DE19824768A1 - Leistungsverstärker und Verfahren zum Ansteuern eines Leistungsverstärkers - Google Patents

Abstract

Ein Leistungsverstärker mit mindestens einer Schaltendstufe (26, 28, 30) und einer Steuereinrichtung (10) zum Bestimmen von Ansteuerdaten für die mindestens eine Schaltendstufe (26, 28, 30) ist dadurch weitergebildet, daß die Steuereinrichtung (10) einen Kodierer (12) zum Kodieren der Ansteuerdaten aufweist, um ein Datensignal (DAT) gemäß einem seriellen Datenübertragungsprotokoll zu erzeugen, eine Datenübertragungsstrecke (16) zum Übertragen des Datensignals (DAT) vorgesehen ist, und ein Modulator (24) zum Erzeugen von Schaltsignalen (S1, S2, S3) für die mindestens eine Schaltendstufe (26, 28, 30) in Abhängigkeit von dem Datensignal (DAT) vorgesehen ist. Ein Ansteuerverfahren weist ähnliche Merkmale auf. Durch die Erfindung wird der bauliche Aufwand für einen Leistungsverstärker verringert, insbesondere, wenn es sich um einen Leistungsverstärker mit mehreren Endstufen handelt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Leistungsverstärker mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Ansteuern eines Leistungsverstärkers. Insbesondere ist die Erfindung für einen Verstärker vorgesehen, der hohe Aus­ gangsspannungen und/oder -ströme bei hoher Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit liefern soll. Ein solcher Verstärker kann zum Beispiel ein Gradientenverstärker eines Kernspintomo­ graphen sein.

In einem Kernspintomograph wird ein magnetischer Feldgradient von einer Gradientenspule erzeugt, die ihrerseits an einen Gradientenverstärker angeschlossen ist. Der Gradienten­ verstärker liefert Spannungen in der Größenordnung von ei­ nigen hundert bis einigen tausend Volt, um in der Gradien­ tenspule einen genau geregelten Strom hervorzurufen. Dieser Strom schwankt in einer vorgegebenen Stromverlaufskurve zum Beispiel zwischen 0 und 300 A.

Derartige Gradientenverstärker mit einer Schaltendstufe sind gut bekannt, zum Beispiel aus der DE 40 24 160 A1. Die Schaltendstufe weist typischerweise vier zu einer H-Brücke verbundene Schaltelemente auf. Je ein Schaltsignal wird zur Ansteuerung je eines Schaltelements erzeugt. Das Schaltsignal übermittelt die binäre Information "Schaltelement ein" oder "Schaltelement aus".

Ferner sind Verstärker mit mehreren Schaltendstufen bekannt, die ausgangsseitig in Reihe geschaltet sind. Solche Gradien­ tenverstärker werden für moderne Bildgebungsverfahren einge­ setzt, bei denen besonders hohe Ausgangsspannungen erforder­ lich sind. Die DE 43 04 517 A1 zeigt einen derartigen Ver­ stärker mit zwei oder mehr Endstufen. Jede Endstufe weist zwei oder vier Eingänge auf, an denen Schaltsignale von Steuereinheiten anliegen.

Es ist weiter bekannt, zur Übertragung eines Schaltsignals von der Steuereinrichtung zur Endstufe eine Signalübertra­ gungsstrecke mit einem Lichtwellenleiter oder Optokoppler zu verwenden. Dies ist angesichts der hohen Spannungen und Strö­ me in der Endstufe erforderlich. Wenn eine unmittelbare Lei­ tungsverbindung zwischen der Steuereinrichtung und der End­ stufe bestehen würde, dann könnten Störimpulse an die emp­ findliche, als Kleinsignalteil ausgebildete Steuereinrichtung übertragen werden.

Es besteht jedoch das Problem, daß eine zur Verwendung in ei­ nem Gradientenverstärker geeignete Signalübertragungsstrecke, insbesondere eine solche mit einem Lichtwellenleiter, relativ aufwendig und teuer ist. Schon bei einem Gradientenverstärker mit einer einzigen Endstufe werden vier solche Signalübertragungsstrecken benötigt. Für einen Verstärker mit beispielsweise fünf Endstufen, die je eine Vollbrücke aufweisen, sind 20 Übertragungsstrecken erforderlich. Dies verursacht hohe Kosten. Bei der Ausführung mit Optokopplern werden überdies vielpolige Leitungen mit entsprechenden Steckern und Buchsen benötigt. Wegen der vielen Kabel oder Lichtwellenleiter besteht ferner eine erhebliche Ver­ tauschungsgefahr sowohl bei der Herstellung als auch bei der Wartung.

Die Erfindung hat demgemäß die Aufgabe, die genannten Pro­ bleme zu lösen und den baulichen Aufwand für einen Leistungs­ verstärker zu verringern, insbesondere, wenn es sich um einen Leistungsverstärker mit mehreren Endstufen handelt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Leistungsver­ stärker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Die abhängigen An­ sprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Erfindung geht von der Grundidee aus, den Modulator zur Erzeugung der Schaltsignale für die Schaltelemente der min­ destens einen Endstufe nicht dem Kleinsignalteil des Lei­ stungsverstärkers, sondern der mindestens einen Endstufe zuzuordnen. Der Modulator erhält geeignet kodierte Ansteuer­ daten in Form eines Datensignals. Zur Kodierung der Ansteuer­ daten wird ein serielles Datenübertragungsprotokoll einge­ setzt.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der für den Lei­ stungsverstärker erforderliche Aufwand sehr verringert. Zur Übertragung des Datensignals von der Steuereinrichtung zum Modulator wird im allgemeinen nur eine einzige Datenübertra­ gungsstrecke benötigt. Wegen der hohen Kosten für jede Daten­ übertragungsstrecke ist dies eine erhebliche Verbesserung im Vergleich zu bekannten Verstärkern, bei denen für jedes Schaltelement eine eigene Datenübertragungsstrecke für das zugeordnete Schaltsignal vorgesehen ist. Auch die Montage und Wartung vereinfacht sich, und Fehler werden vermieden.

Die Vorteile der Erfindung wirken sich um so deutlicher aus, je mehr Schaltendstufen vorhanden sind und je mehr Schalt­ signale für diese benötigt werden. Daher ist die Erfindung insbesondere für Leistungsverstärker vorgesehen, die mehr als eine Schaltendstufe aufweisen. Auch bei einem Verstärker mit nur einer Schaltendstufe ist die Erfindung jedoch schon mit Gewinn einsetzbar.

Vorzugsweise beinhalten die Ansteuerdaten Informationen über einen Betriebsmodus der Schaltendstufe beziehungsweise je ei­ nen Betriebsmodus der Schaltendstufen. Ein solcher Betriebs­ modus kann zum Beispiel ein Vollastbetrieb oder ein Frei­ laufbetrieb oder ein modulierender Betrieb sein. Im letztge­ nannten Modus bestimmen die Ansteuerdaten bevorzugt auch einen Aussteuerungsgrad oder eine Pulsdauer oder ein Tast­ verhältnis (duty cycle) derjenigen Endstufe, die sich im modulierenden Betrieb befindet. Falls mehrere Endstufen vor­ handen sind, wird durch die Ansteuerdaten vorzugsweise für jede Endstufe unabhängig voneinander je ein Betriebsmodus festgelegt.

Die vom Modulator erzeugten Schaltsignale sind vorzugsweise binäre Signale, die einen "Ein"- beziehungsweise einen "Aus"- Zustand je eines Schaltelements der Endstufe(n) angeben.

Das gemäß dem seriellen Datenübertragungsprotokoll bestimmte Datensignal ist vorzugsweise ein binäres Signal mit einer Breite von einem Bit. In diesem Fall reicht eine entsprechend einfache Datenübertragungsstrecke aus. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, daß das Datensignal eine Breite von einigen wenigen Bits aufweist oder mehr als zwei Signalzustände ein­ nehmen kann, solange nur die Übertragung zumindest teilweise seriell erfolgt.

Bevorzugt ist die Datenübertragungsstrecke zur potentialge­ trennten und/oder optischen Übertragung des Datensignals eingerichtet. Insbesondere kann ein Lichtwellenleiter ver­ wendet werden. Wenn das Datensignal eine Breite von einem Bit hat, kann ein einziger Lichtwellenleiter ausreichen.

In dem Datenübertragungsprotokoll werden vorzugsweise mehrere zu übertragende Datenbits zu einem Datenübertragungsrahmen zusammengefaßt. Die korrekte Datenübertragung wird vorzugs­ weise mittels eines oder mehrerer Sicherungsbits überprüft. Beispielsweise kann eine Paritätskontrolle durchgeführt wer­ den. In Weiterentwicklungen der Erfindung können auch Fehler­ korrekturbits vorgesehen sein. Bevorzugt werden die einzelnen Datenbits mittels einer Pulsweitenmodulation des Datensignals codiert. Falls ein Fehler bei der Datenübertragung erkannt oder sonst eine Notabschaltung ausgelöst wird, ist der Modu­ lator vorzugsweise dazu eingerichtet, die mindestens eine Endstufe in einen sicheren Betriebszustand zu überführen.

Die oben beschriebenen und/oder die beanspruchten bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung betreffen gleichermaßen das Verfahren wie die Vorrichtung, auch wenn sie nicht ausdrück­ lich sowohl in Zusammenhang mit dem Verfahren als auch der Vorrichtung beschrieben und/oder beansprucht wurden.

Ein Ausführungsbeispiel und mehrere Ausführungsalternativen der Erfindung werden nun unter Hinweis auf die schematischen Zeichnungen genauer beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines an eine Last angeschlossenen Leistungsverstärkers, und

Fig. 2 Zeitdiagramme eines Taktsignals sowie eines Daten­ signals bei der Übertragung eines "1"-Bits, eines "0"-Bits und eines Startbits.

Der in Fig. 1 dargestellte Leistungsverstärker ist als Gra­ dientenverstärker eines Kernspintomographen ausgebildet. Er weist eine Steuereinrichtung 10 mit einem Kodierer 12 auf. Ein Ausgang des Kodierers 12 ist mit einem Sender 14 einer optischen Datenübertragungsstrecke 16 verbunden. Der Sender 14 kann zum Beispiel aus einer lichtemittierenden Diode mit einer entsprechenden Treiberschaltung gebildet sein und ist über einen Lichtwellenleiter 18 an einen geeigneten Empfänger 20 angeschlossen, der seinerseits mit einem Dekodierer 22 verbunden ist. Der Empfänger 20 weist beispielsweise einen Fototransistor mit einer entsprechenden Auswertungsschaltung auf. Der Dekodierer 22 ist Bestandteil eines Modulators 24. Insgesamt dient die Datenübertragungsstrecke 14 zur galva­ nisch entkoppelten Übertragung eines ein Bit breiten Daten­ signals DAT von der Steuereinrichtung 10 zum Modulator 24. In Ausführungsalternativen kann die Datenübertragungsstrecke ei­ nen Optokoppler oder eine andere galvanische Trenneinrichtung aufweisen.

Der Leistungsverstärker weist in dem hier beschriebenen Aus­ führungsbeispiel drei Schaltendstufen 26, 28, 30 auf. In Aus­ führungsalternativen sind mehr oder weniger Schaltendstufen, beispielsweise eine, vier oder fünf, vorgesehen. Jede Schalt­ endstufe weist eine - in Fig. 1 nur schematisch gezeigte - Vollbrücke aus vier Schaltelementen auf, von denen je zwei in Reihe geschaltet und an eine Versorgungsspannung angeschlos­ sen sind. Die Schaltelemente sind im hier beschriebenen Aus­ führungsbeispiel als IGBTs mit integrierten Freilaufdioden ausgebildet. Die Ausgangsspannung jeder Schaltendstufe 26, 28, 30 wird am Brückenquerzweig abgegriffen. Die Schaltend­ stufen 26, 28, 30 sind ausgangsseitig in Reihe geschaltet und an eine als Last 32 dienende Gradientenspule angeschlossen.

Die Schaltendstufe 26 erhält vom Modulator 24 vier Schalt­ signale 51 über je eine potentialgetrennte Verbindung, die beispielsweise einen Optokoppler aufweist. Die vier Schalt­ signale 51 werden von geeigneten Treibern verstärkt und an die vier Schaltelemente der Endstufe 26 geleitet. Jedes Schaltsignal vermag ein Schaltelement entweder in einen Leit- oder einen Sperrzustand zu schalten. Entsprechend versorgt der Modulator 24 die Schaltendstufe 28 mit vier Schaltsigna­ len 52 und die Schaltendstufe 30 mit vier Schaltsignalen 53.

In der in Fig. 1 gezeigten Schaltung bildet die Steuerein­ richtung 10 einen Kleinsignalteil des Leistungsverstärkers, während der Modulator 24 und die Endstufen 26, 28, 30 den Leistungsteil des Verstärkers bilden. Die Steuereinrichtung 10 ist in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel als ge­ eignet programmierter Mikroprozessor oder digitaler Signal­ prozessor (DSP) ausgestaltet, und der Kodierer 12 ist als ein Modul des Steuerprogramms für diesen Prozessor implementiert. Der Modulator 24 ist eine digitale Schaltung. In unterschied­ lichen Ausführungsvarianten kann der Modulator 24 als eine einzige Baugruppe oder in Form mehrerer Module ausgebildet sein. Der Modulator 24 kann einen oder mehrere PLDs (PLD = programmable logic device, programmierbarer Logikbaustein) aufweisen. Insbesondere kann jeder Endstufe 26, 28, 30 ein Modul des Modulators 24 und/oder ein PLD zugeordnet sein.

Im Betrieb des in Fig. 1 gezeigten Verstärkers errechnet die Steuereinrichtung 10 Ansteuerdaten für die Endstufen 26, 28, 30. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird durch die Ansteuerdaten für jede Endstufe 26, 28, 30 ein Betriebsmodus sowie ein Aussteuerungsgrad oder Tastverhältnis (duty cycle) angegeben. In Ausführungsalternativen enthalten die Ansteuer­ daten andere oder mehr oder weniger Informationen.

Grundlage der durch die Steuereinrichtung 10 ausgeführten Be­ rechnung ist eine vorgegebene Stromkurvenform (Sollwert) des durch die Last 32 fließenden Stroms. Um diese Stromkurvenform möglichst genau zu erreichen, wird nach einem an sich bekann­ ten Regelverfahren unter Berücksichtigung des Stromistwertes die jeweils erforderliche Ausgangsspannung des Leistungsver­ stärkers ermittelt. Die Steuereinrichtung 10 bestimmt dann geeignete Ansteuerdaten, also für jede Endstufe 26, 28, 30 einen Betriebsmodus und gegebenenfalls einen Aussteuerungs­ grad, um diese Ausgangsspannung zu erzeugen.

Im einfachsten Fall wird durch die Ansteuerdaten eine iden­ tische Ansteuerung der Endstufen 26, 28, 30 festgelegt, so daß diese zu jedem Zeitpunkt zu gleichen Teilen zur Ausgangs­ spannung des Leistungsverstärkers beitragen. Im hier be­ schriebenen Ausführungsbeispiel implementiert die Steuerein­ richtung 10 jedoch ein Ansteuerverfahren, bei dem zu jedem Zeitpunkt eine einzige Endstufe 26, 28, 30 in einen modulie­ renden Betrieb geschaltet ist, während die übrigen Endstufen 26, 28, 30 entweder in einen Vollaussteuerungsbetrieb oder in einen Freilaufbetrieb geschaltet sind. Ein derartiges An­ steuerverfahren ist in der gleichzeitig eingereichten Anmel­ dung desselben Erfinders mit dem Titel "Verfahren zum Erzeu­ gen von Steuersignalen für einen Leistungsverstärker und Leistungsverstärker" genau beschrieben.

Die ermittelten Ansteuerdaten werden vom Kodierer 12 nach dem im folgenden beschriebenen seriellen Datenübertragungsproto­ koll in ein ein Bit breites, serielles Datensignal DAT zusam­ mengefaßt.

Das serielle Datenübertragungsprotokoll sieht in dem hier be­ schriebenen Ausführungsbeispiel eine Bitkodierung mittels ei­ ner Pulsweitenmodulation vor, wie dies in Fig. 2 veranschau­ licht ist. Zur Übertragung eines Datenbits werden vier Zyklen eines Systemtakts CLK von beispielsweise 32 MHz benötigt, so daß sich insgesamt ein Bittakt von 8 MHz ergibt. Eine lo­ gische "1" wird dadurch übermittelt, daß das Datensignal DAT zunächst einen Taktzyklus lang einen Mark-Zustand und dann drei Zyklen lang einen Space-Zustand einnimmt (zweite Zeile in Fig. 2). Eine logische "0" wird, wie in der dritten Zeile von Fig. 2 gezeigt, durch einen drei Taktzyklen dauernden Mark-Zustand gefolgt von einem Space-Zustand während eines Taktzyklus übertragen. Neben den logischen Werten "1" und "0" sieht das Datenübertragungsprotokoll einen Startwert START vor, der durch einen vier Taktzyklen langen Mark-Zustand re­ präsentiert wird (vierte Zeile in Fig. 2). Da bei den drei übertragbaren Bitwerten "1", "0" und "START" die ansteigenden Flanken mit den Flanken des Systemtakts CLK zusammenfallen und periodisch wiederkehren, kann der Systemtakt CLK im Empfänger 20 auf einfache Weise zurückgewonnen werden.

In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die zu übermittelnden Ansteuerdaten gemäß dem Datenübertragungspro­ tokoll zu Datenübertragungsrahmen von je 36 Bit zusammenge­ faßt. Bei dem oben genannten Bittakt vom 8 MHz dauert die Übermittlung eines kompletten Datenübertragungsrahmens etwa 4,5 µs. Jeder Datenübertragungsrahmen beginnt mit einem Startbit "START". Die weiteren Daten dieses Rahmens werden aufeinanderfolgend ohne weitere Startbits übertragen. Eine beispielhafte Belegung der einzelnen Bitpositionen im Daten­ übertragungsrahmen zeigt die folgende Tabelle. In Ausfüh­ rungsalternativen sind andere Belegungen vorgesehen:

Pos.	Belegung
1	Startbit
2	Header (LSB)
3	Header
4	Header (MSB)
5	Shutdownbit
6	Strom positiv
7	Strom negativ
8	Spannungsvorz.
9	Pulsdauer (LSB)
10	Pulsdauer
11	Pulsdauer
12	Pulsdauer
13	Pulsdauer
14	Pulsdauer
15	Pulsdauer
16	Pulsdauer
17	Pulsdauer
18	Pulsdauer
19	Pulsdauer
20	Pulsdauer (MSB)
21	Modus 1 (LSB)
22	Modus 1
23	Modus 1 (MSB)
24	Modus 2 (LSB)
25	Modus 2
26	Modus 2 (MSB)
27	Modus 3 (LSB)
28	Modus 3
29	Modus 3 (MSB)
30	Modus 4 (LSB)
31	Modus 4
32	Modus 4 (MSB)
33	Modus 5 (LSB)
34	Modus 5
35	Modus 5 (MSB)
36	Paritätsbit

Nach dem Startbit, das die erste Bitposition im Datenüber­ tragungsrahmen einnimmt, folgen drei Headerbits. Diese Bits ermöglichen eine Kennzeichnung von acht unterschiedlichen Formaten des Datenübertragungsrahmens. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird nur das eine oben gezeigte Format genutzt. In Ausführungsvarianten sind dagegen unterschied­ liche Formate vorgesehen, um mehr und/oder andere Daten zu übertragen. Dies können beispielsweise Pulsdauer- und/oder Betriebsmodusdaten für weitere Endstufen oder Daten für Kon­ figurations- oder Wartungszwecke sein. Bei einem hier vorge­ sehenen Endstufen-Schalttakt von 100 kHz ist eine Aktuali­ sierung der Ansteuerdaten in einem Zeitraster von 10 µs sinnvoll, um eine maximale Systemdynamik zu erzielen. Da die Übertragung eines Datenrahmens nur 4,5 µs dauert, kann pro­ blemlos ein weiteres Datenpaket zwischen je zwei der oben dargestellten Datenübertragungsrahmen eingefügt werden.

An der fünften Bitposition befindet sich ein Shutdownbit. Dieses Bit wird gesetzt, um bei Störfällen eine Endstufen­ notabschaltung bereits am Beginn des Übertragungsrahmens auszulösen.

Die Bits an der sechsten und siebten Position geben die Stromrichtung des Ausgangsstroms an. Dadurch können die Schaltsignale für diejenigen Schaltelemente der Endstufen 26, 28, 30 unterdrückt werden, bei denen der Stromfluß momentan durch die zugeordnete Freilaufdiode erfolgt. Das achte Bit des Datenrahmens bestimmt das Vorzeichen (Polarität) der Aus­ gangsspannung.

Bits 9 bis 20 enthalten als 12-stellige Binärzahl einen Wert, der den Aussteuerungsgrad einer modulierenden Endstufe, also deren Tastverhältnis (duty cycle) angibt. Wie bei den anderen Werten des Datenübertragungsrahmens erfolgt die Übertragung in der Reihenfolge von der geringstwertigen zur höchstwerti­ gen Stelle (LSB = least significant bit; MSB = most signifi­ cant bit). Eine eindeutige Zuordnung des übertragenen Wertes zu der modulierenden Schaltendstufe ist in dem hier beschrie­ benen Ausführungsbeispiel möglich, weil sich zu jedem Zeit­ punkt nur je eine Schaltendstufe in einem modulierenden Be­ triebszustand befindet. In Ausführungsalternativen erfolgt diese Zuordnung auf andere Weise.

Die Bits an den Positionen 21 bis 23 bestimmen den Betriebs­ modus der Schaltendstufe 26. Einer von insgesamt acht Be­ triebsmodi kann ausgewählt werden. Vorgesehen sind beispiels­ weise ein modulierender Betriebsmodus, ein Freilaufbetriebs­ modus (die Schaltendstufe 26 leitet den Strom im Lastkreis bei einer Endstufen-Ausgangsspannung Null), ein positiver und negativer Vollaussteuerungsbetriebsmodus und ein Betriebs­ modus, bei dem alle Schaltelemente der Schaltendstufe 26 ge­ öffnet sind.

Entsprechend sind an den Positionen 24 bis 35 je drei aufein­ anderfolgende Bits zum Festlegen der Betriebsmodi von maximal vier weiteren Schaltendstufen vorgesehen. Im hier beschriebe­ nen Ausführungsbeispiel sind nur noch die zwei Schaltendstu­ fen 28 und 30 vorhanden; der Datenübertragungsrahmen ist je­ doch für Leistungsverstärker mit bis zu fünf Schaltendstufen vorgesehen.

Der Datenübertragungsrahmen wird durch ein Paritätsbit zur Fehlererkennung abgeschlossen (Bitposition 36). Dieses Pari­ tätsbit wird vom Kodierer 12 derart gesetzt, daß die Anzahl der "1"-Bits in jedem Datenrahmen stets gerade oder stets un­ gerade ist. Eine Paritätsverletzung wird vom Dekodierer 22 als Fehlerzustand interpretiert und löst eine Notabschaltung des Leistungsverstärkers aus.

Die vom Kodierer 12 gemäß dem oben beschriebenen Protokoll zu dem Datensignal DAT zusammengefaßten Ansteuerdaten werden über die Datenübertragungsstrecke 16 zum Dekodierer 22 über­ mittelt. Der Dekodierer 22 erzeugt aus dem Datensignal DAT wieder die gesendeten Ansteuerdaten. Diese werden im Modula­ tor 24 nach einem an sich bekannten Modulationsverfahren in die Schaltsignale S1, S2, S3 für die Schaltendstufen 26, 28, 30 umgesetzt. Die Schaltsignale S1, S2, S3 sind pulsweiten­ modulierte Signale. Hinsichtlich des Ansteuerverfahrens wird beispielhaft auf die Offenbarung der DE 40 24 160 A1 verwiesen, die ausdrücklich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Bei dem dort beschriebenen Verfahren werden bei jeder Richtung des Laststromes je zwei in der Brücken­ schaltung diagonal gegenüberliegende Schaltelemente perio­ disch getaktet. Der Aussteuerungsgrad bestimmt sich durch die Überlappung der Einschaltzeiten dieser Schaltelemente. Zu­ sätzlich werden jeweils zwei in der Brückenschaltung in Reihe liegende Schalter in Gegenphase getaktet. In Ausführungs­ alternativen sind andere Modulationsverfahren vorgesehen.

Neben diesem normalen Betriebsmodus löst der Modulator 24 ei­ ne Notabschaltung aus, wenn entweder das Shutdownbit (Posi­ tion fünf im Datenübertragungsrahmen) gesetzt ist oder ein Paritätsfehler erkannt wurde. In diesem Fall wird der Last­ strom mit einer vorbestimmten Stromänderungsgeschwindigkeit auf Null heruntergefahren. Alle Endstufen 26, 28, 30 werden dann abgeschaltet.

Claims (13)

1. Leistungsverstärker, insbesondere Gradientenverstärker eines Kernspintomographen, mit:

• 1. mindestens einer Schaltendstufe (26, 28, 30), und
• 2. einer Steuereinrichtung (10) zum Bestimmen von Ansteuer­ daten für die mindestens eine Schaltendstufe (26, 28, 30), dadurch gekennzeichnet, daß
• 3. die Steuereinrichtung (10) einen Kodierer (12) zum Kodieren der Ansteuerdaten aufweist, um ein Datensignal (DAT) gemäß einem seriellen Datenübertragungsprotokoll zu erzeugen,
• 4. eine Datenübertragungsstrecke (16) zum Übertragen des Datensignals (DAT) vorgesehen ist, und
• 5. ein Modulator (24) zum Erzeugen von Schaltsignalen (S1, S2, S3) für die mindestens eine Schaltendstufe (26, 28, 30) in Abhängigkeit von dem Datensignal (DAT) vorgesehen ist.

2. Leistungsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerdaten je einen Betriebsmodus und/oder Aussteuerungs­ grad der mindestens einen Schaltendstufe (26, 28, 30) bestim­ men.

3. Leistungsverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltsignale (S1, S2, S3) zum Ansteuern von Schaltelementen der mindestens einen Schaltendstufe (26, 28, 30) eingerichtet sind.

4. Leistungsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragungsstrecke (16) zur potentialgetrennten Über­ tragung des Datensignals (DAT) eingerichtet ist.

5. Leistungsverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragungsstrecke (16) zumindest abschnittsweise zur optischen Übertragung des Datensignals (DAT), insbesondere über einen Lichtwellenleiter (18), eingerichtet ist.

6. Leistungsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das über die Datenübertragungsstrecke (16) übertragene Daten­ signal (DAT) eine Breite von genau einem Bit aufweist.

7. Leistungsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kodierer (12) dazu eingerichtet ist, in dem Datensignal (DAT) mehrere zu übertragende Datenbits zu einem Datenübertragungs­ rahmen zusammenzufassen.

8. Leistungsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (24) dazu eingerichtet ist, eine Notabschaltung zu erkennen und die mindestens eine Endstufe (26, 28, 30) in einen sicheren Betriebszustand zu überführen.

9. Verfahren zum Ansteuern eines Leistungsverstärkers, der mindestens eine Schaltendstufe (26, 28, 30) aufweist, mit den Schritten:

• a) Bestimmen von Ansteuerdaten für die mindestens eine Schaltendstufe (26, 28, 30);
• b) Übertragen der in Schritt a) bestimmten Ansteuerdaten unter Verwendung eines seriellen Datenübertragungsprotokolls an einen Modulator (24),
• c) Erzeugen von Schaltsignalen (S1, S2, S3) für die minde­ stens eine Schaltendstufe (26, 28, 30) mittels des Modulators (24) unter Verwendung der in Schritt b) übertragenen An­ steuerdaten.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Ansteuerdaten je ein Betriebsmodus und/oder Aus­ steuerungsgrad der mindestens einen Schaltendstufe (26, 28, 30) bestimmt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem seriellen Datenübertragungsprotokoll mehrere zu über­ tragende Datenbits zu einem Datenübertragungsrahmen zusammen­ gefaßt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Datenübertragungsrahmen je ein Betriebsmodus für die mindestens eine Schaltendstufe (26, 28, 30) sowie ein Aus­ steuerungsgrad übertragen werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Datenübertragungsrahmen mindestens ein Sicherungsbit zur Kontrolle einer fehlerfreien Datenübertragung vorgesehen ist.