JP2018535637A - スイッチングデバイスを有するx線システム - Google Patents
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Abstract
本発明は、対称な電源を有するX線システム86のNPCスイッチングデバイス10に関し、スイッチングデバイスが、高電圧レール24、28における追加の減衰抵抗器13、18によって修正される。これらの抵抗器は減衰抵抗器として働く。したがって、それらは、容量型である負荷100と組み合わせて特定の減衰をもたらす。さらに、追加の誘導子77をNPCスイッチングデバイスの出力48に設け、共鳴遷移が可能になる。NPCスイッチングデバイスが、カソード90とグリッド92とを備える、X線システムのグリッド容量に接続された場合、カソード及びグリッドがグリッド容量を形成し、スイッチングデバイスにおけるオーバーシュート及び整定時間を制御し、特に最小まで低減する。
Description
本発明は、スイッチングデバイス、X線システム、スイッチングデバイス及び/又はX線システムを制御するための方法、コンピュータプログラム要素、並びにコンピュータ可読媒体に関する。
X線撮像デバイスのような高出力デバイスにおいて、電源からのDC入力電圧は、ある周波数及び大きさを有するパルス出力電圧に転換される。パルス出力電圧は、負荷、特に容量型負荷を供給するのに使用される。例えば、パルス出力電圧は、X線管を動作させるのに使用される。
中性点クランプ(NPC:neutral−point−clamped)インバータは、これまで産業用ドライブエリア及び電力系統エリアで大きな注目を集めてきた。高い動作周波数を有するNPCインバータへの高まる需要を満たすために、ソフトスイッチングが実現すべき目標となりつつある。
米国特許出願公開第2014/0241507(A1)号は、NPCインバータを有する電気エネルギー供給システムに関する。
WO2013026179A1では、DC電源と、直列スイッチング回路と、第1の減衰抵抗器及び第2の減衰抵抗器とを備え、DC電源が、正レールと、中性レールと、負レールとを備え、第1の減衰抵抗器が、正レールと、直列スイッチング回路の第1の入力ノードとの間に接続され、第2の減衰抵抗器が、直列スイッチング回路の第2の入力ノードと負レールとの間に少なくとも間接的に接続され、出力が、負荷電流を提供するために負荷に接続されるように構成される、スイッチングデバイスが説明されている。
容量型負荷を有するNPCインバータを高いスイッチング周波数で動作させたとき、損失が非常に高くなることがある。さらに、スイッチング周波数の増大に伴って、NPC回路内にオーバーシュート又は発振が起きることがある。特に、オーバーシュートは、リンギングの初期部分として起きることがあり、それは、NPCのスイッチの最終ターンオン時の不完全なZVTにより起きることがある。
したがって、容量型負荷を動作させたときNPCの回路内のオーバーシュート又は発振を低減することが必要とされる。したがって、本発明の目的は、高い周波数で容量型負荷を動作させ、回路内のオーバーシュートが少ないスイッチングデバイスを提供することである。
本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、他の実施形態が従属請求項に組み込まれる。
以下に説明する本発明の特徴は、システム、方法、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体にも適用されることに留意されたい。
本発明の第1の態様によれば、DC電源と、直列スイッチング回路と、第1の減衰抵抗器及び第2の減衰抵抗器と、第1のダイオード及び第2のダイオードとを備えるスイッチングデバイスが提供される。DC電源は、正レールと、中性レールと、負レールとを備える。直列スイッチング回路は、第1のスイッチと、第2のスイッチと、第3のスイッチと、第4のスイッチとを備える。第1の減衰抵抗器は、正レールと、直列スイッチング回路の第1の入力ノードとの間に接続される。第1のスイッチは、第1の入力ノードと、直列スイッチング回路の第1のノードとの間に少なくとも間接的に接続される。第2のスイッチは、第1のノードと、直列スイッチング回路の第2のノードとの間に少なくとも間接的に接続される。第3のスイッチは、第2のノードと、直列スイッチング回路の第3のノードとの間に少なくとも間接的に接続される。第4のスイッチは、第3のノードと、直列スイッチング回路の第2の入力ノードとの間に少なくとも間接的に接続される。第2の減衰抵抗器は、第2の入力ノードと負レールとの間に少なくとも間接的に接続される。第1のダイオードは、中性レールと第1のノードとの間に少なくとも間接的に接続され、したがって、第1のダイオードは、順方向バイアスされたとき、電流を中性レールから第1のノードに通す。第2のダイオードは、中性レールと第3のノードとの間に少なくとも間接的に接続され、したがって、第2のダイオードは、順方向バイアスされたとき、電流を第3のノードから中性レールに通す。第2のノードは、直列スイッチング回路の出力ノードに少なくとも間接的に接続される。出力ノードは、負荷電流を提供するために負荷に接続されるように構成される。スイッチングデバイスは、第3のダイオードと第4のダイオードとを備える。第3のダイオードは、第1の減衰抵抗器と並列に結合され、したがって、第3のダイオードは、順方向バイアスされたとき、電流を第1の入力ノードから正レールに通す。第4のダイオードは、第2の減衰抵抗器と並列に結合され、したがって、第4のダイオードは、順方向バイアスされたとき、電流を負レールから第2の入力ノードに通す。
効果として、第1の減衰抵抗器及び第2の減衰抵抗器は、負荷と組み合わせて減衰を、特に臨界減衰をもたらし、負荷は高容量性部分を有するか、又は容量型である。したがって、第1及び第2の減衰抵抗器は、第1のスイッチ又は第4のスイッチをオンにした瞬間に発振を除去するか、又は減衰させる。
効果として、第3及び第4のダイオードは、わずかなパルスタイミングエラー及び/又はアーク放電の場合に、それぞれ、逆電流を正レール又は負レール中にダンプすることによって直列スイッチング回路にわたる過電圧を除去する。
例において、第3のダイオード及び/又は第4のダイオードは、高電圧ダイオードとして構成される。特に、第3のダイオード及び/又は第4のダイオードは、正レールと負レールとの間の電圧差の少なくともほぼ半分に対して構成される。
例において、DC電源は、そのレールによって形成される。
例において、スイッチ、特に、スイッチングデバイスのスイッチのうちの1つ、スイッチングデバイスのスイッチのうちの複数、又はスイッチングデバイスのスイッチのそれぞれは、直列に及び/又は並列に接続された複数のスイッチを備える部分回路によって形成される。そのような部分回路のスイッチは、同期してスイッチング動作を実行するように構成され、したがって、特に、より高い電圧機能を有する、単一のスイッチのように動作する。
例において、スイッチのうちの少なくとも1つ、スイッチのうちの複数又は各スイッチは、半導体スイッチ、特に、MOSFETスイッチ、FETスイッチ又はIGBTである。
スイッチングデバイスの例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイスは、それぞれ、第1、第2、第3、及び第4のスイッチと並列に結合される、第5のダイオード、第6のダイオード、第7のダイオード、及び第8のダイオードを備える。
結果として、第5、第6、第7及び第8のダイオードにより、スイッチ状態にかかわらず、スイッチを迂回することによって負荷からの逆電流、及び電源へのエネルギーの安全帰還が可能になる。ダイオードは、例えばIGBTの場合、MOSFETスイッチの内在ボディダイオードによって、又は追加の構成部品によって形成される。
スイッチングデバイスの別の例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイスは、第1の並列回路と第2の並列回路とを備える。第1の並列回路は、第3の抵抗器と、並列結合された第1のインダクタンスとを備える。第2の並列回路は、第4の抵抗器と、並列結合された第2のインダクタンスとを備える。第2のスイッチは、第1のノードと、直列スイッチング回路の第4のノードとの間に接続される。第1の並列回路は、第4のノードと第2のノードとの間に接続される。第2の並列回路は、第2のノードと、直列スイッチング回路の第5のノードとの間に接続される。第3のスイッチは、第5のノードと第3のノードとの間に接続される。
効果として、第1の並列回路及び第2の並列回路は、スイッチにおける、特に第2及び第3のスイッチにおける電圧スパイクを除去する。
別の効果として、第1の並列回路及び第2の並列回路は、スイッチにおける、特に第2のスイッチ及び第3のスイッチにおけるスイッチング損失を制限する。
スイッチングデバイスの別の例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイスは、第2のノードと出力ノードとの間に少なくとも間接的に接続される第3のインダクタンスを備える。
効果として、出力ノードにおける負荷が容量型である場合、負荷とDC電源との間のスイッチング動作の干渉を低減することができ、特に、過渡電流を主として第3のインダクタンスによって提供するときは、干渉はほとんどない。さらに、スイッチングチェーンの再充電部分のわずかな残りの非回生電流だけがDC電源によって供給される必要がある。したがって、DC電源の正又は負レールへ第2のノードの少しの残りの過渡電流を提供することが行われる。
スイッチングデバイスの別の例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイスは、第2のノードと出力ノードとの間に少なくとも間接的に接続される第5の抵抗器を備える。
例において、第3のインダクタンス及び第5の抵抗器は、第2のノードと出力ノードとの間に直列に又は並列に接続される。
効果として、第5の抵抗器は、出力ノードにおける発振を低減するために、減衰素子を形成する。
本発明の第2の態様によれば、X線システムが提供される。X線システムは、X線アノードと、X線カソードと、グリッドと、先行する例のいずれかによるスイッチングデバイスとを備える。グリッドは、X線アノードとX線カソードとの間に配置される。グリッドは、スイッチングデバイスの出力ノードに少なくとも間接的に接続される。
例において、グリッドは、X線グリッド及び/又は別の電極によって形成される。
例において、X線カソード及びグリッドは、グリッド容量を形成する。
例において、X線システムは、X線管を備え、X線管が、X線カソードと、X線アノードと、グリッドとを備える。
例において、X線システムの高速制御には、グリッドとX線カソードとの間の電圧を調整することが必要とされる。グリッド容量が大きく、及び/又はグリッド容量のスイッチング周波数が高い場合、損失が高くなることがある。グリッド容量を操作するためにX線システムのスイッチングデバイスを使用すること、したがって、容量性負荷を形成することは、利点及び効果をもたらし、それはスイッチングデバイスに対して説明されている。したがって、類似した利点及び効果がX線システムに適用される。
X線システムの例示的な実施形態によれば、X線システムは、第1、第2、第3及び第4のスイッチを制御するように構成される制御ユニットを備える。
効果として、制御ユニットは、スイッチングデバイスのスイッチを特に所定の順序で制御し、したがって、最小のオーバーシュート及び短い整定時間を実現することができる。さらに、スイッチングデバイスのトポロジーに基づいて、X線システムのスイッチングデバイス、及び特に減衰抵抗器は、グリッド容量と組み合わせて減衰をもたらす。
別の効果として、減衰抵抗器は、第1のスイッチ又は第4のスイッチのいずれかをオンにした瞬間に発振を除去する。
別の効果として、スイッチングデバイスの第3のインダクタンスは、過渡電流が、主として第3のインダクタンスによって提供され、スイッチングチェーンの充電部分のほんのわずかな残りの非回生電流が、DC電源によって供給されなければならないとき、グリッド容量とDC電源との間のスイッチング動作の妨害が少ないという利点をもたらす。このようにして、DC電源の正又は負レール中への第2のノード及び/又は出力ノードにおける少しの残りの遷移電流を提供する。
本発明の第3の態様によれば、本発明の第1の態様によるスイッチングデバイス及び/又は本発明の第2の態様によるX線システムを制御するための方法が提供される。方法は、
a) 第1のスイッチをオフに切り替え、第3のスイッチをオンに切り替える直列スイッチング回路の第1の状態において、直列スイッチング回路を第2の状態に転換するために、第1のスイッチ及び第2のスイッチがオンにされ、第3のスイッチ及び第4のスイッチがオフにされるステップと、
b) 直列スイッチング回路の第2の状態への転換後の時間を第1の時間として測定するステップと、
c) 直列スイッチング回路の第2の状態において、第1の時間が所定の第1の閾値時間に達したとき、直列スイッチング回路を第3の状態に転換するために、第2のスイッチをオフに切り替え、第4のスイッチをオンに切り替えるステップとを有する。
a) 第1のスイッチをオフに切り替え、第3のスイッチをオンに切り替える直列スイッチング回路の第1の状態において、直列スイッチング回路を第2の状態に転換するために、第1のスイッチ及び第2のスイッチがオンにされ、第3のスイッチ及び第4のスイッチがオフにされるステップと、
b) 直列スイッチング回路の第2の状態への転換後の時間を第1の時間として測定するステップと、
c) 直列スイッチング回路の第2の状態において、第1の時間が所定の第1の閾値時間に達したとき、直列スイッチング回路を第3の状態に転換するために、第2のスイッチをオフに切り替え、第4のスイッチをオンに切り替えるステップとを有する。
結果として、共鳴遷移の終了前に、第2のスイッチはオフにすることができ、第4のスイッチはオンにすることができ、それによって、スイッチングデバイスの出力ノードに接続された負荷が、特にX線システムのグリッド容量によって容量型である場合、オーバーシュートが低減又は除去され、最短整定時間が実現される。
例において、第1の閾値時間は、第1の閾値時間が共鳴遷移の遷移時間よりも短くなるように事前に規定され、それは容量性負荷及びスイッチングデバイスによって、特にその抵抗性素子、容量性素子及び/又は誘導性素子を用いて規定される。
方法の別の例示的な実施形態によれば、方法は、
d) 直列スイッチング回路を第4の状態に転換するために、第3の状態において、第4のスイッチをオフに切り替え、第2のスイッチをオンに切り替えるステップと、
e) 直列スイッチング回路の第4の状態への転換後の時間を第2の時間として測定するステップと、
f) 直列スイッチング回路の第4の状態において、第2の時間が所定の第2の閾値時間に達したとき、直列スイッチング回路を第1の状態に転換するために、第3のスイッチをオフに切り替え、第1のスイッチをオンに切り替えるステップとをさらに有する。
d) 直列スイッチング回路を第4の状態に転換するために、第3の状態において、第4のスイッチをオフに切り替え、第2のスイッチをオンに切り替えるステップと、
e) 直列スイッチング回路の第4の状態への転換後の時間を第2の時間として測定するステップと、
f) 直列スイッチング回路の第4の状態において、第2の時間が所定の第2の閾値時間に達したとき、直列スイッチング回路を第1の状態に転換するために、第3のスイッチをオフに切り替え、第1のスイッチをオンに切り替えるステップとをさらに有する。
結果として、別の共鳴遷移の終了前に、第3のスイッチをオフにすることができ、第1のスイッチをオンにすることができ、それによって、スイッチングデバイスの出力ノードに接続された負荷が、特にX線システムのグリッド容量によって容量型である場合、オーバーシュートが低減又は除去され、最短整定時間が実現される。
例において、第2の閾値時間は、第2の閾値時間が共鳴遷移の遷移時間よりも短くなるように事前に規定され、それは容量性負荷及びスイッチングデバイスによって、特にその抵抗性素子、容量性素子及び/又は誘導性素子を用いて規定される。
本発明の第4の態様によれば、本発明の第1の態様によるスイッチングデバイス及び/又は本発明の第2の態様によるX線システムを制御するための方法が提供される。方法は、
a’) 第1のスイッチ及び第2のスイッチをオフに切り替え、第3のスイッチをオンに切り替える直列スイッチング回路の第1の状態において、直列スイッチング回路を第2の状態に転換するために、第1のスイッチ及び第2のスイッチがオンにされ、第3のスイッチ及び第4のスイッチがオフにされるステップと、
b’) 直列スイッチング回路の第2の状態への転換後の時間を第1の時間として測定するステップと、
c’) 直列スイッチング回路の第2の状態において、第1の時間が所定の第1の閾値時間に達したとき、直列スイッチング回路を第3の状態に転換するために、第4のスイッチをオンに切り替えるステップとを有する。
a’) 第1のスイッチ及び第2のスイッチをオフに切り替え、第3のスイッチをオンに切り替える直列スイッチング回路の第1の状態において、直列スイッチング回路を第2の状態に転換するために、第1のスイッチ及び第2のスイッチがオンにされ、第3のスイッチ及び第4のスイッチがオフにされるステップと、
b’) 直列スイッチング回路の第2の状態への転換後の時間を第1の時間として測定するステップと、
c’) 直列スイッチング回路の第2の状態において、第1の時間が所定の第1の閾値時間に達したとき、直列スイッチング回路を第3の状態に転換するために、第4のスイッチをオンに切り替えるステップとを有する。
結果として、スイッチングデバイスの負荷、特にシステムのグリッド容量が操作される場合、第4のスイッチは、共鳴遷移の終了前にオンにすることができ、それによって、オーバーシュートが低減又は除去され、最短整定時間が実現される。
例において、第1の閾値時間は、第1の閾値時間が共鳴遷移の遷移時間よりも短くなるように事前に規定され、それは容量性負荷及びスイッチングデバイスによって、特にその抵抗性素子、容量性素子及び/又は誘導性素子を用いて規定される。
第4の態様による方法の例示的な実施形態によれば、方法は、
d’) 直列スイッチング回路を第4の状態に転換するために、第3の状態における、第3のスイッチ及び第4のスイッチをオフに切り替え、第2のスイッチをオンに切り替えるステップと、
e’) 直列スイッチング回路の第4の状態への転換後の時間を第2の時間として測定するステップと、
f’) 直列スイッチング回路の第4の状態において、直列スイッチング回路を第1の状態に転換するために、第2の時間が所定の第2の閾値時間に達したとき、第1のスイッチをオンに切り替えるステップとをさらに有する。
d’) 直列スイッチング回路を第4の状態に転換するために、第3の状態における、第3のスイッチ及び第4のスイッチをオフに切り替え、第2のスイッチをオンに切り替えるステップと、
e’) 直列スイッチング回路の第4の状態への転換後の時間を第2の時間として測定するステップと、
f’) 直列スイッチング回路の第4の状態において、直列スイッチング回路を第1の状態に転換するために、第2の時間が所定の第2の閾値時間に達したとき、第1のスイッチをオンに切り替えるステップとをさらに有する。
結果として、スイッチング回路によって動作される負荷が、例えばX線システムのグリッド容量によって容量型である場合、第1のスイッチは、共鳴遷移の終了前にオンにすることができ、それによって、オーバーシュートが低減又は除去され、最短整定時間が実現される。
本発明の第5の態様によれば、先行する例のうちの1つによる装置を制御するためのコンピュータプログラム要素が提供され、コンピュータプログラム要素は、処理ユニットによって実行されるとき、先行する例のうちの少なくとも1つによる方法のステップを実施するように適合される。
本発明の第6の態様によれば、コンピュータプログラム要素を記憶したコンピュータ可読媒体が提供される。
本発明の態様によれば、対称な電源を有するNPCスイッチングデバイスが提供され、それは高電圧レール内の追加の減衰抵抗器によって修正される。これらの抵抗器は減衰抵抗器として働く。したがって、それらは容量型である負荷と組み合わせて特定の減衰をもたらす。さらに、追加の誘導子が、共鳴遷移を可能にするNPCスイッチングデバイスの出力に設けられる。NPCスイッチングデバイスがカソードとグリッドとを備えるX線システムのグリッド容量に接続され、カソード及びグリッドがグリッド容量を形成する場合、スイッチングデバイスにおけるオーバーシュート及び整定時間を制御し、特に最小まで低減する。
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明する実施形態を参照することにより明らかとなり、明瞭となるであろう。
本発明の例示的な実施形態を以下の図面を参照して以下に説明する。
図1は、本発明によるスイッチングデバイス10の回路図の第1の例を概略的に示す。スイッチングデバイス10は、DC電源12と、直列スイッチング回路14と、第1の減衰抵抗器16及び第2の減衰抵抗器18と、第1のダイオード20及び第2のダイオード22とを備える。DC電源12は、正レール24と、中性レール26と、負レール28とを備える、直列スイッチング回路14は、第1のスイッチ30と、第2のスイッチ32と、第3のスイッチ34と、第4のスイッチ36とを備える。第1の減衰抵抗器16は、正レール24と、直列スイッチング回路14の第1の入力ノード38との間に接続される。第1のスイッチ30は、第1の入力ノード38と、直列スイッチング回路14の第1のノード40との間に少なくとも間接的に接続される。第2のスイッチ32は、第1のノード40と、直列スイッチング回路14の第2のノード42との間に少なくとも間接的に接続される。第3のスイッチ34は、第2のノード42と、直列スイッチング回路14の第3のノード44との間に少なくとも間接的に接続される。第4のスイッチ36は、第3のノード44と、直列スイッチング回路14の第2の入力ノード46との間に少なくとも間接的に接続される。第2の減衰抵抗器18は、第2の入力ノード46と負レール28との間に少なくとも間接的に接続される。第1のダイオード20は、中性レール26と第1のノード40との間に少なくとも間接的に接続され、したがって、第1のダイオード20は、順方向バイアスされたとき、電流を中性レール26から第1のノード40に通す。第2のダイオード22は、中性レール26と第3のノード44との間に少なくとも間接的に接続され、したがって、第2のダイオード22は、順方向バイアスされたとき、電流を第3のノード44から中性レール26に通す。第2のノード42は、直列スイッチング回路14の出力ノード48に少なくとも間接的に接続される。出力ノード48は、負荷電流を提供するために負荷に接続されるように構成される。
DC電源12は、そのレール24、26、28によって形成される。中性レール26は、0vの電圧を有することができる。正レール24は、0vよりも大きい電圧を有する。負レール28は、0vよりも低い電圧を有する。
例において、スイッチ30、32、34、36のそれぞれは、直列に及び/又は並列に接続された複数のスイッチを備える部分回路によって形成される。各部分回路のスイッチのそれぞれは、同期して切り替えることができ、したがって、単一のスイッチのように動作する。
例において、スイッチング回路10の出力ノード48に接続可能な負荷は、容量型である。
効果として、抵抗器16、18は、減衰抵抗器を形成する。特に、それらは、容量型負荷と組み合わせて臨界減衰をもたらす。したがって、抵抗器16、18は、第1のスイッチ30又は第4のスイッチ36を切り替えた瞬間に追加の発振を除去する。したがって、抵抗器16、18を介して、最終充電電流が流れなければならない。これにより、追加の発振が除去される。
図2は、本発明によるスイッチングデバイス10の回路図の第2の例を概略的に示す。回路図は、基本的に図1に示す回路図に対応する。スイッチングデバイス10は、それぞれ、第1、第2、第3及び第4のスイッチ30、32、34、36と並列に結合される、第5のダイオード50と、第6のダイオード52と、第7のダイオード54と、第8のダイオード56とをさらに備える。
結果として、第3、第4、第5及び第8のダイオードにより、スイッチ状態にかかわらず、スイッチを迂回する負荷からの逆電流及び電源へのエネルギーの安全帰還が可能になる。ダイオードは、例えばIGBTの場合、MOSFETスイッチの固有ボディダイオード又は追加の構成部品によって形成される。
図3は、本発明によるスイッチングデバイス10の回路図の第3の例を概略的に示す。
例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイス10は、第3のダイオード58と第4のダイオード60とを備える。第3のダイオード58は、第1の減衰抵抗器16と並列に結合され、したがって、第3のダイオード58は、順方向バイアスされたとき、電流を第1の入力ノード38から正レール24に通す。第4のダイオード60は、第2の減衰抵抗器18と並列に結合され、したがって、第4のダイオード60は、順方向バイアスされたとき、電流を負レール28から第2の入力ノード46に通す。
効果として、第7及び第4のダイオード58、60は、わずかなパルスタイミングエラー又はアーク放電が起きた場合、逆電流をそれぞれ正レール24又は負レール28中にダンプすることによって直列スイッチング回路14にわたる過電圧を除去するように構成される。スイッチングデバイス10の別の例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイス10は、第3のインダクタンス77を備え、第3のインダクタンス77が、第2のノード42と出力ノード48との間に少なくとも間接的に接続される。
効果として、出力ノード48における負荷100(例えば、図4に示す)が容量型である場合、過渡電流が主として第3のインダクタンス77によってもたらされ、スイッチングチェーンの再充電部分のほんのわずかな残りの非回生電流がDC電源12によって供給されなければならないため、負荷100とDC電源12との間のスイッチング動作の妨害はほとんどなく、したがって、DC電源12の正又は負レール24、28への第2のノード42における少しの残りの過渡電流がもたらされる。
図4は、スイッチングデバイス10の回路図の第4の例を概略的に示す。
スイッチングデバイス10の別の例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイス10は、第1の並列回路62と第2の並列回路64とを備える。第1の並列回路62は、第3の抵抗器68と、並列結合された第1のインダクタンス66とを備える。第2の並列回路は、第4の抵抗器72と、並列結合された第2のインダクタンス70とを備える。第2のスイッチ32は、第1のノード40と、直列スイッチング回路14の第4のノード74との間に接続される。第1の並列回路62は、第4のノード74と第2のノード42との間に接続される。第2の並列回路64は、第2のノード42と、直列スイッチング回路14の第5のノード76との間に接続される。第3のスイッチ34は、第5のノード76と第3のノード44との間に接続される。
効果として、並列回路62、64は、スイッチ30、32、34、36における電圧スパイクを除去する。
別の効果として、並列回路62、64は、スイッチ30、32、34、36におけるスイッチング損失を制限する。
スイッチングデバイス10の別の例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイス10は、第5の抵抗器94を備え、第5の抵抗器94が、第2のノード42と出力ノード48との間に少なくとも間接的に接続される。
例において、第3のインダクタンス77及び第5の抵抗器94は、第2のノード42と出力ノード48との間に直列に接続される。
図5は、本発明によるX線システム86の回路図の例を概略的に示す。X線システム86は、X線アノード88と、X線カソード90と、グリッド92と、スイッチングデバイス10の先行する例示的な実施形態のいずれかによるスイッチングデバイス10とを備える。グリッド92は、X線アノード88とX線カソード90との間に配置される。グリッド92は、出力ノード48に少なくとも間接的に接続される。
X線画像の露光はX線管の放出電流に依存し、X線管はX線アノード88とX線カソード90とを備える。X線管は、フィラメントを有するX線カソード90の加熱によって制御される。X線カソード90を加熱することは、遅い時定数を有するプロセスである。特に、放出電流を低減したとき、これは、「負」加熱がしばしば可能でないので、遅いカソード温度減衰を受ける。
代わりに、高速制御には、X線管はグリッド92を備える。X線システム86の、及び特にX線管の、グリッド92は、グリッド電極によって形成される。グリッド92は、X線管を二極管から三極管に変換するように構成され、それによって、グリッド92とX線カソード90との間の電圧を調整することによって高速放出電流変調が可能になる。電流の制御は、制御ユニット96によって実施される。
実用的な理由から、DC電源12を使用することが好ましい。さらに、正レール24における電圧及び負レール28における電圧を使用することが好ましく、X線カソード90の全放出電流を解放すること、又はそれを完全に遮断することが可能になる。特に制御ユニット96によって実施される高速制御では、電圧レベル間の遷移は高速でなければならない。電圧レベルの変化の間にグリッド92を用いて電荷を交換し、それによって、損失がもたらされる。X線カソード90とグリッド92とによって形成される、対応するグリッド容量が小さい場合、損失は小さいか又は許容可能である。しかし、グリッド容量が大きく、及び/又はグリッド92におけるスイッチング周波数が高い場合、損失は高くなる。
X線システム86に使用されるスイッチングデバイス10は、対称な電源12を備え、対称な電源12は、好ましくは減衰抵抗器16及び18によって修正される。減衰抵抗器16及び18は、スイッチングデバイス10における電圧オーバーシュート及びリンギングを制限する。したがって、短い整定時間を実現する。さらに、インダクタンス77をスイッチングデバイス10の直列スイッチング回路14の第2のノード42と出力ノード48との間に接続し、共鳴遷移が可能になる。
さらに設けられた第3のダイオード58及び第4のダイオード60は、わずかなパルスタイミングエラー及び/又はアーク放電の場合に、それぞれ、正レール24又は負レール28中に逆電流をダンプすることによって、直列スイッチング回路14にわたる過電圧を除去する。
X線システム86の例示的な実施形態によれば、X線システム86は、制御ユニット96を備え、制御ユニット96が、スイッチングデバイス10の第1、第2、第3及び第4のスイッチ30、32、34、36を制御するように構成される。
例において、グリッド92は、特にメッシュ形態を設けたグリッド電極として形成される。
図6は、本発明の第3の態様による方法の第1の状態流れ図を概略的に示す。この方法は、
ステップa)において、直列スイッチング回路14の第1の状態における、第1のスイッチ30をオフに切り替え、第3のスイッチ34をオンに切り替えるステップであって、その場合、直列スイッチング回路14を第2の状態に転換するために、第1のスイッチ30及び第2のスイッチ32がオンにされ、第3のスイッチ34及び第4のスイッチ36がオフにされる、切り替えるステップと、
ステップb)において、直列スイッチング回路14の第2の状態への転換後の時間を第1の時間t1として測定するステップと、
ステップc)において、直列スイッチング回路14の第2の状態において、直列スイッチング回路14を第3の状態に転換するために、第1の時間t1が所定の第1の閾値時間t1,thに達したとき、第2のスイッチ32をオフに切り替え、第4のスイッチ36をオンに切り替えるステップとを有する。
ステップa)において、直列スイッチング回路14の第1の状態における、第1のスイッチ30をオフに切り替え、第3のスイッチ34をオンに切り替えるステップであって、その場合、直列スイッチング回路14を第2の状態に転換するために、第1のスイッチ30及び第2のスイッチ32がオンにされ、第3のスイッチ34及び第4のスイッチ36がオフにされる、切り替えるステップと、
ステップb)において、直列スイッチング回路14の第2の状態への転換後の時間を第1の時間t1として測定するステップと、
ステップc)において、直列スイッチング回路14の第2の状態において、直列スイッチング回路14を第3の状態に転換するために、第1の時間t1が所定の第1の閾値時間t1,thに達したとき、第2のスイッチ32をオフに切り替え、第4のスイッチ36をオンに切り替えるステップとを有する。
図7は、スイッチングデバイス10の電流の第1の波形図を概略的に示す。
図8は、スイッチングデバイス10の電圧の第2の波形図を概略的に示す。
例において、第1の閾値時間t1,thは、出力ノード48における電流iout又は電圧voutの共鳴遷移時間ttransよりも短い。したがって、スイッチングデバイス10の負荷100及び素子により、第1の閾値時間t1,thが決定される。
図9は、スイッチ30、32、34、36のスイッチング状態の第3の波形図を概略的に示す。
図7、図8及び図9に概略的に示す波形図を見ると、共鳴遷移が時間Taから開始することが分かり、したがって、その時、ステップa)が実施される。したがって、共鳴遷移は、第1のスイッチ30をオフにし、第3のスイッチ34をオンにするステップとともに開始する。特にX線カソード90とグリッド92とによって形成された容量型負荷100は、インダクタンス77、第3のスイッチ34及び第2のダイオード22を介してDC電源12の中性レール26中に放電される。それによって、出力ノード48における電流ioutは、特に出力ノード48における電圧Voutが0であるとき、最大が実現されるまで増大する。インダクタンス77によって駆動されて、電流ioutは、同じ方向に流れ続け、電圧Voutの負電圧まで容量型負荷100を充電することを開始するが、その一方で、電流ioutは減衰する。
容量型負荷100によって、特にX線カソード90とグリッド92とによって形成された容量及びスイッチングデバイス10の素子によって、特に第5の抵抗器94及び/又はインダクタンス77によって、より具体的には、それぞれ、第1の並列回路62及び第2の並列回路64の抵抗68、72及びインダクタンス66、70も考慮することによって、共鳴遷移時間ttransが予め定められる。図7〜図9から分かるように、第1の閾値時間t1,thは、共鳴遷移時間ttransよりも短いものとして事前に規定される。
さらに、図7〜図9は、ステップa)が時間Taで実施されることを概略的に示す。したがって、第1の時間t1の測定は、時間Taとともに開始する。第1の時間t1が所定の第1の閾値時間t1,thに達した場合、ステップc)が実施され、第2のスイッチ32は、オフに切り替えられ、並びに第4のスイッチ36は、オンに切り替えられる。第4のスイッチ36をオンに切り替えることにより、容量型負荷100を充電することが可能になる。好ましくは、容量は、DC電源12の負レール28によって供給される負電圧まで完全に充電される。
結果として、共鳴遷移の終了前に、及び特に第1の時間t1が遷移時間ttransの終了に達する前であるが、共鳴遷移時間ttransよりも短い、所定の第1の閾値時間t1,thに達することによって、第2のスイッチ32はオフにされ、第4のスイッチ36はオンにされる。共鳴遷移の終了前に第2のスイッチ32をオフにし、第4のスイッチ36をオンにすることによって、オーバーシュートが除去され、最短整定時間を実現することができる。
図7は、正レール24における電流I42も概略的に示す。図8は、第2のノード42における電圧V42と、第2のスイッチ32の端子間の、特に第1のノード40と第4のノード74との間の電圧V32と、第1のスイッチ30の端子間における、特に第1の入力ノード38と第1のノード40との間の電圧V30とをやはり概略的に示す。
図9は、それぞれ、スイッチ30、32、34、36のスイッチング状態S30、S32、S34、S36を概略的に示す。
例において、ステップb)において「直列スイッチング回路14の第2の状態への転換後の時間を第1の時間t1として測定するステップ」の代わりに、ステップb)を「直列スイッチング回路14の第2の状態において、出力ノード48における出力電流ioutを決定するステップ」と規定することができる。さらに、ステップc)の「直列スイッチング回路14を第3の状態に転換するために、第1の時間t1が所定の第1の閾値時間t1,thに達する」というテキストの一節は、ステップc)を「直列スイッチング回路14を第3の状態に転換するために、出力電流ioutの大きさが所定の閾値電流に達する」というテキストの一節によって指定するように適合される。したがって、第2の状態から第3の状態への変更は、出力ノード48における出力電流iout及び対応する所定の閾値電流に基づいて実施される。
例において、出力ノード48における出力電流ioutを決定するステップは、出力ノード48における出力電流ioutを少なくとも間接的に感知することによって実施される。
別の例において、出力ノード48における出力電流ioutを決定するステップは、第1の状態から第2の状態への変更及びスイッチングデバイス10及び/又は容量型負荷100の所定の回路パラメータに基づいて出力ノード48における出力電流ioutを計算することによって実施される。したがって、出力ノード48における出力電流ioutは、所望の電流が設定されている対応する電流波形のオフライン事前計算によって決定される。
図10は、本発明の第3の態様による方法の第2の状態流れ図を概略的に示し、ステップa)、b)及びc)は、ステップを前に説明したものとして表す。
本発明の第3の態様による方法の例によれば、この方法は、
ステップd)において、直列スイッチング回路10を第4の状態に転換するために、第3の状態において、第4のスイッチ36をオフに切り替え、第2のスイッチ32をオンに切り替えるステップと、
ステップe)において、直列スイッチング回路の第4の状態への転換後の時間を第2の時間t2として測定するステップと、
ステップf)において、直列スイッチング回路14の第4の状態において、第2の時間t2が所定の第2の閾値時間t2,thに達したとき、直列スイッチング回路14を第1の状態に転換するために、第3のスイッチ34をオフに切り替え、第1のスイッチ30をオンに切り替えるステップとを有する。
ステップd)において、直列スイッチング回路10を第4の状態に転換するために、第3の状態において、第4のスイッチ36をオフに切り替え、第2のスイッチ32をオンに切り替えるステップと、
ステップe)において、直列スイッチング回路の第4の状態への転換後の時間を第2の時間t2として測定するステップと、
ステップf)において、直列スイッチング回路14の第4の状態において、第2の時間t2が所定の第2の閾値時間t2,thに達したとき、直列スイッチング回路14を第1の状態に転換するために、第3のスイッチ34をオフに切り替え、第1のスイッチ30をオンに切り替えるステップとを有する。
図9は、第4のスイッチ36がオフに切り替えられ、第2のスイッチ32がオンに切り替えられることを時間Tcにおいて概略的に示す。第4のスイッチ36をオフに切り替え、第2のスイッチ32をオンに切り替えることによって、別の共鳴遷移が開始する。容量型負荷100、特に、X線カソード90とグリッド92とによって形成された容量は、スイッチングデバイス10を介して、特にDC電源12の中性レール26から第5の抵抗94、インダクタンス77及び第1のダイオード20を介して充電される。出力ノード48における電流ioutは、最大が実現されるまで、特に出力ノードにおける電圧Voutが0vであるとき、増大する。インダクタンス77によって駆動されて、電流ioutは同じ方向に流れ続け、容量型負荷100を正電圧まで充電することを開始するが、その一方で、電流ioutは減衰する。
例において、所定の第2の閾値時間t2,thは、所定の第1の閾値時間t1,thに対応する。結果として、共鳴遷移ttransの終了前に第3のスイッチ34はオフに切り替えられ、第1のスイッチ30はオンに切り替えられ、それによって、オーバーシュートが除去され、及び/又は最短整定時間が実現される。
過渡電流が、少なくとも当初は、中性レール26中に流れるが、スイッチングの再充電部分のわずかな残りの非回生電流がDC電源12によって印加されなければならないとき、説明した方法のステップに対する、特に容量型負荷100及びDC電源12に対するスイッチング動作の妨害はほとんどない。
例において、ステップe)において、「直列スイッチング回路14の第4の状態への転換後の時間を第2の時間t2として測定するステップ」の代わりに、「直列スイッチング回路14の第4の状態において、出力ノード48における出力電流ioutを決定するステップ」が実施される。さらに、ステップf)の「直列スイッチング回路14を第1の状態に転換するために、第2の時間t2が所定の第2の閾値時間t2,thに達する」という特徴は、「直列スイッチング回路14を第1の状態に転換するために、出力ノード48における出力電流ioutの大きさが所定の第2の閾値電流に達する」という特徴で置き換えられる。
例において、出力ノード48における出力電流ioutを決定するステップは、出力ノード48における出力電流を少なくとも間接的に感知することによって実施される。
別の例において、出力ノード48における出力電流ioutは、所望の電流が設定されている電流波形のオフライン事前計算によって決定される。
別の例において、出力ノード48における出力電流ioutを決定するステップは、第3の状態から第4の状態への変更及びスイッチングデバイス10及び/又は容量型負荷100の所定の回路パラメータに基づいて出力ノード48における出力電流ioutを計算することによって実施される。
図11〜図15に対する以下の説明は、本発明の第4の態様による方法の代替実施形態に関する。それらの類似性により、必要に応じて、本発明の第3の態様による方法の上記の説明への参照が行われる。
図11は、本発明の第4の態様による方法の第3の状態流れ図を概略的に示す。方法は、
a’) 第1のスイッチ30及び第2のスイッチ32をオフに切り替え、第3のスイッチ34をオンに切り替える直列スイッチング回路14の第1の状態において、直列スイッチング回路14を第2の状態に転換するために、第1のスイッチ30及び第2のスイッチ32はオンにされ、第3のスイッチ34及び第4のスイッチ36はオフにされるステップと、
b’) 直列スイッチング回路14の第2の状態への転換後の時間を第1の時間t’1として測定するステップと、
c’) 直列スイッチング回路14の第2の状態において、第1の時間t’1が所定の第1の閾値時間t’1,thに達したとき、直列スイッチング回路14を第3の状態に転換するために、第4のスイッチ36をオンに切り替えるステップとを有する。
a’) 第1のスイッチ30及び第2のスイッチ32をオフに切り替え、第3のスイッチ34をオンに切り替える直列スイッチング回路14の第1の状態において、直列スイッチング回路14を第2の状態に転換するために、第1のスイッチ30及び第2のスイッチ32はオンにされ、第3のスイッチ34及び第4のスイッチ36はオフにされるステップと、
b’) 直列スイッチング回路14の第2の状態への転換後の時間を第1の時間t’1として測定するステップと、
c’) 直列スイッチング回路14の第2の状態において、第1の時間t’1が所定の第1の閾値時間t’1,thに達したとき、直列スイッチング回路14を第3の状態に転換するために、第4のスイッチ36をオンに切り替えるステップとを有する。
図12は、本発明の第4の態様による方法に対応する電流の第4の波形図を概略的に示す。
図13は、本発明の第4の態様による方法に対応する電圧の第5の波形図を概略的に示す。
図14は、本発明の第4の態様による方法によるスイッチのスイッチング状態の第6の波形図を概略的に示す。
図12、図13及び図14に対して、時間T’aにおいて、直列スイッチング回路14は、その第1の状態にある。図14において特に、信号線S30、S32、S34及びS34は、それぞれ、スイッチ30、32、34及び36のスイッチング状態に対応する。
直列スイッチング回路14の第1の状態から直列スイッチング回路14の第2の状態への転換は、時間T’aで行われる。同時に、共鳴遷移が、第1のスイッチ30のオフへの切り替え、第2のスイッチ32のオフへの切り替え及び第3のスイッチ34のオンへの切り替えとともに開始する。容量型負荷100、特にX線カソード90とグリッド92とによって形成された容量は、そこで直ちに、インダクタンス77、第3のスイッチ34及び第2のダイオード22を介してDC電源12の中性レール26中に放電される。インダクタンス77によって駆動されて、電流は、同じ方向に流れ続けることができ、容量型負荷100を負電圧まで充電することを開始するが、その一方で、電流は減衰する。
電流の共鳴遷移は、好ましくは、遷移時間ttransに対応する。遷移時間は、容量型負荷100及びスイッチングデバイス10の素子によって、特に第5の抵抗器94及び/又はインダクタンス77によって、予め定められる。好ましくは、所定の第1の閾値時間t’1,thは、遷移時間ttransよりも短い。
結果として、第4のスイッチ36は、オーバーシュートを低減又は除去し、及び/又は最短整定時間を実現するために、ステップa’)において開始されている共鳴遷移の終了前にオンにされる。
第4のスイッチ36をオンにすることにより、容量型負荷100をさらに充電すること、特にそれをDC電源12の負レール28の負電圧まで完全に充電することが可能になる。
例において、ステップb’)において、「直列スイッチング回路14の第2の状態への転換後の時間を第1の時間t’1として測定するステップ」の代わりに、「直列スイッチング回路14の第2の状態において、出力ノード48における出力電流ioutを決定するステップ」が実施される。さらに、ステップc’)において、「直列スイッチング回路14を第3の状態に転換するために、第1の時間t’1が所定の第1の閾値時間t’1,thに達する」という特徴は、「直列スイッチング回路14を第3の状態に転換するために、出力ノード48における出力電流ioutの大きさが所定の閾値電流に達する」という特徴で置き換えられる。効果及び利点に対して、本発明の第3の態様による方法の第1の実施形態への参照が類似したやり方で行われる。
図15は、本発明の第4の態様による方法の別の例の第4の状態流れ図を概略的に示す。
本発明の第4の態様による方法の別の例によれば、方法は、
d’) 直列スイッチング回路14を第4の状態に転換するために、第3の状態において、第3及び第4のスイッチをオフに切り替え、第2のスイッチをオンに切り替えるステップと、
e’) 直列スイッチング回路の第4の状態への転換後の時間を第2の時間t’2として測定するステップと、
f’) 直列スイッチング回路14の第4の状態において、第2の時間t’2が所定の第2の閾値時間t’2,thに達したとき、直列スイッチング回路を第1の状態に転換するために、第1のスイッチ30をオンに切り替えるステップとを有する。
d’) 直列スイッチング回路14を第4の状態に転換するために、第3の状態において、第3及び第4のスイッチをオフに切り替え、第2のスイッチをオンに切り替えるステップと、
e’) 直列スイッチング回路の第4の状態への転換後の時間を第2の時間t’2として測定するステップと、
f’) 直列スイッチング回路14の第4の状態において、第2の時間t’2が所定の第2の閾値時間t’2,thに達したとき、直列スイッチング回路を第1の状態に転換するために、第1のスイッチ30をオンに切り替えるステップとを有する。
第3及び第4のスイッチ34、36をオフに切り替え、第2のスイッチ32をオンに切り替えることにより、時間T’cから始まる別の共鳴遷移が生じる。容量型負荷100は、そこで直ちに、インダクタンス77、第2のスイッチ32及び第1のダイオード20を介してDC電源12の中性レール26から充電される。それによって、出力ノード48における出力電流ioutは、特に出力ノード48における外部容積Voutが0vであるとき、最大が実現されるまで増大する。インダクタンス77によって駆動されて、出力電流ioutは、同じ方向に流れ続け、容量型負荷100を正電圧まで充電することを開始するが、その一方で、出力電流ioutは減衰する。
第2の時間t’2が、特に所定の第1の閾値時間t’1,thに対応する、所定の第2の閾値時間t’2,thに達したとき、第1のスイッチ30はオンに切り替えられる。
結果として、第1のスイッチ30は、対応する共鳴遷移の終了前にオンにされ、それによって、オーバーシュートが除去され、及び/又は最短整定時間が実現される。
例において、ステップe’)において、「直列スイッチング回路の第4の状態への転換後の時間を第2の時間t’2として測定するステップ」という特徴は、「直列スイッチング回路14の第4の状態において、出力ノード48における出力電流ioutを決定するステップ」という特徴で置き換えられる。さらに、ステップf’)において、「第2の時間t’2が所定の第2の閾値時間t’2,thに達する」という特徴は、好ましくは、「出力ノード48における出力電流ioutの大きさが所定の閾値電流に達する」という特徴で置き換えられる。
本発明の第4の態様の、特にその例の、本発明の第3の態様に類似した好ましい構成により、それぞれの例及び好ましい特徴への参照が類似したやり方で行われる。
本発明の別の例によれば、コンピュータプログラム要素が提供され、コンピュータプログラム要素は、処理ユニットによって実行されるとき、本発明による方法の好ましい実施形態のうちの少なくとも1つを実行するように適合される。
本発明の別の例によれば、その上にプログラム要素を記憶したコンピュータ可読媒体が提供され、プログラム要素は、処理ユニットによって実行されるとき、本発明の方法の少なくとも1つの例又は実施形態を実行するように適合される。
コンピュータプログラム要素は、コンピュータユニットに記憶され、それもまた本発明の実施形態の一部である。このコンピューティングユニットは、上記の方法のステップを実施するように、又は上記の方法のステップの実施を誘起するように適合される。さらに、コンピューティングユニットは上記の装置の構成部品を動作させるように適合される。コンピューティングユニットは、自動的に動作するように、及び/又はユーザの命令を実行するように適合される。コンピュータプログラムは、データプロセッサの作業メモリに読み込まれる。したがって、データプロセッサは、本発明の方法を実行するように装備される。
本発明の実施形態は、様々な主題を参照して説明していることに留意されたい。特に、いくつかの実施形態は、デバイスを参照して説明しているが、他の実施形態は、方法を参照して説明している。しかし、当業者は、特に他の記載がない限り、1つの主題に属する特徴の任意の組合せに加えて、様々な主題に関係する特徴間の任意の組合せも、本出願とともに開示されることが考慮されていることを上記から推測する。しかし、すべての特徴は、組み合わせることができ、特徴の単なる総和を上回る相乗効果をもたらすことができる。
本発明を図面及び前述の説明において例示し、詳細に説明してきたが、そのような例示及び説明は、制限的ではなく、例示的又は模範的であると考慮するものとする。本発明は、開示した実施形態に限定されない。開示した実施形態の他の変形を、特許請求された発明を実施する際に当業者によって図面、開示、及び従属請求項の検討により理解し、実施することができる。
特許請求の範囲において、「備える(comprising)」という単語は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「1つの(a)」又は「1つの(an)」は、複数を除外しない。スイッチ又は他のユニットは、特許請求の範囲に記載された、いくつかの品目の機能を果たすことができる。ある方策が、互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組合せを有利に使用できないことを示していない。特許請求の範囲における任意の参照符号は、その範囲を限定するものと解釈してはならない。
Claims (14)
- DC電源と、
直列スイッチング回路と、
第1の減衰抵抗器及び第2の減衰抵抗器と、
第1のダイオード及び第2のダイオードと、
第3のダイオード及び第4のダイオードとを備え、
前記DC電源は、正レールと、中性レールと、負レールとを備え、前記直列スイッチング回路は、第1のスイッチと、第2のスイッチと、第3のスイッチと、第4のスイッチとを備え、前記第1の減衰抵抗器は、前記正レールと、前記直列スイッチング回路の第1の入力ノードとの間に接続され、前記第1のスイッチは、前記第1の入力ノードと、前記直列スイッチング回路の第1のノードとの間に少なくとも間接的に接続され、前記第2のスイッチは、前記第1のノードと、前記直列スイッチング回路の第2のノードとの間に少なくとも間接的に接続され、前記第3のスイッチは、前記第2のノードと、前記直列スイッチング回路の第3のノードとの間に少なくとも間接的に接続され、前記第4のスイッチは、前記第3のノードと、前記直列スイッチング回路の第2の入力ノードとの間に少なくとも間接的に接続され、前記第2の減衰抵抗器は、前記第2の入力ノードと前記負レールとの間に少なくとも間接的に接続され、前記第1のダイオードは、前記中性レールと前記第1のノードとの間に少なくとも間接的に接続され、前記第1のダイオードは、順方向バイアスされたとき、電流を前記中性レールから前記第1のノードに通し、前記第2のダイオードは、前記中性レールと前記第3のノードとの間に少なくとも間接的に接続され、前記第2のダイオードは、順方向バイアスされたとき、電流を前記第3のノードから前記中性レールに通し、前記第2のノードは、前記直列スイッチング回路の出力ノードに少なくとも間接的に接続され、前記出力ノードは、負荷電流を提供するために負荷に接続され、
前記第3のダイオードは、前記第1の減衰抵抗器と並列に結合され、前記第3のダイオードは、順方向バイアスされたとき、電流を前記第1の入力ノードから前記正レールに通し、前記第4のダイオードは、前記第2の減衰抵抗器と並列に結合され、前記第4のダイオードは、順方向バイアスされたとき、電流を前記負レールから前記第2の入力ノードに通す、
スイッチングデバイス。 - それぞれ、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のスイッチと並列に結合される、第5のダイオード、第6のダイオード、第7のダイオード、及び第8のダイオードを備える、請求項1に記載のスイッチングデバイス。
- 第1の並列回路と第2の並列回路とを備え、前記第1の並列回路は、第3の抵抗器と、並列結合された第1のインダクタンスとを備え、前記第2の並列回路は、第4の抵抗器と、並列結合された第2のインダクタンスとを備え、前記第2のスイッチは、前記第1のノードと、前記直列スイッチング回路の第4のノードとの間に接続され、前記第1の並列回路は、前記第4のノードと前記第2のノードとの間に接続され、前記第2の並列回路は、前記第2のノードと、前記直列スイッチング回路の第5のノードとの間に接続され、前記第3のスイッチは、前記第5のノードと前記第3のノードとの間に接続されている、請求項1又は2に記載のスイッチングデバイス。
- 前記第3のノードと前記出力ノードとの間に少なくとも間接的に接続される第3のインダクタンスを備える、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のスイッチングデバイス。
- 前記第2のノードと前記出力ノードとの間に少なくとも間接的に接続される第5の抵抗器を備える、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のスイッチングデバイス。
- X線アノードと、
X線カソードと、
グリッドと、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載のスイッチングデバイスとを備え、
前記グリッドは、前記X線アノードと前記X線カソードとの間に配置され、前記グリッドは、前記出力ノードに少なくとも間接的に接続されている、
X線システム。 - 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のスイッチを制御する制御ユニットを備える、請求項6に記載のX線システム。
- 前記制御ユニットは、請求項9乃至12のいずれか一項に記載の方法のステップを実施する、請求項6又は7に記載のX線システム。
- 請求項1乃至5のいずれか一項に記載のスイッチングデバイス及び/又は請求項6乃至8のいずれか一項に記載のX線システムを制御するための方法であって、
a)前記第1のスイッチをオフに切り替え、前記第3のスイッチをオンに切り替える前記直列スイッチング回路の第1の状態において、前記直列スイッチング回路を第2の状態に転換するために、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチがオンにされ、前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチがオフにされるステップと、
b)前記直列スイッチング回路の前記第2の状態への転換後の時間を第1の時間として測定するステップと、
c)前記直列スイッチング回路の前記第2の状態において、前記第1の時間が所定の第1の閾値時間に達したとき、前記直列スイッチング回路を第3の状態に転換するために、前記第2のスイッチをオフに切り替え、前記第4のスイッチをオンに切り替えるステップとを有する、
方法。 - d)前記直列スイッチング回路を第4の状態に転換するために、前記第3の状態において、前記第4のスイッチをオフに切り替え、前記第2のスイッチをオンに切り替えるステップと、
e)前記直列スイッチング回路の前記第4の状態への転換後の時間を第2の時間として測定するステップと、
f)前記直列スイッチング回路の前記第4の状態において、前記第2の時間が所定の第2の閾値時間に達したとき、前記直列スイッチング回路を前記第1の状態に転換するために、前記第3のスイッチをオフに切り替え、前記第1のスイッチをオンに切り替えるステップとをさらに有する、
請求項9に記載の方法。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載のスイッチングデバイス及び/又は請求項6乃至8のいずれか一項に記載のX線システムを制御するための方法であって、
a’)前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチをオフに切り替え、前記第3のスイッチをオンに切り替える前記直列スイッチング回路の第1の状態において、前記直列スイッチング回路を第2の状態に転換するために、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチがオンにされ、前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチがオフにされるステップと、
b’)前記直列スイッチング回路の前記第2の状態への転換後の時間を第1の時間として測定するステップと、
c’)前記直列スイッチング回路の前記第2の状態において、前記第1の時間が所定の第1の閾値時間に達したとき、前記直列スイッチング回路を第3の状態に転換するために、前記第4のスイッチをオンに切り替えるステップとを有する、
方法。 - d’)前記直列スイッチング回路を第4の状態に転換するために、前記第3の状態において、前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチをオフに切り替え、前記第2のスイッチをオンに切り替えるステップと、
e’)前記直列スイッチング回路の前記第4の状態への転換後の時間を第2の時間として測定するステップと、
f’)前記直列スイッチング回路の前記第4の状態において、前記第2の時間が所定の第2の閾値時間に達したとき、前記直列スイッチング回路を前記第1の状態に転換するために、前記第1のスイッチをオンに切り替えるステップとをさらに有する、
請求項11に記載の方法。 - 処理ユニットによって実行されるとき、請求項9乃至12のいずれか一項に記載の方法のステップを実施する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のスイッチングデバイス及び/又は請求項6乃至8のいずれか一項に記載のX線システムを制御するためのコンピュータプログラム。
- 請求項13に記載のコンピュータプログラムを記憶した、コンピュータ可読媒体。
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