DE19731690C2 - Leistungsverstärker und Kernspintomograph - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Leistungsverstärker nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 4 sowie einen Kernspintomo­ graphen.

Kernspintomographen weisen im Regelfall drei Gradientenspulen auf, die von genau geregelten, periodischen Strömen durch­ flossen werden. Die Stromverlaufskurve ist abhängig von dem verwendeten Bildgebungsverfahren. Bei einem Hochgeschwindig­ keitsverfahren wie dem EPI-(Echoplanar)-Verfahren ist es beispielsweise erforderlich, sehr steile und schnell aufein­ anderfolgende Stromanstiegs- und Stromabfallflanken in den Gradientenspulen zu erzeugen. So kann es zum Beispiel nötig sein, in einer Gradientenspule (mit einer Induktivität von beispielsweise 1 mH) in Zeitabständen von 0,5 ms einen Strom­ fluß von 200 A auf- und abzubauen. Das EPI-Verfahren ist in der EP 0 076 054 B1 detailliert beschrieben.

Um diese hohen Anforderungen zu erfüllen, ist es bekannt, einen von der Gradientenspule und einem Kondensator gebil­ deten Resonanzkreis einzusetzen. Die Gradientenströme sind hierbei zumindest abschnittsweise sinusförmig.

Die EP 0 227 411 A1 zeigt einen Gradientenverstärker mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und 4, bei dem eine Gradientenspule in einem Querzweig einer Schaltbrücke ange­ ordnet ist. Parallel zu der Schaltbrücke ist über ein Schalt­ element ein Resonanzkondensator angeschlossen. Eine konstante Spannung ist über eine Diode an die Schaltbrücke angelegt.

Aus der US 4,628,264,264 ist ein Gradientenverstär­ ker bekannt, bei dem ein Resonanzkondensator und eine Gra­ dientenspule einen Parallelresonanzkreis bilden. In dem Reso­ nanzkreis ist ein Schaltelement oder eine Schaltbrücke ange­ ordnet, um die Verbindung zwischen dem Resonanzkondensator und der Gradientenspule zu trennen oder umzupolen. Fest mit dem Resonanzkondensator verbundene Verstärker sind zum Vor­ laden des Kondensators und zum Ausgleich von Verlusten wäh­ rend der resonanten Schwingung vorgesehen.

Die DE 41 27 529 A1 zeigt einen Gradientenverstärker, bei dem ein Resonanzkondensator in einem Querzweig einer Schaltbrücke angeordnet ist. Die Schaltbrücke, eine Gradientenspule und eine Verstärkerbaugruppe bilden zusammen einen Serienreso­ nanzkreis. Die Verstärkerbaugruppe dient dazu, beim Betrieb des Gradientenverstärkers einzelne Abschnitte jedes Gradien­ tenpulses nicht-resonant zu erzeugen.

Die Schaltungen nach der EP 0 227 411 A1 und der US 4,628,264 vermögen nur eine eingeschränkte Anzahl unterschiedlicher Stromkurvenformen zu erzeugen. Daher sind diese Schaltungen nicht universell einsetzbar. Die Ausfüh­ rungsformen mit Schaltbrücken bedingen überdies einen hohen Bauteilaufwand. Die in der DE 41 27 529 A1 vorgeschlagene Schaltung ist ebenfalls sehr aufwendig, weil neben einer vollständigen Verstärkerbaugruppe, die typischerweise als Schaltverstärker ausgeführt ist, eine weitere Schaltbrücke erforderlich ist.

Die Erfindung hat demgemäß die Aufgabe, die genannten Nach­ teile zu vermeiden und einen Leistungsverstärker zu schaffen, der bei geringem Bauteilaufwand universell einsetzbar ist und eine Vielzahl von Signalformen zu erzeugen vermag.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Leistungsver­ stärker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise des Anspruchs 4 sowie durch einen Kernspintomographen nach An­ spruch 12 gelöst.

Durch die Erfindung wird ein Leistungsverstärker geschaffen, der eine Vielzahl unterschiedlicher Stromkurven zu erzeugen vermag und insbesondere EPI-fähig ist. Indem die Erfindung einen Parallelresonanzkreis einsetzt, an den entweder eine Ausgangsspannung oder eine Zwischenkreisspannung der Verstär­ kerbaugruppe anlegbar ist, werden Bauteile eingespart. Der erfindungsgemäße Verstärker kann daher besonders kosten­ günstig hergestellt werden.

Unter der Ausgangsspannung des Leistungsverstärkers soll ins­ besondere eine Spannung verstanden werden, die ohne Zwischen­ schaltung weiterer Schaltbauteile des Leistungsverstärkers an eine Last anschließbar ist. Dies heißt jedoch nicht, daß die Ausgangsspannung des Verstärkers unmittelbar an der Last an­ liegen müßte. Beispielsweise können mehrere Verstärker mit­ einander gekoppelt und gemeinsam an die Last angeschlossen sein, oder es können Filtereinrichtungen innerhalb des Ver­ stärkers oder zwischen dem Verstärker und der Last vorgesehen sein.

Bevorzugt ist die Verstärkerbaugruppe ihrerseits als voll­ wertiger Leistungsverstärker ausgebildet, der die Last in einem ersten, nicht-resonanten Betriebszustand mit einem gewünschten Strom zu versorgen vermag. Eine solche Verstär­ kerbaugruppe erzeugt die Ausgangsspannung vorzugsweise durch Pulsweitenmodulation mittels einer Schaltendstufe. Ferner ist vorzugsweise ein zweiter, resonanter Betriebszustand vorge­ sehen, bei dem eine resonante Schwingung und/oder eine Span­ nungsüberhöhung durch Resonanz erfolgt.

In dem ersten, nicht-resonanten Betriebszustand hat der Reso­ nanzkondensator des Resonanzkreises vorzugsweise keine Wirkung. Er kann dann von dem Leistungsverstärker abgekoppelt sein oder parallel zu einem sehr viel größeren Pufferkonden­ sator geschaltet sein. Der Resonanzkondensator hat in einer Ausführungsform eine Kapazität von 1 µF bis 100 µF, vorzugs­ weise 10 µF.

In dem zweiten, resonanten Betriebszustand ist in bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen, einen Parallelresonanzkreis zwischen der Last und dem Resonanzkondensator unter Zwischen­ schaltung des Steuerelements und/oder unter Zwischenschaltung der Schaltendstufe zu bilden. In diesen Ausführungsformen wird im zweiten Betriebszustand bevorzugt nur das Steuerele­ ment oder nur die Schaltendstufe oder beide von einem Reso­ nanzstrom durchflossen.

Um einen sofortigen Schwingungseinsatz zu ermöglichen, ist vorzugsweise eine Einrichtung zum Vorladen des Resonanzkon­ densators vorgesehen. In einer Ausführungsform des Verstär­ kers dient dazu die Zwischenkreisbaugruppe.

Das Steuerelement ist bevorzugt als elektronischer Schalter ausgebildet, der stromrichtungsabhängig oder stromrichtungs­ unabhängig sein kann. In Ausführungsalternativen kann das Steuerelement als elektronisch regelbarer Widerstand wirken. Bevorzugt weist das Steuerelement einen oder mehrere MOSFETs (MOS-Feldeffekttransistoren) oder IGBTs (insulated gate bipolar transistors) sowie gegebenenfalls eine oder mehrere Dioden auf.

Um die Ausgangsspannung des Leistungsverstärker zu filtern, ist in einer bevorzugten Ausführungsform eine Filtereinrich­ tung vorgesehen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn im nicht-resonanten Betriebszustand zur Erzeugung der Ausgangs­ spannung eine pulsweitenmodulierte Endstufenspannung dient. Die Filtereinrichtung hat bevorzugt eine Filterfrequenz (Eck­ frequenz), die um einen Faktor von 0,5 bis 0,8 geringer als die Schaltfrequenz der Schaltendstufe ist. Beispielsweise kann bei einer Schaltfrequenz von 50 kHz die Filterfrequenz 30 kHz betragen.

Bei einem Kernspintomographen dient der erfindungsgemäße Leistungsverstärker vorzugsweise zur Stromversorgung einer Gradientenspule. Um besonders hohe Spannungs- und/oder Strom­ stärken zu erreichen, sind in bevorzugten Ausführungsformen Verstärkeranordnungen vorgesehen, die ausgangsseitig in Serie oder parallel geschaltet sind und mindestens einen erfin­ dungsgemäßen Leistungsverstärker aufweisen. Bevorzugt enthält eine solche Verstärkeranordnung ferner mindestens eine Ver­ stärkereinrichtung, die keine eigene Resonanzbaugruppe auf­ weist (Basisverstärker), und/oder mindestens eine wahlweise zuschaltbare Konstantspannungsquelle.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Hinweis auf die schematischen Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 je ein Blockschaltbild von zwei Ausführungs­ beispielen des Leistungsverstärkers mit einer angeschlossenen Last, und

Fig. 3 und 4 je ein Schaltbild von zwei Ausführungsbeispielen eines Steuerelements.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Leistungsverstärker, der als Gradientenverstärker eines Kernspintomographen ausgelegt ist, sind eine als Spannungsquelle dienende Verstärkerbaugruppe 10 und eine Resonanzbaugruppe 12 hintereinandergeschaltet und an eine Gradientenspule angeschlossen, die eine vorwiegend in­ duktive Last 14 bildet. Ferner ist eine Steuereinrichtung 16 zum Ansteuern aller Komponenten des Leistungsverstärkers vor­ gesehen.

Eine Eingangsspannung u_E, beispielsweise eine Netzspannung, ist über Eingangsanschlüsse 18 an eine Zwischenkreisbaugruppe 20 der Verstärkerbaugruppe 10, genauer gesagt an eine Zwi­ schenspannungsquelle 22 angeschlossen. Die Zwischenspannungs­ quelle 22 erzeugt aus der Eingangsspannung u_E eine konstante Zwischenkreisspannung u_Z, die an einem zur Spannungsglättung dienenden Pufferkondensator 24 anliegt.

Eine Schaltendstufe 26 der Verstärkerbaugruppe 10 weist vier Schaltbauteile 28 in einer Brückenanordnung auf. Die Schalt­ bauteile 28 sind als Leistungs-MOSFETS mit je einer Freilauf­ diode ausgestaltet. Je zwei Schaltbauteile 28 sind in Reihe geschaltet und an die Zwischenkreisspannung u_Z angeschlossen. Am Brückenquerzweig, d. h. an den Verbindungsstellen von je zwei Schaltbauteilen 28, wird eine Endstufenspannung u_S abge­ griffen, die als Eingangsspannung für eine Filtereinrichtung 30 der Verstärkerbaugruppe 10 dient.

Die Filtereinrichtung 30 ist ein Tiefpaß mit einer Eckfre­ quenz von ungefähr 30 kHz und weist in an sich bekannter Art zwei Längsinduktivitäten 32 auf, über die die Endstufenspan­ nung u_S an einen Filterkondensator 34 angelegt ist, um eine gefilterte Spannung u_F zu erzeugen. Die Spannung u_F liegt als Ausgangsspannung u_A des gesamten Leistungsverstärkers unmit­ telbar an zwei Ausgangsanschlüssen 36 und an der Last 14 an.

Die Resonanzbaugruppe 12 ist parallel zu dem Filterkonden­ sator 34 und der Last 14 angeschlossen, so daß die Ausgangs­ spannung u_A ebenfalls an der Resonanzbaugruppe 12 anliegt beziehungsweise, in einem resonanten Betriebszustand, von der Resonanzbaugruppe 12 im Zusammenspiel mit der Last 14 erzeugt wird. Die Resonanzbaugruppe weist einen Resonanzkondensator 38 mit einer Kapazität von ungefähr 10 µF auf, der in Serie mit einem Steuerelement 40 geschaltet ist. Durch das Steuer­ element 40, dessen Aufbau noch beschrieben werden wird, kann der Resonanzkondensator 38 an die Last 14 angelegt und von dieser getrennt werden.

Die Steuerbaugruppe 16 ist durch je eine Leitung 42 mit den vier Schaltbauteilen 28 und durch eine Steuerleitung 44 mit dem Steuerelement 40 verbunden.

Der Leistungsverstärker nach Fig. 1 kann in mehreren unter­ schiedlichen Betriebszuständen sowie in Zwischenzuständen arbeiten.

In einem ersten, nicht-resonanten Betriebszustand ist das Steuerelement 40 hochohmig, so daß der Resonanzkondensator 38 abgekoppelt ist und keinen Einfluß ausübt. Die Ausgangsspan­ nung u_A wird in an sich bekannter Weise erzeugt, indem die Schaltendstufe 26 aus der Zwischenkreisspannung u_Z durch Pulsweitenmodulation eine genau geregelte Endstufenspannung u_S generiert. Eine verbleibende Restwelligkeit wird von der Filtereinrichtung 30 herausgefiltert, und die gefilterte Spannung u_F liegt als Ausgangsspannung u_A an der Last 14 an.

In einem zweiten, resonanten Betriebszustand leitet das Steuerelement 40, so daß der von dem Resonanzkondensator 38 und der Last 14 gebildete Parallelresonanzkreis geschlossen ist und eine sinusförmige, resonante Schwingung auftritt. In diesem Betriebszustand werden die Schaltbauteile 28 der Schaltendstufe 26 entlastet, weil der eigentliche Schwing­ strom außerhalb der Schaltendstufe 26 fließt. Die Schaltend­ stufe 26 kann einen hochohmigen Zustand einnehmen, wenn bei­ spielsweise alle Schaltbauteile 28 sperren. In diesem Fall ist die Resonanzschwingung im wesentlichen frei, und die End­ stufenspannung u_S wird vom Resonanzkreis und nicht von der Schaltendstufe 26 erzeugt. Als Alternative können die beiden Längsinduktivitäten 32 über die Schaltendstufe 26 niederohmig miteinander verbunden werden, so daß die Resonanzschwingung zwar von der Filtereinrichtung 30, nicht aber von einer von der Schaltendstufe 26 generierten Endstufenspannung u_S beein­ flußt wird.

Ferner kann die Steuerbaugruppe 16 statt eines reinen Reso­ nanzbetriebs auch Betriebszustände einstellen, in denen ei­ nerseits der Resonanzkondensator 38 zugeschaltet ist und andererseits eine von der Schaltendstufe 26 erzeugte Endstu­ fenspannung u_S die resonante Schwingung beeinflußt. Die Wir­ kung der Schaltendstufe 26 kann unterschiedlich stark sein. So kann die Schaltendstufe 26 eingesetzt werden, um die sinusförmige Stromverlaufsform der resonanten Schwingung zu verändern, oder um eine Dämpfung der resonanten Schwingung durch Verluste (zum Beispiel an dem ohmschen Widerstand der Last 14 oder an dem Steuerelement 40) auszugleichen.

Schließlich sind auch Betriebszustände möglich, bei denen der Stromfluß durch die Last 14 vorwiegend durch die Schaltend­ stufe 26 erzeugt wird und das Steuerelement 40 einen mehr oder weniger großen Widerstand bildet. Der Resonanzkonden­ sator 38 kann damit auf eine gewünschte Spannung vorgeladen werden, die jedoch nicht höher als die Ausgangsspannung u_A sein kann. In einer Ausführungsalternative der Schaltung von Fig. 1 ist eine getrennte Vorladeeinrichtung für den Reso­ nanzkondensator 38 vorgesehen, mit der sich auch höhere Vor­ ladespannungen erzeugen lassen.

Insgesamt ermöglicht die Schaltung nach Fig. 1 beliebige Mischungen von resonanten und nicht-resonanten Betriebszu­ ständen; insbesondere auch solche, bei denen ein schneller zeit­ licher Wechsel stattfindet. Beispielsweise ist es möglich, nur kurze Abschnitte der Stromkurvenform (zum Beispiel nur einen eine besonders starke Steigung aufweisenden Teilab­ schnitt einer Viertelwelle) resonant und die restlichen Ab­ schnitte nicht-resonant zu erzeugen.

Der in Fig. 2 gezeigte Leistungsverstärker ist ähnlich wie der Verstärker nach Fig. 1 aufgebaut, auf dessen obige Be­ schreibung verwiesen wird. Der Verstärker nach Fig. 2 unter­ scheidet sich von dem Verstärker nach Fig. 1 dadurch, daß die Resonanzbaugruppe 12 in den Zwischenkreis der Verstärkerbau­ gruppe 10 geschaltet ist. Genauer gesagt, ist das Steuerele­ ment 40 der Resonanzbaugruppe 12 in den von der Zwischen­ kreisbaugruppe 20 zur Schaltendstufe 26 verlaufenden Strom­ pfad geschaltet, und der Resonanzkondensator 38 ist eingangs­ seitig parallel zu der Schaltendstufe 26 angeschlossen. An der Schaltendstufe 26 liegt damit nicht unmittelbar die Zwi­ schenkreisspannung u_Z an, sondern eine Resonanzkreisspannung u_R. Die Last 14 ist bei der Schaltung nach Fig. 2 unmittelbar ausgangsseitig an die Filtereinrichtung 30 angeschlossen, ohne daß weitere Resonanzbauteile parallelgeschaltet wären.

Beim Betrieb des Verstärkers nach Fig. 2 in dem ersten, nicht-resonanten Betriebszustand leitet das Steuerelement 40. Der Resonanzkondensator 38 ist somit parallel zu dem sehr viel (beispielsweise um den Faktor 100) größeren Pufferkon­ densator 24 geschaltet, so daß sich die Resonanzfrequenz in einen Bereich verschiebt, der durch einen Stromregler der Steuerbaugruppe 16 ausgeglichen werden kann. Der Leistungs­ verstärker arbeitet dann in der oben beschriebenen Weise, wobei hier die Resonanzkreisspannung u_R im wesentlichen gleich der Zwischenkreisspannung u_Z ist.

In dem zweiten, resonanten Betriebszustand ist das Steuer­ element 40 hochohmig. Der zwischen dem Resonanzkondensator 38 und der Last 14 gebildete Parallelresonanzkreis verläuft über die Schaltendstufe 26 und die Filtereinrichtung 30, die stän­ dig wirksam ist.

In dem resonanten Betriebszustand können die Schaltbauteile 28 von der Steuerbaugruppe 16 so angesteuert werden, daß eine während dieses Betriebszustands gleichbleibende Verbindung zwischen je einem Anschluß des Resonanzkondensators 38 und je einem Ausgangsanschluß 36 hergestellt wird. In diesem Fall tritt eine freie, sinusförmige Schwingung auf. Es ist jedoch auch möglich, die Schwingungsform durch eine geeignete An­ steuerung der Schaltbauteile 28 zu beeinflussen. Beispiels­ weise kann der Schwingkreis unterbrochen werden, wenn der Resonanzkondensator 38 seinen maximalen Ladezustand erreicht hat und der Stromfluß im Schwingkreis gleich Null ist. Ebenso kann ein Stromfluß in der Last 14 aufrechterhalten werden, indem die Ausgangsanschlüsse 36 über die Filtereinrichtung 30 und die Schaltendstufe 26 niederohmig verbunden werden. Schließlich ist es möglich, zeitabschnittsweise die Zuordnung der Ausgangsanschlüsse 36 zu den Anschlüssen des Resonanzkon­ densators 38 umzupolen, um zum Beispiel einen gleichgerichte­ ten, aus sinusförmigen Halbwellen bestehenden Stromfluß zu erzeugen.

Bei dem Verstärker nach Fig. 2 kann ferner der Resonanzkon­ densator 38 auf die Zwischenkreisspannung u_Z vorgeladen wer­ den, um einen plötzlichen Schwingungseinsatz zu ermöglichen. In einem solchen dritten Betriebszustand ist das Steuerele­ ment 40 durchgeschaltet, und die Verbindung zwischen dem Resonanzkondensator 38 und der Last 14 ist durch geöffnete Schaltbauteile 28 in der Schaltendstufe 26 unterbrochen.

In der in Fig. 2 gezeigten Schaltung ist die Zwischenkreis­ spannung u_Z stufenweise oder kontinuierlich einstellbar, um unterschiedliche Vorladespannungen bereitzustellen, insbe­ sondere auch solche, die sich von den im ersten Betriebszu­ stand des Leistungsverstärkers auftretenden Zwischenkreis­ spannungen u_Z unterscheiden.

Auch bei dem Verstärker nach Fig. 2 ist eine Kombination von Betriebszuständen möglich, wie sie oben mit Hinweis auf Fig. 1 beschrieben wurde. Insbesondere kann zu geeigneten Zeitpunkten einer resonanten Schwingung die Zwischenkreis­ spannung u_Z über das Steuerelement 40, das einen mehr oder weniger großen Widerstand aufweisen kann, an den Resonanz­ kondensator 38 angelegt werden, um Verluste auszugleichen oder die Flankensteilheit des Stromflusses durch die Last 14 zu erhöhen. Auch ein schneller zeitlicher Wechsel zwischen den Betriebszuständen ist möglich.

Fig. 3 stellt den Aufbau des Steuerelements 40 dar. Ein IGBT 46 ist in dem Querzweig einer aus vier Dioden 48 gebildeten Gleichrichterbrücke angeordnet. Das Gate des IGBT 46 ist mit einem Steueranschluß 50 verbunden, der seinerseits an die in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigte Steuerleitung 44 angeschlossen ist. Die Gleichrichterbrücke weist zwei Schaltanschlüsse 52 auf, mit denen das Steuerelement 40 in den zu schaltenden Stromkreis eingefügt ist. Durch die Gleichrichterbrücke ist sichergestellt, daß der IGBT 46 nur einen Stromfluß in einer Richtung schalten muß.

Bei der Ausführungsalternative des Steuerelements 40 nach Fig. 4 sind zwei antiparallel angeordnete IGBTs 46 mit je einer vorgeschalteten Diode 48 und je einem Steueranschluß 50 vorgesehen. Die IGBTs 46 werden in dieser Ausführungsalterna­ tive gemeinsam angesteuert. Das heißt, daß die IGBTs 46, ab­ hängig von einem Steuersignal auf der Steuerleitung 44, stets entweder beide leiten oder beide sperren oder beide ungefähr den gleichen Widerstand aufweisen. Dazu müssen unterschied­ liche Ansteuersignale an die Steueranschlüsse 50 angelegt werden, da die Emitter der IGBTs 46 auf unterschiedlichen Potentialen liegen. Diese Ansteuersignale werden durch eine geeignete Schaltung aus dem Steuersignal auf der Steuer­ leitung 44 erzeugt.

In einer auf der Schaltung von Fig. 4 basierenden weiteren Ausführungsalternative ist vorgesehen, die beiden IGBTs 46 getrennt anzusteuern, um die Leiteigenschaften des Steuer­ elements 40 stromrichtungsabhängig bestimmen zu können. Ein Leistungsverstärker mit einem derartigen Steuerelement 40 vermag eine noch größere Bandbreite unterschiedlicher Strom­ verlaufskurven zu erzeugen.

Beim Einsatz des Steuerelements 40 in der Schaltung nach Fig. 1 sind dessen Bauteile so dimensioniert, daß einerseits ihre Spannungsfestigkeit ausreicht, um im nicht-resonanten Betriebszustand des Leistungsverstärkers die volle Ausgangs­ spannung u_A zu sperren, und andererseits ihre Strombelastbar­ keit ausreicht, um im resonanten Betriebszustand den vollen resonanten Stromfluß zu leiten. Entsprechendes gilt bei einem Einsatz des Steuerelements 40 in der Schaltung nach Fig. 2.

Der Leistungsverstärker nach Fig. 2 mit einem Steuerelement gemäß Fig. 3 wird von dem Erfinder gegenwärtig als der beste Weg zum Ausführen des den Leistungsverstärker betreffenden Aspekts der Erfindung angesehen. Ferner sieht der Erfinder gegenwärtig einen Kernspintomographen, bei dem ein erfin­ dungsgemäßer Leistungsverstärker und ein Basisverstärker in Serie geschaltet und an die Last 14 angeschlossen sind, gegenwärtig als den besten Weg zum Ausführen des den Kern­ spintomographen betreffenden Aspekts der Erfindung an.

Claims (13)

1. Leistungsverstärker, insbesondere Gradientenverstärker eines Kernspintomographen, mit

• 1. einer Spannungsquelle, und
• 2. einer parallel zu der Spannungsquelle angeschlossenen Resonanzbaugruppe (12), die einen Resonanzkondensator (38) und ein in Reihe mit diesem geschaltetes Steuer­ element (40) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. die Spannungsquelle eine Verstärkerbaugruppe (10) ist, und daß
• 2. sowohl die Verstärkerbaugruppe (10) als auch die Reso­ nanzbaugruppe (12) jeweils dazu eingerichtet sind, eine Ausgangsspannung (u_A) des Leistungsverstärkers zu erzeu­ gen.

2. Leistungsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsverstärker einen ersten, nicht-resonanten Betriebszustand und einen zweiten, resonanten Betriebszustand einzunehmen vermag.

3. Leistungsverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerbaugruppe (10) eine Schaltendstufe (26) aufweist, die dazu eingerichtet ist, in dem ersten Betriebszustand des Leistungsverstärkers eine zur Erzeugung der Ausgangsspannung (u_A) dienende Endstu­ fenspannung (u_S) mittels Pulsweitenmodulation bereitzustel­ len.

4. Leistungsverstärker, insbesondere Gradientenverstärker eines Kernspintomographen, mit

• 1. einer Zwischenkreisbaugruppe (20) zum Erzeugen einer Zwischenkreisspannung (u_Z), und
• 2. einer Resonanzbaugruppe (12), die einen Resonanzkondensa­ tor (38) und ein Steuerelement (40) aufweist, durch das die Zwischenkreisspannung (u_Z) an den Resonanzkondensator (38) anlegbar und von ihm trennbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. eine an den Resonanzkondensator (38) angeschlossene Schaltendstufe (26) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, in einem ersten Betriebszustand des Leistungsver­ stärkers eine zur Erzeugung der Ausgangsspannung (u_A) dienende Endstufenspannung (u_S) mittels Pulsweitenmodu­ lation bereitzustellen und in einem zweiten Betriebszu­ stand des Leistungsverstärkers die Bildung eines Paral­ lelresonanzkreises zwischen dem Resonanzkondensator (38) und einer an den Leistungsverstärker anschließbaren Last (14) zu ermöglichen.

5. Leistungsverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Betriebszustand die Zwischenkreisspannung (u_Z) am Resonanzkondensator (38) anliegt und im zweiten Betriebszustand die Zwischenkreisspan­ nung (u_Z) vom Resonanzkondensator (38) im wesentlichen ge­ trennt ist.

6. Leistungsverstärker nach Anspruch 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schalt­ endstufe (26) dazu eingerichtet ist, in dem zweiten Betriebs­ zustand von einem Resonanzstrom durchflossen zu werden.

7. Leistungsverstärker nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lei­ stungsverstärker dazu eingerichtet ist, in einem dritten Be­ triebszustand den Resonanzkondensator (38) auf die Zwischen­ kreisspannung (u_Z) vorzuladen.

8. Leistungsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung (u_A) ohne Zwischenschaltung weiterer Bau­ teile des Leistungsverstärkers an die Last (14) anschließbar ist.

9. Leistungsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (40) einen in einen Querzweig einer Diodenbrüc­ ke geschalteten IGBT (46) oder zwei antiparallel geschaltete IGBTs (46) aufweist.

10. Leistungsverstärker nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lei­ stungsverstärker eine nur im ersten, nur im zweiten oder im ersten und im zweiten Betriebszustand wirksame Filtereinrich­ tung (30) aufweist.

11. Leistungsverstärker nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerbaugruppe (16) vorgesehen ist, um das Steuerelement (40) sowie die Schaltendstufe (26) anzusteuern.

12. Kernspintomograph mit einem Leistungsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und einer als Last (14) wirken­ den Gradientenspule.

13. Kernspintomograph nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsverstärker mit mindestens einer weiteren Verstärkereinrichtung und/oder Konstantspannungsquelle gekoppelt und an die Last (14) ange­ schlossen ist.