DE19709767C1 - Verfahren zum Ansteuern mehrerer Schaltendstufen, Ansteuereinrichtung und Leistungsverstärker - Google Patents

Verfahren zum Ansteuern mehrerer Schaltendstufen, Ansteuereinrichtung und Leistungsverstärker

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern mehrerer Schaltendstufen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Ansteuereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10 sowie einen Leistungsverstärker. Bevorzugt wird die Erfin­ dung bei einem Gradientenverstärker eines Kernspintomogra­ phen eingesetzt, der mehrere in Reihe geschaltete Schalt­ endstufen zum Ansteuern einer Gradientenspule aufweist.
Aus der DE 43 04 517 A1 ist eine Stromversorgungseinrichtung für eine induktive Last bekannt, bei der zwei Schaltendstu­ fen ausgangsseitig in Reihe geschaltet sind. Eine aus zwei Steuermodulen bestehende Steuereinrichtung erzeugt Ansteuer­ signale für aktive Schaltelemente der Endstufen.
Im Betrieb legen die Endstufen eine Spannung von beispiels­ weise mehreren hundert Volt an die Gradientenspule an, um einen genau geregelten Strom von beispielsweise 300 A peri­ odisch auf- und abzubauen. Bei mehreren gekoppelten Endstu­ fen sind Betriebszustände möglich, in denen ein Energie­ transfer zwischen den Endstufen stattfindet.
Wenn beispielsweise die vorgegebene Stromkurvenform steile Anstiegs- und flachere Abfallflanken aufweist und die End­ stufen die Funktion einer Grund- und einer Spitzenlastend­ stufe übernehmen, kann es sein, daß die Spitzenlastendstufe nur während der steilen Stromanstiegsflanken zugeschaltet wird. Die von der Spitzenlastendstufe an die Gradientenspule abgegebene Energie wird dann während der flacheren Stromab­ fallflanken ausschließlich an die Grundlastendstufe zurück­ geführt. Dies kann zu einer übermäßigen Aufladung (Überspan­ nung) eines Ladekondensators in der Grundlastendstufe und damit zu einer Funktionsstörung oder Beschädigung des Gra­ dientenverstärkers führen.
Eine derartige unerwünschte Aufladung einer Endstufe ist insbesondere auch dann möglich, wenn die Endstufen unter­ schiedlich angesteuert werden (z. B. Ausgangsspannungen un­ terschiedlicher Polarität liefern), wenn sie unterschied­ liche Eigenschaften (z. B. hinsichtlich Taktfrequenz oder Zwischenkreisspannung) aufweisen oder wenn ein sogenannter Booster in den Lastkreis geschaltet ist.
Um Überspannungen zu vermeiden, schlägt die DE 43 04 517 A1 als erste Alternative Entladewiderstände vor, die parallel zu den Ladekondensatoren geschaltet sind. Durch solche Ent­ ladewiderstände erhöhen sich jedoch der Energieverbrauch und die durch eine Kühlung abzuführende Verlustwärme der Endstu­ fen beträchtlich. Als zweite Alternative sind in der DE 43 04 517 A1 schaltbare Entladeeinrichtungen (DC-DC-Wandler) zur Energieverteilung zwischen den Endstufen vorgesehen. Derartige Entladeeinrichtungen sind jedoch in der Realisie­ rung aufwendig, insbesondere dann, wenn mehr als zwei End­ stufen vorgesehen sind.
Die Erfindung hat demgemäß die Aufgabe, die oben genannten Probleme zu vermeiden. Insbesondere soll durch die Erfindung eine ungleichmäßige Belastung der Endstufen durch rückge­ speiste Energie oder andere Effekte vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Ansteuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und einen Leistungsverstärker mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Unter einer "Si­ gnalgruppe" werden dabei typischerweise mehrere zusammenge­ faßte Signale verstanden; im Extremfall kann eine Signal­ gruppe jedoch auch aus einem einzigen Signal bestehen.
Die Erfindung beruht auf der Grundidee, die Rollen der be­ teiligten Schaltendstufen in gewissen, relativ kurzen Zeit­ abständen zu wechseln. Dadurch wird eine gute Verteilung der rückgespeisten Energie auf alle Endstufen erreicht, ohne daß besondere Entlade- oder Energieverteilungseinrichtungen er­ forderlich wären. Der schaltungstechnische Aufwand für die erfindungsgemäße Lösung ist sehr gering.
Die Erfindung kann für alle Arten von Leistungsverstärkern mit mehreren Endstufen eingesetzt werden. Voraussetzung ist aber, daß ein Wechsel der Rollen dieser Endstufen möglich ist. Im Regelfall heißt dies, daß die Endstufen auf irgend­ eine Weise gekoppelt, insbesondere ausgangsseitig in Reihe geschaltet sind. Außerdem müssen die Endstufen hinreichend ähnliche elektrische Eigenschaften aufweisen, so daß jede Endstufe jede andere, deren Rolle sie möglicherweise über­ nehmen muß, ersetzen kann.
Die Erfindung ist auch für Leistungsverstärker einsetzbar, bei denen aus irgendwelchen Gründen kein Ladungstransfer zwischen den Endstufen erfolgt. Auch bei derartigen Verstär­ kern können ungleiche Belastungen der Endstufen auftreten, beispielsweise wenn die Endstufen unterschiedlich angesteu­ ert werden. Schaltet etwa eine Endstufe häufiger als eine andere, dann treten bei der häufiger schaltenden Endstufe höhere Schaltverluste auf. Die dadurch verursachten Bela­ stungsunterschiede sind typischerweise kleiner als bei einer Leistungsrückspeisung. Trotzdem kann es sich lohnen, auch hier die Erfindung einzusetzen, weil der erforderliche schaltungstechnische Aufwand gering ist.
Die Erfindung sieht eine abschnittsweise Veränderung der Zu­ ordnung von Mustersignalgruppen zu den Endstufen vor. Unter einer "abschnittsweisen Veränderung" soll hier verstanden werden, daß Zeitabschnitte vorgesehen sind, während derer die Zuordnung konstant bleibt. Nur zwischen zwei aufeinan­ derfolgenden Zeitabschnitten wird die Zuordnung verändert oder gewechselt. Die Zeitabschnitte brauchen nicht fest vor­ gegeben oder gleichlang zu sein. Bevorzugt entsprechen die Zeitabschnitte hinsichtlich ihrer Dauer einem Schalttakt der Ansteuereinrichtung. Durch diese relativ kurze Dauer wird vermieden, daß Schwankungen der Zuordnungswechsel, die durch fertigungsbedingte Toleranzen verursacht sein können, bei einem Tomogramm als niederfrequente, bildwirksame Störungen sichtbar werden.
Vorzugsweise erfolgt der Zuordnungswechsel nur dann, wenn die von der Veränderung betroffenen Mustersignalgruppen un­ tereinander verträglich sind, so daß keine Störungen durch den Wechsel auftreten. Zwei Mustersignalgruppen sind insbe­ sondere dann verträglich, wenn die Mustersignale in diesen Gruppen zum Zeitpunkt des Zuordnungswechsels paarweise den­ selben Schaltzustand repräsentieren. Dann werden für den Wechsel keine zusätzlichen Schaltvorgänge in den Schaltend­ stufen benötigt.
Bevorzugt ist der Zeitpunkt des Zuordnungswechsels mit dem Schalttakt der Ansteuereinrichtung synchronisiert. Hierbei wird vorzugsweise durch den Anlagentakt der Zuordnungswech­ sel lediglich freigegeben. Der eigentliche Wechsel findet nach der Freigabe erst statt, sobald die oben genannte Ver­ träglichkeitsbedingung erfüllt ist. Als Alternative kann durch ein geeignetes Zeitschema sichergestellt werden, daß zu vorbestimmten Zeitpunkten der Zuordnungswechsel immer möglich ist. Die Verträglichkeitsbedingung muß dann nicht zusätzlich überprüft werden.
Vorzugsweise ist jede Veränderung der Zuordnung eine Permu­ tation, also eine Veränderung, die man sich als Ergebnis ei­ ner Folge von paarweise Vertauschungen vorstellen kann. Bei einem Verstärker mit zwei Endstufen entspricht dann jeder Zuordnungswechsel einer Vertauschung der Signalgruppen. Bei einem Verstärker mit mehr als zwei Endstufen wird vorzugs­ weise eine zyklische Sequenz von Zuordnungswechseln einge­ halten, so daß während eines vollständigen Zyklus von Zuord­ nungen jede mögliche Kombination durchlaufen wird. Vorzugs­ weise wird dabei zwischen aufeinanderfolgenden Wechseln nur je ein Paar von Signalgruppen vertauscht.
Bevorzugt repräsentieren die Mustersignale Schaltsequenzen, also Signale, mit denen die Endstufen unmittelbar angesteu­ ert werden könnten. Diese Schaltsequenzen sind vorzugsweise so ausgestaltet, daß durch sie die gewünschten Ausgangsspan­ nungen und -ströme der Endstufen erzeugt werden könnten, wenn auf die Belastung der Endstufen keine Rücksicht genom­ men wird. Durch die Zuordnungswechsel werden also bevorzugt nur eventuelle ungleiche Belastungen der Endstufen ausgegli­ chen, ohne daß (bei in Reihe geschalteten Endstufen) sich die insgesamt erzeugten Spannungs- und Stromverläufe ändern. Die Zuordnungswechsel können unabhängig oder in Abhängigkeit von der augenblicklichen Belastung der Endstufen (insbeson­ dere dem Ladezustand je eines Ladekondensators) erfolgen.
Eine "Zuordnung" einer Mustersignalgruppe zu einer Endstufe heißt vorzugsweise, daß diese Mustersignalgruppe unverändert als Ansteuersignalgruppe zu dieser Endstufe weitergeleitet wird. Die erforderlichen Schaltvorgänge sind besonders ein­ fach durch eine digitale Schaltung durchführbar, wenn die Mustersignale und/oder die Ansteuersignale digitale Signale sind.
Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Ziel auch erreicht werden, indem eine Zuordnung von Sollsignalen (Eingangssi­ gnalen) des Leistungsverstärkers zu den Endstufen ab­ schnittsweise verändert wird. Diese Lösung wird auch als zur Erfindung gehörig betrachtet; es ergeben sich jedoch Nach­ teile dadurch, daß Analogumschalter für die Eingangssignale erforderlich sind, und daß die entstehenden, gleichsam zer­ hackten Eingangssignale sprunghafte Veränderungen aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch eine Ansteuerein­ richtung mit einer Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen der Mustersignalgruppen und einer Umschalteinrichtung zum Zuordnen der Mustersignalgruppen zu den Schaltendstufen und zum abschnittsweisen Wechseln der Zuordnung ausführbar. Al­ ternativ ist die Erfindung auch mittels einer Ansteuerein­ richtung ausführbar, bei der die Zuordnungswechsel schon bei der Generierung der Ansteuersignalgruppen berücksichtigt werden. Dies kann insbesondere bei einer programmgesteuerten Ansteuereinrichtung der Fall sein. Im Ergebnis kann hier die Funktion einer durch Hardware implementierten Umschaltein­ richtung durch Software realisiert werden.
Der erfindungsgemäße Leistungsverstärker weist zwei, drei oder mehr ausgangsseitig in Reihe geschaltete Schaltendstu­ fen und eine geeignete Ansteuereinrichtung auf.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Hinweis auf die schematischen Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild von Komponenten eines Gradienten­ verstärkers mit einer angeschlossenen Gradientenspule, und
Fig. 2a-Fig. 2d Zeitdiagramme von Muster- und Ansteuersi­ gnalen.
Der in Fig. 1 gezeigte Gradientenverstärker wird gegenwärtig von den Erfindern als der beste Weg zum Ausführen der Er­ findung angesehen. Er weist zwei im wesentlichen gleiche Schaltendstufen 10, 10' auf, deren Ausgänge 12, 12' in Reihe geschaltet und an eine induktive Last, hier eine Gradienten­ spule 14, angeschlossen sind.
Für die Schaltendstufe 10 ist ein Netzteil 16 vorgesehen, das eine von einem Ladekondensator 18 gepufferte Ausgangs­ spannung liefert. Vier aktive Schaltelemente 20, 22, 24, 26, die beispielsweise als FET-Transistoren ausgebildet sein können, sind je paarweise in Reihe geschaltet und an das Netzteil 16 und den Ladekondensator 18 angeschlossen. Sie bilden eine Vollbrückenschaltung, durch die die Ausgangs­ spannung des Netzteils 16 in wechselnder Polarität an die Ausgänge 12 der Schaltendstufe 10 angelegt werden kann. Ge­ eignete Freilaufdioden für die Schaltelemente 20, 22, 24, 26 sind vorgesehen.
Die Schaltendstufe 10' ist mit einem Netzteil 16', einem La­ dekondensator 18' und vier aktiven Schaltelementen 20', 22', 24', 26' ebenso wie die Schaltendstufe 10 aufgebaut.
Eine zum Ansteuern der beiden Schaltendstufen 10, 10' die­ nende Ansteuereinrichtung weist eine Signalerzeugungsein­ richtung 28 und eine Umschalteinrichtung 30 auf. Ein Ein­ gangssignaleingang 32 der Signalerzeugungseinrichtung 28 dient zum Anlegen eines Eingangssignals, das die gewünschte Ausgangsspannungssumme der beiden in Reihe geschalteten End­ stufen 10, 10' angibt. In Ausführungsalternativen können mehrere Eingangssignale, insbesondere getrennte Eingangs­ signale für jede Endstufe 10, 10', vorgesehen sein. Das oder die Eingangssignal/e können auch andere Parameter repräsen­ tieren, beispielsweise einen Sollstrom durch die Last 14.
Die Signalerzeugungseinrichtung 28 generiert aus dem Ein­ gangssignal auf an sich bekannte Weise (vgl. DE 43 04 517 A1 , Fig. 5 bis Fig. 7 mit zugehöriger Beschreibung) mittels einer Pulsweitenmodulation zwei Mustersignalgruppen M, M' mit je vier getakteten Mustersignalen M1, M2, M3, M4 bzw. M1', M2', M3', M4'. Diese Mustersignale sind Schaltfolgen oder Schaltsignale für die aktiven Schaltelemente 20, 22, 24, 26 bzw. 20', 22', 24', 26'. Wenn auf einen Belastungsausgleich zwischen den Endstufen 10, 10' kein Wert gelegt werden wür­ de, könnten die Mustersignale M1, M2, M3, M4 bzw. M1', M2', M3', M4' (in dieser Reihenfolge) unmittelbar zur Ansteuerung der Schaltelemente 20, 22, 24, 26 bzw. 20', 22', 24', 26' verwendet werden.
In der in Fig. 1 gezeigten Schaltung werden die Mustersi­ gnalgruppen M, M' jedoch über je eine Mustersignalverbindung 34, 34' mit je vier Leitungen der Umschalteinrichtung 30 zu­ geführt.
Die Umschalteinrichtung 30 ist als Digitalschaltung aus Lo­ gikgattern gebildet, um die Funktion von zwei je 4-poligen elektronischen Umschaltern 36, 36' bereitzustellen. Die Um­ schalter 36, 36' brauchen Signale nur in der Richtung von der Signalerzeugungseinrichtung 28 zu den Endstufen 10, 10' zu übertragen. Ein über eine Schaltsignalleitung 38 an die Umschalteinrichtung 30 angelegtes Schaltsignal dient zum ge­ meinsamen Ansteuern der beiden Umschalter 36, 36'.
Die Endstufen 10, 10' sind über zwei Ansteuerverbindungen 40, 40' an die beiden Umschalter 36, 36' angeschlossen. Die Ansteuerverbindung 40 weist vier Leitungen auf, um Ansteuer­ signale S1, S2, S3, S4, die eine Ansteuersignalgruppe S bil­ den, an Ansteuereingänge der Schaltelemente 20, 22, 24, 26 anzulegen. Entsprechend dienen vier Leitungen der Ansteuer­ verbindung 40' zum Übertragen von Ansteuersignalen S1', S2', S3', S4' einer Ansteuersignalgruppe S' an Ansteuereingänge der Schaltelemente 20', 22', 24', 26'.
Die Ansteuerverbindungen 40, 40' sind so an die beiden Um­ schalter 36, 36' angeschlossen, daß in der in Fig. 1 ange­ deuteten Schaltposition (Schaltzustand 1) die über die Mu­ stersignalverbindung 34 eintreffenden Signale der Mustersi­ gnalgruppe M unmittelbar als Signale der Ansteuersignalgrup­ pe S auf die Ansteuerverbindung 40 weitergeleitet werden. Entsprechend sind Signale der Mustersignalgruppe M' auf die Ansteuerverbindung 40' als Ansteuersignalgruppe S' geschal­ tet. In der anderen Schaltposition der Umschalter 36, 36' (Schaltzustand 2) ist diese Zuordnung vertauscht, so daß die Signale der Mustersignalgruppe M auf die Ansteuerverbindung 40' und die der Mustersignalgruppe M' auf die Ansteuerver­ bindung 40 gelegt werden. Die folgende Tabelle zeigt zusam­ menfassend die Zuordnung der Muster- zu den Ansteuersignalen in den beiden Schaltzuständen:
In Fig. 2a und Fig. 2b sind die beim Betrieb des Gradienten­ verstärkers von der Signalerzeugungseinrichtung 28 erzeugten Mustersignalgruppen M, M' gezeigt. Die Mustersignalgruppen M, M' sind so gebildet, daß sie sich zum unmittelbaren An­ steuern einer Grundlast- und einer Spitzenlastendstufe eig­ nen würden. Die Mustersignalgruppe M repräsentiert dabei ei­ nen maximalen Ansteuerzustand (Vollaussteuerung), während durch die Mustersignalgruppe M' ein Schaltbetrieb der je­ weils zugeordneten Endstufe erreicht wird. Aus den Muster­ signalen M3' und M4' ist der der Pulsweitenmodulation zugrun­ deliegende Schalttakt ersichtlich. Dieser Schalttakt beträgt in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel 50 kHz.
Die Signalerzeugungseinrichtung 28 generiert ferner das über die Schaltsignalleitung 36 übertragene Schaltsignal, durch das die Umschalteinrichtung 30 zwischen den Schaltzuständen 1 und 2 hin- und hergeschaltet wird. Der Umschaltvorgang wird zu den in Fig. 2a bis Fig. 2d gezeigten Zeitpunkten A, B, C, D, E freigegeben. Diese Zeitpunkte sind mit dem Schalttakt synchronisiert; sie weisen jedoch einen zeitli­ chen Versatz gegenüber den Mitten der Schaltimpulse in den Mustersignalen M3' und M4' auf. Bei einem Schalttakt von 50 kHz begrenzen die Zeitpunkte A, B, C, D, E aufeinander­ folgende Zeitabschnitte von je 20 µs Dauer.
Ein zu den Zeitpunkten A, B, C, D, E freigegebener Um­ schaltvorgang wird ausgeführt, sobald die Mustersignale M1, M2, M3, M4 mit den Mustersignalen M1', M2', M3', M4' paarweise übereinstimmen. In Fig. 2a und Fig. 2b ist dies zu den Zeit­ punkten A, C, D, E der Fall. Hier wird sofort zwischen den Schaltzuständen umgeschaltet. Zum Zeitpunkt B stimmt jedoch der Wert des Mustersignals M3 nicht mit dem Wert des Muster­ signals M3' überein, und ebenso weichen die Mustersignale M4 und M4' voneinander ab. Um sicherzustellen, daß durch den Umschaltvorgang keine zusätzlichen Schaltvorgänge oder Span­ nungsspitzen in den Endstufen 10, 10' hervorgerufen werden, wird der Umschaltzeitpunkt verschoben, bis die Übereinstim­ mung der Mustersignalgruppen erreicht ist. Dies ist in Fig. 2a und Fig. 2b zum Zeitpunkt B' der Fall. Erst zu die­ sem Zeitpunkt findet der Umschaltvorgang statt. Im Extrem­ fall kann ein vorgesehener Umschaltvorgang auch ganz entfal­ len, wenn sich während der Schalttaktdauer keine geeignete Übereinstimmung der Mustersignalgruppen M, M' ergibt.
Fig. 2c und Fig. 2d zeigen die durch das periodische Um­ schalten der Mustersignalgruppen M, M' erzeugten Ansteuer­ signalgruppen S, S'. Die Umschalteinrichtung 30 ist vor dem Zeitpunkt A, im Zeitabschnitt B'-C und im Zeitabschnitt D-E im Schaltzustand 1. Im Zeitabschnitt A-B', im Zeitabschnitt C-D und nach dem Zeitpunkt E ist die Zuordnung der Muster­ signalgruppen M, M' zu den Schaltsignalgruppen S, S' ver­ tauscht (Schaltzustand 2). Wie aus Fig. 2c und 2d hervor­ geht, werden die Endstufen 10, 10' bei einer Ansteuerung durch die Schaltsignalgruppen S, S' im wesentlichen gleich belastet. Während des Schaltzustands 1 arbeitet die Endstufe 10 als Grundlastendstufe in Vollaussteuerung (die Schaltele­ mente 20 und 26 sind dauernd durchgeschaltet) und die End­ stufe 10' als Spitzenlastendstufe. Während des Schaltzu­ stands 2 ist diese Zuordnung umgekehrt.
Der in Fig. 1 dargestellte Gradientenverstärker weist zwei Schaltendstufen 10, 10' auf. In Ausführungsalternativen kön­ nen auch mehr als zwei Endstufen und entsprechend viele Muster- und Ansteuersignalgruppen vorgesehen sein. Bei­ spielsweise kann der Gradientenverstärker in einer Ausfüh­ rungsalternative drei Schaltendstufen, drei Mustersignal­ gruppen M, M', M'' und drei Ansteuersignalgruppen S, S', S'' aufweisen. Hier ist die folgende Sequenz von sechs Schalt­ zuständen vorgesehen, die zyklisch durchlaufen wird:
Bei dieser Sequenz wird bei jedem Schaltzustandswechsel nur eine einzige Vertauschung in der Zuordnung vorgenommen. Die Übereinstimmung der Mustersignalgruppen braucht daher nur für die beiden von der Vertauschung betroffenen Gruppen überprüft zu werden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Ansteuern mehrerer Schaltendstufen (10, 10'), insbesondere bei einem Gradientenverstärker eines Kernspintomographen, bei dem mehrere Ansteuersignalgruppen (S, S') zum Ansteuern je einer Schaltendstufe (10, 10') er­ zeugt werden, gekennzeichnet durch die Schritte:
  • - Erzeugen mehrerer Mustersignalgruppen (M, M') in Abhängig­ keit von mindestens einem Eingangssignal, und
  • - Erzeugen der Ansteuersignalgruppen (S, S') aus den Mu­ stersignalgruppen (M, M'), indem jede Mustersignalgruppe (M, M') je einer der Schaltendstufen (10, 10') zugeordnet wird und diese Zuordnung abschnittsweise gewechselt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu­ ordnungswechsel nur zu solchen Zeitpunkten (A, B', C, D, E) stattfinden, an denen die von dem Wechsel betroffenen Mu­ stersignalgruppen (M, M') untereinander verträglich sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß solche Mustersignalgruppen (M, M') als untereinander verträglich angesehen werden, deren einzelne Mustersignale (M1, M2, M3, M4; M1', M2', M3', M4') zu dem betreffenden Zeitpunkt (A, B', C, D, E) paarweise (M1-M1', M2-M2', M3-M3', M4-M4') überein­ stimmen.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit­ punkte (A, B', C, D, E) für die Zuordnungswechsel synchron mit einem Schalttakt gewählt werden, wobei jedoch ein an­ stehender Zuordnungswechsel so lange verschoben wird (B-B'), bis die von dem Wechsel betroffenen Mustersignalgruppen (M, M') untereinander verträglich sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Zuordnungswechsel die Zuordnung der Mustersignalgruppen (M, M') zu den Schaltendstufen (10, 10') permutiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß entweder zwei Schaltendstufen (10, 10') und zwei Mustersignalgruppen (M, M') vorgesehen sind und deren Zuordnung abschnittsweise vertauscht wird, oder daß mindestens drei Schaltendstufen (10, 10') und mindestens drei Mustersignalgruppen (M, M') vorgesehen sind und bei jedem Zuordnungswechsel eine einzige paarweise Vertauschung vorgenommen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes An­ steuersignal (S1, S2, S3, S4; S1', S2', S3', S4') in den er­ zeugten Ansteuersignalgruppen (S, S') zum Ansteuern je eines aktiven Schaltelements (20, 22, 24, 26; 20', 22', 24', 26') der Schaltendstufen (10, 10') vorgesehen ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zuordnungswechseln jede Mustersignalgruppe (M, M') mit genau einer Ansteuersignalgruppe (S, S') hinsichtlich der Signalverläufe übereinstimmt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mu­ stersignale (M1, M2, M3, M4; M1', M2', M3', M4') und/oder die Ansteuersignale (S1, S2, S3, S4; S1', S2', S3', S4') digitale Signale sind.
10. Ansteuereinrichtung für mehrere Schaltendstufen (10, 10'), die Ansteuersignalgruppen (S, S') für die Schaltend­ stufen (10, 10') zu erzeugen vermag, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - eine Signalerzeugungseinrichtung (28) vorgesehen ist, die mindestens einen Eingangssignaleingang (32) für ein Ein­ gangssignal aufweist und mehrere Mustersignalgruppen (M, M') in Abhängigkeit von dem Eingangssignal sowie ein Schaltsignal zu erzeugen vermag,
  • - eine an die Signalerzeugungseinrichtung (28) angeschlos­ sene Umschalteinrichtung (30) vorgesehen ist, die die An­ steuersignalgruppen (S, S') aus den Mustersignalgruppen (M, M') zu erzeugen vermag, indem sie jede Mustersignal­ gruppe (M, M') in Abhängigkeit von dem Schaltsignal je ei­ ner der Schaltendstufen (10, 10') zuordnet, und
  • - die Signalerzeugungseinrichtung (28) dazu eingerichtet ist, die Umschalteinrichtung (30) durch das Schaltsignal zu einem abschnittsweisen Wechsel der Zuordnung zu veran­ lassen.
11. Verwendung einer Ansteuereinrichtung nach Anspruch 10, in einem Leistungsverstärker, insbesondere Gradientenverstärker eines Kernspintomographen, mit mehreren ausgangsseitig in Reihe geschalteten Schaltendstufen (10, 10'), bei dem Ansteuerverbin­ dungen (40, 40') vorgesehen sind, um die von der Ansteuer­ einrichtung erzeugten Ansteuersignalgruppen (S, S') an An­ steuereingänge von Schaltelementen (20, 22, 24, 26; 20', 22', 24', 26') der Endstufen (10, 10') anzulegen.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19857525A1 (de) * 1998-12-14 2000-06-29 Siemens Ag Leistungsverstärker
DE19857524A1 (de) * 1998-12-14 2000-06-29 Siemens Ag Leistungsverstärker

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6148384A (en) * 1998-06-02 2000-11-14 Adaptec, Inc. Decoupled serial memory access with passkey protected memory areas
US6308208B1 (en) * 1998-09-30 2001-10-23 International Business Machines Corporation Method for monitoring network distributed computing resources using distributed cellular agents
US6181585B1 (en) 1999-07-12 2001-01-30 Hughes Electronics Corporation Multiple output power supply circuit for an ion engine with shared upper inverter
US6154383A (en) * 1999-07-12 2000-11-28 Hughes Electronics Corporation Power supply circuit for an ion engine sequentially operated power inverters
US6304040B1 (en) 1999-07-12 2001-10-16 Hughes Electronics Corporation Starter circuit for an ion engine
US7116166B2 (en) * 2004-06-15 2006-10-03 General Electric Company High fidelity, high power switched amplifier
US7116168B2 (en) * 2004-12-01 2006-10-03 Creative Technology Ltd Power multiplier system and method
US7793903B2 (en) * 2005-06-06 2010-09-14 Milestone Av Technologies Llc Articulating arm for flat panel display
US7852155B2 (en) * 2006-03-03 2010-12-14 Semiconductor Components Industries, L.L.C. Class-D amplifier and method therefor
US7847436B2 (en) * 2007-10-17 2010-12-07 Edwin Arthur Blackmond Modular power supply
KR101491658B1 (ko) * 2013-04-25 2015-02-09 주식회사 피에스텍 스위칭 증폭기 장치 및 그 제어 방법
JP6636223B1 (ja) * 2019-04-09 2020-01-29 三菱電機株式会社 傾斜磁場電源装置およびそれを備えた磁気共鳴画像診断装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4304517A1 (de) * 1993-02-15 1994-08-18 Siemens Ag Stromversorgung für vorwiegend induktive Lasten

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3581212A (en) * 1969-07-31 1971-05-25 Gen Electric Fast response stepped-wave switching power converter circuit
US3867643A (en) * 1974-01-14 1975-02-18 Massachusetts Inst Technology Electric power converter

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4304517A1 (de) * 1993-02-15 1994-08-18 Siemens Ag Stromversorgung für vorwiegend induktive Lasten

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19857525A1 (de) * 1998-12-14 2000-06-29 Siemens Ag Leistungsverstärker
DE19857524A1 (de) * 1998-12-14 2000-06-29 Siemens Ag Leistungsverstärker
DE19857524C2 (de) * 1998-12-14 2001-09-06 Siemens Ag Leistungsverstärker
DE19857525C2 (de) * 1998-12-14 2003-03-06 Siemens Ag Leistungsverstärker

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