DE102006057986A1 - Verstärkereinrichtung - Google Patents

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Adam Albrecht
Horst KRÖCKEL
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0211Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the supply voltage or current
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Abstract

Eine Verstärkereinrichtung (7) weist eine Verstärkerschaltung (9), eine Energieversorgungseinrichtung (10), eine Schaltmatrix (12) und eine Steuereinrichtung (13) auf. Mittels der Verstärkerschaltung (9) ist ein hochfrequenter niederenergetischer Signalpuls (p) in einen korrespondierenden hochenergetischen Leistungspuls (P) verstärkbar. Mittels der Energieversorgungseinrichtung (10) ist die Verstärkerschaltung (9) mit elektrischer Energie versorgbar. Die Energieversorgungseinrichtung (10) weist eine Vielzahl von elektrischen Energiequellen (11-1 bis 11-4) auf. Mittels der Schaltmatrix (12) sind die elektrischen Energiequellen (11-1 bis 11-4) an die Verstärkerschaltung (9) anschaltbar. Ein Schaltzustand (Z) der Schaltmatrix (12) ist hierzu von der Steuereinrichtung (13) dynamisch einstellbar.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstärkereinrichtung, die eine Verstärkerschaltung und eine Energieversorgungseinrichtung aufweist. Mittels der Verstärkerschaltung ist ein hochfrequenter niederenergetischer Signalpuls in einen korrespondierenden Leistungspuls verstärkbar. Mittels der Energieversorgungseinrichtung ist die Verstärkerschaltung mit elektrischer Energie versorgbar.
  • Derartige Verstärkereinrichtungen sind allgemein bekannt. Sie werden insbesondere in Magnetresonanzanlagen zur Erzeugung von Sendepulsen für HF-Sendespulen verwendet. Es sind jedoch alternativ auch andere Anwendungen – beispielsweise bei Radaranlagen – denkbar.
  • Bei Magnetresonanzanlagen variieren die Anforderungen an die auszugebenden Leistungspulse in erheblichem Umfang. Dies gilt sowohl für die Dauer eines einzelnen Pulses als auch für dessen Maximalleistung und dessen Durchschnittsleistung sowie für die erforderlichen Ströme und Spannungen.
  • Es ist selbstverständlich möglich, die Verstärkerschaltung und die Energieversorgungseinrichtung derart auszulegen, dass sie in allen Betriebszuständen ordnungsgemäß arbeiten, obwohl die Energieversorgungseinrichtung permanent an die Verstärkerschaltung angeschaltet ist und eine von der Energieversorgungseinrichtung abgegebene Ausgangsspannung konstant ist bzw. möglichst konstant gehalten wird. Diese Vorgehensweise führt in der Praxis jedoch dazu, dass in der Verstärkerschaltung in vielen Betriebssituationen erhebliche Verlustleistungen auftreten. Insbesondere sind die Verlustleistungen erheblich höher, als wenn die Verstärkerschaltung mit Spannungswerten betrieben wird, die an den jeweiligen Betriebszustand der Verstärkerschaltung angepasst sind.
  • Das Anpassen des Spannungswertes führt zu einer Verringerung der Verlustleistung, die in der Verstärkerschaltung auftritt. Sie führt in vielen Fällen jedoch zu erheblichen Verlustleistungen in der Energieversorgungseinrichtung. Das Problem ist also nur verlagert, nicht jedoch gelöst.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verstärkereinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sie kostengünstig herstellbar und effizient betreibbar ist. Insbesondere soll die Verstärkereinrichtung insgesamt nur eine relativ geringe Verlustleistung aufweisen.
  • Die Aufgabe wird durch eine Verstärkereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß weist die Energieversorgungseinrichtung eine Vielzahl von elektrischen Energiequellen auf. Die Verstärkereinrichtung weist weiterhin eine Schaltmatrix auf, mittels derer die elektrischen Energiequellen an die Verstärkerschaltung anschaltbar sind. Schließlich weist die Verstärkereinrichtung eine Steuereinrichtung auf, von der dynamisch ein Schaltzustand der Schaltmatrix einstellbar ist.
  • Auf Grund der erfindungsgemäßen Lösung ist es insbesondere möglich, die einzelnen Energiequellen an die Verstärkerschaltung anzuschalten, ohne dass Instabilitäten, Takteinkopplungen oder auch unerwünschte Überraschungseffekte auftreten können.
  • Vorzugsweise ist die Schaltmatrix derart ausgebildet und von der Steuereinrichtung derart ansteuerbar, dass mindestens eine der Energiequellen singulär an die Verstärkerschaltung anschaltbar ist. Dadurch ist es möglich, zu einem bestimmten Zeitpunkt nur eine einzige der Energiequellen an die Verstärkerschaltung anzuschalten. Eine derartige Anschaltung einer einzigen Energiequelle ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der auszugebende Leistungspuls relativ geringe Spannungs- und/oder Stromerfordernisse aufweist.
  • Es ist möglich, dass nur eine einzige der Energiequellen einzeln an die Verstärkerschaltung anschaltbar ist. Alternativ ist es möglich, dass wählbar ist, welche der Energiequellen an die Verstärkerschaltung angeschaltet wird. Diese letztgenannte Vorgehensweise kann insbesondere dann sinnvoll und ausreichend sein, wenn Ausgangsspannungen der einzelnen Energiequellen und/oder Stromtragfähigkeiten der einzelnen Energiequellen voneinander verschieden sind. Diese Vorgehensweise kann auch dann sinnvoll sein, wenn eine Redundanz gewährleistet sein soll.
  • Vorzugsweise ist die Schaltmatrix – alternativ oder zusätzlich zum singulären Anschalten von Energiequellen an die Verstärkerschaltung – derart ausgebildet und von der Steuereinrichtung derart ansteuerbar, dass mindestens zwei der Energiequellen simultan an die Verstärkerschaltung anschaltbar sind. Dadurch kann die Verstärkerschaltung mit einer höheren Spannung und/oder mit einem höheren Strom versorgt werden.
  • Wenn die mindestens zwei Energiequellen zumindest im Wesentlichen gleiche Stromtragfähigkeiten aufweisen und im nicht an die Verstärkerschaltung angeschalteten Zustand relativ zueinander potentialfrei sind, ist die Schaltmatrix vorzugsweise derart ausgebildet und von der Steuereinrichtung derart ansteuerbar, dass die mindestens zwei Energiequellen in Reihe geschaltet an die Verstärkerschaltung anschaltbar sind. Wenn – alternativ oder zusätzlich zur zumindest im Wesentlichen gleichen Stromtragfähigkeit nebst Potentialfreiheit – die mindestens zwei Energiequellen gleiche Ausgangsspannungen liefern, ist die Schaltmatrix vorzugsweise derart ausgebildet und von der Steuereinrichtung derart ansteuerbar, dass die mindestens zwei Energiequellen parallel an die Verstärkerschaltung anschaltbar sind.
  • Vorzugsweise ist jede der Energiequellen über eine der jeweiligen Energiequelle proprietär zugeordnete Sekundärwicklungseinrichtung einer Transformatoreinrichtung und eine der jeweiligen Sekundärwicklungseinrichtung nachgeordnete Gleich richtereinrichtung aus einem Wechselspannungsnetz speisbar. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich auf besonders einfache Weise eine Potentialfreiheit der Energiequellen relativ zueinander.
  • Vorzugsweise ist die Transformatoreinrichtung als mehrphasige – insbesondere dreiphasige – Transformatoreinrichtung ausgebildet. Dadurch ergibt sich auf einfache Weise eine relativ geringe Welligkeit der von den Energiequellen abgegebenen Gleichspannung.
  • Vorzugsweise wirken die Sekundärwicklungseinrichtungen mit einer einzigen Primärwicklungseinrichtung zusammen, die mit dem Wechselspannungsnetz verbindbar ist. Durch diese Maßnahme vereinfacht sich der Aufbau der Transformatoreinrichtung.
  • Vorzugsweise weist die Transformatoreinrichtung mindestens eine weitere Sekundärwicklungseinrichtung auf, über die mindestens eine weitere Einrichtung, die keine an die Verstärkerschaltung anschaltbare elektrische Energiequelle ist, aus dem Wechselspannungsnetz speisbar ist. Durch diese Maßnahme ist es möglich, beispielsweise einen einzigen Systemtransformator vorzusehen, der alle in einer größeren Anlage benötigten Spannungen erzeugt. Die weitere Sekundärwicklungseinrichtung kann von den anderen Sekundärwicklungseinrichtungen potentialgetrennt sein. Alternativ kann sie mit einer (vorzugsweise aber nicht mit mehr als einer) der anderen Sekundärwicklungseinrichtungen potentialgekoppelt sein.
  • Vorzugsweise weist jede Energiequelle eine Grundspannungserzeugungseinrichtung und einen Spannungssteller auf. In diesem Fall ist der jeweilige Spannungssteller zwischen der jeweiligen Grundspannungserzeugungseinrichtung und der Schaltmatrix angeordnet. Der jeweilige Spannungssteller ist von der Steuereinrichtung derart ansteuerbar, dass er eine von der jeweiligen Grundspannungserzeugungseinrichtung gelieferte jeweilige Grundspannung auf eine jeweilige Ausgangsspannung einstellt. Durch diese Maßnahme sind die Ausgangsspannungen op timal einstellbar, insbesondere auf vorbestimmte Sollspannungen.
  • Ein Sollwert der jeweiligen Ausgangsspannung kann fest vorgegeben sein. Alternativ kann der Sollwert parametrierbar oder variabel sein.
  • Die Schaltmatrix weist Schaltelemente auf. Die Schaltelemente sind von der Steuereinrichtung vorzugsweise potentialgetrennt ansteuerbar. Auch durch Ansteuerung der Schaltmatrix durch die Steuereinrichtung ergibt sich somit keine nachteilige Potentialrückkopplung.
  • Die Schaltelemente können als Feldeffekttransistoren ausgebildet sein. In diesem Fall können die Energiequellen verlustarm und niederohmig an die Verstärkerschaltung angeschaltet werden und sehr hochohmig von der Verstärkerschaltung getrennt werden.
  • In einer bevorzugten Anwendung der Verstärkereinrichtung ist der Verstärkerschaltung eine HF-Sendespule einer Magnetresonanzanlage nachgeordnet, so dass der hochenergetische Leistungspuls der HF-Sendespule als Sendepuls zuführbar ist.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
  • 1 ein Blockschaltbild einer Magnetresonanzanlage,
  • 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Verstärkereinrichtung,
  • 3 eine mögliche Ausgestaltung der Verstärkereinrichtung von 2,
  • 4 eine mögliche Ausgestaltung einer Schaltmatrix und
  • 5 eine mögliche Ausgestaltung eines Schaltelements.
  • Gemäß 1 weist eine bildgebende Magnetresonanzanlage verschiedene Magnetsysteme 1, 2, 3 auf. Es handelt sich hierbei insbesondere um ein Grundmagnetsystem 1, ein Gradientenmagnetsystem 2 und ein Hochfrequenzsystem 3. Das Gradientenmagnetsystem 2 weist in der Regel drei Teilsysteme 4, 5, 6 auf, nämlich je ein Teilsystem 4, 5, 6 für die drei Achsen eines kartesischen Koordinatensystems. Das Grundmagnetsystem 1 und das Gradientenmagnetsystem 2 sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung von untergeordneter Bedeutung und werden nicht näher erläutert.
  • Im Laufe der Erfassung einer Rohdatensequenz der Magnetresonanzanlage wird einer Verstärkungseinrichtung 7 des Hochfrequenzsystems 3 zu bestimmten Zeitpunkten jeweils ein niederenergetischer Puls (Signalpuls) p zugeführt. Jeder niederenergetische Puls p weist einen vorbestimmten zeitlichen Verlauf auf, der von Puls p zu Puls p verschieden sein kann. Zwischen je zwei niederenergetischen Pulsen p liegt eine längere Pulspause. Die Verstärkereinrichtung 7 verstärkt den ihr zugeführten niederenergetischen Puls p und erzeugt so einen korrespondierenden Leistungspuls P. Den Leistungspuls P führt die Verstärkereinrichtung 7 einer HF-Sendespule 8 des Hochfrequenzsystems 3 als Sendepuls zu. Die Ausgestaltung der Verstärkereinrichtung 7 ist Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung. Sie wird nachfolgend in Verbindung mit den 2 bis 5 näher erläutert.
  • Gemäß 2 weist die Verstärkereinrichtung 7 eine Verstärkerschaltung 9 auf. Mittels der Verstärkerschaltung 9 ist der Signalpuls p in den Leistungspuls P verstärkbar. Der Leistungspuls P korrespondiert mit dem Signalpuls p, das heißt er entspricht – bis auf einen Verstärkungsfaktor V, mit dem der Signalpuls p verstärkt worden ist, – dem Signalpuls p.
  • Der Signalpuls p ist hochfrequent. Er weist in der Regel eine Frequenz auf, die zwischen 8 und 300 MHz liegt. Im Einzelfall kann die Frequenz sogar noch höher liegen.
  • Die Verstärkereinrichtung 7 weist weiterhin eine Energieversorgungseinrichtung 10 auf. Mittels der Energieversorgungseinrichtung 10 ist die Verstärkerschaltung 9 mit elektrischer Energie versorgbar. Die Energieversorgungseinrichtung 10 weist eine Vielzahl von elektrischen Energiequellen 11-1 bis 11-4 auf.
  • Zwischen der Energieversorgungseinrichtung 10 und der Verstärkerschaltung 9 ist eine Schaltmatrix 12 angeordnet. Die Schaltmatrix 12 ist ebenfalls Bestandteil der Verstärkereinrichtung 7. Mittels der Schaltmatrix 12 sind die elektrischen Energiequellen 11-1 bis 11-4 an die Verstärkerschaltung 9 anschaltbar.
  • Die Verstärkereinrichtung 7 weist weiterhin eine Steuereinrichtung 13 auf. Von der Steuereinrichtung 13 ist dynamisch ein Schaltzustand Z der Schaltmatrix 12 einstellbar. Mittels der Steuereinrichtung 13 ist also einstellbar, welche der Energiequellen 11-1 bis 11-4 auf welche Weise an die Verstärkerschaltung 9 angeschaltet sind.
  • In der Regel wird der Steuereinrichtung 13 eine Information I über den nächsten auszugebenden Leistungspuls P zugeführt. Anhand der Information I bestimmt die Steuereinrichtung 13 sodann den Schaltzustand Z und steuert die Schaltmatrix 12 entsprechend an. Alternativ oder zusätzlich zum Bestimmen des Schaltzustands Z anhand der Information I kann die Steuereinrichtung 13 den Schaltzustand Z in Abhängigkeit von Ausgangsspannungen U1 bis U4 bestimmen, welche die Energiequellen 11-1 bis 11-4 momentan aufweisen.
  • In der Regel wird der Schaltzustand Z vor dem Ausgeben des jeweiligen Leistungspulses P eingestellt und während des Ausgebens des Leistungspulses P beibehalten. Es ist alternativ jedoch möglich, den Schaltzustand Z während des Ausgebens des Leistungspulses P zu ändern.
  • Der Schaltzustand Z kann verschieden sein. Beispielsweise ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 13 eine einzige der Energiequellen 11-1 bis 11-4 oder mehrere der Energiequellen 11-1 bis 11-4 an die Verstärkerschaltung 9 anschaltet. In diesem Fall bestimmt die Steuereinrichtung 13 auch, welche der Energiequellen 11-1 bis 11-4 an die Verstärkerschaltung 9 angeschaltet werden und in welcher Verschaltung (parallel, in Serie, kombiniert) dies gegebenenfalls erfolgt. Hierauf wird später in Verbindung mit 4 noch eingegangen werden.
  • 3 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Verstärkereinrichtung 7 von 2. In dieser Ausgestaltung ist ein möglicher Aufbau der Energieversorgungseinrichtung 10 detailliert dargestellt.
  • Gemäß 3 können die Energiequellen 11-1 bis 11-4 relativ zueinander potentialfrei sein. Die Potentialfreiheit kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass jede der Energiequellen 11-1 bis 11-4 über eine der jeweiligen Energiequelle 11-1 bis 11-4 proprietär zugeordnete Sekundärwicklungseinrichtung 14-1 bis 14-4 einer Transformatoreinrichtung 15 aus einem Wechselspannungsnetz 16 speisbar ist. In diesem Fall ist in der Regel der jeweiligen Sekundärwicklungseinrichtung 14-1 bis 14-4 jeweils eine Gleichrichtereinrichtung 17-1 bis 17-4 nachgeordnet.
  • Im einfachsten Fall sind die Sekundärwicklungseinrichtungen 14-1 bis 14-4 einphasig ausgebildet. Pro Sekundärwicklungseinrichtung 14-1 bis 14-4 ist in diesem Fall eine einzige Sekundärwicklung vorhanden. Die Gleichrichtereinrichtungen 17-1 bis 17-4 sind im einfachsten Fall als einfache Halbwellengleichrichter ausgebildet, die eine einzige Diode aufweisen. Diese Ausgestaltung ist zwar möglich, nicht jedoch bevorzugt.
  • Vorzugsweise sind zumindest die Gleichrichtereinrichtungen 17-1 bis 17-4 als Brückengleichrichter ausgebildet. Weiterhin ist die Transformatoreinrichtung 15 vorzugsweise als mehrphasige Transformatoreinrichtung 15 ausgebildet. Insbesondere die Ausbildung als dreiphasige Transformatoreinrichtung 15 (Drehstromtransformator) ist möglich. Im Falle der Mehrphasigkeit der Transformatoreinrichtung 15 weist bereits das unmittelbare Ausgangssignal der Gleichrichtereinrichtungen 17-1 bis 17-4 eine erheblich reduzierte Welligkeit auf. Die Welligkeit kann gegebenenfalls durch Stützkondensatoren 18-1 bis 18-4, die den Gleichrichtereinrichtungen 17-1 bis 17-4 nachgeordnet sind, noch weiter reduziert werden.
  • Gemäß 3 wirken die Sekundärwicklungseinrichtungen 14-1 bis 14-4 mit einer einzigen Primärwicklungseinrichtung 19 der Transformatoreinrichtung 15 zusammen. Die Primärwicklungseinrichtung 19 ist mit dem Wechselspannungsnetz 16 verbunden. Die Primärwicklungseinrichtung 19 ist in der Regel analog zu den Sekundärwicklungseinrichtungen 14-1 bis 14-4 ausgebildet. Insbesondere weist die Primärwicklungseinrichtung 19 in der Regel die gleiche Phasenzahl auf wie die Sekundärwicklungseinrichtungen 14-1 bis 14-4.
  • Das Zusammenwirken der Sekundärwicklungseinrichtungen 14-1 bis 14-4 mit einer einzigen, gemeinsamen Primärwicklungseinrichtung 19 ist bevorzugt, aber nicht zwingend. Alternativ könnten die Sekundärwicklungseinrichtungen 14-1 bis 14-4 einzeln oder gruppenweise mit jeweils einer eigenen Primärwicklungseinrichtung 19 zusammenwirken.
  • Gemäß 3 weist die Transformatoreinrichtung 15 mindestens eine weitere Sekundärwicklungseinrichtung 14-5 auf. Über die weitere Sekundärwicklungseinrichtung 14-5 ist eine weitere Einrichtung 20 aus dem Wechselspannungsnetz 16 speisbar. Die weitere Einrichtung 20 ist keine an die Verstärkerschaltung 9 anschaltbare elektrische Energiequelle, sondern dient – prinzipiell beliebigen – anderen Zwecken. Die weitere Sekundärwicklungseinrichtung 14-5 kann die gleiche Phasenzahl aufwei sen wie die Primärwicklungseinrichtung 19 oder eine geringere Phasenzahl.
  • Jede Energiequelle 11-1 bis 11-5 weist eine Grundspannungserzeugungseinrichtung auf. Bei der Ausgestaltung gemäß 3 bilden beispielsweise jeweils eine der Sekundärwicklungseinrichtungen 14-1 bis 14-5 einschließlich der nachgeordneten Gleichrichtereinrichtungen 17-1 bis 17-5 nebst Stützkondensatoren 18-1 bis 18-5 jeweils eine derartige Grundspannungserzeugungseinrichtung. Die von den Grundspannungserzeugungseinrichtungen gelieferten Spannungen sind in der Regel nicht einstellbar. Die von den Energiequellen 11-1 bis 11-4 gelieferten Ausgangsspannungen U1 bis U4 sollen hingegen in der Regel konstant sein und einen vorbestimmten Sollwert U1* bis U4* aufweisen. Die Sollwerte U1* bis U4* können der Steuereinrichtung 13 fest vorgegeben sein. Alternativ können sie – siehe 3 – parametrierbar oder variabel sein.
  • Die Ausgangsspannungen U1 bis U4 werden mittels entsprechender Messeinrichtungen 21 erfasst und der Steuereinrichtung 13 zugeführt. Die Steuereinrichtung 13 steuert Spannungssteller 22-1 bis 22-4 an, die zwischen der jeweiligen Grundspannungserzeugungseinrichtung und der Schaltmatrix 12 angeordnet ist. Auf Grund der Ansteuerung durch die Steuereinrichtung 13 stellen die Spannungssteller 22-1 bis 22-4 die Grundspannungen auf die jeweilige Ausgangsspannung U1 bis U4 ein.
  • 4 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Schaltmatrix 12. Die Ausgestaltung der Schaltmatrix 12 (entsprechend 4) ist unabhängig von der Ausgestaltung der Energiequellen 11-1 bis 11-4 (entsprechend 3) realisierbar. Insbesondere ist es möglich, die Ausgestaltungen von 3 und von 4 getrennt voneinander oder miteinander kombiniert zu realisieren.
  • Die Ausgestaltung von 4 ist nicht zwingend. Es können alternativ komplexere oder einfachere Ausgestaltungen der Schaltmatrix 12 realisiert werden.
  • Gemäß 4 kann die Schaltmatrix 12 beispielsweise eine erste, eine zweite und eine dritte Gruppe G1 bis G3 von Schaltelementen 23 aufweisen. Jedes Schaltelement 23 ist von der Steuereinrichtung 13 – prinzipiell unabhängig von allen anderen Schaltelementen 23 – ansteuerbar. Dadurch können von der Steuereinrichtung 13 beispielsweise folgende Schaltzustände Z eingestellt werden.
    • – Die Steuereinrichtung 13 steuert eines der Schaltelemente 23 der ersten Gruppe G1 und das korrespondierende Schaltelement 23 der zweiten Gruppe G2 an, so dass genau eine der Energiequellen 11-1 bis 11-4 – beispielsweise die Energiequelle 11-2 – singulär an die Verstärkerschaltung 9 angeschaltet wird. Der Begriff „singulär" bedeutet hierbei, dass zu einem Zeitpunkt nur eine einzige der Energiequellen 11-1 bis 11-4 an die Verstärkerschaltung 9 angeschaltet ist. Je nachdem, welche zwei Schaltelemente 23 (je eines der ersten und der zweiten Gruppe G1, G2) angesteuert werden, kann jede der Energiequellen 11-1 bis 11-4 singulär an die Verstärkerschaltung 9 angeschaltet werden. Es sind jedoch alternativ andere Ausgestaltungen denkbar.
    • – Die Steuereinrichtung 13 steuert zwei (oder mehr) der Schaltelemente 23 der ersten Gruppe G1 und die korrespondierenden Schaltelemente 23 der zweiten Gruppe G2 an, so dass zwei (oder mehr) der Energiequellen 11-1 bis 11-4 simultan und parallel an die Verstärkerschaltung 9 angeschaltet sind. In diesem Fall sollten die simultan und parallel an die Verstärkerschaltung 9 angeschalteten Energiequellen 11-1 bis 11-4 gleiche Ausgangsspannungen U1 bis U4 liefern.
    • – Die Steuereinrichtung 13 steuert (mindestens) eines der Schaltelemente 23 der dritten Gruppe G3 sowie je eines der Schaltelemente 23 der ersten und der zweiten Gruppe G1, G2 an, so dass zwei (oder mehr) der Energiequellen 11-1 bis 11-4 simultan und in Reihe geschaltet an die Verstärker schaltung 9 angeschaltet werden. In diesem Fall sollten die in Reihe geschalteten Energiequellen 11-1 bis 11-4 – zumindest im Wesentlichen – gleiche Stromtragfähigkeiten aufweisen. Weiterhin müssen diejenigen der Energiequellen 11-1 bis 11-4, die in Reihe geschaltet an die Verstärkerschaltung 9 anschaltbar sind, relativ zueinander potentialfrei sein, solange sie von der Verstärkerschaltung 9 getrennt sind, also nicht an die Verstärkerschaltung 9 angeschaltet sind.
  • Auch Kombinationen der beschriebenen Vorgehensweisen sind möglich. So kann beispielsweise durch Ansteuerung von zwei Schaltelementen 23 der dritten Gruppe G3 eine Reihenschaltung der Energiequellen 11-1 und 11-2 einerseits und der Energiequellen 11-3 und 11-4 andererseits gebildet werden. Durch Ansteuern von je zwei Schaltelementen 23 der ersten und der zweiten Gruppe G1, G2 können die beiden Serienschaltungen von je zwei Energiequellen 11-1 bis 11-4 parallel an die Verstärkerschaltung 9 angeschaltet werden.
  • Der Umstand, dass die Schaltelemente 23 von der Steuereinrichtung 13 ansteuerbar sind, sollte keine Rückwirkung auf eine bestehende Potentialfreiheit der Energiequellen 11-1 bis 11-4 haben. Aus diesem Grund sind die Schaltelemente 23 von der Steuereinrichtung 13 vorzugsweise potentialgetrennt ansteuerbar. Beispielsweise können die Schaltelemente 23 gemäß 5 als Optokoppler realisiert sein. Auch andere potentialgetrennte Ausgestaltungen – beispielsweise als Übertrager oder dergleichen – sind möglich und denkbar.
  • Der Durchgangswiderstand von den Energiequellen 11-1 bis 11-4 zur Verstärkerschaltung 9 bzw. der Energiequellen 11-1 bis 11-4 untereinander sollte – je nachdem, ob das jeweilige Schaltelement 23 durchgeschaltet ist oder nicht – sehr klein oder sehr groß sein. Weiterhin sollte die Ansteuerung möglichst verlustleistungsarm erfolgen können. Vorzugsweise sind die Schaltelemente 23 daher gemäß 5 als Feldeffekttransistoren ausgebildet. Gegebenenfalls können sie in Verbindung mit der potentialgetrennten Ansteuerung als so genannte Photomosrelais ausgebildet sein.
  • Die vorliegende Erfindung wurde oben stehend in Verbindung mit vier Energiequellen 11-1 bis 11-4 erläutert. Ersichtlich ist die Anzahl an Energiequellen 11-1 bis 11-4 jedoch beliebig wählbar, wenn sie nur mindestens 2 beträgt. Es können also beispielsweise auch 3, 5, 6, 8, 10, 15, 20, ... Energiequellen 11-1 bis 11-4 vorhanden sein.
  • Die erfindungsgemäße Verstärkereinrichtung 7 ist insbesondere unabhängig davon, wie viele Energiequellen 11-1 bis 11-4 und gegebenenfalls mit welcher Verschaltung (parallel, in Serie, kombiniert) an die Verstärkerschaltung 9 angeschaltet sind, betreibbar. Auch ist die Stabilität des Betriebs unabhängig von der Form und – in Grenzen – dem Leistungsbedarf der Leistungspulse P gewährleistet.
  • Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.

Claims (15)

  1. Verstärkereinrichtung, – wobei die Verstärkereinrichtung eine Verstärkerschaltung (9) aufweist, mittels derer ein hochfrequenter niederenergetischer Signalpuls (p) in einen korrespondierenden hochenergetischen Leistungspuls (P) verstärkbar ist, – wobei die Verstärkereinrichtung eine Energieversorgungseinrichtung (10) aufweist, mittels derer die Verstärkerschaltung (9) mit elektrischer Energie versorgbar ist, – wobei die Energieversorgungseinrichtung (10) eine Vielzahl von elektrischen Energiequellen (11-1 bis 11-4) aufweist, – wobei die Verstärkereinrichtung eine Schaltmatrix (12) aufweist, mittels derer die elektrischen Energiequellen (11-1 bis 11-4) an die Verstärkerschaltung (9) anschaltbar sind, – wobei die Verstärkereinrichtung (7) eine Steuereinrichtung (13) aufweist, von der dynamisch ein Schaltzustand (Z) der Schaltmatrix (12) einstellbar ist.
  2. Verstärkereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmatrix (12) derart ausgebildet und von der Steuereinrichtung (13) derart ansteuerbar ist, dass mindestens eine der Energiequellen (11-1 bis 11-4) singulär an die Verstärkerschaltung (9) anschaltbar ist.
  3. Verstärkereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmatrix (12) derart ausgebildet und von der Steuereinrichtung (13) derart ansteuerbar ist, dass mindestens zwei der Energiequellen (11-1 bis 11-4) simultan an die Verstärkerschaltung (9) anschaltbar sind.
  4. Verstärkereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Energiequellen (11-1 bis 11-4) zumindest im Wesentlichen gleiche Stromtragfähigkeiten aufweisen und im nicht an die Verstärkerschaltung (9) angeschalte ten Zustand relativ zueinander potentialfrei sind und dass die Schaltmatrix (12) derart ausgebildet und von der Steuereinrichtung (13) derart ansteuerbar ist, dass die mindestens zwei Energiequellen (11-1 bis 11-4) in Reihe geschaltet an die Verstärkerschaltung (9) anschaltbar sind.
  5. Verstärkereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Energiequellen (11-1 bis 11-4) gleiche Ausgangsspannungen (U1 bis U4) liefern und dass die Schaltmatrix (12) derart ausgebildet und von der Steuereinrichtung (13) derart ansteuerbar ist, dass die mindestens zwei Energiequellen (11-1 bis 11-4) parallel an die Verstärkerschaltung (9) anschaltbar sind.
  6. Verstärkereinrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Energiequellen (11-1 bis 11-4) über eine der jeweiligen Energiequelle (11-1 bis 11-4) proprietär zugeordnete Sekundärwicklungseinrichtung (14-1 bis 14-4) einer Transformatoreinrichtung (15) und eine der jeweiligen Sekundärwicklungseinrichtung (14-1 bis 14-4) nachgeordnete Gleichrichtereinrichtung (17-1 bis 17-4) aus einem Wechselspannungsnetz (16) speisbar ist.
  7. Verstärkereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatoreinrichtung (15) als mehrphasige Transformatoreinrichtung (15) ausgebildet ist.
  8. Verstärkereinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklungseinrichtungen (14-1 bis 14-4) mit einer einzigen Primärwicklungseinrichtung (19) zusammenwirken, die mit dem Wechselspannungsnetz (16) verbindbar ist.
  9. Verstärkereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatoreinrichtung (15) mindestens eine weitere Sekundärwicklungseinrichtung (14-5) aufweist, über die mindestens eine weitere Einrichtung (20), die keine an die Verstärkerschaltung (9) anschaltbare elektrische Energiequelle ist, aus dem Wechselspannungsnetz (16) speisbar ist.
  10. Verstärkereinrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Energiequelle (11-1 bis 11-4) eine Grundspannungserzeugungseinrichtung und einen Spannungssteller (22-1 bis 22-4) aufweist, dass der jeweilige Spannungssteller (22-1 bis 22-4) zwischen der jeweiligen Grundspannungserzeugungseinrichtung und der Schaltmatrix (12) angeordnet ist und dass der jeweilige Spannungssteller (22-1 bis 22-4) von der Steuereinrichtung (13) derart ansteuerbar ist, dass er eine von der jeweiligen Grundspannungserzeugungseinrichtung gelieferte jeweilige Grundspannung auf eine jeweilige Ausgangsspannung (U1 bis U4) einstellt.
  11. Verstärkereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollwert (U1* bis U4*) der jeweiligen Ausgangsspannung (U1 bis U4) fest vorgegeben ist.
  12. Verstärkereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollwert (U1* bis U4*) der jeweiligen Ausgangsspannung (U1 bis U4) parametrierbar oder variabel ist.
  13. Verstärkereinrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmatrix (12) Schaltelemente (23) aufweist und dass die Schaltelemente (23) von der Steuereinrichtung (13) potentialgetrennt ansteuerbar sind.
  14. Verstärkereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (23) als Feldeffekttransistoren ausgebildet sind.
  15. Verstärkereinrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkerschaltung (9) eine HF-Sendespule (8) einer Magnetresonanzanlage nachgeordnet ist, so dass der hochenergetische Leistungspuls (P) der HF-Sendespule (8) als Sendepuls zuführbar ist.
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