列接続されている。
【０１５３】
第２の上側放電用ダイオード３１Ｄは、第２の上側コンデンサ３Ｃに蓄積された電荷が第２の上側追加コンデンサ３３Ｃに流れ込むように第２の上側コンデンサ３Ｃと第２の上側追加コンデンサ３３Ｃとの間に設けられている。第２の上側放電用ダイオード３１Ｄは、例えば、図７に示すように、アノードが第２の上側放電用スイッチ３１Ｗを介して第２の上側コンデンサ３Ｃの一方の端子に接続され、カソードが第２の上側追加コンデンサ３３Ｃの一方の端子に接続されている。第２の上側放電用スイッチ３１Ｗは、第２の上側コンデンサ３Ｃの放電時においては第２の上側コンデンサ３Ｃと第２の上側追加コンデンサ３３Ｃとを接続し、第２の上側コンデンサ３Ｃの放電時以外においては第２の上側コンデンサ３Ｃと第２の上側追加コンデンサ３３Ｃとを切り離す。
【０１５４】
第２の上側充電用ダイオード３２Ｄは、第２の上側追加コンデンサ３３Ｃに蓄積された電荷が第２の上側コンデンサ３Ｃに流れ込むように第２の上側コンデンサ３Ｃと第２の上側追加コンデンサ３３Ｃとの間に設けられている。第２の上側充電用ダイオード３２Ｄは、例えば、図７に示すように、カソードが第２の上側充電用スイッチ３２Ｗを介して第２の上側コンデンサ３Ｃの一方の端子に接続され、アノードが第２の上側追加コンデンサ３３Ｃの一方の端子に接続されている。第２の上側充電用スイッチ３２Ｗは、第２の上側コンデンサ３Ｃの充電時においては第２の上側コンデンサ３Ｃと第２の上側追加コンデンサ３３Ｃとを接続し、第２の上側コンデンサ３Ｃの充電時以外においては第２の上側コンデンサ３Ｃと第２の上側追加コンデンサ３３Ｃとを切り離す。
【０１５５】
チョークコイル６０６の他方の端子は、一次コイル６０７を介して、第２の上側コンデンサ３Ｃの他方の端子に接続されている。したがって、第２の上側コンデンサ３Ｃとチョークコイル６０６は、第２の上側スイッチング素子３Ｓから見ると、並列となっている。このため、後述する第２の上側コンデンサ３Ｃ及びチョークコイル６０６による並列共振が発生する。
【０１５６】
第２の下側ダイオード４Ｄのカソードは、第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタに接続されている。第２の下側ダイオード４Ｄのアノードは、第２の下側スイッチング素子４Ｓのエミッタに接続されている。つまり、第２の下側ダイオード４Ｄは、第２の下側スイッチング素子４Ｓに並列接続されている。
【０１５７】
第２の下側コンデンサ４Ｃは、第２の下側スイッチング素子４Ｓに並列接続されている。第２の下側追加コンデンサ４３Ｃは、第２の下側コンデンサ４Ｃに並列接続されている。
【０１５８】
第２の下側放電用ダイオード４１Ｄは、第２の下側コンデンサ４Ｃに蓄積された電荷が第２の下側追加コンデンサ４３Ｃに流れ込むように第２の下側コンデンサ４Ｃと第２の下側追加コンデンサ４３Ｃとの間に設けられている。第２の下側放電用ダイオード４１Ｄは、例えば、図７に示すように、アノードが第２の下側放電用スイッチ４１Ｗを介して第２の下側コンデンサ４Ｃの一方の端子に接続され、カソードが第２の下側追加コンデンサ４３Ｃの一方の端子に接続されている。第２の下側放電用スイッチ４１Ｗは、第２の下側コンデンサ４Ｃの放電時においては第２の下側コンデンサ４Ｃと第２の下側追加コンデンサ４３Ｃとを接続し、第２の下側コンデンサ４Ｃの放電時以外においては第２の下側コンデンサ４Ｃと第２の下側追加コンデンサ４３Ｃとを切り離す。
【０１５９】
第２の下側充電用ダイオード４２Ｄは、第２の下側追加コンデンサ４３Ｃに蓄積された電荷が第２の下側コンデンサ４Ｃに流れ込むように第２の下側コンデンサ４Ｃと第２の下側追加コンデンサ４３Ｃとの間に設けられている。第２の下側充電用ダイオード４２Ｄは、例えば、図７に示すように、カソードが第２の下側充電用スイッチ４２Ｗを介して第２の下側コンデンサ４Ｃの一方の端子に接続され、アノードが第２の下側追加コンデンサ４３Ｃの一方の端子に接続されている。第２の下側充電用スイッチ４２Ｗは、第２の下側コンデンサ４Ｃの充電時においては第２の下側コンデンサ４Ｃと第２の下側追加コンデンサ４３Ｃとを接続し、第２の下側コンデンサ４Ｃの充電時以外においては第２の下側コンデンサ４Ｃと第２の下側追加コンデンサ４３Ｃとを切り離す。
【０１６０】
チョークコイル６０６の他方の端子は、一次コイル６０７を介して、第２の下側コンデンサ４Ｃの一方の端子に接続されている。したがって、第２の下側コンデンサ４Ｃとチョークコイル６０６は、第２の下側スイッチング素子４Ｓから見ると、並列となっている。このため、後述する第１の下側コンデンサ２Ｃ及びチョークコイル６０６による並列共振が発生する。
【０１６１】
スイッチング素子駆動回路６０４は、第１の上側スイッチング素子１Ｓ、第１の下側スイッチング素子２Ｓ、第２の下側スイッチング素子４Ｓ及び第２の上側スイッチング素子３Ｓのゲート及びエミッタと接続されている。
【０１６２】
切替部６０５ｂは、第１の上側放電用スイッチ１１Ｗ、第１の上側充電用スイッチ１２Ｗ、第１の下側放電用スイッチ２１Ｗ、第１の下側充電用スイッチ２２Ｗ、第２の下側放電用スイッチ４１Ｗ、第２の下側充電用スイッチ４２Ｗ、第２の上側放電用スイッチ３１Ｗ及び第２の上側充電用スイッチ３２Ｗに接続されている。切替部６０５ｂは、これらのスイッチのオン／オフを切り替える。
【０１６３】
Ｘ線高電圧装置６ｂは、Ｘ線管７の出力が大きい場合、上述した追加コンデンサ、放電用ダイオード、放電用スイッチ、充電用ダイオード及び充電用スイッチを使用しない。なぜなら、Ｘ線高電圧装置６ｂは、Ｘ線管７の出力が大きい場合、これらを使用することなく、ゼロ電圧スイッチングを行うことができるからである。しかし、Ｘ線高電圧装置６ｂは、Ｘ線管７の出力が小さい場合、これらを次のように使用しゼロ電圧スイッチングを行う。
【０１６４】
次に、図３、図４及び図８を参照しながら、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置６ｂの動作を説明する。図８は、第１のアーム６０３１ｂ及び第２のアーム６０３２ｂが出力する電力又は電流と、デッドタイムと、放電用スイッチのオン／オフと、充電用スイッチのオン／オフとの関係を示すタイミングチャートである。図８の一段目の折線は、第１のアーム６０３１ｂ及び第２のアーム６０３２ｂが出力する電力又は電流を示す。図８の一段目の点線は、第１のアーム６０３１ｂ及び第２のアーム６０３２ｂが出力する電力又は電流に対して設定された所定の閾値を示す。図８の二段目の折線は、上述したスイッチング素子のデッドタイムを示す。図８の三段目の折線は、上述した放電用スイッチのオン／オフを示す。図８の四段目の折線は、上述した充電用スイッチのオン／オフを示す。放電用スイッチ及び充電用スイッチは、図８の折線がハイレベルである場合、オンとなり、図８の折線がローレベルである場合、オフとなる。上述したＸ線管７の出力が小さい場合とは、第１のアーム６０３１ｂ及び第２のアーム６０３２ｂが供給する電力又は電流が図８の一段目に点線で示した所定の閾値よりも小さい場合である。第２のアーム６０３２ｂは、第１のアーム６０３１ｂとは異なる位相で制御される。
【０１６５】
インバータ６０３ｂは、動作モード４１０において、チョークコイル６０６及び一次コイル６０７に電流を供給する。しかし、この電流は、Ｘ線管７の出力が小さいため、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。したがって、チョークコイル６０６がこの電流により蓄えるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。
【０１６６】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の一段目に示すように、第１の上側スイッチング素子１Ｓをターンオフさせ、インバータ６０３ｂを動作モード４２０にする。この時、第１の上側コンデンサ１Ｃは、放電されている。このため、第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっている。したがって、第１の上側スイッチング素子１Ｓのターンオフは、ゼロ電圧スイッチングとなる。
【０１６７】
第１のアーム６０３１ｂは、動作モード４２０において、デッドタイムとなる。第２のアーム６０３２ｂは、動作モード４１０において、還流モードとなる。第１の上側コンデンサ１Ｃは、この還流モードと、第１の上側追加コンデンサ１３Ｃ、第１の上側放電用ダイオード１１Ｄ及び第１の上側放電用スイッチ１１Ｗとにより充電される。第１の下側コンデンサ２Ｃは、この還流モードと、第１の上側追加コンデンサ１３Ｃ、第１の上側充電用ダイオード１２Ｄ及び第１の上側充電用スイッチ１２Ｗとにより放電される。また、動作モード４２０における第１の上側コンデンサ１Ｃの電圧と第１の下側コンデンサ２Ｃの電圧との和は、常に、コンデンサ６０２の電圧と等しくなる。
【０１６８】
コンデンサ６０２は、動作モード４２０において、“コンデンサ６０２→第１の上側コンデンサ１Ｃ→チョークコイル６０６→一次コイル６０７→第２の下側スイッチング素子４Ｓ→コンデンサ６０２”の経路に電流を流す。第１の上側コンデンサ１Ｃは、この電流により充電される。
【０１６９】
切替部６０５ｂは、第１の上側コンデンサ１Ｃの充電時においては第１の上側充電用スイッチ１２Ｗをオンとする。これにより、第１の上側コンデンサ１Ｃは、第１の上側追加コンデンサ１３Ｃに蓄えられた電荷により充電される。また、切替部６０５ｂは、図８に示すように、第１のアーム６０３１ｂのデッドタイムにおいて、第１の上側充電用スイッチ１２Ｗのオン／オフを繰り返してもよい。これにより、切替部６０５ｂは、第１の上側コンデンサ１Ｃの充電電流が大きくなることを抑制することができる。
【０１７０】
この時、切替部６０５ｂは、第１の上側放電用スイッチ１１Ｗをオフとしている。また、第１の上側コンデンサ１Ｃと第１の上側追加コンデンサ１３Ｃとの間には、第１の上側充電用ダイオード１２Ｄが設けられている。このため、第１の上側追加コンデンサ１３Ｃは、動作モード４２０においてコンデンサ６０２が流す電流により充電されることはない。
【０１７１】
したがって、第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、増加する。第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、図４の二段目に示した上に凸の曲線で示すように振る舞う。また、インバータ６０３ｂが供給する電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【０１７２】
チョークコイル６０６が動作モード４２０において流す電流は、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギー及び第１の下側コンデンサ２Ｃとチョークコイル６０６との並列共振により発生する。ただし、この電流は、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。なぜなら、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さいからである。第１の下側コンデンサ２Ｃは、この電流により放電される。
【０１７３】
切替部６０５ｂは、第１の下側コンデンサ２Ｃの放電時においては第１の下側放電用スイッチ２１Ｗをオンとする。これにより、第１の下側コンデンサ２Ｃは、第１の下側追加コンデンサ２３Ｃにより放電される。また、切替部６０５ｂは、図８に示すように、第１のアーム６０３１ｂのデッドタイムにおいて、第１の下側放電用スイッチ２１Ｗのオン／オフを繰り返してもよい。これにより、切替部６０５ｂは、第１の下側コンデンサ２Ｃの放電電流が大きくなることを抑制することができる。
【０１７４】
この時、切替部６０５ｂは、第１の下側充電用スイッチ２２Ｗをオフとしている。また、第１の下側コンデンサ２Ｃと第１の下側追加コンデンサ２３Ｃとの間には、第１の下側放電用ダイオード２１Ｄが設けられている。このため、第１の下側追加コンデンサ２３Ｃは、動作モード４２０においてチョークコイル６０６が流す電流により放電されることはない。
【０１７５】
したがって、第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、減少する。第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、図４の四段目に示した下に凸の曲線で示すように振る舞う。つまり、第１の下側コンデンサ２Ｃとチョークコイル６０６との並列共振の深さは、第１の下側スイッチング素子２Ｓがオンしている時における第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧となる。また、この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【０１７６】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の二段目に示すように、第１の下側スイッチング素子２Ｓをターンオンさせ、インバータ６０３ｂを動作モード４３０にする。この時、第１の下側コンデンサ２Ｃは、放電されている。また、この時、第１の下側ダイオード２Ｄは、導通している。このため、第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっている。したがって、第１の下側スイッチング素子２Ｓのターンオンは、ゼロ電圧スイッチングとなる。
【０１７７】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の一段目に示すように、第２の下側スイッチング素子４Ｓをターンオフさせ、インバータ６０３ｂを動作モード４４０にする。この時、第２の下側コンデンサ４Ｃは、放電されている。このため、第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっている。したがって、第２の下側スイッチング素子４Ｓのターンオフは、ゼロ電圧スイッチングとなる。
【０１７８】
第１のアーム６０３１ｂは、動作モード４３０から動作モード４４０にかけて還流モードを継続している。この還流モードにより、第２の下側コンデンサ４Ｃが充電され、第２の上側コンデンサ３Ｃが放電される。また、動作モード４４０における第２の上側コンデンサ３Ｃの電圧と第２の下側コンデンサ４Ｃの電圧との和は、常に、コンデンサ６０２の電圧と等しくなる。第２のアーム６０３２ｂは、動作モード４４０において、デッドタイムとなる。
【０１７９】
チョークコイル６０６は、動作モード４４０において、“チョークコイル６０６→一次コイル６０７→第２の下側コンデンサ４Ｃ→第１の下側スイッチング素子２Ｓ→チョークコイル６０６”の経路に電流を流す。ただし、この電流は、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。なぜなら、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さいからである。第２の下側コンデンサ４Ｃは、この電流により充電される。
【０１８０】
切替部６０５ｂは、第２の下側コンデンサ４Ｃの充電時においては第２の下側充電用スイッチ４２Ｗをオンとする。これにより、第２の下側コンデンサ４Ｃは、第２の下側追加コンデンサ４３Ｃに蓄えられた電荷により充電される。また、切替部６０５ｂは、図８に示すように、第２のアーム６０３２ｂのデッドタイムにおいて、第２の下側充電用スイッチ４２Ｗのオン／オフを繰り返してもよい。これにより、切替部６０５ｂは、第２の下側コンデンサ４Ｃの充電電流が大きくなることを抑制することができる。
【０１８１】
この時、切替部６０５ｂは、第２の下側放電用スイッチ４１Ｗをオフとしている。また、第２の下側コンデンサ４Ｃと第２の下側追加コンデンサ４３Ｃとの間には、第２の下側充電用ダイオード４２Ｄが設けられている。このため、第２の下側追加コンデンサ４３Ｃは、動作モード４４０においてチョークコイル６０６が流す電流により充電されることはない。
【０１８２】
したがって、第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、増加する。第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、上述した充電時における第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧と同様に振る舞う。また、この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【０１８３】
チョークコイル６０６は、動作モード４４０において、“チョークコイル６０６→第２の上側コンデンサ３Ｃ→コンデンサ６０２→第１の下側スイッチング素子２Ｓ→チョークコイル６０６”の経路に電流を流す。この電流は、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギー及び第２の上側コンデンサ３Ｃとチョークコイル６０６との並列共振により発生する。ただし、この電流は、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。なぜなら、動作モード４１０においてチョークコイル６０６に蓄えられるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さいからである。第２の上側コンデンサ３Ｃは、この電流により放電される。
【０１８４】
切替部６０５ｂは、第２の上側コンデンサ３Ｃの放電時においては第２の上側放電用スイッチ３１Ｗをオンとする。これにより、第２の上側コンデンサ３Ｃは、第２の上側追加コンデンサ３３Ｃにより放電される。また、切替部６０５ｂは、図８に示すように、第２のアーム６０３２ｂのデッドタイムにおいて、第２の上側放電用スイッチ３１Ｗのオン／オフを繰り返してもよい。これにより、切替部６０５ｂは、第２の上側コンデンサ３Ｃの放電電流が大きくなることを抑制することができる。
【０１８５】
この時、切替部６０５ｂは、第２の上側充電用スイッチ３２Ｗをオフとしている。また、第２の上側コンデンサ３Ｃと第２の上側追加コンデンサ３３Ｃとの間には、第２の上側放電用ダイオード３１Ｄが設けられている。このため、第２の上側追加コンデンサ３３Ｃは、動作モード４２０においてチョークコイル６０６が流す電流により放電されることはない。
【０１８６】
したがって、第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、減少する。第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、上述した放電時における第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧と同様に振る舞う。つまり、第２の上側コンデンサ３Ｃとチョークコイル６０６との並列共振の深さは、第２の上側スイッチング素子３Ｓがオンしている時における第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧となる。また、この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【０１８７】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の二段目に示すように、第２の上側スイッチング素子３Ｓをターンオンさせ、インバータ６０３ｂを動作モード４５０にする。この時、第２の上側コンデンサ３Ｃは、放電されている。また、この時、第２の上側ダイオード３Ｄは、導通している。このため、第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっている。したがって、第２の上側スイッチング素子３Ｓのターンオンは、ゼロ電圧スイッチングとなる。
【０１８８】
インバータ６０３ｂは、動作モード４５０において、チョークコイル６０６及び一次コイル６０７に電流を供給する。しかし、この電流は、Ｘ線管７の出力が小さいため、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。したがって、チョークコイル６０６がこの電流により蓄えるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。
【０１８９】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の二段目に示すように、第１の下側スイッチング素子２Ｓをターンオフさせ、インバータ６０３ｂを動作モード４６０にする。この時、第１の下側コンデンサ２Ｃは、放電されている。このため、第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっている。したがって、第１の下側スイッチング素子２Ｓのターンオフは、ゼロ電圧スイッチングとなる。
【０１９０】
第１のアーム６０３１ｂは、動作モード４６０において、デッドタイムとなる。第２のアーム６０３２ｂは、動作モード４６０において、還流モードとなる。第１の下側コンデンサ２Ｃは、この還流モードと、第１の下側追加コンデンサ２３Ｃ、第１の下側放電用ダイオード２１Ｄ及び第１の下側放電用スイッチ２１Ｗとにより充電される。第１の上側コンデンサ１Ｃは、この還流モードと、第１の上側追加コンデンサ１３Ｃ、第１の上側充電用ダイオード１２Ｄ及び第１の上側充電用スイッチ１２Ｗとにより放電される。また、動作モード４６０における第１の上側コンデンサ１Ｃの電圧と第１の下側コンデンサ２Ｃの電圧との和は、常に、コンデンサ６０２の電圧と等しくなる。
【０１９１】
コンデンサ６０２は、動作モード４６０において、“コンデンサ６０２→第２の上側スイッチング素子３Ｓ→一次コイル６０７→チョークコイル６０６→第１の下側コンデンサ２Ｃ→コンデンサ６０２”の経路に電流を流す。第１の下側コンデンサ２Ｃは、この電流により充電される。
【０１９２】
切替部６０５ｂは、第１の下側コンデンサ２Ｃの充電時においては第１の下側充電用スイッチ２２Ｗをオンとする。これにより、第１の下側コンデンサ２Ｃは、第１の下側追加コンデンサ２３Ｃに蓄えられた電荷により充電される。また、切替部６０５ｂは、図８に示すように、第１のアーム６０３１ｂのデッドタイムにおいて、第１の下側充電用スイッチ２２Ｗのオン／オフを繰り返してもよい。これにより、切替部６０５ｂは、第１の下側コンデンサ２Ｃの充電電流が大きくなることを抑制することができる。
【０１９３】
この時、切替部６０５ｂは、第１の下側放電用スイッチ２１Ｗをオフとしている。また、第１の下側コンデンサ２Ｃと第１の下側追加コンデンサ２３Ｃとの間には、第１の下側充電用ダイオード２２Ｄが設けられている。このため、第１の下側追加コンデンサ２３Ｃは、動作モード４２０においてコンデンサ６０２が流す電流により充電されることはない。
【０１９４】
したがって、第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、増加する。第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、図４の四段目に示した上に凸の曲線で示すように振る舞う。また、インバータ６０３ｂが供給する電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【０１９５】
チョークコイル６０６が動作モード４６０において流す電流は、動作モード４５０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギー及び第１の上側コンデンサ１Ｃとチョークコイル６０６との並列共振により発生する。ただし、この電流は、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。なぜなら、動作モード４６０においてチョークコイル６０６に蓄えられるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さいからである。第１の上側コンデンサ１Ｃは、この電流により放電される。
【０１９６】
切替部６０５ｂは、第１の上側コンデンサ１Ｃの放電時においては第１の上側放電用スイッチ１１Ｗをオンとする。これにより、第１の上側コンデンサ１Ｃは、第１の上側追加コンデンサ１３Ｃにより放電される。また、切替部６０５ｂは、図８に示すように、第１のアーム６０３１ｂのデッドタイムにおいて、第１の上側放電用スイッチ１１Ｗのオン／オフを繰り返してもよい。これにより、切替部６０５ｂは、第１の上側コンデンサ１Ｃの放電電流が大きくなることを抑制することができる。
【０１９７】
この時、切替部６０５ｂは、第１の上側充電用スイッチ１２Ｗをオフとしている。また、第１の上側コンデンサ１Ｃと第１の上側追加コンデンサ１３Ｃとの間には、第１の上側放電用ダイオード１１Ｄが設けられている。このため、第１の上側追加コンデンサ１３Ｃは、動作モード４２０においてチョークコイル６０６が流す電流により放電されることはない。
【０１９８】
したがって、第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、減少する。第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、図４の二段目に示した下に凸の曲線で示すように振る舞う。つまり、第１の上側コンデンサ１Ｃとチョークコイル６０６との並列共振の深さは、第１の上側スイッチング素子１Ｓがオンしている時における第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧となる。また、この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【０１９９】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の一段目に示すように、第１の上側スイッチング素子１Ｓをターンオンさせ、インバータ６０３ｂを動作モード４７０にする。この時、第１の上側コンデンサ１Ｃは、放電されている。また、この時、第１の上側ダイオード１Ｄは、導通している。このため、第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっている。したがって、第１の上側スイッチング素子１Ｓのターンオンは、ゼロ電圧スイッチングとなる。
【０２００】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の二段目に示すように、第２の上側スイッチング素子３Ｓをターンオフさせ、インバータ６０３ｂを動作モード４８０にする。この時、第２の上側コンデンサ３Ｃは、放電されている。このため、第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっている。したがって、第２の上側スイッチング素子３Ｓのターンオフは、ゼロ電圧スイッチングとなる。
【０２０１】
第１のアーム６０３１ｂは、動作モード４８０において、還流モードとなる。この還流モードにおいて、第２の上側コンデンサ３Ｃが充電され、第２の下側コンデンサ４Ｃが放電される。また、動作モード４６０における第２の上側コンデンサ３Ｃの電圧と第２の下側コンデンサ４Ｃの電圧との和は、常に、コンデンサ６０２の電圧と等しくなる。第２のアーム６０３２ｂは、動作モード４８０において、デッドタイムとなる。
【０２０２】
チョークコイル６０６は、動作モード４８０において、“チョークコイル６０６→第１の上側スイッチング素子１Ｓ→第２の上側コンデンサ３Ｃ→一次コイル６０７→チョークコイル６０６”の経路に電流を流す。ただし、この電流は、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。なぜなら、動作モード４５０においてチョークコイル６０６に蓄えられるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さいからである。第２の上側コンデンサ３Ｃは、この電流により充電される。
【０２０３】
切替部６０５ｂは、第２の上側コンデンサ３Ｃの充電時においては第２の上側充電用スイッチ３２Ｗをオンとする。これにより、第２の上側コンデンサ３Ｃは、第２の上側追加コンデンサ３３Ｃに蓄えられた電荷により充電される。また、切替部６０５ｂは、図８に示すように、第２のアーム６０３２ｂのデッドタイムにおいて、第２の上側充電用スイッチ３２Ｗのオン／オフを繰り返してもよい。これにより、切替部６０５ｂは、第２の上側コンデンサ３Ｃの充電電流が大きくなることを抑制することができる。
【０２０４】
この時、切替部６０５ｂは、第２の上側放電用スイッチ３１Ｗをオフとしている。また、第２の上側コンデンサ３Ｃと第２の上側追加コンデンサ３３Ｃとの間には、第２の上側充電用ダイオード３２Ｄが設けられている。このため、第２の上側追加コンデンサ３３Ｃは、動作モード４８０においてチョークコイル６０６が流す電流により充電されることはない。
【０２０５】
したがって、第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、増加する。第２の上側スイッチング素子３Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、上述した充電時における第１の上側スイッチング素子１Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧と同様に振る舞う。また、この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【０２０６】
チョークコイル６０６は、動作モード４８０において、“チョークコイル６０６→第１の上側スイッチング素子１Ｓ→コンデンサ６０２→第２の下側コンデンサ４Ｃ→一次コイル６０７→チョークコイル６０６”の経路に電流を流す。この電流は、動作モード４５０においてチョークコイル６０６に蓄えられたエネルギー及び第２の下側コンデンサ４Ｃとチョークコイル６０６との並列共振により発生する。ただし、この電流は、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。なぜなら、動作モード４５０においてチョークコイル６０６に蓄えられるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さいからである。第２の下側コンデンサ４Ｃは、この電流により放電される。
【０２０７】
切替部６０５ｂは、第２の下側コンデンサ４Ｃの放電時においては第２の下側放電用スイッチ４１Ｗをオンとする。これにより、第２の下側コンデンサ４Ｃは、第２の下側追加コンデンサ４３Ｃにより放電される。また、切替部６０５ｂは、図８に示すように、第２のアーム６０３２ｂのデッドタイムにおいて、第２の下側放電用スイッチ４１Ｗのオン／オフを繰り返してもよい。これにより、切替部６０５ｂは、第２の下側コンデンサ４Ｃの放電電流が大きくなることを抑制することができる。
【０２０８】
この時、切替部６０５ｂは、第２の下側充電用スイッチ４２Ｗをオフとしている。また、第２の下側コンデンサ４Ｃと第２の下側追加コンデンサ４３Ｃとの間には、第２の下側放電用ダイオード４１Ｄが設けられている。このため、第２の下側追加コンデンサ４３Ｃは、動作モード４２０においてチョークコイル６０６が流す電流により放電されることはない。
【０２０９】
したがって、第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、減少する。第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、例えば、上述した放電時における第１の下側スイッチング素子２Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧と同様に振る舞う。つまり、第２の下側コンデンサ４Ｃとチョークコイル６０６との並列共振の深さは、第２の下側スイッチング素子４Ｓがオンしている時における第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧となる。また、この電流の絶対値は、図３の五段目に示すように、当該経路の抵抗成分により減少する。
【０２１０】
スイッチング素子駆動回路６０４は、図３の一段目に示すように、第２の下側スイッチング素子４Ｓをターンオンさせ、インバータ６０３ｂを動作モード４１０にする。この時、第２の下側コンデンサ４Ｃは、放電されている。また、この時、第２の下側ダイオード４Ｄは、導通している。このため、第２の下側スイッチング素子４Ｓのコレクタ‐エミッタ間電圧は、ゼロとなっている。したがって、第２の下側スイッチング素子４Ｓのターンオンは、ゼロ電圧スイッチングとなる。
【０２１１】
インバータ６０３ｂは、動作モード４５０において、チョークコイル６０６及び一次コイル６０７に電流を供給する。しかし、この電流は、Ｘ線管７の出力が小さいため、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。したがって、チョークコイル６０６がこの電流により蓄えるエネルギーは、上述したＸ線管７の出力が大きい場合よりも小さくなる。
【０２１２】
上述したように、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置６ｂは、第１のアーム６０３１ｂ及び第２のアーム６０３２ｂが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、スイッチング素子に並列接続されたコンデンサの放電時においては放電用スイッチをオンとし、スイッチング素子に並列接続されたコンデンサの充電時においては充電用スイッチをオンとする。このため、Ｘ線高電圧装置６ｂは、チョークコイル６０６に蓄積されるエネルギーが小さい場合でも、スイッチング素子に並列接続されたコンデンサを完全に放電又は充電し、ゼロ電圧スイッチングを行うことができる。したがって、Ｘ線高電圧装置６ｂは、コンデンサに蓄えられた電荷がコンデンサに並列に接続されたスイッチング素子に流れ込むことを抑制し、これによりスイッチング素子及びコンデンサを傷めることを抑制することができる。
【０２１３】
或いは、上述したように、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置６ｂは、第１のアーム６０３１ｂ及び第２のアーム６０３２ｂが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、スイッチング素子に並列接続されたコンデンサの放電時においては放電用スイッチのオン／オフを繰り返し、スイッチング素子に並列接続されたコンデンサの充電時においては充電用スイッチのオン／オフを繰り返す。このため、Ｘ線高電圧装置６ｂは、スイッチング素子に並列接続されたコンデンサの放電電流又は充電電流が大きくなることを抑制しつつ、上述した効果を奏することができる。
【０２１４】
第１の上側スイッチング素子１Ｓ、第１の下側スイッチング素子２Ｓ、第２の下側スイッチング素子４Ｓ及び第２の上側スイッチング素子３Ｓは、例えば、電界効果トランジスタ（Field-Effect  Transistor：ＦＥＴ）に置き換えられてもよい。この場合、電界効果トランジスタが寄生ダイオードを有するため、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置６ａ及び第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置６ｂは、第１の上側ダイオード１Ｄ、第１の下側ダイオード２Ｄ、第２の下側ダイオード４Ｄ及び第２の上側ダイオード３Ｄを有する必要はない。
【０２１５】
第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置６ａ及び第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置６ｂは、チョークコイル６０６を一次コイル６０７、コア６０８及び二次コイル６０９が構成している変圧器の漏れインダクタンスで代用することができる。漏れインダクタンスの自己インダクタンスは、変圧器の設計で決まる。また、この場合、Ｘ線高電圧装置６ａ及びＸ線高電圧装置６ｂは、チョークコイル６０６を有する必要はない。
【０２１６】
Ｘ線診断装置１は、Ｘ線ＣＴ装置以外の装置でもよい。Ｘ線診断装置１は、例えば、Ｘ線アンギオグラフィ装置、Ｘ線ＴＶ装置又は一般Ｘ線撮影装置でもよい。
【０２１７】
上述したプロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）、特定用途向け集積回路（Application  Specific  Integrated  Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（Programmable  Logic  Device：ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field  Programmable  Gate  Array：ＦＰＧＡ）である。また、プログラマブル論理デバイス（Programmable  Logic  Device：ＰＬＤ）は、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple  Programmable  Logic  Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex  Programmable  Logic  Device：ＣＰＬＤ）である。
【０２１８】
上述した実施形態では、コリメータ調整回路３、架台駆動回路４、データ収集回路１１、寝台駆動回路２２及び処理回路３６は、記憶回路３５に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現したが、これに限定されない。記憶回路３５にプログラムを保存する代わりに、これらの回路それぞれにプログラムを直接組み込んでもよい。この場合、これらの回路は、直接組み込まれたプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。
【０２１９】
図１に示した各回路は、適宜分散又は統合されてもよい。例えば、処理回路３６は、スキャン制御機能３６１、前処理機能３６２、画像生成機能３６３、表示制御機能３６４及び制御機能３６５それぞれの機能を実行するスキャン制御回路、前処理回路、画像生成回路、表示制御回路及び制御回路に分散されてもよい。また、例えば、コリメータ調整回路３、架台駆動回路４、データ収集回路１１、寝台駆動回路２２及び処理回路３６は、任意に統合されてもよい。
【０２２０】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、Ｘ線管の出力が小さい場合でもゼロ電圧スイッチングを実行することができ、かつ、スイッチング素子及びコンデンサを傷めないＸ線診断装置及びＸ線高電圧装置を提供することができる。
【０２２１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０２２２】
６０３ａ  インバータ
６０３１ａ  第１のアーム
６０３２ａ  第２のアーム
１Ｃ、２Ｃ、４Ｃ、３Ｃ  コンデンサ
６０５ａ  制御部
【図１】
2018073533.tif 000003
【図２】
2018073533.tif 000004
【図３】
2018073533.tif 000005
【図４】
2018073533.tif 000006
【図５】
2018073533.tif 000007
【図６】
2018073533.tif 000008
【図７】
2018073533.tif 000009
【図８】
2018073533.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月11日(2017.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
実施形態に係るＸ線診断装置は、スイッチング素子と、制御部とを備える。スイッチング素子は、スイッチとダイオードとを含む。制御部は、Ｘ線出力の負荷に基づいて、前記スイッチング素子に対するゼロ電圧スイッチング制御の実行の有無を切り替える。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチとダイオードとを含むスイッチング素子と、
Ｘ線出力の負荷に基づいて、前記スイッチング素子に対するゼロ電圧スイッチング制御の実行の有無を切り替える制御部と、
を備える、Ｘ線診断装置。
【請求項２】
複数の前記スイッチング素子を有する第１のアームと、
複数の前記スイッチング素子を有し、前記第１のアームとは異なる位相で制御される第２のアームと、
前記第１のアーム及び前記第２のアームが有する複数の前記スイッチング素子それぞれに並列接続されたコンデンサと、を更に備え、
前記制御部は、前記スイッチング素子と前記コンデンサとの接続を切り替えるスイッチを、前記Ｘ線出力の負荷に基づいて制御する、請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記第１のアームは、第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子に直列接続された第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子に並列接続された第１のコンデンサと、前記第１のスイッチング素子と前記第１のコンデンサとの接続を切り替える第１のスイッチと、前記第２のスイッチング素子に並列接続された第２のコンデンサと、前記第２のスイッチング素子と前記第２のコンデンサとの接続を切り替える第２のスイッチとを有し、
前記第２のアームは、前記第１のアームに並列接続され、かつ、第３のスイッチング素子と、前記第３のスイッチング素子に直列接続された第４のスイッチング素子と、前記第３のスイッチング素子に並列接続された第３のコンデンサと、前記第３のスイッチング素子と前記第３のコンデンサとの接続を切り替える第３のスイッチと、前記第４のスイッチング素子に並列接続された第４のコンデンサと、前記第４のスイッチング素子と前記第４のコンデンサとの接続を切り替える第４のスイッチとを有し、
前記制御部は、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチのオン／オフを切り替える、請求項２に記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１のアーム及び前記第２のアームが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオフとし、前記第１のアーム及び前記第２のアームが出力する電力又は電流が所定の閾値以上である場合、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオンとする、請求項３に記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
スイッチとダイオードとを含むスイッチング素子と、
Ｘ線出力の負荷に基づいて、前記スイッチング素子に対するゼロ電圧スイッチング制御の実行の有無を切り替える制御部と、
を備える、Ｘ線高電圧装置。
【請求項６】
複数の前記スイッチング素子を有する第１のアームと、
複数の前記スイッチング素子を有し、前記第１のアームとは異なる位相で制御される第２のアームと、
前記第１のアーム及び前記第２のアームが有する複数の前記スイッチング素子それぞれに並列接続されたコンデンサと、を更に備え、
前記制御部は、前記スイッチング素子と前記コンデンサとの接続を切り替えるスイッチを、前記Ｘ線出力の負荷に基づいて制御する、請求項５に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項７】
前記第１のアームは、第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子に直列接続された第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子に並列接続された第１のコンデンサと、前記第１のスイッチング素子と前記第１のコンデンサとの接続を切り替える第１のスイッチと、前記第２のスイッチング素子に並列接続された第２のコンデンサと、前記第２のスイッチング素子と前記第２のコンデンサとの接続を切り替える第２のスイッチとを有し、
前記第２のアームは、前記第１のアームに並列接続され、かつ、第３のスイッチング素子と、前記第３のスイッチング素子に直列接続された第４のスイッチング素子と、前記第３のスイッチング素子に並列接続された第３のコンデンサと、前記第３のスイッチング素子と前記第３のコンデンサとの接続を切り替える第３のスイッチと、前記第４のスイッチング素子に並列接続された第４のコンデンサと、前記第４のスイッチング素子と前記第４のコンデンサとの接続を切り替える第４のスイッチとを有し、
前記制御部は、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチのオン／オフを切り替える、請求項６に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１のアーム及び前記第２のアームが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオフとし、前記第１のアーム及び前記第２のアームが出力する電力又は電流が所定の閾値以上である場合、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオンとする、請求項７に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項９】
スイッチとダイオードとを含むスイッチング素子と、
複数の前記スイッチング素子を有する第１のアームと、
複数の前記スイッチング素子を有し、前記第１のアームとは異なる位相で制御される第２のアームと、
スイッチのオン／オフを切り替える切替部と、を備え、
前記第１のアーム及び前記第２のアームそれぞれが、複数の前記スイッチング素子に並列接続された第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサに並列接続された第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に接続された第１のダイオードと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に接続された第２のダイオードと、
前記第１のコンデンサと前記第１のダイオードとの間に接続された第１のスイッチと、
前記第１のコンデンサと前記第２のダイオードとの間に接続された第２のスイッチと、を備え、
前記切替部は、前記第１のコンデンサの放電時に前記第１のスイッチをオンとし、前記第１のコンデンサの充電時に前記第２のスイッチをオンとする、Ｘ線診断装置。
【請求項１０】
前記切替部は、前記第１のアーム及び前記第２のアームが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、前記第１のコンデンサの放電時においては当該第１のコンデンサに接続された当該第１のスイッチをオンとし、前記第１のコンデンサの充電時においては当該第１のコンデンサに接続された当該第２のスイッチをオンとする、請求項９に記載のＸ線診断装置。
【請求項１１】
前記切替部は、前記第１のアーム及び前記第２のアームが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、前記第１のコンデンサの放電時においては当該第１のコンデンサに接続された当該第１のスイッチのオン／オフを繰り返し、前記第１のコンデンサの充電時においては当該第１のコンデンサに接続された当該第２のスイッチのオン／オフを繰り返す、請求項９に記載のＸ線診断装置。
【請求項１２】
スイッチとダイオードとを含むスイッチング素子と、
複数の前記スイッチング素子を有する第１のアームと、
複数の前記スイッチング素子を有し、前記第１のアームとは異なる位相で制御される第２のアームと、
スイッチのオン／オフを切り替える切替部と、を備え、
前記第１のアーム及び前記第２のアームそれぞれが、複数の前記スイッチング素子に並列接続された第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサに並列接続された第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に接続された第１のダイオードと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に接続された第２のダイオードと、
前記第１のコンデンサと前記第１のダイオードとの間に接続された第１のスイッチと、
前記第１のコンデンサと前記第２のダイオードとの間に接続された第２のスイッチと、を備え、
前記切替部は、前記第１のコンデンサの放電時に前記第１のスイッチをオンとし、前記第１のコンデンサの充電時に前記第２のスイッチをオンとする、Ｘ線高電圧装置。
【請求項１３】
前記切替部は、前記第１のアーム及び前記第２のアームが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、前記第１のコンデンサの放電時においては当該第１のコンデンサに接続された当該第１のスイッチをオンとし、前記第１のコンデンサの充電時においては当該第１のコンデンサに接続された当該第２のスイッチをオンとする、請求項１２に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項１４】
前記切替部は、前記第１のアーム及び前記第２のアームが出力する電力又は電流が所定の閾値よりも小さい場合、前記第１のコンデンサの放電時においては当該第１のコンデンサに接続された当該第１のスイッチのオン／オフを繰り返し、前記第１のコンデンサの充電時においては当該第１のコンデンサに接続された当該第２のスイッチのオン／オフを繰り返す、請求項１２に記載のＸ線高電圧装置。