DE102018205814A1

DE102018205814A1 - Circuit arrangement for generating a high voltage of an X-ray tube

Info

Publication number: DE102018205814A1
Application number: DE102018205814.8A
Authority: DE
Inventors: Walter Beyerlein; Stefan Waffler; Thomas Weidinger
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2019-04-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Erzeugen einer Hochspannung einer Röntgenröhre, eine Röntgeneinrichtung und ein Verfahren für ein Erzeugen einer Hochspannung einer Röntgenröhre.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für ein Erzeugen einer Hochspannung einer Röntgenröhre weist
- eine Netzeingangsschaltung für ein Erzeugen einer Zwischenkreisspannung,
- eine Wechselrichterschaltung für ein Erzeugen einer hochfrequenten Wechselspannung mit einer zugeordneten Wechselrichtergesamtleistung unter Verwendung der Zwischenkreisspannung,
- einen Hochspannungserzeuger für ein Erzeugen der Hochspannung der Röntgenröhre unter Verwendung der hochfrequenten Wechselspannung und
- eine Ansteuerschaltung auf,
- wobei die Wechselrichterschaltung mehrere Wechselrichtereinheiten in einer Parallelschaltung aufweist, wobei jede Wechselrichtereinheit eine Ausgangsleistung aufweist und wobei zumindest eine Wechselrichtereinheit der mehreren Wechselrichtereinheiten derart schaltbar ist, dass die Ausgangsleistung der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit abschaltbar oder einschaltbar ist, und
- wobei die Ansteuerschaltung zu einem derartigen Schalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit ausgebildet ist, dass eine Summe von zugeschalteten Ausgangsleistungen die Wechselrichtergesamtleistung ergibt.

The invention relates to a circuit arrangement for generating a high voltage of an X-ray tube, an X-ray device and a method for generating a high voltage of an X-ray tube.
The circuit arrangement according to the invention for generating a high voltage of an X-ray tube has
a network input circuit for generating a DC link voltage,
an inverter circuit for generating a high-frequency alternating voltage with an associated inverter total power using the intermediate circuit voltage,
a high voltage generator for generating the high voltage of the X-ray tube using the high frequency AC voltage and
a drive circuit,
wherein the inverter circuit has a plurality of inverter units in a parallel connection, wherein each inverter unit has an output power and wherein at least one inverter unit of the plurality of inverter units is switchable such that the output power of the at least one switchable inverter unit can be switched off or switched on, and
- Wherein the drive circuit is designed for such a switching of the at least one switchable inverter unit that a sum of switched output power results in the inverter total power.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Erzeugen einer Hochspannung einer Röntgenröhre, eine Röntgeneinrichtung und ein Verfahren für ein Erzeugen einer Hochspannung einer Röntgenröhre.The invention relates to a circuit arrangement for generating a high voltage of an X-ray tube, an X-ray device and a method for generating a high voltage of an X-ray tube.

Typischerweise wird eine Schaltungsanordnung für ein Erzeugen einer Hochspannung einer Röntgenröhre in Abhängigkeit von einer bestimmten Ausführung der Röntgenröhre entwickelt. Wenn mehrere Ausführungen der Röntgenröhre innerhalb einer Produktpalette existieren, muss in diesem Fall jede Schaltungsanordnung separat an die Röntgenröhre angepasst werden, wodurch hohe Kosten für Entwicklung, Herstellung und Wartung entstehen können. Üblicherweise weist die Schaltungsanordnung allerdings mehrere separate Bauelemente und Schaltungen auf, wodurch der Aufwand erneut steigt.Typically, circuitry for generating a high voltage of an x-ray tube is developed in response to a particular design of the x-ray tube. In this case, if several embodiments of the X-ray tube exist within a product range, each circuit arrangement must be separately adapted to the X-ray tube, which can result in high development, manufacturing, and maintenance costs. Usually, however, the circuit arrangement has several separate components and circuits, whereby the effort increases again.

Die Schaltungsanordnung, insbesondere eine Wechselrichterschaltung der Schaltungsanordnung, muss typischerweise einen weiten Leistungsbereich abdecken und/oder für eine maximale Betriebsleistung der Röntgenröhre ausgelegt sein. Dies ist insbesondere unvorteilhaft, weil ein Wirkungsgrad der Wechselrichterschaltung im Teillastbetrieb üblicherweise geringer ist als im Volllastbetrieb. Wenn beispielsweise die Wechselrichterschaltung unter Teillast betrieben wird, steigen Verluste innerhalb der Schaltungsanordnung und Anforderungen an die Kühlung der Schaltungsanordnung an.The circuit arrangement, in particular an inverter circuit of the circuit arrangement, must typically cover a wide power range and / or be designed for maximum operating power of the x-ray tube. This is particularly unfavorable, because an efficiency of the inverter circuit in part-load operation is usually lower than in full load operation. For example, when the inverter circuit is operated under partial load, losses within the circuitry and cooling requirements of the circuitry increase.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltungsanordnung für ein Erzeugen einer Hochspannung einer Röntgenröhre, eine Röntgeneinrichtung und ein Verfahren für ein Erzeugen einer Hochspannung einer Röntgenröhre anzugeben, bei welchen eine einfache Anpassung an verschiedene Röntgenröhren möglich ist.The invention is based on the object to provide a circuit arrangement for generating a high voltage of an X-ray tube, an X-ray device and a method for generating a high voltage of an X-ray tube, in which a simple adaptation to different X-ray tubes is possible.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments are described in the subclaims.

Bei der Beschreibung der Vorrichtung erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auf das Verfahren zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können Ansprüche auf das Verfahren mit Merkmalen der Vorrichtung weitergebildet sein und umgekehrt. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in dem Verfahren verwendet werden.Features, advantages or alternative embodiments mentioned in the description of the device are also to be applied to the method and vice versa. In other words, claims to the method can be developed with features of the device and vice versa. In particular, the device according to the invention can be used in the method.

Bauartbedingt können sich bei elektronischen Schaltungen oder Bauelementen in einer realen Umgebung Abweichungen von den Vorgaben in einer idealen Umgebung ergeben. Wenn im Folgenden von Übereinstimmung, Entsprechung, Baugleichheit etc. gesprochen wird, beziehen sich diese Formulierungen in erster Linie auf eine Definition oder Dimensionierung der Schaltung oder des Bauelements in der idealen Umgebung. In der realen Umgebung können sich dennoch Abweichungen im Prozentbereich ergeben, obwohl diese Abweichung der Schaltung oder des Bauelements typischerweise nicht vorgesehen ist. Die ideale Umgebung kann beispielsweise eine Software zum Entwurf einer Schaltungsanordnung sein.Due to the design, deviations from the specifications in an ideal environment may arise in electronic circuits or components in a real environment. Whenever consistency, correspondence, identity, etc. are discussed below, these phrases primarily refer to a definition or dimensioning of the circuit or device in the ideal environment. Nevertheless, deviations in the percentage range may occur in the real environment, although this deviation of the circuit or the component is typically not provided. The ideal environment may be, for example, a software for designing a circuit arrangement.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für ein Erzeugen einer Hochspannung einer Röntgenröhre weist

- eine Netzeingangsschaltung für ein Erzeugen einer Zwischenkreisspannung,
- eine Wechselrichterschaltung für ein Erzeugen einer hochfrequenten Wechselspannung mit einer zugeordneten Wechselrichtergesamtleistung unter Verwendung der Zwischenkreisspannung,
- einen Hochspannungserzeuger für ein Erzeugen der Hochspannung der Röntgenröhre unter Verwendung der hochfrequenten Wechselspannung und
- eine Ansteuerschaltung auf,
- wobei die Wechselrichterschaltung mehrere Wechselrichtereinheiten in einer Parallelschaltung aufweist, wobei jede Wechselrichtereinheit eine Ausgangsleistung aufweist und wobei zumindest eine Wechselrichtereinheit der mehreren Wechselrichtereinheiten derart schaltbar ist, dass die Ausgangsleistung der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit abschaltbar oder einschaltbar ist, und
- wobei die Ansteuerschaltung zu einem derartigen Schalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit ausgebildet ist, dass eine Summe von zugeschalteten Ausgangsleistungen die Wechselrichtergesamtleistung ergibt.

The circuit arrangement according to the invention for generating a high voltage of an X-ray tube has

a network input circuit for generating a DC link voltage,
an inverter circuit for generating a high-frequency alternating voltage with an associated inverter total power using the intermediate circuit voltage,
a high voltage generator for generating the high voltage of the X-ray tube using the high frequency AC voltage and
a drive circuit,
wherein the inverter circuit has a plurality of inverter units in a parallel connection, wherein each inverter unit has an output power and wherein at least one inverter unit of the plurality of inverter units is switchable such that the output power of the at least one switchable inverter unit can be switched off or switched on, and
- Wherein the drive circuit is designed for such a switching of the at least one switchable inverter unit that a sum of switched output power results in the inverter total power.

Die Schaltungsanordnung bietet insbesondere folgende Vorteile: Die mehreren Wechselrichtereinheiten können typischerweise kostengünstig und/oder mit Standardbauelementen ausgeführt sein. Im Gegensatz dazu benötigen herkömmliche Wechselrichtereinheiten beispielsweise Sonderbauelemente mit vergleichsweise höherer Stromtragfähigkeit und verursachen daher höhere Kosten. Die mehreren Wechselrichtereinheiten hingegen können vorteilhafterweise gemäß einer Leiterplattentechnologie realisiert sein.The circuit arrangement offers the following advantages in particular: The plurality of inverter units can typically be designed inexpensively and / or with standard components. In contrast, conventional inverter units, for example, require special components with comparatively higher current-carrying capacity and therefore cause higher costs. The plurality of inverter units, however, can be advantageously realized according to a printed circuit board technology.

Ein weiterer Vorteil der Schaltungsanordnung ist, dass die Wechselrichterschaltung, insbesondere die mehreren Wechselrichtereinheiten für verschiedene Ausführungen der Röntgenröhre verwendet werden können. Beispielsweise weist eine Röntgenröhre eine Betriebsleistung X und N Wechselrichtereinheiten auf; eine weitere Röntgenröhre mit einer Betriebsleistung 2*X weist dann vorteilhafterweise 2*N Wechselrichtereinheiten auf, wobei die N Wechselrichtereinheiten und die 2*N Wechselrichtereinheiten baugleich sein können und/oder jeweils die gleiche Ausgangsleistung aufweisen. Dadurch sinken die Kosten für Entwicklung, Herstellung und Wartung. Die geringeren Kosten im Vergleich zu einer Schaltungsanordnung mit der herkömmlichen Wechselrichtereinheit kommen insbesondere durch Stückzahleffekte und ein vereinfachtes Varianten-Management zustande.Another advantage of the circuit arrangement is that the inverter circuit, in particular the plurality of inverter units for Different versions of the X-ray tube can be used. For example, an X-ray tube has an operating power X and N inverter units; another X-ray tube with an operating power 2 * X then advantageously has 2 * N inverter units, wherein the N inverter units and the 2 * N inverter units can be identical and / or each have the same output power. This reduces the costs of development, production and maintenance. The lower costs compared to a circuit arrangement with the conventional inverter unit come about in particular by unit-price effects and simplified variant management.

Aufgrund der mehreren Wechselrichtereinheiten ist die Wechselrichterschaltung vorteilhafterweise modular aufgebaut und die Wechselrichtergesamtleistung kann einfach skaliert werden. Aufgrund der Modularität kann vorzugsweise die Wechselrichterschaltung derart aufgebaut sein, dass die Wechselrichtergesamtleistung in Abhängigkeit von der Betriebsleistung der Röntgenröhre festgelegt ist, beispielsweise durch eine angepasste Anzahl an Wechselrichtereinheiten. Durch die Anpassung der Anzahl der Wechselrichtereinheiten können vorzugsweise die Verluste, insbesondere eine Blindleistung, innerhalb der Schaltungsanordnung reduziert werden. Die Verluste verursachen üblicherweise eine Wärme, welche typischerweise aufwändig mittels einer Kühlung abtransportiert werden muss, damit eine Lebensdauer der Schaltungsanordnung nicht aufgrund der Wärme verringert wird. Typischerweise ist ein Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung desto höher, je geringer die Verluste sind.Because of the multiple inverter units, the inverter circuit is advantageously modular and the total inverter power can be easily scaled. Due to the modularity, the inverter circuit may preferably be constructed such that the total inverter power is determined as a function of the operating power of the x-ray tube, for example by an adapted number of inverter units. By adjusting the number of inverter units, the losses, in particular a reactive power, can preferably be reduced within the circuit arrangement. The losses usually cause a heat, which typically has to be removed by means of cooling, so that a lifetime of the circuit arrangement is not reduced due to the heat. Typically, the lower the losses, the higher the efficiency of the circuit arrangement.

Dadurch, dass zumindest eine Wechselrichtereinheit der mehreren Wechselrichtereinheiten schaltbar, insbesondere die Ausgangsleistung der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit abschaltbar oder einschaltbar, ist, kann vorteilhafterweise gemäß einem Ansteuerverfahren sichergestellt werden, dass die Wechselrichtergesamtleistung zu gleichen Teilen auf die mehreren Wechselrichtereinheiten in der Parallelschaltung aufgeteilt wird. Diese Aufteilung verringert insbesondere eine Überlast und eine Wahrscheinlichkeit für ein Eintreten eines Defekts aufgrund der Überlast. Außerdem kann vorteilhafterweise aufgrund einer Redundanz durch die mehreren Wechselrichtereinheiten bei einem Ausfallen einer einzelnen Wechselrichtereinheit die Hochspannung der Röntgenröhre dennoch erzeugt werden. Vorteilhafterweise ermöglicht das Abschalten oder das Einschalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit einen höheren Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung, als ob keine der mehreren Wechselrichtereinheiten schaltbar ist.By virtue of the fact that at least one inverter unit of the plurality of inverter units can be switched off, in particular the output power of the at least one switchable inverter unit can be switched off or switched on, it can advantageously be ensured according to a drive method that the inverter total power is divided equally into the several inverter units in the parallel circuit. In particular, this division reduces overload and a likelihood of a failure due to the overload. In addition, advantageously, due to redundancy by the plurality of inverter units in the event of failure of a single inverter unit, the high voltage of the x-ray tube may nevertheless be generated. Advantageously, the switching off or switching on of the at least one switchable inverter unit allows a higher efficiency of the circuit arrangement, as if none of the plurality of inverter units is switchable.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass jede der mehreren Wechselrichtereinheiten einen Serienschwingkreis aufweist und wobei eine Ansteuerfrequenz der mehreren Wechselrichtereinheiten höher ist als jede Resonanzfrequenz der Serienschwingkreise. Vorteilhafterweise ist dadurch ein Anteil der Blindleistung innerhalb der Schaltungsanordnung verringert.One embodiment provides that each of the plurality of inverter units has a series resonant circuit and wherein a drive frequency of the plurality of inverter units is higher than each resonant frequency of the series resonant circuits. Advantageously, this reduces a proportion of the reactive power within the circuit arrangement.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Ansteuerfrequenz der mehreren Wechselrichtereinheiten desto niedriger ist, je mehr der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit mittels der Ansteuerschaltung abgeschaltet sind. Insbesondere wenn die Ansteuerfrequenz der mehreren Wechselrichtereinheiten höher ist als jede Resonanzfrequenz der Serienschwingkreise, ist diese Ausführungsform besonders vorteilhaft, weil die Verluste, insbesondere Schaltverluste in Abhängigkeit von der Ansteuerfrequenz, verringert werden können. In anderen Worten können durch das Abschalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit Verluste, insbesondere die Schaltverluste, verringert werden.An embodiment provides that a drive frequency of the plurality of inverter units is the lower, the more the at least one switchable inverter unit is switched off by means of the drive circuit. In particular, when the drive frequency of the plurality of inverter units is higher than each resonance frequency of the series resonant circuits, this embodiment is particularly advantageous because the losses, in particular switching losses as a function of the drive frequency, can be reduced. In other words, by switching off the at least one switchable inverter unit losses, in particular the switching losses can be reduced.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die mehreren Wechselrichtereinheiten eine erste Wechselrichtereinheit, welche einen ersten Serienschwingkreis aufweist, und eine zweite Wechselrichtereinheit, welche einen zweiten Serienschwingkreis aufweist, umfassen, wobei eine Impedanz des ersten Serienschwingkreis derart angepasst ist, dass die Resonanzfrequenzen des ersten Serienschwingkreis und des zweiten Serienschwingkreis übereinstimmen. Vorteilhafterweise sind der erste Serienschwingkreis und der zweite Serienschwingkreis aufeinander abgestimmt. Wenn die Resonanzfrequenzen übereinstimmen, ist die Parallelschaltung des ersten Serienschwingkreis und des zweiten Serienschwingkreis besonders vorteilhaft, weil sich dadurch vorzugsweise eine gleichmäßige Aufteilung der Ausgangsleistungen auf die mehreren Wechselrichtereinheiten ergibt.An embodiment provides that the plurality of inverter units comprise a first inverter unit having a first series resonant circuit and a second inverter unit having a second series resonant circuit, wherein an impedance of the first series resonant circuit is adapted such that the resonance frequencies of the first series resonant circuit and the match the second series resonant circuit. Advantageously, the first series resonant circuit and the second series resonant circuit are matched to one another. If the resonant frequencies coincide, the parallel connection of the first series resonant circuit and the second series resonant circuit is particularly advantageous because it preferably results in a uniform distribution of the output power to the plurality of inverter units.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Ansteuerschaltung zum derartigen Schalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit ausgebildet ist, dass mindestens eine der mehreren Wechselrichtereinheiten im Volllastbetrieb läuft. One embodiment provides that the drive circuit is designed for switching the at least one switchable inverter unit such that at least one of the plurality of inverter units runs in full load operation.

Diese Ausführungsform ermöglicht insbesondere einen höheren Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung, was typischerweise zu einer Reduzierung der Verluste führt.In particular, this embodiment enables a higher efficiency of the circuit arrangement, which typically leads to a reduction of the losses.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass jede Wechselrichtereinheit schaltbar ist. In diesem Fall können die mehreren Wechselrichtereinheiten beispielsweise abwechselnd betrieben werden. Des Weiteren kann vorzugsweise eine Betriebsdauer der mehreren Wechselrichtereinheiten ausgeglichen werden. Vorzugsweise sinkt eine Anforderung an ein Kühlsystem der Wechselrichterschaltung, wenn jede Wechselrichtereinheit schaltbar ist. Typischerweise kann dadurch die Lebensdauer der Schaltungsanordnung, insbesondere der Wechselrichterschaltung, erhöht werden, wodurch typischerweise Kosten verringert werden.An embodiment provides that each inverter unit is switchable. In this case, for example, the plurality of inverter units may be operated alternately. Furthermore, preferably, an operating period of the plurality of inverter units can be compensated become. Preferably, a request to a cooling system of the inverter circuit decreases when each inverter unit is switchable. Typically, this can increase the life of the circuitry, particularly the inverter circuitry, thereby typically reducing costs.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die mehreren Wechselrichtereinheiten derart ausgeführt sind, dass sich maximale Ausgangsleistungen der mehreren Wechselrichtereinheiten betragsmäßig entsprechen. In diesem Fall sind vorzugsweise die mehreren Wechselrichtereinheiten baugleich ausgeführt. In anderen Worten weist jede Wechselrichtereinheit gleiche Leistungsparameter, insbesondere im Hinblick auf die Ausgangsleistung auf. Im Fall der Parallelschaltung der mehreren Wechselrichtereinheiten kann das bedeuteten, dass ein Ausgangsstrom der mehreren Wechselrichtereinheiten betragsmäßig gleich ist. Vorteilhafterweise sinken die Kosten für die mehreren Wechselrichtereinheiten, weil insbesondere die Stückzahl der baugleichen Wechselrichtereinheiten erhöht sein kann. Ein weiterer Vorteil kann sein, dass die mehreren Wechselrichtereinheiten mit gleichen maximalen Ausgangsleistungen einfach miteinander verschaltet werden können.One embodiment provides that the plurality of inverter units are designed in such a way that the maximum output powers of the plurality of inverter units correspond in absolute terms. In this case, preferably, the plurality of inverter units are designed identical. In other words, each inverter unit has the same performance parameters, in particular with regard to the output power. In the case of the parallel connection of the plurality of inverter units, this may mean that an output current of the plurality of inverter units is equal in magnitude. Advantageously, the costs for the plurality of inverter units decrease, because in particular the number of identical inverter units can be increased. Another advantage may be that the multiple inverter units can be easily interconnected with the same maximum output powers.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die mehreren Wechselrichtereinheiten eine erste Wechselrichtereinheit, welche einen ersten Ausgang aufweist, und eine zweite Wechselrichtereinheit, welche einen zweiten Ausgang aufweist, umfassen und dass der erste Ausgang und der zweite Ausgang vor dem Hochspannungserzeuger elektrisch zusammengeschlossen sind. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Hochspannungserzeuger unabhängig von einer Anzahl an Wechselrichtereinheiten ausgebildet sein kann.One embodiment provides that the plurality of inverter units comprise a first inverter unit having a first output and a second inverter unit having a second output, and that the first output and the second output are electrically connected in front of the high voltage generator. This embodiment offers the advantage that the high-voltage generator can be formed independently of a number of inverter units.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die mehreren Wechselrichtereinheiten derart ausgeführt sind, dass sich die maximalen Ausgangsleistungen der mehreren Wechselrichtereinheiten betragsmäßig entsprechen, dass die mehreren Wechselrichtereinheiten die erste Wechselrichtereinheit, welche den ersten Ausgang aufweist, und die zweite Wechselrichtereinheit, welche den zweiten Ausgang aufweist, umfassen und dass der erste Ausgang und der zweite Ausgang vor dem Hochspannungserzeuger elektrisch zusammengeschlossen sind. In diesem Fall weist die Schaltungsanordnung vorzugsweise baugleiche Wechselrichtereinheiten auf. Die baugleichen Wechselrichtereinheiten sind insbesondere Standardwechselrichtereinheiten und/oder kostengünstig. Des Weiteren ist der Hochspannungserzeuger ein Standardhochspannungserzeuger. Durch eine Verschaltung der parallelgeschalteten Standardwechselrichtereinheiten und des Standardhochspannungserzeugers können insbesondere die Kosten für die Schaltungsanordnung reduziert werden und vorteilhafterweise die Hochspannung der Röntgenröhre erzeugt werden.One embodiment provides that the plurality of inverter units are configured such that the maximum output powers of the plurality of inverter units correspond in terms of magnitude, that the plurality of inverter units comprise the first inverter unit having the first output, and the second inverter unit having the second output and that the first output and the second output are electrically connected in front of the high voltage generator. In this case, the circuit arrangement preferably has identical inverter units. The identical inverter units are in particular standard inverter units and / or cost. Furthermore, the high voltage generator is a standard high voltage generator. By interconnecting the parallel-connected standard inverter units and the standard high voltage generator, in particular the costs for the circuit arrangement can be reduced and advantageously the high voltage of the x-ray tube can be generated.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die mehreren Wechselrichtereinheiten derart ausgeführt sind, dass sich zwei Beträge von maximalen Ausgangsleistungen unterscheiden, wobei Resonanzfrequenzen von Serienschwingkreisen der mehreren Wechselrichtereinheiten übereinstimmen. In diesem Fall sind die mehreren Wechselrichtereinheiten nicht baugleich, sondern unterschiedlich ausgeführt. In diesem Fall kann vorzugsweise eine erste Wechselrichtereinheit einer ersten Schaltungsanordnung gemeinsam mit einer zweiten Wechselrichtereinheit in einer zweiten Schaltungsanordnung wiederverwertet werden. Ein weiterer Vorteil kann sein, dass beispielsweise eine erste Wechselrichtereinheit mit einer ersten maximalen Ausgangsleistung mit einer zweiten Wechselrichtereinheit mit einer zweiten maximalen Ausgangsleistung in einer Wechselrichterschaltung parallelgeschaltet wird, wobei die erste maximale Ausgangsleistung höher ist als die zweite maximale Ausgangsleistung und wobei vorzugsweise die zweite Wechselrichtereinheit schaltbar ist, wodurch vorzugsweise eine Hauptlast durch die erste Wechselrichtereinheit und eine Teillast durch die zweite Wechselrichtereinheit erzeugt wird.One embodiment provides that the plurality of inverter units are designed such that two amounts differ from maximum output powers, wherein resonance frequencies of series resonant circuits of the plurality of inverter units coincide. In this case, the multiple inverter units are not identical, but executed differently. In this case, preferably a first inverter unit of a first circuit arrangement can be recycled together with a second inverter unit in a second circuit arrangement. A further advantage may be that, for example, a first inverter unit having a first maximum output power is connected in parallel with a second inverter unit having a second maximum output power in an inverter circuit, the first maximum output power being higher than the second maximum output power, and preferably the second inverter unit being switchable is, whereby preferably a main load is generated by the first inverter unit and a partial load by the second inverter unit.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die mehreren Wechselrichtereinheiten eine erste Wechselrichtereinheit, welche einen ersten Ausgang aufweist, und eine zweite Wechselrichtereinheit, welche einen zweiten Ausgang aufweist, umfassen, wobei der Hochspannungserzeuger eine erste Primärwicklung und eine zweite Primärwicklung aufweist und wobei der erste Ausgang an die erste Primärwicklung und der zweite Ausgang an die zweite Primärwicklung angeschlossen ist. Diese Ausführungsform bietet üblicherweise den Vorteil, dass eine Querkopplung zwischen den parallelgeschalteten Wechselrichtereinheiten verringert werden kann, insbesondere wenn nicht jede Wechselrichtereinheit zugeschaltet bzw. eingeschaltet ist.One embodiment provides that the plurality of inverter units comprise a first inverter unit having a first output and a second inverter unit having a second output, wherein the high voltage generator has a first primary winding and a second primary winding and wherein the first output to the first primary winding and the second output is connected to the second primary winding. This embodiment usually has the advantage that a cross-coupling between the parallel-connected inverter units can be reduced, in particular if not every inverter unit is switched on or switched on.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die mehreren Wechselrichtereinheiten derart ausgeführt sind, dass sich zwei Beträge der maximalen Ausgangsleistungen unterscheiden, wobei die Resonanzfrequenzen der Serienschwingkreise der mehreren Wechselrichtereinheiten übereinstimmen und dass die mehreren Wechselrichtereinheiten die erste Wechselrichtereinheit, welche den ersten Ausgang aufweist, und die zweite Wechselrichtereinheit, welche den zweiten Ausgang aufweist, umfassen, wobei der Hochspannungserzeuger die erste Primärwicklung und die zweite Primärwicklung aufweist und wobei der erste Ausgang an die erste Primärwicklung und der zweite Ausgang an die zweite Primärwicklung angeschlossen ist. In dieser Ausführungsform kann vorzugsweise die Querkopplung zwischen den parallelgeschalteten, aber nicht baugleichen, Wechselrichtereinheiten verringert werden, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn sich die Ausgangsleistungen der Wechselrichtereinheiten stark unterscheiden.One embodiment provides that the plurality of inverter units are designed such that two amounts of the maximum output powers differ, wherein the resonance frequencies of the series resonant circuits of the plurality of inverter units coincide and that the plurality of inverter units, the first inverter unit having the first output, and the second inverter unit comprising the second output, the high voltage generator having the first primary winding and the second primary winding, and wherein the first output to the first primary winding and the second output to the second Primary winding is connected. In this embodiment, preferably, the cross-coupling between the parallel-connected, but not identical, inverter units can be reduced, which is particularly advantageous if the output power of the inverter units differ greatly.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Ansteuerschaltung einen programmierbaren Logikbaustein aufweist, welcher gemäß einer Betriebsleistung der Röntgenröhre zu einem Festlegen einer Ansteuerfrequenz der mehreren Wechselrichtereinheiten und/oder zu einem Schalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit ausgebildet ist. In diesem Fall ist besonders vorteilhaft, weil der programmierbare Logikbaustein insbesondere je nach Ausführung der Röntgenröhre bzw. der zugehörigen Schaltungsanordnung einfach angepasst werden kann. In anderen Worten bietet der programmierbare Logikbaustein einen Vorteil einer Wiederverwertbarkeit der Ansteuerschaltung.An embodiment provides that the drive circuit has a programmable logic module, which is designed according to an operating power of the X-ray tube for setting a drive frequency of the plurality of inverter units and / or for switching the at least one switchable inverter unit. In this case, it is particularly advantageous because the programmable logic module can be easily adapted in particular depending on the design of the x-ray tube or the associated circuit arrangement. In other words, the programmable logic device has an advantage of reusability of the drive circuit.

Die erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung weist

- die Schaltungsanordnung und
- die Röntgenröhre auf, wobei die Röntgenröhre eine Betriebsleistung mit der zugeordneten Hochspannung aufweist und wobei die Ansteuerschaltung zum derartigen Schalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit ausgebildet ist, dass mittels der Wechselrichtergesamtleistung die Betriebsleistung eingestellt ist. In diesem Fall kann die Schaltungsanordnung, vorzugsweise mit Standardwechselrichtereinheiten, die Röntgenröhre vorteilhafterweise mit der Hochspannung versorgen. Vorteilhafterweise fallen in der Röntgeneinrichtung weniger Verluste an.

The X-ray device according to the invention has

- The circuit arrangement and
- The x-ray tube, wherein the x-ray tube has an operating power with the associated high voltage and wherein the drive circuit is designed for switching the at least one switchable inverter unit that the operating power is set by means of the inverter total power. In this case, the circuit arrangement, preferably with standard inverter units, can advantageously supply the x-ray tube with the high voltage. Advantageously, the X-ray device generates less losses.

Das erfindungsgemäße Verfahren für ein Erzeugen einer Hochspannung einer Röntgenröhre weist folgende Schritte auf:

- Erzeugen einer Zwischenkreisspannung mittels einer Netzeingangsschaltung,
- Erzeugen einer hochfrequenten Wechselspannung mit einer zugeordneten Wechselrichtergesamtleistung unter Verwendung der Zwischenkreisspannung mittels einer Wechselrichterschaltung, wobei mittels einer Ansteuerschaltung zumindest eine schaltbare Wechselrichtereinheit von mehreren Wechselrichtereinheiten der Wechselrichterschaltung derart abgeschaltet oder eingeschaltet wird, dass eine Summe von zugeschalteten Ausgangsleistungen der mehreren Wechselrichtereinheiten die Wechselrichtergesamtleistung ergibt, und
- Erzeugen der Hochspannung der Röntgenröhre unter Verwendung der hochfrequenten Wechselspannung mittels eines Hochspannungserzeugers.

The method according to the invention for generating a high voltage of an x-ray tube has the following steps:

Generating a DC link voltage by means of a mains input circuit,
Generating a high-frequency alternating voltage with an associated inverter total power using the intermediate circuit voltage by means of an inverter circuit, wherein at least one switchable inverter unit of several inverter units of the inverter circuit is turned off or turned on by means of a drive circuit such that a sum of switched output powers of the plurality of inverter units gives the total inverter power, and
- Generating the high voltage of the X-ray tube using the high-frequency AC voltage by means of a high voltage generator.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Erzeugen der hochfrequenten Wechselspannung mit der zugeordneten Wechselrichtergesamtleistung ein zeitabhängiges Schalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit umfasst. Insbesondere durch das zeitabhängige Schalten wird vorzugsweise eine Verlustleistung über die mehreren Wechselrichtereinheiten, insbesondere die zumindest eine schaltbare Wechselrichtereinheit, gleichmäßig verteilt.One embodiment provides that the generation of the high-frequency AC voltage with the associated inverter total power comprises a time-dependent switching of the at least one switchable inverter unit. In particular, by the time-dependent switching preferably a power loss over the plurality of inverter units, in particular the at least one switchable inverter unit, evenly distributed.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Grundsätzlich werden in der folgenden Figurenbeschreibung im Wesentlichen gleich bleibende Strukturen und Einheiten mit demselben Bezugszeichen wie beim erstmaligen Auftreten der jeweiligen Struktur oder Einheit benannt.In the following the invention will be described and explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the figures. Basically, in the following description of the figures, essentially identical structures and units are designated with the same reference sign as when the respective structure or unit appeared for the first time.

Es zeigen:

1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung für ein Erzeugen einer Hochspannung einer Röntgenröhre in einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 ein Blockschaltbild einer der mehreren Wechselrichtereinheiten,
3 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung für ein Erzeugen einer Hochspannung einer Röntgenröhre in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung für ein Erzeugen einer Hochspannung einer Röntgenröhre in einem dritten Ausführungsbeispiel,
5 ein Frequenz-Diagramm mit einer ersten Ansteuerfrequenz und mit einer zweiten Ansteuerfrequenz,
6 eine Röntgeneinrichtung und
7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens für ein Erzeugen einer Hochspannung einer Röntgenröhre.

Show it:

1 1 is a block diagram of a circuit arrangement for generating a high voltage of an x-ray tube in a first exemplary embodiment,
2 a block diagram of one of the several inverter units,
3 1 is a block diagram of a circuit arrangement for generating a high voltage of an x-ray tube in a second exemplary embodiment,
4 1 is a block diagram of a circuit arrangement for generating a high voltage of an X-ray tube in a third exemplary embodiment,
5 a frequency diagram with a first drive frequency and with a second drive frequency,
6 an X-ray device and
7 a flowchart of a method for generating a high voltage of an X-ray tube.

1 zeigt in einem Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung 10 für ein Erzeugen einer Hochspannung U_hv einer nicht in 1 gezeigten Röntgenröhre 11. Die Schaltungsanordnung 10 weist eine Netzeingangsschaltung 12 für ein Erzeugen einer Zwischenkreisspannung U_dc auf. Die Netzeingangsschaltung 12 weist eine erste Gleichrichterschaltung 12.1 auf, welche unter Verwendung einer an der Netzeingangsschaltung 12 angelegten Wechselspannung die gleichgerichtete Zwischenkreisspannung U_dc erzeugt. Die Zwischenkreisspannung U_dc liegt typischerweise im Bereich zwischen 450 und 750 Volt. 1 shows a block diagram of a circuit arrangement 10 for generating a high voltage U _hv one not in 1 shown X-ray tube 11 , The circuit arrangement 10 has a power input circuit 12 for generating a _{DC link voltage} U _dc . The power input circuit 12 has a first rectifier circuit 12.1 which is using one at the network input circuit 12 applied AC voltage the rectified _{DC link} voltage U _dc generated. The intermediate _{circuit voltage} U _dc is typically in the range between 450 and 750 volts.

Die Schaltungsanordnung 10 weist eine Wechselrichterschaltung 13 für ein Erzeugen einer hochfrequenten Wechselspannung U_ac mit einer zugeordneten Wechselrichtergesamtleistung P_out unter Verwendung der Zwischenkreisspannung U_dc auf. Der Ausgang der Netzeingangsschaltung 12 ist mit einem Eingang der Wechselrichterschaltung 13 verschaltet. Die Wechselrichterschaltung 13 wandelt die gleichgerichtete Zwischenkreisspannung U_dc in die hochfrequente Wechselspannung U_ac um. Die hochfrequente Wechselspannung U_ac liegt typischerweise im Bereich zwischen 0 und 750 Volt, und hat typischerweise eine Frequenz im Bereich von 40 bis 100 kHz.The circuit arrangement 10 has an inverter circuit 13 for generating a high-frequency AC voltage U _ac with an associated inverter total power P _out using the intermediate circuit voltage U _dc . The output of the power input circuit 12 is with an input of the inverter circuit 13 connected. The inverter circuit 13 converts the rectified DC link voltage U _dc into the high-frequency AC voltage U _ac . The high frequency AC voltage U _ac typically ranges between 0 and 750 volts, and typically has a frequency in the range of 40 to 100 kHz.

Die Wechselrichterschaltung 13 weist mehrere Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2 in einer Parallelschaltung auf. Jede Wechselrichtereinheit 13.1, 13.2 weist eine Ausgangsleistung P₁ , P₂ auf.The inverter circuit 13 has several inverter units 13.1 . 13.2 in a parallel circuit. Each inverter unit 13.1 . 13.2 has an output power P ₁ . P ₂ on.

Zumindest eine Wechselrichtereinheit 13.2 der mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2 ist derart schaltbar, dass die Ausgangsleistung P₂ der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit 13.2 abschaltbar oder einschaltbar ist.At least one inverter unit 13.2 of the several inverter units 13.1 . 13.2 is so switchable that the output power P ₂ the at least one switchable inverter unit 13.2 can be switched off or switched on.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Wechselrichtereinheit 13.2 schaltbar und in dem Blockschaltbild von 1 mit einem Schalter gekennzeichnet. Alternativ oder zusätzlich kann die Wechselrichtereinheit 13.1 schaltbar sein. Die Ausgangsleistung P₂ der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit 13.2 ist abschaltbar oder einschaltbar. Die zumindest eine schaltbare Wechselrichtereinheit 13.2 ist also derart ausgebildet, dass im laufenden Betrieb die Ausgangsleistung P₂ der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit 13.2 aktiv weg- oder hinzugeschaltet werden kann. Die zumindest eine schaltbare Wechselrichtereinheit 13.2 kann zeitabhängig, insbesondere gepulst und/oder zyklisch, schaltbar sein.In this embodiment, the inverter unit 13.2 switchable and in the block diagram of 1 marked with a switch. Alternatively or additionally, the inverter unit 13.1 be switchable. The output power P ₂ the at least one switchable inverter unit 13.2 can be switched off or switched on. The at least one switchable inverter unit 13.2 is thus designed such that during operation, the output power P ₂ the at least one switchable inverter unit 13.2 can be actively switched off or on. The at least one switchable inverter unit 13.2 can be time-dependent, in particular pulsed and / or cyclic, switchable.

Wenn die Ausgangsleistung P₂ der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit 13.2 abschaltbar oder einschaltbar ist, kann die Ausgangsleistung P₂ vom Netz genommen bzw. auf das Netz zugeschaltet werden. Über das Netz ist die Wechselrichterschaltung 13 mit dem Hochspannungserzeuger 14 verbunden. Über das Netz wird ein Hochspannungserzeuger 14 mit der hochfrequenten Wechselspannung U_ac versorgt.When the output power P ₂ the at least one switchable inverter unit 13.2 can be switched off or switched on, the output power P ₂ taken from the network or switched to the network. About the network is the inverter circuit 13 with the high voltage generator 14 connected. About the network is a high voltage generator 14 supplied with the high-frequency AC voltage U _ac .

Unabhängig von der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit 13.2 ist die Wechselrichtereinheit 13.1 immer zugeschaltet. In anderen Worten ist die Ausgangsleistung P₁ der Wechselrichtereinheit 13.1 nicht abschaltbar und nicht einschaltbar.Regardless of the at least one switchable inverter unit 13.2 is the inverter unit 13.1 always switched on. In other words, the output power P ₁ the inverter unit 13.1 not switchable and not switchable.

In diesem Ausführungsbeispiel sind also zwei Szenarien zu unterscheiden:

a) Wenn die Ausgangsleistung P₂ eingeschaltet ist, ergibt eine Summe der nicht-schaltbaren Ausgangsleistung P₁ mit der eingeschalteten Ausgangsleistung P₂ die Wechselrichtergesamtleistung P_out.
b) Wenn die Ausgangsleistung P₂ ausgeschaltet ist, entspricht die nicht-schaltbare Ausgangsleistung P₁ der Wechselrichtergesamtleistung P_out.

In this embodiment, therefore, two scenarios are to be distinguished:

a) If the output power P ₂ is turned on, gives a sum of the non-switchable output power P ₁ with the switched-on output power P ₂ the inverter total power P _out .
b) When the output power P ₂ is off, corresponds to the non-switchable output power P ₁ the inverter total power P _out .

Die Wechselrichtergesamtleistung P_out ergibt sich also aus einer Summe der zugeschalteten Ausgangsleistungen P₁ , P₂ . Typischerweise addieren sich die zugeschalteten Ausgangsleistungen P₁ , P₂ , wenn die mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2 parallelgeschaltet sind.The total inverter power P _out thus results from a sum of the connected output powers P ₁ . P ₂ , Typically, the added output powers add up P ₁ . P ₂ if the multiple inverter units 13.1 . 13.2 are connected in parallel.

Zugeschaltet sind zu einem Zeitpunkt t die Ausgangsleistungen P₁ , P₂ , welche zu dem Zeitpunkt t eingeschaltet sind und welche von nicht schaltbaren Wechselrichtereinheiten 13.1 erzeugt werden. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Ausgangsleistung P₂ der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit 13.2 während des Erzeugens der Hochspannung der Röntgenröhre immer abgeschaltet oder eingeschaltet ist. Des Weiteren ist es möglich, die eingeschaltete Ausgangsleistung P₂ abzuschalten und/oder die abgeschaltete Ausgangsleistung P₂ einzuschalten. Die Ausgangsleistung P₂ kann beliebig oft abgeschaltet und/oder eingeschaltet werden.The output powers are switched on at a time t P ₁ . P ₂ which are turned on at the time t and which of non-switchable inverter units 13.1 be generated. Basically, it is conceivable that the output power P ₂ the at least one switchable inverter unit 13.2 during the generation of the high voltage of the x-ray tube is always turned off or turned on. Furthermore, it is possible to turn on the output power P ₂ switch off and / or the switched-off output power P ₂ turn. The output power P ₂ can be turned off and / or turned on as often as desired.

Der hochfrequenten Wechselspannung U_ac ist eine Wechselrichtergesamtleistung P_out zugeordnet. Die Wechselrichtergesamtleistung P_out korreliert insbesondere mit der hochfrequenten Wechselspannung U_ac.The high-frequency AC voltage U _ac is associated with an inverter total power P _out . The inverter total power P _out correlates in particular with the high-frequency AC voltage U _ac .

Die Schaltungsanordnung 10 weist eine Ansteuerschaltung 15 auf. Die Ansteuerschaltung 15 ist in 1 außerhalb der Wechselrichterschaltung 13 angeordnet. Alternativ kann die Wechselrichterschaltung 13 die Ansteuerschaltung 15 aufweisen.The circuit arrangement 10 has a drive circuit 15 on. The drive circuit 15 is in 1 outside the inverter circuit 13 arranged. Alternatively, the inverter circuit 13 the drive circuit 15 respectively.

Die Ansteuerschaltung 15 ist zu einem derartigen Schalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit ausgebildet, dass die Summe der zugeschalteten Ausgangsleistungen P₁ , P₂ die Wechselrichtergesamtleistung P_out ergibt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Ansteuerschaltung 15 zum derartigen Schalten der Wechselrichtereinheit 13.2 ausgebildet.The drive circuit 15 is formed for such a switching of the at least one switchable inverter unit that the sum of the switched output powers P ₁ . P ₂ the inverter total power P _out results. In this embodiment, the drive circuit 15 for such switching of the inverter unit 13.2 educated.

Die Schaltungsanordnung 10 weist den Hochspannungserzeuger 14 für ein Erzeugen der Hochspannung U_hv der Röntgenröhre 11 unter Verwendung der hochfrequenten Wechselspannung U_ac auf. Der Hochspannungserzeuger 14 weist üblicherweise einen Transformator und eine zweite Gleichrichterschaltung 14.3 auf. Damit transformiert der Hochspannungserzeuger 14 die hochfrequente Wechselspannung U_ac zunächst und richtet diese daraufhin gleich, damit die Hochspannung U_hv erzeugt wird.The circuit arrangement 10 indicates the high voltage generator 14 for generating the High voltage U _{hv of} the X-ray tube 11 using the high-frequency AC voltage U _ac . The high voltage generator 14 typically includes a transformer and a second rectifier circuit 14.3 on. This transforms the high-voltage generator 14 the high-frequency AC voltage U _ac first and then rectifies them, so that the high voltage U _{hv is} generated.

2 zeigt in einem Blockschaltbild eine der mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1. Die Wechselrichtereinheit 13.1 weist eine Brückenanordnung 13.1.B auf, welche als Vollbrückenanordnung ausgebildet ist. Alternativ kann die Brückenanordnung 13.1.B als Halbbrückenanordnung ausgebildet sein. Anstatt der Brückenanordnung 13.1.B kann die Wechselrichtereinheit 13.1 einen LCLC-Wechselrichter aufweisen. 2 shows in a block diagram one of the several inverter units 13.1 , The inverter unit 13.1 has a bridge arrangement 13.1.B on, which is designed as a full bridge arrangement. Alternatively, the bridge arrangement 13.1.B be designed as a half-bridge arrangement. Instead of the bridge arrangement 13.1.B can the inverter unit 13.1 have an LCLC inverter.

Die Wechselrichtereinheit 13.1 weist einen Serienschwingkreis 13.1.S auf, welcher mit dem Ausgang der Brückenanordnung 13.1.B verbunden ist und vom Ausgangsstrom der Wechselrichtereinheit 13.1 durchflossen ist. Der Serienschwingkreis 13.1.S weist einen Kondensator 13.1.C und einen Impedanz 13.1.L auf, welche gemeinsam eine Resonanzfrequenz des Serienschwingkreis 13.1.S einstellen. Der Kondensator 13.1.C ist als mindestens ein Schwingkreiskondensator und die Impedanz 13.1.L als mindestens eine Schwingkreisdrossel ausgeführt.The inverter unit 13.1 has a series resonant circuit 13.1.S on, which with the output of the bridge arrangement 13.1.B is connected and the output current of the inverter unit 13.1 is flowing through. The series resonant circuit 13.1.S has a capacitor 13.1.C and an impedance 13.1.L on which together a resonant frequency of the series resonant circuit 13.1.S to adjust. The capacitor 13.1.C is at least one resonant circuit capacitor and the impedance 13.1.L designed as at least one resonant circuit choke.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass jede Wechselrichtereinheit 13.1, 13.2, 13.N gemäß 2 aufgebaut ist.In principle, it is conceivable that each inverter unit 13.1 . 13.2 . 13.n according to 2 is constructed.

Wenn jede der mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N einen Serienschwingkreis 13.1.S, 13.2.S, 13.N.S aufweist, ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Ansteuerfrequenz der mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N höher als jede Resonanzfrequenz der Serienschwingkreise 13.1.S, 13.2.S, 13.N.S.If each of the multiple inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n a series resonant circuit 13.1.S . 13.2.S . 13.NS has, in this embodiment, a drive frequency of the plurality of inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n higher than each resonance frequency of the series resonant circuits 13.1.S . 13.2.S . 13.NS ,

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfassen die mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N die erste Wechselrichtereinheit 13.1, welche den ersten Serienschwingkreis 13.1.S aufweist, und die zweite Wechselrichtereinheit 13.2, welche einen zweiten Serienschwingkreis 13.2.S aufweist. Die Impedanz 13.1.L des ersten Serienschwingkreis 13.1 ist derart angepasst, dass die Resonanzfrequenzen des ersten Serienschwingkreis 13.1.S und des zweiten Serienschwingkreis 13.2.S übereinstimmen. Alternativ oder zusätzlich können der Kondensator 13.1.C des ersten Serienschwingkreis 13.1.S und/oder ein Kondensator des zweiten Serienschwingkreis 13.S und/oder eine Impedanz des zweiten Serienschwingkreis 13.S derart angepasst sein, dass die Resonanzfrequenzen des ersten Serienschwingkreis 13.1.S und des zweiten Serienschwingkreis 13.2.S übereinstimmen. Die Resonanzfrequenzen stimmen überein, wenn ein Ergebnis einer ersten Multiplikation, bei der eine Kapazität des Kondensators 13.1.C und eine Induktivität der Impedanz 13.1.L eingeht, einem Ergebnis einer zweiten Multiplikation gleicht, bei dem eine Kapazität des zweiten Serienschwingkreis 13.S und eine Induktivität der Impedanz des zweiten Serienschwingkreis 13.S eingeht.According to another embodiment, the plurality of inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n the first inverter unit 13.1 , which is the first series resonant circuit 13.1.S and the second inverter unit 13.2 , which has a second series resonant circuit 13.2.S having. The impedance 13.1.L of the first series resonant circuit 13.1 is adapted so that the resonance frequencies of the first series resonant circuit 13.1.S and the second series resonant circuit 13.2.S to match. Alternatively or additionally, the capacitor 13.1.C of the first series resonant circuit 13.1.S and / or a capacitor of the second series resonant circuit 13.S and / or an impedance of the second series resonant circuit 13.S be adapted such that the resonance frequencies of the first series resonant circuit 13.1.S and the second series resonant circuit 13.2.S to match. The resonance frequencies coincide when a result of a first multiplication in which a capacitance of the capacitor 13.1.C and an inductance of the impedance 13.1.L is equal to a result of a second multiplication, wherein a capacity of the second series resonant circuit 13.S and an inductance of the impedance of the second series resonant circuit 13.S received.

3 zeigt in einem Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung 10, wobei die mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N derart ausgeführt sind, dass sich maximale Ausgangsleistungen P_{1 max}, P_{2 max}, P_{n max} der mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N betragsmäßig entsprechen. Die maximalen Ausgangsleistungen P_{1 max}, P_{2 max}, P_{n max} entsprechen typischerweise einer Ausgangsleistung P₁ , P₂ , P_n im Volllastbetrieb der mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N. Im Volllastbetrieb ist vorzugsweise der Anteil an Blindleistung, insbesondere an Verlusten, geringer als im Teillastbetrieb. 3 shows a block diagram of a circuit arrangement 10 where the multiple inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n are designed such that maximum output power P _{1 max} , P _{2 max} , P _{n max of} the plurality of inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n amount correspond. The maximum output powers P _{1 max} , P _{2 max} , P _{n max} typically correspond to an output power P ₁ . P ₂ , P _n in full load operation of the multiple inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n , In full load operation, the proportion of reactive power, in particular of losses, is preferably lower than in partial load operation.

In diesem Ausführungsbeispiel werden drei Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N in Parallelschaltung gezeigt. Grundsätzlich ist es denkbar, dass mehr als drei Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N innerhalb der Wechselrichterschaltung 13 verschaltet sind.In this embodiment, three inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n shown in parallel. Basically, it is conceivable that more than three inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n within the inverter circuit 13 are interconnected.

Außerdem ist in diesem Ausführungsbeispiel jede Wechselrichtereinheit 13.1, 13.2, 13.N schaltbar und daher mit einem Schalter in 3 gekennzeichnet. Alternativ ist es denkbar, dass alle bis auf eine Wechselrichtereinheit oder dass alle bis auf zwei Wechselrichtereinheiten schaltbar sind. In einem anderen Fall ist es möglich, dass lediglich eine Wechselrichtereinheit schaltbar ist.In addition, in this embodiment, each inverter unit 13.1 . 13.2 . 13.n switchable and therefore with a switch in 3 characterized. Alternatively, it is conceivable that all but one inverter unit or that all but two inverter units are switchable. In another case, it is possible that only one inverter unit is switchable.

Die Ansteuerschaltung 15 ist zum Schalten mit den mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N verbunden.The drive circuit 15 is for switching with the multiple inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n connected.

Die mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N sind derart ausgeführt, dass sich maximale Ausgangsleistungen P_{1 max}, P_{2 max}, P_{n max} der mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N betragsmäßig entsprechen. In anderen Worten sind die mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N vorzugsweise baugleich und/oder weisen die gleichen Bauelemente auf. Die mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N sind vorzugsweise untereinander beliebig austauschbar.The multiple inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n are designed such that maximum output powers P _{1 max} , P _{2 max} , P _{n max of} the plurality of inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n amount correspond. In other words, the multiple inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n preferably identical and / or have the same components. The multiple inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n are preferably interchangeable with each other.

In diesem Ausführungsbeispiel umfassen die mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N die erste Wechselrichtereinheit 13.1, welche den ersten Ausgang A.1 aufweist, und die zweite Wechselrichtereinheit 13.2, welche den zweiten Ausgang A.2 aufweist. Der erste Ausgang A.1 und der zweite Ausgang A.2 sind vor dem Hochspannungserzeuger 14 elektrisch zusammengeschlossen. Zusätzlich ist in diesem Ausführungsbeispiel ein dritter Ausgang A.N einer dritten Wechselrichtereinheit 13.N mit dem ersten Ausgang A.1 und dem zweiten Ausgang A.2 vor dem Hochspannungserzeuger 14 elektrisch zusammengeschlossen. Jeder Ausgang A.1, A.2, A.3 umfasst zwei Ausgangsleitungen, insbesondere einen positiven Ausgang und einen negativen Ausgang.In this embodiment, the plurality of inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n the first inverter unit 13.1 which the first exit A.1 and the second inverter unit 13.2 which the second exit A.2 having. The first exit A.1 and the second exit A.2 are in front of the high voltage generator 14 electrically connected. In addition, in this embodiment, a third output AN of a third inverter unit 13.n with the first exit A.1 and the second exit A.2 in front of the high voltage generator 14 electrically connected. Every exit A.1 . A.2 . A.3 comprises two output lines, in particular a positive output and a negative output.

Die mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N sind also derart elektrisch zusammengeschlossen, dass die Ausgangsleistungen P₁ , P₂ , P_n zunächst in ein Netz eingespeist werden, um die Wechselrichtergesamtleistung P_out bereitzustellen. Die hochfrequente Wechselspannung U_ac mit der Wechselrichtergesamtleistung P_out liegt dadurch an einem gemeinsamen Anschluss des Hochspannungserzeugers 14 an.The multiple inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n So are electrically connected together so that the output power P ₁ . P ₂ P _{n are} first fed into a network to provide the inverter total power P _out . The high-frequency AC voltage U _ac with the inverter total power P _out is thereby at a common terminal of the high voltage generator 14 on.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Ansteuerschaltung 15 zum derartigen Schalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit ausgebildet ist, dass mindestens eine der mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N im Volllastbetrieb läuft.In a further embodiment, the drive circuit 15 is designed for such switching of the at least one switchable inverter unit that at least one of the plurality of inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n running at full load.

4 zeigt in einem Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung 10, wobei die mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2 derart ausgeführt sind, dass sich zwei Beträge von maximalen Ausgangsleistungen P_{1 max}, P_{2 max} unterscheiden, wobei Resonanzfrequenzen von Serienschwingkreisen 13.1.S, 13.2.S der mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2 übereinstimmen. In anderen Worten sind die mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2 nicht ohne weiteres vertauschbar. Beispielsweise können sich die maximalen Ausgangsleistungen P_{1 max}, P₂ _max um einen Faktor ungleich 1 unterscheiden. Der Faktor kann kleiner als 1 oder größer als 1 sein. Typischerweise liegt der Faktor im Bereich 1/4 bis 4. 4 shows a block diagram of a circuit arrangement 10 where the multiple inverter units 13.1 . 13.2 are designed such that two amounts of maximum output power P _{1 max} , P _{2 max} differ, wherein resonant frequencies of series resonant circuits 13.1.S . 13.2.S of the several inverter units 13.1 . 13.2 to match. In other words, the multiple inverter units 13.1 . 13.2 not easily interchangeable. For example, the maximum output powers P _{1 max} , P ₂ _max unequal by a factor 1 differ. The factor can be less than 1 or greater than 1. Typically, the factor is in the range 1 / 4 to 4 ,

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Wechselrichtereinheit 13.2 schaltbar. Daher ist in 4 die Ansteuerschaltung 15 mit einem Schaltelement 13.2.E verbunden. Mittels des Schaltelements 13.2.E kann die Ansteuerschaltung 15 die Wechselrichtereinheit 13.2 derart schalten, dass die Ausgangsleistung P₂ abschaltbar oder einschaltbar ist. Das Schaltelement 13.2 kann einen Schalter und/oder einen Leistungshalbleiter aufweisen.In this embodiment, the inverter unit 13.2 switchable. Therefore, in 4 the drive circuit 15 with a switching element 13.2.E connected. By means of the switching element 13.2.E can the drive circuit 15 the inverter unit 13.2 so switch that output power P ₂ can be switched off or switched on. The switching element 13.2 may comprise a switch and / or a power semiconductor.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Ansteuerschaltung 15 mittels einer Brückenanordnung 13.2.B der Wechselrichtereinheit 13.2 die Ausgangsleistung P₂ abschalten oder einschalten kann. In diesem Fall kann das Schaltelement 13.2.E durch die Brückenanordnung 13.2.B ersetzbar sein. Die Ansteuerschaltung 15 kann vorzugsweise gemäß einem Arbeitspunkt der Röntgenröhre 11 die zumindest eine schaltbare Wechselrichtereinheit 13.2 schalten. Typischerweise korreliert der Arbeitspunkt der Röntgenröhre 11 mit einer Betriebsleistung der Röntgenröhre 11 und/oder mit der Wechselrichtergesamtleistung P_out.In principle, it is conceivable that the drive circuit 15 by means of a bridge arrangement 13.2.B the inverter unit 13.2 the output power P ₂ can turn off or turn on. In this case, the switching element 13.2.E through the bridge arrangement 13.2.B be replaceable. The drive circuit 15 may preferably be according to an operating point of the X-ray tube 11 the at least one switchable inverter unit 13.2 turn. Typically, the operating point of the x-ray tube correlates 11 with an operating power of the X-ray tube 11 and / or with the inverter power P _out .

Die Ansteuerschaltung 15 weist insbesondere ein Ansteuerverfahren auf, welches die mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N derart ansteuern kann, dass die Hochspannung der Röntgenröhre 11 erzeugt wird. Das Ansteuerverfahren weist vorzugsweise einen Ablauf von Schalt-Vorgängen auf, um die Hochspannung der Röntgenröhre 11 zu erzeugen. Ein SchaltVorgang umfasst typischerweise das Abschalten oder das Einschalten der Ausgangsleistung P₂ der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit 13.2. In anderen Worten legt die Ansteuerschaltung 15, insbesondere mittels des Ansteuerverfahrens fest, welche und/oder wie viele der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheiten 13.2 abgeschaltet oder eingeschaltet sind. Der Ablauf der Schalt-Vorgänge kann von dem Arbeitspunkt der Röntgenröhre 11 abhängen.The drive circuit 15 has, in particular, a drive method which comprises the plurality of inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n can drive such that the high voltage of the X-ray tube 11 is produced. The driving method preferably includes a flow of switching operations to the high voltage of the x-ray tube 11 to create. A switching operation typically involves turning off or turning on the output power P ₂ the at least one switchable inverter unit 13.2 , In other words, the drive circuit sets 15 , in particular by means of the driving method, which and / or how many of the at least one switchable inverter units 13.2 switched off or switched on. The sequence of switching operations may be from the operating point of the x-ray tube 11 depend.

Die Ansteuerschaltung 15 kann einen Regler aufweisen, welcher durch Vorgabe einer Stellgröße den Arbeitspunkt der Röntgenröhre 11, insbesondere die Wechselrichtergesamtleistung P_out, einstellt, wobei die Ansteuerschaltung 15 typischerweise gemäß der Stellgröße die Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2 schaltet.The drive circuit 15 may comprise a controller, which by specifying a manipulated variable, the operating point of the X-ray tube 11 , in particular the inverter total power P _out , the drive circuit 15 typically according to the manipulated variable, the inverter units 13.1 . 13.2 on.

Die Ansteuerschaltung 15 kann das Ansteuerverfahren der mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2 aufweisen, welches zu einem Festlegen derjenigen Wechselrichtereinheit der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit ausgebildet ist, welche in Abhängigkeit von dem Arbeitspunkt der Röntgenröhre 11 abgeschaltet oder eingeschaltet ist. Das Festlegen derjenigen Wechselrichtereinheit kann ein Abschalten oder Einschalten der Ausgangsleistung P₁ , P₂ mittels der Brückenanordnung 13.1.B, 13.2.B und/oder mittels des Schaltelements 13.2.E umfassen.The drive circuit 15 may be the driving method of the multiple inverter units 13.1 . 13.2 which is designed to define that inverter unit of the at least one switchable inverter unit, which is dependent on the operating point of the x-ray tube 11 switched off or switched on. Setting the inverter unit may turn off or turn on the output power P ₁ . P ₂ by means of the bridge arrangement 13.1.B . 13.2.B and / or by means of the switching element 13.2.E include.

In diesem Ausführungsbeispiel weist die Ansteuerschaltung 15 einen programmierbaren Logikbaustein auf, welcher gemäß einer Betriebsleistung, insbesondere gemäß dem Arbeitspunkt, der Röntgenröhre 11 zu einem Festlegen der Ansteuerfrequenz der mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2 und zu einem Schalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit ausgebildet ist. Das Ansteuerverfahren kann beispielsweise in VHDL geschrieben sein. Der programmierbare Logikbaustein ist vorzugsweise gemäß dem Ansteuerverfahren programmiert.In this embodiment, the drive circuit 15 a programmable logic module, which according to an operating performance, in particular according to the operating point, the X-ray tube 11 for setting the drive frequency of the plurality of inverter units 13.1 . 13.2 and is designed to switch the at least one switchable inverter unit. The driving method may be written in VHDL, for example. The programmable logic device is preferably programmed according to the driving method.

Die mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2 umfassen die erste Wechselrichtereinheit 13.1, welche den ersten Ausgang A.1 aufweist, und die zweite Wechselrichtereinheit 13.2, welche den zweiten Ausgang A.2 aufweist. Der Hochspannungserzeuger 14 weist eine erste Primärwicklung 14.1.1 und eine zweite Primärwicklung 14.1.2 auf. Der erste Ausgang A.1 ist an die erste Primärwicklung 14.1.1 und der zweite Ausgang A.2 an die zweite Primärwicklung 14.1.2 angeschlossen. Der Hochspannungserzeuger weist eine Primärseite 14.1 und eine Sekundärseite 14.2 auf. Die erste Primärwicklung 14.1.1 und die zweite Primärwicklung 14.1.2 sind auf der Primärseite 14.1 angeordnet. Die Sekundärseite 14.2 weist eine erste Sekundärwicklung 14.2.1 und eine zweite Sekundärwicklung 14.2.2 auf. Der Hochspannungserzeuger 14 weist die zweite Gleichrichterschaltung 14.3 auf, wobei die erste Sekundärwicklung 14.2.1 und die zweite Sekundärwicklung 14.2.2 mit der zweiten Gleichrichterschaltung 14.3 verbunden ist. The multiple inverter units 13.1 . 13.2 include the first inverter unit 13.1 which the first exit A.1 and the second inverter unit 13.2 which the second exit A.2 having. The high voltage generator 14 has a first primary winding 14.1.1 and a second primary winding 14.1.2 on. The first exit A.1 is at the first primary winding 14.1.1 and the second exit A.2 to the second primary winding 14.1.2 connected. The high voltage generator has a primary side 14.1 and a secondary side 14.2 on. The first primary winding 14.1.1 and the second primary winding 14.1.2 are on the primary side 14.1 arranged. The secondary side 14.2 has a first secondary winding 14.2.1 and a second secondary winding 14.2.2 on. The high voltage generator 14 has the second rectifier circuit 14.3 on, with the first secondary winding 14.2.1 and the second secondary winding 14.2.2 with the second rectifier circuit 14.3 connected is.

5 zeigt in einem Frequenz-Diagramm eine erste Frequenzkennlinie (durchgezogene Linie) und eine zweite Frequenzkennlinie (gestrichelte Linie). Die erste Frequenzkennlinie zeigt den Fall, wenn drei Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N zugeschaltet sind. Die zweite Frequenzkennlinie zeigt den Fall, wenn weniger als drei Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N zugeschaltet sind. 5 shows in a frequency diagram a first frequency characteristic (solid line) and a second frequency characteristic (dashed line). The first frequency characteristic shows the case when three inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n are switched on. The second frequency characteristic shows the case when less than three inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n are switched on.

Auf der ersten Frequenzkennlinie kennzeichnet ein erster Arbeitspunkt AP1 eine erste Ansteuerfrequenz, wobei die drei Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N zugeschaltet sind. Der zweite Arbeitspunkt AP2 kennzeichnet eine zweite Ansteuerfrequenz, welche niedriger ist als die erste Ansteuerfrequenz, wobei beispielsweise lediglich eine einzige Wechselrichtereinheit 13.1, 13.2, 13.N zugeschaltet ist. Bei beiden Arbeitspunkten AP1 und AP2 ist die Wechselrichtergesamtleistung P_out gleich. In anderen Worten sinkt die Ansteuerfrequenz typischerweise durch das Abschalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit, wodurch vorzugsweise die Schaltverluste und damit die Blindleistung verringert sind, weil die Ansteuerfrequenz insbesondere näher an der ersten Resonanzfrequenz und/oder an der zweiten Resonanzfrequenz liegt.On the first frequency characteristic indicates a first operating point AP1 a first drive frequency, wherein the three inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n are switched on. The second working point AP2 indicates a second drive frequency, which is lower than the first drive frequency, wherein, for example, only a single inverter unit 13.1 . 13.2 . 13.n is switched on. At both working points AP1 and AP2 the inverter power P _{out is the} same. In other words, the drive frequency typically decreases by switching off the at least one switchable inverter unit, whereby the switching losses and thus the reactive power are preferably reduced because the drive frequency is in particular closer to the first resonance frequency and / or to the second resonance frequency.

Die Ansteuerschaltung 15 kann die zumindest eine schaltbare Wechselrichtereinheit beispielsweise in dem Fall abschalten, wenn die maximale Ausgangsleistung P_{1 max}, P_{2 max}, P_{n max}, der zugeschalteten Wechselrichtereinheiten in Addition größer ist als die Betriebsleistung der Röntgenröhre 11.The drive circuit 15 For example, the at least one switchable inverter unit can switch off in the event that the maximum output power P _{1 max} , P _{2 max} , P _{n max of} the connected inverter units in addition is greater than the operating power of the x-ray tube 11 ,

Die Ansteuerfrequenz der mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N ist desto niedriger, je mehr der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit mittels der Ansteuerschaltung 15 abgeschaltet sind.The drive frequency of the multiple inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n the lower the more the at least one switchable inverter unit by means of the drive circuit 15 are switched off.

Die Ansteuerfrequenz steuert die Wechselrichterschaltung 13. Wenn die Wechselrichterschaltung 13 die Brückenanordnung 13.1.B, 13.2.B aufweist, werden Schalter, insbesondere Leistungshalbleiter, der Brückenanordnung 13.1.B, 13.2.B vorzugsweise gemäß der Ansteuerfrequenz betätigt. Die Ansteuerfrequenz kann beschreiben, mit welcher Frequenz eine Pulserzeugung der Ansteuerschaltung 15 die Schalter der Brückenanordnung 13.1.B, 13.2.B ansteuert und/oder schaltet.The drive frequency controls the inverter circuit 13 , When the inverter circuit 13 the bridge arrangement 13.1.B . 13.2.B comprise switches, in particular power semiconductors, the bridge arrangement 13.1.B . 13.2.B preferably operated in accordance with the drive frequency. The drive frequency can describe at which frequency a pulse generation of the drive circuit 15 the switches of the bridge arrangement 13.1.B . 13.2.B controls and / or switches.

6 zeigt eine Röntgeneinrichtung 20, welche die Schaltungsanordnung 10 und die Röntgenröhre 11 aufweist. Typischerweise weist die Röntgeneinrichtung 20 zusätzlich einen Röntgendetektor auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Röntgeneinrichtung 20 als ein Computertomograph mit einer Patientenliege ausgebildet, wobei auf der Patientenliege ein Patient gelagert sein kann. 6 shows an X-ray device 20 which the circuit arrangement 10 and the x-ray tube 11 having. Typically, the X-ray device 20 additionally an x-ray detector. In this embodiment, the X-ray device is 20 designed as a computer tomograph with a patient bed, wherein on the patient bed a patient may be stored.

Die Röntgenröhre 11 weist eine Betriebsleistung mit der zugeordneten Hochspannung U_hv auf. Die Ansteuerschaltung 15 ist zum derartigen Schalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit ausgebildet, dass mittels der Wechselrichtergesamtleistung P_out die Betriebsleistung eingestellt ist. Das Einstellen der Betriebsleistung kann ein Festlegen der Wechselrichtergesamtleistung P_out umfassen. In anderen Worten wird die Röntgenröhre 11 mittels der Schaltungsanordnung 10 mit der Betriebsleistung versorgt, damit die Röntgenröhre 11 betrieben werden kann. Die Schaltungsanordnung 10 ist insofern auf die Röntgenröhre 11 abgestimmt, dass in Abhängigkeit von der Betriebsleistung die zumindest eine schaltbare Wechselrichtereinheit derart zugeschaltet wird, dass die Röntgenröhre 11 durch die Wechselrichtergesamtleistung P_out die Betriebsleistung aufnehmen kann. Die Röntgenröhre 11 ist mit der Schaltungsanordnung 10 für das Übertragen der Wechselrichtergesamtleistung P_out verbunden. Die Schaltungsanordnung 10 kann alternativ zu der Ausführung in 6 innerhalb der Röntgeneinrichtung 20 angeordnet sein.The x-ray tube 11 has an operating power with the associated high voltage U _hv . The drive circuit 15 is designed for such switching the at least one switchable inverter unit, that the operating power is set by means of the inverter total power P _out . Adjusting the operating power may include setting the inverter total power P _out . In other words, the X-ray tube 11 by means of the circuit arrangement 10 supplied with the operating power, hence the X-ray tube 11 can be operated. The circuit arrangement 10 is so far on the X-ray tube 11 that the at least one switchable inverter unit is switched on in such a way that the x-ray tube 11 through the inverter total power P _out can absorb the operating power. The x-ray tube 11 is with the circuitry 10 for transmitting the inverter power P _out connected. The circuit arrangement 10 may be alternative to the execution in 6 within the X-ray device 20 be arranged.

Der Hochspannungserzeuger 14 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Drehübertrager für ein kontaktloses Übertragen der Wechselrichtergesamtleistung P_out auf. In diesem Fall sind ein erster Teil der Schaltungsanordnung 10 auf einem stationären Trägerring und ein zweiter Teil der Schaltungsanordnung 10 auf einem rotierenden Trägerring innerhalb der Röntgeneinrichtung 20, insbesondere innerhalb des Computertomographen 20, angeordnet.The high voltage generator 14 has in this embodiment, a rotary transformer for a contactless transmission of the inverter total power P _out . In this case, a first part of the circuit arrangement 10 on a stationary carrier ring and a second part of the circuit arrangement 10 on a rotating carrier ring within the X-ray device 20 , especially within the computer tomograph 20 arranged.

Üblicherweise wird mittels der Röntgeneinrichtung 20, der Schaltungsanordnung 10, der Röntgenröhre 11 und/oder dem Röntgendetektor eine bildgebende Untersuchung des Patienten ermöglicht.Usually, by means of the X-ray device 20 , the circuit arrangement 10 , the X-ray tube 11 and / or the X-ray detector allows an imaging examination of the patient.

7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens für ein Erzeugen einer Hochspannung einer Röntgenröhre 11. 7 shows a flowchart of a method for generating a high voltage of an X-ray tube 11 ,

Verfahrensschritt 701 kennzeichnet ein Erzeugen einer Zwischenkreisspannung U_dc mittels einer Netzeingangsschaltung 12.step 701 indicates a generation of an intermediate circuit voltage U _dc by means of a network input circuit 12 ,

Verfahrensschritt 702 kennzeichnet ein Erzeugen einer hochfrequenten Wechselspannung U_ac mit einer zugeordneten Wechselrichtergesamtleistung P_out unter Verwendung der Zwischenkreisspannung U_dc mittels einer Wechselrichterschaltung 13, wobei mittels einer Ansteuerschaltung 15 zumindest eine schaltbare Wechselrichtereinheit von mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N der Wechselrichterschaltung 13 derart abgeschaltet oder eingeschaltet wird, dass eine Summe von zugeschalteten Ausgangsleistungen P₁ , P₂ , P_n der mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N die Wechselrichtergesamtleistung P_out ergibt.step 702 indicates a generation of a high-frequency AC voltage U _ac with an associated inverter total power P _out using the intermediate circuit voltage U _dc by means of an inverter circuit 13 , wherein by means of a drive circuit 15 at least one switchable inverter unit of a plurality of inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n the inverter circuit 13 is switched off or turned on that a sum of switched output power P ₁ . P ₂ , P _{n of} the multiple inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n the inverter total power P _out results.

Verfahrensschritt 702.1 kennzeichnet, dass das Erzeugen der hochfrequenten Wechselspannung U_ac mit der zugeordneten Wechselrichtergesamtleistung P_out ein zeitabhängiges Schalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit umfasst. Die Ansteuerschaltung 15 ist zum zeitabhängigen Schalten ausgebildet, insbesondere mittels der Pulserzeugung.step 702.1 indicates that the generation of the high-frequency AC voltage U _ac with the associated inverter total power P _out comprises a time-dependent switching of the at least one switchable inverter unit. The drive circuit 15 is designed for time-dependent switching, in particular by means of pulse generation.

Das zeitabhängige Schalten kann ein gepulstes und/oder zyklisches Schalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit umfassen. Die Ansteuerschaltung 15 schaltet beispielsweise die zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit für eine Einschaltdauer ein und für eine Abschaltdauer ab, wodurch eine Schaltfolge beschrieben sein kann. Die Ansteuerschaltung kann die Schaltfolge für das zyklische Schalten wiederholen.The time-dependent switching may comprise a pulsed and / or cyclical switching of the at least one switchable inverter unit. The drive circuit 15 For example, the at least one switchable inverter unit switches on for a switch-on duration and off for a switch-off duration, as a result of which a switching sequence can be described. The drive circuit may repeat the switching sequence for the cyclic switching.

Das gepulste Schalten kann umfassen, dass die Einschaltdauer kürzer oder länger ist als die Ausschaltdauer. Die Einschaltdauer kann um einen Faktor 1,5, vorteilhafterweise 2 bis 10, besonders vorteilhafterweise 10 bis 100 kleiner sein als die Ausschaltdauer.The pulsed switching may include the duty cycle being shorter or longer than the turn-off duration. The duty cycle may be smaller by a factor of 1.5, advantageously 2 to 10, more preferably 10 to 100 than the switch-off.

Die Einschaltdauer kann beispielsweise 20 ms bis 200 ms betragen. Eine Pulswiederholrate kann typischerweise im Bereich von 1 bis 100 Hz liegen, besonders vorzugsweise 50 Hz betragen. Vorzugsweise ist für das Erzeugen der hochfrequenten Wechselspannung U_ac mit einer zugeordneten Wechselrichtergesamtleistung P_out während der Einschaltdauer lediglich eine der mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N zugeschaltet.The duty cycle may be 20 ms to 200 ms, for example. A pulse repetition rate may typically be in the range of 1 to 100 Hz, more preferably 50 Hz. Preferably, for generating the high-frequency AC voltage U _ac with an associated inverter total power P _out during the ON period, only one of the plurality of inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n switched on.

Grundsätzlich ist es denkbar, wenn zwei der mehreren Wechselrichtereinheiten schaltbar sind, dass die Ansteuerschaltung 15 die eine erste schaltbare Wechselrichtereinheit für eine erste Einschaltdauer einschaltet und gleichzeitig oder versetzt dazu die eine zweite schaltbare Wechselrichtereinheit für eine zweite Einschaltdauer einschaltet.In principle, it is conceivable, if two of the several inverter units are switchable, that the drive circuit 15 which turns on a first switchable inverter unit for a first duty cycle and at the same time or offset to turn on a second switchable inverter unit for a second duty cycle.

Das Ansteuerverfahren kann ein kontinuierliches Einschalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit umfassen.The driving method may comprise continuously switching on the at least one switchable inverter unit.

Das Ansteuerverfahren kann ein sequentielles Abschalten und Einschalten der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit umfassen, wobei vorzugsweise die Einschaltdauer und die Ausschaltdauer der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit gleich sind, wenn mehrere schaltbare Wechselrichtereinheiten im Wechsel sequentiell geschaltet werden. Vorzugsweise ist in diesem Fall lediglich eine der mehreren schaltbaren Wechselrichtereinheiten gleichzeitig eingeschaltet.The driving method may include sequentially turning off and turning on the at least one switchable inverter unit, preferably wherein the on time and the off duration of the at least one switchable inverter unit are the same when a plurality of switchable inverter units are alternately switched sequentially. Preferably, in this case, only one of the plurality of switchable inverter units is switched on at the same time.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Erzeugen der hochfrequenten Wechselspannung U_ac mit der zugeordneten Wechselrichtergesamtleistung P_out ein Abschalten mindestens einer der zumindest einen schaltbaren Wechselrichtereinheit 13.1, 13.2, 13.N mittels der Ansteuerschaltung 15. Dieser Fall ist vorteilhaft, weil dadurch die abgeschaltete Wechselrichtereinheit abkühlen kann.In a further embodiment, generating the high-frequency AC voltage U _ac with the associated inverter total power P _out comprises switching off at least one of the at least one switchable inverter unit 13.1 . 13.2 . 13.n by means of the drive circuit 15 , This case is advantageous because it can cool down the switched-off inverter unit.

Die Ansteuerschaltung ist vorzugsweise derart ausgebildet, die zumindest eine schaltbare Wechselrichtereinheit abzuschalten, wenn dadurch der Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung erhöht und damit die Verluste innerhalb der Schaltungsanordnung verringert werden können.The drive circuit is preferably designed to switch off at least one switchable inverter unit if this increases the efficiency of the circuit arrangement and thus the losses within the circuit arrangement can be reduced.

Das Erzeugen der hochfrequenten Wechselspannung U_ac mit der zugeordneten Wechselrichtergesamtleistung P_out kann ein Betreiben mindestens einer der mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N unter Volllast umfassen.The generation of the high-frequency AC voltage U _ac with the associated inverter total power P _out can operate at least one of the plurality of inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n under full load.

Das Erzeugen der hochfrequenten Wechselspannung U_ac mit der zugeordneten Wechselrichtergesamtleistung P_out kann ein Betreiben maximal einer der mehreren Wechselrichtereinheiten 13.1, 13.2, 13.N unter Teillast umfasst.Generating the high-frequency AC voltage U _ac with the associated inverter total power P _out can be a maximum operation of one of the plurality of inverter units 13.1 . 13.2 . 13.n under partial load.

Verfahrensschritt 703 kennzeichnet ein Erzeugen der Hochspannung U_hv der Röntgenröhre 11 unter Verwendung der hochfrequenten Wechselspannung U_ac mittels eines Hochspannungserzeugers 14.step 703 denotes generating the high voltage U _{hv of} the X-ray tube 11 using the high-frequency AC voltage U _ac by means of a high voltage generator 14 ,

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung dennoch nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is nevertheless not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Circuit arrangement (10) for generating a high voltage (U _hv ) of an X-ray tube (11), comprising - a mains input circuit (12) for generating an intermediate circuit voltage (U _dc ), - an inverter circuit (13) for generating a high-frequency AC voltage (U _ac ) with an associated inverter power (P _out ) using the intermediate circuit voltage (U _dc ), - a high voltage generator (14) for generating the high voltage (U _hv ) of the X-ray tube (11) using the high-frequency AC voltage (U _ac ) and a drive circuit (15), wherein the inverter circuit (13) comprises a plurality of inverter units (13.1, 13.2, 13.N) in a parallel connection, each inverter unit (13.1, 13.2, 13.N) having an output power (P ₁ , P ₂ , P _n ) and wherein at least one inverter unit of the plurality of inverter units (13.1, 13.2, 13.N) is switchable such that the output power (P ₁ , P ₂ , P _n ) of the at least one switchable inverter unit can be switched off or switched on, and - wherein the drive circuit (15) is designed for such a switching of the at least one switchable inverter unit, that a sum of switched output powers (P ₁ , P ₂ , P _n ) the Inverter total power (P _out ) results.

Circuit arrangement (10) according to Claim 1 wherein each of the plurality of inverter units (13.1, 13.2, 13.N) has a series resonant circuit (13.1.S, 13.2.S, 13.NS), and wherein a drive frequency of the plurality of inverter units (13.1, 13.2, 13.N) is higher than each resonant frequency of the series resonant circuits (13.1.S, 13.2.S, 13.NS).

Circuit arrangement (10) according to one of the preceding claims, wherein the plurality of inverter units (13.1, 13.2, 13.N) comprises a first inverter unit (13.1) having a first series resonant circuit (13.1.S), and a second inverter unit (13.2) a second series resonant circuit (13.2.S) comprise, wherein an impedance (13.1.L) of the first series resonant circuit (13.1) is adapted such that the resonance frequencies of the first series resonant circuit (13.1.S) and the second series resonant circuit (13.2.S) to match.

Circuit arrangement (10) according to one of the preceding claims, wherein the drive circuit (15) is designed for switching the at least one switchable inverter unit such that at least one of the plurality of inverter units (13.1, 13.2, 13.N) runs in full load operation.

Circuit arrangement (10) according to one of the preceding claims, wherein a drive frequency of the plurality of inverter units (13.1, 13.2, 13.N) the lower, the more the at least one switchable inverter unit are switched off by means of the drive circuit (15).

Circuit arrangement (10) according to one of the preceding claims, wherein each inverter unit (13.1, 13.2, 13.N) is switchable.

Circuit arrangement (10) according to one of the preceding claims, wherein the plurality of inverter units (13.1, 13.2, 13.N) are designed such that maximum output powers (P _{1 max} , P _{2 max} , P _{n max} ) of the plurality of inverter units (13.1, 13.2, 13.N) amount.

Circuit arrangement (10) according to one of the preceding claims, wherein the plurality of inverter units (13.1, 13.2, 13.N) comprises a first inverter unit (13.1) having a first output (A.1), and a second inverter unit (13.2) a second output (A.2) comprise, and wherein the first output (A.1) and the second output (A.2) in front of the high voltage generator (14) are electrically connected together.

Circuit arrangement (10) according to Claims 7 and 8th ,

Circuit arrangement (10) according to one of Claims 1 to 6 , wherein the plurality of inverter units (13.1, 13.2, 13.N) are designed such that two amounts of maximum output powers (P _{1 max} , P _{2 max} , P _{n max} ) differ, wherein resonant frequencies of series resonant circuits (13.1.S, 13.2 .S, 13.NS) of the plurality of inverter units (13.1, 13.2, 13.N).

Circuit arrangement (10) according to one of Claims 1 to 7 or 10 wherein the plurality of inverter units (13.1, 13.2, 13.N) comprises a first inverter unit (13.1) having a first output (A.1) and a second inverter unit (13.2) having a second output (A.2) , wherein the high voltage generator (14) has a first primary winding (14.1.1) and a second primary winding (14.1.2), and wherein the first output (A.1) is connected to the first primary winding (14.1.1) and the second output (A.2) is connected to the second primary winding (14.1.2).

Circuit arrangement (10) according to Claims 10 and 11 ,

Circuit arrangement (10) according to one of the preceding claims, wherein the drive circuit (15) has a programmable logic module which according to an operating power of the X-ray tube (11) for setting a drive frequency of the plurality of inverter units (13.1, 13.2, 13.N) and / or is designed to switch the at least one switchable inverter unit.

X-ray device (20), comprising - a circuit arrangement (10) according to one of the preceding claims and - the X-ray tube (11), wherein the X-ray tube (11) has an operating power with the associated high voltage (U _hv ) and wherein the drive circuit (15) for such switching of the at least one switchable inverter unit is formed, that by means of the inverter total power (P _out ) the operating power is set.

A method for generating a high voltage (U _hv) of an X-ray tube (11), comprising the steps of: - generating an intermediate circuit voltage (U _dc) by means of a power input circuit (12), - generating a high-frequency alternating voltage (U _ac) with an associated inverter Total Power ( P _out ) using the intermediate circuit voltage (U _dc ) by means of an inverter circuit (13), wherein by means of a drive circuit (15) at least one switchable inverter unit of several inverter units (13.1, 13.2, 13.N) of the inverter circuit (13) switched off or turned on is that a sum of switched output powers (P ₁ , P ₂ , P _n ) of the plurality of inverter units (13.1, 13.2, 13.N) gives the inverter total power (P _out ), and - generating the high voltage (U _hv ) of the X-ray tube ( 11) using the high-frequency AC voltage (U _ac ) by means of a high voltage generator (14).

Method according to Claim 15 wherein generating the high frequency AC voltage (U _ac ) with the associated inverter total power (P _out ) comprises time dependent switching of the at least one switchable inverter unit.