FI75701B - Kontrollerad stroemkaella. - Google Patents

Description

1 75701

OHJATTU VIRTALÄHDE - KONTROLLERAD STRÖMKÄLLA

Keksinnön kohteena on ohjattu virtalähde, jolla on induktiivinen kuorma, varsinkin ydinspinkuvauslaitteis-toon soveltuva gradienttikela.

5 Ydinspinkuvaus on uusi ainetta rikkomaton kuvausmene telmä, jonka eräänä merkittävimpänä käyttöalueena on lääketieteellinen diagnostiikka. Ydinspinkuvauksenperusteita on esitetty mm. viitteessä P.A. Bottomley: Rev.Sci. Instrum 53 (9) Sept. 1982. Ydinspinkuvaus perustuu atomiytimien 10 prekessiolrikkeeseen ulkoisessa magneettikentässä, kun ne ensin on viritetty radiotaajuisella magneettisella pulssilla. Tätä prekessiota voidaan ohjata kuvauskohteen paikan funktiona magneettikenttägradienttien avulla. Nämä kenttä-gradientit muodostetaan syöttämällä virrat gradienttikeloi-15 hin, joita on yleensä kolme kappaletta sijoitettuina kohti-suorasti toisiinsa nähden. Kuvaustapahtumassa gradientti-keloihin syötetään tarkasti ajoitettuja virtapulsseja, joihin kohdistuu erittäin suuret vaatimukset. Virtapulssien nousuajan tulee olla lyhyt, koska kuvattavasta kohteesta 20 saatavan signaalin keruu voidaan ilman erikoisjärjestelyjä aloittaa vasta, kun virta on saavuttanut riittävän muuttumattomana pysyvän arvon. Signaali vaimenee nopeasti virityksen jälkeen, joten nousuaikaa lyhentämällä kerättävän signaalin signaali/kohinasuhde saadaan paremmaksi.

25 Signaalin keruuaikana kenttägradienttien on oltava mahdollisimman tarkasti muuttumattomia, koska muuten kuvauskohteen eri paikoista saatavia signaaleja ei voida riittävän tarkasti erottaa toisistaan ja kuvasta tulee vääristynyt. Vielä voimakkaampi kuvaa vääristävä vaikutus on sillä, että 30 virtapulssien aikaintegraaleissa on vähäistäkin ohjauksesta poikkeavaa vaihtelua. Lisäksi virtapulsseissa esiintyvät häiriöt kytkeytyvät suoraan signaalikelaan. Signaalin keruuaikana pienetkin kytkeytyvät häiriöt ovat haitallisia, koska kerättävä signaali on heikko. Ydinspinkuvissa nämä häiriöt 35 näkyvät ylimääräisinä kuvioina, jotka käytännössä estävät kuvien käytön lääketieteellisessä diagnostiikassa.

2 75701

Eräässä ennestään tunnetussa ratkaisussa tällaisen virtalähteen toteuttamiseksi virtapulssit muodostetaan siten, että varattu kondensaattori kytketään tyristorilla kuormaan (J.M.S. Hutchinson, et.ai.: J. Phys. E.: Sei Instrum., 5 Voi. 11.1978). Virtapulssin muoto määräytyy virtapiiriin kytkettyjen komponenttien perusteella. Tässä ratkaisussa on epäkohtana se, että pulssit eivät ole analogisesti ohjattavissa halutun muotoisiksi, vaan niiden muokkaamiseksi on muutettava virtapiirin komponentteja.

10

Edelleen tekniikan tason mukaisesti on tunnettua muodostaa virtapulssit lineaarisesti toimivien tehopuolijohteiden avulla (esim. C-M Lai et. ai.: Chem., Biomed., Environ. Instrumentation 9 (1), 1-27, 1979). Nämä puolijohteet on 15 kytketty kuorman kanssa sarjaan syöttöjännitteen ja maa- tason väliselle virtatielle. Bipolaarisessa virtalähteessä on vastaavat virransäätöpuolijohteet kytkettyinä sekä positiiviseen että negatiiviseen syöttöjännitteeseen. Näiden puolijohteiden ohjauksessa käytetään usein virta-takaisin-20 kytkentää, jolloin kuorman virtaa mitataan esimerkiksi sunttivastuksen avulla. Virta-takaisinkytketty ohjauspiiri toimii siten, että sunttivastuksen jännite vastaa mahdollisimman tarkasti virtalähteen ulkoista ohjausta.

Tällaisen tavanomaisen sarjasäädinvirtalähteen epäkohtana 25 on se, että induktiivista kuormaa käytettäessä virtapulssin nousuaikaa on vaikea saada riittävän lyhyeksi. Lyhyt virta-pulssin nousuaika edellyttää korkean jännitteen syöttämistä kuormaan virran muuttumisen ajaksi. Sen vuoksi kytkennässä käytettävän syöttöjännitteen tulee olla huomattavasti kor-30 keampi kuin kuorman jännitehäviö tasaista virtaa syötettäessä* Siten virtapulsseissa olevien tasaisten ja loivasti muuttuvien osien aikana suurin osa jännite- ja tehohäviöstä syntyy virransäätöpuolijohteissa. Tämän vuoksi virtalähteen hyötysuhde on huono, ja laitteen tehonsyöttökytkentä joudu-35 taan mitoittamaan hyvin suuritehoiseksi. Lisäksi virransäätöpuoli johteilta vaaditaan erittäin suuri tehon ja jännitteen kestoisuus. Korkeaa syöttöjännitettä käytettäessä myös virransäätöpuolijohteita ohjaavan kytkennän tulee

II

3 75701 toimia laajalla jännitealueella, jolloin ohjausta on vaikea saada riittävän tarkaksi. Usein siksi joudutaan käyttämään monimutkaista ja erikoiskomponenteilla toteutettua ohjaus-kytkentää.

5

Lisäksi tunnetaan julkaisussa DE (OS) 3112280 esitetty ratkaisu virtalähteen toteuttamiseksi. Tässä ratkaisussa käytetään kahta positiivista, maatasoon sidottua syöttöjännitettä, joista toinen on jännitteeltään huomattavasti korkeampi.

10 Nämä syöttöjännitteet voidaan vuorotellen kytkeä kuorman toisen napaan puolijohdekytkimien avulla. Kuorman toisessa navassa on virransäätöpuolijohteet, joiden läpi virta kulkee maadoitustasoon. Bipolaarista toimintaa varten vastaavat puolijohdekytkimet ja virransäätöpuolijohteet on kytkettävä 15 kuorman molempiin napoihin. Virtapulssien lyhyt nousuaika saavutetaan tässä ratkaisussa siten, että virran muuttumisen ajaksi kuorma kytketään korkeampaan syöttöjännitteeseen. Virtapulssien tasaisten osien aikana käytetään matalampaa syöttöjännitettä tehohäviöiden pienentämiseksi. Virransäätö-20 puolijohteet säätävät kuorman virran ulkoista ohjausta vastaavaksi, ja niiden ohjauksessa käytetään virta-takaisinkyt-kentää.

Tässä tunnetussa ratkaisussa on puolestaan seuraavia epäkoh-25 tia. Kun kuorman toinen napa kytketään puolijohdekytkimillä korkeampaan syöttöjännitteeseen, tämä jännite kytkeytyy myös kuorman samassa navassa oleviin virransäätöpuolijohteisiin. Näiltä puolijohteilta vaaditaan siten suuri jännitteen kestoisuus. Korkeajännitteelle mitoitettujen säätöpuolijohtei-30 den virrankestoisuus on yleensä huono, joten puolijohteita on lisäksi kytkettävä suuri määrä rinnakkain. Vaikeutena on myös näitä virransäätöpuolijohteita ohjaavien piirien eristäminen korkeajännitteeltä. Useissa sovellusmuodoissa ohjaus-piirit eristetään ulkoisesta ohjaussignaalista optoisolaat-35 torin avulla. Myös virta-takaisinkytkennän mittauspiirit on eristettävä kuormasta. Näiden eristyksien vuoksi on erittäin vaikea saavuttaa riittävää virtapulssien tarkkuutta, ja tarvitaan monimutkainen ohjauskytkentä. Bipolaarisessa virta- 4 75701 lähteessä eri suuntaisia virtoja säätävät virransäätöpuoli-johteet on kytketty kuorman eri napoihin, ja sen vuoksi niiden ohjaukseen joudutaan käyttämään kahta erillistä ohjauspiiriä. Näiden ohjauspiirien toteuttamista vaikeuttaa 5 lisäksi se, että virran suuntaa muutettaessa virtatie joudu taan muuttamaan sekä puolijohdekytkimien että virransäätö-puolijohteiden avulla. Jotta virtapulssit olisivat riittävän tarkkoja, puolijohdekytkimien tilanvaihtojen ja virran-säätöpuolijohteiden asettumisen on tapahduttava riittävän 10 nopeasti. Piirien on kuitenkin toimittava siten, että virta ei hetkellisestikään kulje kuorman samaan napaan kytkettyjen puolijohdekytkimien ja virransäätöpuolijohteiden kautta. Tällainen virta aiheuttaisi puolijohteissa suuren tehohäviön, jota virta-takaisinkytkentä lisäksi vahvistaisi. Siten tehon 15 kestoisuudeltaan ylimitoitetutkin tehopuolijohteet saattaisivat tuhoutua. Ohjauskytkentöihin kohdistuu siis tässä ratkaisussa erityisen suuret vaatimukset. Ongelmana on lisäksi puolijohdekytkimien tilanvaihtojen aiheuttamat kytkentähäi-riöt. Virran suuntaa muutettaessa virransäätöpuolijohteissa 20 ei saa kulkea virtaa, minkä vuoksi kuorman ja maatason välinen impedanssi on hetkellisesti korkea. Siten kuorman kytkeminen syöttöjännitteeseen aiheuttaa kuormaan häiriövirtoja, jotka määräytyvät kuorman ja ympäristön hajakytkennöistä ja ovat siis epäsäännöllisiä. Esimerkiksi ydinspinkuvauslait-25 teiston gradienttikelassa tällaiset häiriöt muuttuvat satunnaisesti virtapulssien aikaintegraaleja ja sotkevat siten kuvausprosessin.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi, rakenteeltaan 30 yksinkertainen ohjattu virtalähde, josta tunnetuissa ratkaisuissa ilmenevät epäkohdat on eliminoitu. Laite soveltuu ominaisuuksiltaan erityisen hyvin ydinspinkuvauslaitteiston gradienttivirtalähteeksi, ja se on lisäksi huomattavasti taloudellisempi kuin vastaavat tunnetut ratkaisut.

n 35 5 75701

Keksinnön mukaiselle ohjatulle virtalähteelle on tunnusomaista se, että virtapiirissä on virtalähteen ja 5 induktiivisen kuorman kanssa ohjatusti sarjaan kytkettyinä energiaa varastoivat välineet mainittuun induktiiviseen kuormaan varastoidun energian muutosnopeuden lisäämiseksi ja mainittujen energiaa varastoivien väliaineiden ohjaus tapahtuu induktiivisessa kuormassa kulkevaa virtaa ^ tunnustelevien välineiden avulla.

Kuormaan syötettävän lisäjännitepulssin avulla kuorman napojen välinen jännite saadaan korkeaksi virran muuttumisen ajaksi. Korkean jännitteen ansiosta induktiivinen energia 15 siirtyy kuormaan nopeasti, ja näin saavutetaan erittäin lyhyt virtapulssin nousuaika. Kun nopean virrannousun ajaksi tarvittavan korkean jännitteen muodostamiseen käytetään lisä-jännitepulssia, voidaan lineaarisen virransäätökytkennän toi-mintajännite mitoittaa vain kuorman resistiivisen jännitehä-20 viön perusteella. Siten lineaarisessa virransäätökytkennässä voidaan käyttää matalajännitteistä syöttötehoa, jolloin vir-ransäätöpuolijohteiden jännite- ja tehohäviöt saadaan erittäin pieniksi. Myös energiaa varastoivissa välineissä syntyvä tehohäviö on pieni, koska lisäjännitepulssi kytketään 25 virtapiiriin puolijohdekytkimillä, joiden impedanssi johtavassa tilassa on matala. Lisäksi virran muuttuessa nopeasti itseisarvoltaan pienemmäksi kuormaan varastoitunutta induktiivista energiaa voidaan siirtää takaisin energiaa varastoivien välineiden kondensaattoreihin, mikä edelleen pienen-30 tää tehonkulutusta. Lineaarisessa virransäätökytkennässä ja mainituissa energiaa varastoivissa välineissä syntyvien teho-häviöiden pienuudesta seuraa useita etuja: laitteen tehon-syöttökytkennät voidaan mitoittaa matalatehoisiksi, laitteen tehonkulutus on pieni, virransäätöpuolijohteilta ei 35 vaadita suurta tehon kestoisuutta ja tehokomponenttien riittävä jäähdytys on helposti toteutettavissa.

6 75701

Energiaa varastoivat välineet on kytketty induktiivisen kuorman kanssa sarjaan, joten lisäjännitepulssin korkea-jännite ei kytkeydy lineaarisesti toimiviin virransäätö-puolijohteisiin eikä näiden ohjauspiireihin. Sen vuoksi 5 virransäätöpuolijohteina ei tarvitse käyttää korkealle jännitteelle mitoitettuja puolijohteita, joiden virran kestoisuus on yleensä huono. Riittävän suuret virta-arvot voidaan siten saavuttaa pienellä tehokomponenttien lukumäärällä. Koska kuormaan syötettävä korkea jännite ei myös-10 kään kytkeydy virta-takaisinkytkennän virranmittauspiiriin, lineaarinen virran säätö voidaan toteuttaa kokonaan matala-jännitteisenä ja ilman eristyksiä. Tämän ansiosta virtalähteellä saavutetaan yksinkertaistakin ohjauskytkentää käyttäen erittäin tarkasti ohjattavat virtapulssit. Myös lait-15 teen häiriötaso saadaan pieneksi, koska puolijohdekytkimien tilanvaihtoja ei tapahdu virtapulssien tasaisten eikä hitaasti muuttuvien osien aikana. Kun virran tulee muuttua nopeasti, lisäjännitepulssin kytkeytyminen tapahtuu siten, että kuorman ja maatason välinen impedanssi on jatkuvasti 20 matala. Siksi kytkimien tilanvaihtojen aiheuttamat satunnaiset häiriövirrat kuormassa ovat silloinkin hyvin pienet.

Energiaa varastoiviin välineisiin kuuluvia kytkimiä ohjataan käyttämällä hyväksi välineitä, jotka tunnustelevat 25 induktiivisessa kuormassa kulkevaa virtaa. Näihin välineisiin voi kuulua virtapiiriin kytketty sunttivastus tai induktiivisen kuorman muodostamaa magneettikenttää tunnusteleva anturi. Tämän ratkaisun ansiosta kuormassa kulkevan virran asettumisaika saadaan optimaalisen lyhyeksi ja virran aika-30 integraali saadaan tarkaksi myös nopeissa virranmuutoksissa. Virran asettumisajalla ja virran aikaintegraalien tarkkuudella on varsinkin ydinspinkuvauslaitteiston gradientti-kelassa ratkaiseva merkitys.

35 Keksinnön mukaisen virtalähteen etuna on lisäksi se, että energiaa varastoivat välineet voivat olla erillinen, tavanomaiseen virtalähteeseen liitettävä lisälaite.

Il ------ 1 7 75701

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa - kuvio 1 esittää kytkentäkaaviona erästä keksinnön 5 mukaisen virtalähteen sovellusmuotoa, - kuvio 2 esittää energiaa varastoivien välineiden erään vaihtoehtoisen sovellusmuodon kytkentää.

10 Piirustukseen viitaten laitteessa on matalajännitteinen virtalähde 1 sekä induktiivinen kuorma 3, joka on esimerkiksi ydinspinkuvauslaitteiston gradienttikela. Näiden kanssa sarjaan kytkettyinä on energiaa varastoivat välineet 2. Tässä sovellusrauodossa matalajännitteiseen virtalähteeseen kuulu-15 vat virransäätöpuolijohteet 8, jotka on kytketty syöttöjännitteisiin Vpc· Virransäätöpuolijohteita 8 ohjaa differentiaalivahvistin 4, joka on kytketty ulkoisen ohjausjännitteen 5 lisäksi sunttivastukseen 6 virta-takaisinkytkennän aikaansaamiseksi. Energiaa varastoiviin välineisiin 2 kuulu-20 vat piirustuksen mukaisissa sovellusmuodoissa korkeaan jännitteeseen varattavat kondensaattorit C1...C3 ja puolijohde-kytkimet F1...F10. Puolijohdekytkimiä ohjataan kaksitilai-silla komparaattoripiireillä 7 ja 9. Ohjauksessa käytetään hyväksi induktiivisessa kuormassa 3 kulkevaa virtaa tunnus-25 televia välineitä, joihin tässä sovellusmuodossa kuuluu sunttivastus 6.

Keksinnön mukaiseen laitteeseen kuuluvan matalajännitteisen virtalähteen tarkoituksena on syöttää virta induktiiviseen 30 kuormaan silloin, kun virran ei taryitse muuttua nopeasti.

Matalajännitteinen virtalähde voidaan siten toteuttaa usealla tavalla. Oheisen piirustuksen mukaisessa sovellusmuodossa on käytetty tavanomaista virta-takaisinkytkettyä sarjasäädinvir-talähdettä, jonka toimintajännitteet ovat matalat. Seuraa-35 vassa kuvataan tällaisen sarjasäädinvirtalähteen toimintaa induktiiviseen kuormaan kytkettynä ilman energiaa varastoivia välineitä. Tämä on siis tekniikan tason mukaisestikin tunnettua. Sen jälkeen selostetaan keksinnön mukaisen laitteen toimintaa, kun siinä on käytetty tällaista matalajännitteistä virtalähdettä.

β 75701

Kuvion 1 mukaisessa matalajännitteisessä virtalähteessä 1 on virransäätöpuolijohteina 8 käytetty teho MOSFETtransistoreita. Bipolaarista toimintaa varten kytkennässä on komplementtisesti toimivat transistorit 8 sekä positiiviseen että negatiiviseen 5 syöttöjännitteeseen Vj^; kytkettyinä. Nämä syöttöjännitteet asettavat rajat kuormaan 3 syötettävän jännitteen suuruudelle. Niiden perusteella määräytyy myös kuormaan 3 syötettävän virran maksimi, koska kuormassa kulkeva virta on kuorman resistiivi-seen jännitehäviöön nähden suoraan verrannollinen. Kuorman 10 3 impedanssilla on lisäksi induktiivinen komponentti, joka rajoittaa kuormassa kulkevan virran muutosnopeutta. Virran muutosnopeus di(t)/c)t määräytyy kuorman induktanssin L ja induktiivisen jännitteen u(t) perusteella seuraavasti:

15 8i(t)/3t = u(t)/L

Siten syöttö jännitteet Vjx; asettavat rajat myös kuormassa 3 kulkevan virran muutosnopeudelle.

20 Kun kuormassa 3 kulkevan virran ei tarvitse muuttua nopeasti, differentiaalivahvistin 4 ohjaa virransäätöpuolijohteita 8 siten, että sunttivastuksen 6 jännite on likimäärin yhtä suuri kuin ulkoinen ohjausjännite 5. Koska kuormassa 3 kulkeva virta on suoraan verrannollinen sunttivastuksen 25 6 jännitteeseen, tätä virtaa voidaan ohjata ulkoisella ohjaus- jännitteellä 5 lineaarisesti edellä mainittuun maksimivir-taan asti. Jos kuitenkin ulkoinen ohjausjännite 5 muuttuu nopeasti, ohjausta vastaavan virran syöttäminen induktiiviseen kuormaan 3 edellyttäisi korkean jännitteen syöttämistä 30 kuormaan. Jos matalajännitteisen virtalähteen antojännite ei tähän riitä, se asettuu maksimiinsa, kunnes ohjausta vastaava virta on saavutettu. Jos ulkoisen ohjausjännitteen 5 nopea muutos tapahtuu itseisarvoltaan pienenevään suuntaan, siirtyy induktiiviseen kuormaan varautunutta energiaa syöt-35 töjännitteeseen Tämä tapahtuu MOSFET-tehotransistorien 8 sisäiseen rakenteeseen kuuluvien vastakkaissuuntaisten rinnakkaisdiodien kautta silloin, kun matalajännitteisen virtalähteen 1 antojännite on maksimissaan.

Il 9 75701

Keksinnön mukaiseen laitteeseen kuuluvat energiaa varastoivat välineet 2 on kuvion 1 mukaisessa sovellusmuodossa toteutettu puolijohdekytkimiä F1...F4 ja korkeajännitteeseen varattavia kondensaattoreita Cl ja C2 käyttäen. Puolijohde-5 kytkimetkin ovat MOSFET-tehotransistoreita, joita kuitenkin ohjataan kaksitilaisilla komparaattoripiireillä 7. Myötäsuun-taisella virralla puolijohdekytkimet toimivat siis ohjattavina kytkiminä, ja vastasuuntaisella virralla ne johtavat aina, kun jännite ylittää niiden sisäiseen rakenteeseen kuu-10 luvan diodin kynnysjännitteen. Komparaattoripiirit 7 saavat ohjauksensa matalajännitteisen virtalähteen 1 antojännit-teestä. Kun ulkoisen ohjausjännitteen 5 muutokset ovat hitaita, matalajännitteisen virtalähteen 1 antojännite ei saavuta vertailujännitteitä, joissa komparaattoripiirit 7 15 vaihtavat tilansa. Komparaattoripiirien 7 tilat ovat tällöin sellaiset, että kuormassa 3 kulkeva virta ohittaa kondensaattorit Cl ja C2. Kytkimet F2 ja F4 siis johtavat ja kytkimet F1 ja F3 eivät johda. Virtapulssien tasaisten ja hitaasti muuttuvien osien aikana energiaa varastoivat välineet 2 vas-20 taavat siten matalaa impedanssia virtatiellä, ja laite toimii samalla tavoin kuin pelkkä matalajännitteinen virtalähde.

Kun ulkoinen ohjausjännite kasvaa nopeasti positiiviseen suuntaan, matalajännitteisen virtalähteen antojännite saa-25 vuttaa maksiminsa. Puolijohdekytkimiä F1 ja F2 ohjaavien komparaattoripiirien vertailujännitteet u+v ovat hieman tämän maksimijännitteen alapuolella, joten kytkimet F1 ja F2 vaihtavat tilansa. Silloin kuorman 3 virta kulkee kondensaattorin Cl kautta, ja kondensaattorin Cl jännite summau-30 tuu matalajänniteisen virtalähteen 1 antojännitteeseen.

Kuorman napojen välisen korkean jännitteen ansiosta kuorman virta nousee nopeasti ulkoista ohjausta vastaavaan arvoon.

Kun tämä virta-arvo on saavutettu, matalajännitteisen virtalähteen 1 antojännite laskee vertailujännitteen u+v alapuo-35 lelle virtatakaisinkytkennän vuoksi. Silloin kytkimet F1 ja F2 vaihtavat tilansa, ja virta alkaa kulkea jälleen konden-saattoreiden ohi. Kun ulkoinen ohjausjännite 5 kasvaa nopeasti negatiiviseen suuntaan, matalajännitteisen virtalähteen 10 75701 1 antojännite ohittaa vastaavasti kytkimiä F3 ja F4 ohjaavien komparaattoripiirien 7 vertailujännitteen. Silloin kytkimet F3 ja F4 vaihtavat tilansa, ja kuorman virta kulkee kondensaattorin C2 kautta, kunnes ulkoista ohjausjännitettä 5 5 vastaava virta-arvo on saavutettu.

Ulkoisen ohjausjännitteen muuttuessa nopeasti itseisarvoltaan pienemmäksi, kytkimiä ohjaavat komparaattoripiirit 7 toimivat samalla tavalla kuin ohjausjännitteen muuttuessa 10 nopeasti itseisarvoltaan suuremmaksi. Kondensaattoreissa Cl ja C2 sekä puolijohdekytkimissä F1 ja F4 kulkeva virta on kuitenkin vastakkaissuuntainen, koska kuormassa kulkevan virran itseisarvon pienentyessä energiaa siirtyy kuorman induktanssista kondensaattoreihin. Puolijohdekytkimissä F1 15 ja F4 virta kulkee silloin niiden sisäisen rakenteen muodostamisen rinnakkaisdiodien kautta.

Jos matalajännitteisenä virtalähteenä käytetään unipolaarista virtalähdettä, kuormassa kulkevan virran ei tarvitse 20 kasvaa nopeasti negatiiviseen suuntaan. Siten energiaa varastoivissa välineissä olevista kondensaattoreista toisen ei tarvitse syöttää energiaa kuormaan. Sen tilalla voidaankin tässä tapauksessa käyttää zenerdiodia, joka virran muuttuessa nopeasti pienemmäksi muuttaa osan induktiiviseen kuor-25 maan varastoituneesta energiasta lämmöksi. Kun zenerjännite valitaan korkeaksi, virran pienenemisaika saadaan lyhyeksi.

Kuvio 2 esittää energiaa varastoivien välineiden 2 vaihtoehtoista sovellusmuotoa, jonka toiminta vastaa analogisesti 30 kuvion 1 sovellusmuodon toimintaa. Ainoa ero on, että tässä tapauksessa käytetään vain yhtä kondensaattoria C3, ja tämä kondensaattori kytketään virtatielle eri suuntaisesti virran muutossuunnasta riippuen.

35 Keksintö ei rajoitu edellä esitettyihin sovellusmuotoihin, vaan useita muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Il

Claims (6)

11 75701

1. Ohjattu virtalähde, jolla on induktiivinen kuorma, varsinkin ydinspinkuvauslaitteistoon soveltuva gradienttikela, tunnettu siitä, että virtapiirissä on virtalähteen (1) ja induktiivisen kuorman (3) kanssa ohjatusti sarjaan 5 kytkettyinä energiaa varastoivat välineet (2) mainittuun induktiiviseen kuormaan (3) varastoidun energian muutosnopeuden lisäämiseksi ja mainittujen energiaa varastovien välineiden (2) ohjaus tapahtuu induktiivisessa kuormassa kulkevaa virtaa tunnustelevien välineiden (6) avulla. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen virtalähde, tunnet-t u siitä, että mainitut energiaa varastoivat välineet (2) käsittävät kondensaattorivälineet (Cl, C2, C3) sekä kytkin- 15 välineet (F1...F4; F5...F10), jotka on järjestetty ohjattavaksi siten, että kun virran tulee muuttua nopeasti itseisarvoltaan suuremmaksi, mainitut kytkinvälineet (F1...F4; F5...F10) siirtävät osan mainittuihin kondensaattoriväIineksiin (Cl, C2, C3) varatusta energiasta mainittuun induktii-20 viseen kuormaan (3), ja kun virran tulee olla muuttumatta tai muuttua hitaasti, mainitut kytkinvälineet (F1...F4; F5...F10) ohjaavat virtatien ohi mainittujen kondensaattori-välineiden (Cl, C2, C3).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen virtalähde, tunnet- t u siitä, että mainitut kondensaattorivälineet käsittävät ensimmäisen kondensaattorin (Cl) nopeasti positiiviseen suuntaan kasvava virtaa varten ja toisen kondensaattorin (C2) nopeasti negatiiviseen suuntaan kasvavaa virtaa varten. 30

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen virtalähde, tunnet-t u siitä, että mainitut kondensaattorivälineet käsittävät kondensaattorin (C3), joka silloin kun tarvitaan nopea virran muutos on järjestetty kytkettäväksi virtatielle eri suuntai-35 sesti riippuen siitä, kasvaako virta positiiviseen vai negatiiviseen suuntaan. 12 75701

5. Jonkin patenttivaatimuksista 2...4 mukainen virtalähde, tunnettu siitä, että mainitut kondensaattorivälineet (Cl, C2, C3) ja kytkinvälineet (F1...F4; F5...F10) on järjestetty ohjattavaksi siten, että kun virran tulee muuttua 5 nopeasti itseisarvoltaan pienemmäksi, mainitut kytkinvälineet (F1...F4; F5...F10) siirtävät osan induktiiviseen kuormaan (3) varautuneesta energiasta mainittuihin kondensaattorivälineisiin (Cl, C2, C3).

6. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen virta lähde, tunnettu siitä, että mainittuja energiaa varastoivia välineitä (2) ohjataan mainitun virtalähteen (1) antojännitteen tai muun tähän verrannollisen jännitteen perusteella. 15 20 25 30 35 II 13 75701