DE3923384C1 - Pulsed current supply appts. - has double screening for connecting leads supplying load in two current directions - Google Patents

Pulsed current supply appts. - has double screening for connecting leads supplying load in two current directions

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Abstract

A clocked power supply is coupled to a load (5) by a double sescreened cable inner (4) and outer (3) screening comprising layers. The input wires (1, 2) pass through the centre of the screening. The outer layer is coupled to ground, while the inner screening layer is coupled to the negative voltage supply terminal (7). The power supply lines are connected by a capacitor (8) short circuiting h.f. components. The amplifiers (11, 12) providing inputs to the load cable are configured as low pass devices using passive output stages (9, 10). USE/ADVANTAGE - NMR tomography. Reduces interference effect of h.f. components in power supply.

Description

Die Erfindung betrifft ein getaktetes Stromversorgungsgerät mit einem positiven und einem negativen Betriebsspannungsanschluß zur Speisung einer Last in zwei Stromrichtungen in einer gegen elektrische Störungen empfindlichen Umgebung, wobei - als gängige handwerkliche Maßnahme - die Verbin­ dungsleitungen zwischen der Last und dem Stromversorgungsgerät mit einer mit Masse verbundenen ersten Abschirmung versehen sind. Derartige Stromversorgungsgeräte werden beispielsweise zur Speisung von Gradientenspulen in Kernspin-Tomographen benötigt. Dabei müssen Ströme bis zu mehreren 100 A sehr schnell geändert werden. Ferner ist ein Betrieb in zwei Stromrichtungen erfor­ derlich.The invention relates to a clocked power supply device one positive and one negative operating voltage connection for feeding a load in two current directions in one against electrical interference sensitive environment, whereby - as a common manual measure - the verbin power lines between the load and the power supply provided with a first shield connected to ground are. Such power supply devices are used, for example Feeding gradient coils in nuclear spin tomographs required. Currents up to several 100 A have to be changed very quickly will. Operation in two current directions is also required such.

Um die Verlustleistung im Stromregler möglichst niedrig zu halten, werden im allgemeinen getaktete Stromversorgungsgeräte verwendet. Aufgrund der Taktung entstehen jedoch Störungen mit hochfrequenten Anteilen, die die sehr schwachen Signale auf­ grund der magnetischen Resonanz beeinflussen können. Daher muß auf eine gute Abschirmung der den Gradientenstrom führenden Leitungen geachtet werden. Es hat sich gezeigt, daß bei getakte­ ten Stromversorgungsgeräten auch bei einer mit Masse ver­ bundenen Abschirmung nicht immer eine ausreichende Sicherheit gegen Störungen erreicht werden kann.To keep the power loss in the current controller as low as possible hold, are generally clocked power supplies used. Due to the clocking, however, disturbances occur high-frequency components that the very weak signals on can influence due to the magnetic resonance. Therefore on a good shielding of the gradient current leading Lines are respected. It has been shown that at clocked power supply devices, even with one connected to ground tied shielding does not always provide adequate security against disturbances.

Aus der DE-Z "Der Elektroniker" 7 (1968) Nr. 4 S. 153-163, insbes. S. 155, Abb. 3d ist es lediglich bekannt, bei einer Anordnung, bei der ein Koaxialkabel eine Signalquelle mit einem Verstärker verbindet, dessen Außenleiter, einerseits mit einem Pol der Signalquelle und andererseits mit einer Eingangsklemme des Verstärkers verbunden ist, um das Koaxialkabel einen äußeren Schirm vorzusehen, der geerdet ist.From DE-Z "Der Elektroniker" 7 (1968) No. 4 Pp. 153-163, esp. Pp. 155, fig. 3d, it is only known in an arrangement in which a coaxial cable connects a signal source to an amplifier whose Outer conductor, on the one hand with a pole of the signal source and on the other hand with an input terminal of the amplifier is connected to the coaxial cable an outer shield to be provided that is grounded.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs ge­ nannten Art so aufzubauen, daß Störungen aufgrund der im ge­ takteten Stromversorgungsgerät erzeugten hochfrequenten Signal­ komponenten weiter reduziert werden. The object of the invention is an arrangement of the ge named type so that interference due to the ge clocked power supply device generated high-frequency signal components can be further reduced.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine zweite, innerhalb der ersten angeordnete Abschirmung vorgesehen ist, wobei die zweite Abschirmung mit einem der Betriebsspan­ nungsanschlüsse verbunden ist. Aufgrund dieser zweiten (inne­ ren) Abschirmung wird verhindert, daß über die erste (äußere) Abschirmung Ströme auf unkontrolliertem Weg zum Stromversor­ gungsgerät zurückfließen und damit Störungen verursachen.This object is achieved in that a second shield provided within the first is, the second shield with one of the operating chip Connections are connected. Because of this second (p shielding is prevented that the first (outer) Shielding currents on an uncontrolled path to the electricity supplier flow back and cause malfunctions.

Vorteilhafterweise sind die beiden Betriebsspannungsanschlüsse über einen Kondensator überbrückt, wobei die Kapazität des Kon­ densators so dimensioniert ist, daß er für die Schaltfrequenz des getakteten Stromversorgungsgerätes näherungsweise einen Kurzschluß darstellt. Damit sind beide Betriebsspannungsan­ schlüsse bezüglich hochfrequenter Signalkomponenten miteinander verbunden, was ebenfalls zu einer Reduzierung der Störungen beiträgt.The two operating voltage connections are advantageous bridged by a capacitor, the capacitance of the Kon is dimensioned so that it for the switching frequency of the clocked power supply device approximately one Represents short circuit. So both are operating voltage conclusions with each other regarding high-frequency signal components connected, which also leads to a reduction in interference contributes.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist jeder Ausgang des Stromversorgungsgerätes mit einem Tiefpaßfilter verbunden. Damit können hochfrequente Signalkomponenten bereits am Ausgang bedämpft werden.In an advantageous embodiment, each output of the Power supply device connected to a low-pass filter. This means that high-frequency signal components can be output be dampened.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Dabei zeigtAn embodiment of the invention is explained below with reference to FIGS. 1 and 2. It shows

Fig. 1 zur Erläuterung der Problemstellung eine herkömmliche Abschirmung und Fig. 1 to explain the problem of a conventional shield and

Fig. 2 die doppelte Abschirmung gemäß der Erfindung. Fig. 2 shows the double shielding according to the invention.

In Fig. 1 ist schematisch der Aufbau eines Stromversorgungsge­ rätes zur bipolaren Versorgung einer Last 5 dargestellt. Dabei sind zwei Verstärker 11 und 12 eingangsseitig jeweils an einen positiven und einen negativen Betriebsspannungsanschluß 6, 7 angeschlossen. Die Verstärker 11, 12 werden durch Steuersignale, die an den Anschlüssen 1 a und 12 a anstehen, getaktet betrieben. Ausgangsseitig ist der Verstärker 11 über eine Leitung 1 mit einem ersten Anschluß der Last 5 und der Verstärker 12 über eine Leitung 2 mit einem zweiten Anschluß der Last 13 ver­ bunden. Die Verbindungsleitungen 1 und 2 zur Last 5 sind mit einer Abschirmung 4 versehen, die mit Masse verbunden ist.In Fig. 1, the structure of a Stromversorgungsge device for bipolar supply of a load 5 is shown schematically. In this case, two amplifiers 11 and 12 are connected on the input side to a positive and a negative operating voltage connection 6, 7 . The amplifiers 11, 12 are operated in a clocked manner by control signals which are present at the connections 1 a and 12 a . On the output side, the amplifier 11 is connected via a line 1 to a first connection of the load 5 and the amplifier 12 via a line 2 to a second connection of the load 13 . The connecting lines 1 and 2 to the load 5 are provided with a shield 4 , which is connected to ground.

Bei dieser Art der Abschirmung fließen bei einem getakteten Stromversorgungsgerät hochfrequente Signalkomponenten über die Kapazität zwischen den Verbindungsleitungen 1 bzw. 2 und der Abschirmung 4 nach Masse. Da jedoch weder der positive noch der negative Betriebsspannungsanschluß unmittelbar mit Masse ver­ bunden ist, sondern diese vielmehr ein "schwebendes" Potential haben, ist der Rückweg dieser Ströme nicht definiert. Es ent­ stehen daher vagabundierende hochfrequente Ströme, die zu Störungen empfindlicher Anlagenkomponenten führen können.With this type of shielding, high-frequency signal components flow in a clocked power supply device via the capacitance between the connecting lines 1 and 2 and the shield 4 to ground. However, since neither the positive nor the negative operating voltage connection is directly connected to ground, but rather they have a "floating" potential, the return path of these currents is not defined. There are therefore stray high-frequency currents that can lead to faults in sensitive system components.

Dies wird durch die erfindungsgemäße Abschirmung, wie sie an­ hand eines Ausführungsbeispiels in Fig. 2 dargestellt ist, vermieden. Dabei ist zusätzlich zur äußeren, mit Masse ver­ bundenen Abschirmung 3 eine innere, ebenfalls beide Verbin­ dungsleitungen 1 und 2 umfassende Abschirmung 4 vorgesehen, die mit einer Betriebsspannungsklemme 7 verbunden ist. Damit werden die im getakteten Stromversorgungsgerät entstehenden hochfre­ quenten Signalanteile über die Kapazität zwischen den Verbin­ dungsleitungen 1 bzw. 2 und der Abschirmung 4 direkt zur End­ stufe des Stromversorgungsgerätes zurückgeführt, so daß ein definierter, geschlossener Stromkreis vorliegt. Der äußere Schirm 3 hat nun lediglich noch die Aufgabe, Störungen durch das "fliegende Potential" des inneren Schirms 4 zu verhindern. Ferner dient er, da er auf Masse gelegt ist, auch als Schutz­ maßnahme gegen Berührung der inneren, spannungsführenden Ab­ schirmung 4. This is avoided by the shielding according to the invention, as shown in FIG. 2 using an exemplary embodiment. In addition to the outer, ground-connected shield 3, an inner, also two connec tion lines 1 and 2 comprehensive shield 4 is provided, which is connected to an operating voltage terminal 7 . Thus, the high-frequency signal components arising in the clocked power supply unit are fed back via the capacitance between the connecting lines 1 and 2 and the shield 4 directly to the end stage of the power supply unit, so that a defined, closed circuit is present. The outer screen 3 now only has the task of preventing interference from the "flying potential" of the inner screen 4 . Furthermore, since it is connected to ground, it also serves as a protective measure against contact with the inner, live shielding 4 .

Die beiden Betriebsspannungsleitungen sind über einen Konden­ sator 8 miteinander verbunden, der die hochfrequenten Signal­ komponenten kurzschließt, so daß beide Betriebsspannungslei­ tungen 6 und 7 hochfrequenzmäßig miteinander verbunden sind.The two operating voltage lines are connected to one another via a capacitor 8 , which short-circuits the high-frequency signal components, so that both operating voltage lines 6 and 7 are connected to one another in high frequency.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist ferner jedem Ver­ stärker 11, 12 ein Tiefpaßfilter 9 bzw. 10 nachgeschaltet, das hochfrequente Signalkomponenten direkt am Ausgang dämpft. Jedes Tiefpaßfilter 9, 10 ist als LC-Filter mit eine Drossel 9 a bzw. 10 a im Längszweig und einem Kondensator 9 b bzw. 10 b im Quer­ zweig ausgeführt. Die Resonanzfrequenz des Filters liegt über der Schaltfrequenz des getakteten Stromversorgungsgerätes. Ein parallel zu jeder Drossel 9 a bzw. 10 a liegender Widerstand 9 c bzw. 10 c bedämpft das jeweilige Tiefpaßfilter.In the embodiment of FIG. 2 each Ver 11, 12 is a low-pass filter 9 or 10 downstream, which attenuates high-frequency signal components directly at the output. Each low-pass filter 9, 10 is designed as an LC filter with a choke 9 a or 10 a in the longitudinal branch and a capacitor 9 b or 10 b in the transverse branch. The resonance frequency of the filter is above the switching frequency of the clocked power supply device. A resistor 9 c or 10 c lying parallel to each choke 9 a or 10 a damps the respective low-pass filter.

Claims (3)

1. Getaktetes Stromversorgungsgerät mit einem positiven und einem negativen Betriebsspannungsanschluß (6, 7) zur Speisung einer Last (5) in zwei Stromrichtungen in einer gegen elek­ trische Störungen empfindlichen Umgebung, wobei die Verbin­ dungsleitungen (1, 2) zwischen der Last (5) und dem Stromver­ sorgungsgerät mit einer mit Masse verbundenen ersten Abschir­ mung (3) versehen sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zweite, innerhalb der ersten an­ geordnete Abschirmung (4) vorgesehen ist, wobei die zweite Abschirmung (4) mit einem der Betriebsspannungsanschlüsse (6, 7) verbunden ist.1. clocked power supply device with a positive and a negative operating voltage connection ( 6, 7 ) for supplying a load ( 5 ) in two current directions in an environment sensitive to electrical interference, the connecting lines ( 1, 2 ) between the load ( 5 ) and the power supply device are provided with a first shield ( 3 ) connected to ground, characterized in that a second shield is provided within the first shield ( 4 ), the second shield ( 4 ) having one of the operating voltage connections ( 6, 7 ) is connected. 2. Getaktetes Stromversorgungsgerät nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Be­ triebsspannungsanschlüsse (6, 7) über einen Kondensator (8) überbrückt sind, wobei die Kapazität des Kondensators (8) so dimensioniert ist, daß er für die Schaltfrequenzen des ge­ takteten Stromversorgungsgerätes näherungsweise einen Kurz­ schluß darstellt.2. Clocked power supply device according to claim 1, characterized in that the two operating voltage connections Be ( 6, 7 ) are bridged via a capacitor ( 8 ), the capacitance of the capacitor ( 8 ) being dimensioned such that it is suitable for the switching frequencies of the ge clocked power supply device approximately represents a short circuit. 3. Getaktetes Stromversorgungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Aus­ gang mit einem Tiefpaßfilter (9, 10) versehen ist.3. Clocked power supply device according to claim 1 or 2, characterized in that each output is provided with a low-pass filter ( 9, 10 ).
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