JPH09289979A - 磁気共鳴イメージング装置用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高電圧、大容量の磁場用低リップル電流の電源
装置を提供する 【解決手段】ＭＲＩ装置の電源装置１０として複数のス
イッチング電源１１〜１４を並列に接続したものを更に
直列に接続すると共に、その出力側に電流制御手段２０
〜２７と電圧蓄積手段３１、３２とを接続し、磁場発生
コイル４０への印加電流をフィードバックする制御回路
３０により各スイッチング電源を制御することができ
る。これにより高電圧、大容量の電源装置を構成するこ
とができ、しかも各スイッチング電源どうしの電流の回
り込みを防止することができ、更に各スイッチング電源
の出力電圧を自由に可変とすることができる。また、複
数のスイッチング電源の位相をずらして動作させること
により、リップルを低減し高周波化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気共鳴イメージ
ング装置（以下「ＭＲＩ装置」という）に用いられる電
源装置に係わり、特にその大電力を要求される静磁場、
傾斜磁場、高周波磁場の発生に必要な各種電源に好適な
電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩ装置は静磁場中に置かれた検査対
象に高周波磁場をパルス状に印加し、検査対象が発生す
る磁気共鳴信号を検出し、この検出信号をもとにスペク
トルや画像を再構成するものであり、ＭＲＩ装置には磁
場発生コイルとして静磁場を発生する超電導或いは常電
導コイル、静磁場に重畳される傾斜磁場を発生するため
の傾斜磁場コイル、さらに高周波磁場を発生するための
高周波コイルが備えられている。これら磁場発生コイル
は所定の磁気強度の磁場を発生するために、印加電流の
大きさとタイミングとを制御するためのスイッチング電
源を備えている。

【０００３】このようなＭＲＩ装置の磁場発生用スイッ
チング電源として、特に傾斜磁場発生用のスイッチング
電源の構成を図６に示す。このスイッチング電源は、４
つのスイッチング素子５１〜５４と、スイッチング電源
の出力を平滑化するためのリアクトル５５、５６及びコ
ンデンサ５７、５８とを備えている。スイッチング素子
としては電解効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）が採
用され、スイッチング素子５１と５２及びスイッチング
素子５３と５４はそれぞれ直流電源５０に対して直列に
接続され、かつ、スイッチング素子５１と５２及びスイ
ッチング素子５３と５４は並列に接続された４アームか
らなるブリッジ回路を構成している。リアクトル５５及
びコンデンサ５７はスイッチング素子５２に並列に、リ
アクトル５６及びコンデンサ５８はスイッチング素子５
４に並列に接続され、それぞれスイッチング素子５２及
び５４のドレイン側の電圧ＶL'、ＶR'を平滑化する平滑
回路を構成する。このスイッチング電源の一方の出力端
子はリアクトル５５とコンデンサ５７の接続点に、他方
の出力端子はリアクトル５６とコンデンサ５８の接続点
にそれぞれ接続される。

【０００４】このスイッチング電源は、スイッチング素
子５１及び５４がオンのときにはスイッチング素子５２
及び５３がオフ、スイッチング素子５１及び５４がオフ
のときにはスイッチング素子５２及び５３がオンとなる
ように交互に一定周期で駆動される。この際、一方、例
えばスイッチング素子５１及び５４がオンとなる時間を
長く、スイッチング素子５２及び５３のオン時間を短く
したとすると、直流電源５０の中性点（図示せず）から
みたスイッチング素子５２及び５４のドレイン側の電圧
ＶL'、ＶR'はそれぞれ図７に示すような矩形の波形とな
り、これらをリアクトル５５とコンデンサ５７及びリア
クトル５６とコンデンサ５８で平滑化することにより、
出力端子の電圧ＶLA'及びＶRA'は鎖線で示すような直流
電圧となる。しかし、出力端子の電圧はスイッチング周
波数のリップルを含む直流電圧となるため、磁場コイル
に供給する出力電流ＩL'は実線で示すようにＶLA'とＶR
A'と同じ周波数のリップルをわずかに含んだ直流電流と
なる。

【０００５】この出力電流のリップルは、ＭＲＩ装置に
おける画像のノイズとなるため例えば実効値で数ｍＡ程
度以下にする必要があり、このため、リアクトルとコン
デンサからなる平滑回路のカットオフ周波数を低く押さ
える方法と、スイッチのスイッチング周波数を高周波化
する方法とが採られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者に
ついては、カットオフ周波数を低くすると磁場発生コイ
ルに印加すべき電流指令値に対する出力電流の応答が遅
れてしまい、高速で良質の画像を得ることが困難にな
る。後者は、ＭＯＳＦＥＴ等の高速スイッチングが可能
なスイッチを用い、例えば、８０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ
程度の周波数で動作させることが実現できるが、一般に
ＭＯＳＦＥＴ等の高速スイッチング素子は耐圧が５００
Ｖ程度、定格電流で１００Ａ程度までしかなく、これ以
上の高い電圧や電流容量に対応することができない。

【０００７】ところで近年、短時間で診断に有用な画像
を得るためにＭＲＩ装置の磁場電源として大電流電源が
必要となっており、このようなＭＲＩ装置ではスイッチ
耐圧で１２００Ｖ程度、出力電流で４００〜６００Ａ程
度の電源装置が必要となる。しかし、ＭＯＳＦＥＴに代
表される高速なスイッチング素子は、上述したように使
用する電圧がスイッチング素子の定格電流の制約を受け
るため、これ以上の高速応答、大容量化が困難であると
いう問題点があった。

【０００８】これに対し、スイッチング電源を磁場コイ
ルに対して直列に接続したＭＲＩ装置用電源が提案され
ている（O.M.Mueller等、文献名「Quasi-linear IGBT i
nverter topologies」、文献名 Proceedings of APEC'9
4 vol.1 P253-9 or vol.2 P1077,1994）。この電源装置
では磁場コイルに印加される電圧が複数のスイッチング
電源に分配されるので、スイッチング素子として比較的
耐電圧の低い素子の使用が可能となる。しかしこの場合
でも用いたスイッチング素子の動作周波数と同じ周波数
のリップルが発生するという問題点は解決されない。

【０００９】そこで、本発明は、用いるスイッチング素
子の種類の如何にかかわらず、高電圧、大容量の磁場用
に好適な低リップル電流の電源装置を提供することを目
的とする。また、ＭＯＳＦＥＴのような高速スイッチン
グ素子を用いることなく、低リップル電流の電源装置を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のＭＲＩ装置用電源装置は、スイッチング素
子を備えたスイッチング電源と、このスイッチング電源
内のスイッチング素子を制御する制御回路とを備えた磁
気共鳴イメージング装置の磁場発生コイルに接続される
磁気共鳴イメージング装置用電源装置であって、前記の
スイッチング電源を複数設け、スイッチング電源を並列
に接続して構成されるスイッチング電源群を複数備える
と共にこれらのスイッチング電源群を直列に接続し、各
スイッチング電源の出力側に他のスイッチング電源への
電流の回り込みを防止する電流制御手段と、各スイッチ
ング電源群の出力側に磁場発生コイルと直列に接続され
た複数の電圧蓄積手段と、磁気発生コイルに印加される
電流を検出して制御回路にフィードバックする電流検出
手段、又は／かつ、各電圧蓄積手段の出力電圧を検出し
てフィードバックする電圧検出手段とを備えたものであ
る。

【００１１】或いは、本発明のＭＲＩ装置用電源装置
は、スイッチング素子を備えたスイッチング電源と、こ
のスイッチング電源内のスイッチング素子を制御する制
御回路とを備えた磁気共鳴イメージング装置の磁場発生
コイルに接続される磁気共鳴イメージング装置用電源装
置であって、二以上のスイッチング電源を複数設け、ス
イッチング電源を直列に接続して構成されるスイッチン
グ電源群を複数備えると共にこれらのスイッチング電源
群を並列に接続し、各スイッチング電源の出力側に磁場
発生コイルと直列に接続された複数の電圧蓄積手段と、
各スイッチング電源群の出力側に他のスイッチング電源
への電流の回り込みを防止する電流制御手段と、磁気発
生コイルに印加される電流を検出して制御回路にフィー
ドバックする電流検出手段、又は／かつ、各電圧蓄積手
段の出力電圧を検出してフィードバックする電圧検出手
段とを備えたものである。

【００１２】好適には、このような磁気共鳴イメージン
グ装置用電源装置において、制御回路は、電流検出手段
又は／かつ電圧検出手段と接続され、磁気発生コイルに
印加すべき電流指定値又は／かつ各電圧蓄積手段が出力
すべき電圧指定値と、電流検出手段又は／かつ電圧検出
手段で検出した電流又は／かつ電圧とを比較し、両者の
差がゼロになるように各スイッチング電源内のスイッチ
ング素子の位相をずらして駆動制御するものである。

【００１３】以上のように本発明の電源装置は、複数の
スイッチング電源が並列に接続されたスイッチング電源
群を直列に接続することにより、磁場コイルに印加する
電圧を複数のスイッチング電源に分配できるので、スイ
ッチング素子の定格電流及び耐電圧の制限により１つの
スイッチング電源のスイッチ耐圧、電流容量が小さい場
合でも、電源装置全体としての出力電流を大きくするこ
とができ、大容量の電流を必要とするＭＲＩ装置用磁場
発生コイルに適用できる。また、各スイッチング電源の
入力電圧を低く抑えることができるので、大電流容量に
もかかわらずＭＯＳＦＥＴのような高速スイッチング素
子をも用いることができ、出力電流の応答が早くリップ
ルの少ない電源装置が得られる。

【００１４】また、スイッチング電源を並列に接続した
出力側に電流制御手段を設けることにより、他のスイッ
チング電源からの電流の回り込みを防止することができ
る。更に、各スイッチング電源の出力電圧を可変とし、
スイッチング電源群を直列に接続した出力側に電圧蓄積
手段を設けることにより、磁気発生コイルに印加する電
圧を自由に可変できる。

【００１５】同様に、複数のスイッチング電源が直列に
接続されたスイッチング電源群を並列に接続することに
より、磁場コイルに印加する電圧を複数のスイッチング
電源に分配できるので、１つのスイッチング電源のスイ
ッチ耐圧、電流容量が小さい場合でも、大容量の電流を
必要とするＭＲＩ装置用磁場発生コイルに適用できる。
また、各スイッチング電源の入力電圧を低く抑えること
ができるので、大電流容量にもかかわらずＭＯＳＦＥＴ
のような高速スイッチング素子をも用いることができ
る。

【００１６】また、スイッチング電源を直列に接続した
出力側に電圧蓄積手段を設け、更に、各スイッチング電
源の出力電圧を可変とし、他のスイッチング電源からの
電流の回り込みを防止することができる。更に、各スイ
ッチング電源の出力電圧を可変とすることにより、磁気
発生コイルに印加する電圧を自由に可変できる。前述と
同様、スイッチング電源群を並列に接続した出力側に電
流制御手段を設けることにより磁気発生コイルに印加す
る電圧を自由に可変できる。

【００１７】また、各スイッチング電源を制御回路によ
って少しずつ位相をずらして動作させることにより、各
スイッチング電源を低周波のスイッチング周波数で動作
させた場合でも、これらの出力電流を合成した最終出力
電流に含まれるリップルは周波数が高く、かつ小さいも
のとすることができ、結果としてリップルによるＭＲＩ
装置の画像のノイズを低減できる。更に、ＭＯＳＦＥＴ
のような高速スイッチング素子を用いなくても低リップ
ル電流とすることができるので、バイポーラトランジス
タ、ゲートターンオフサイリスタ、絶縁ゲート型バイポ
ーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の大容量半導体スイッ
チを利用することができる。これにより更に大容量化を
図ることができる。

【００１８】また、制御回路は、電流指令値と電流検出
手段により検出される電源装置の出力電流とを比較し
て、両者の差がゼロになるようにスイッチング電源を制
御することにより各スイッチング電源の位相をずらして
動作させた場合にも常に所望の出力電流とすることがで
きる。また、制御回路は、電圧指令値と電圧検出手段に
より検出される各電圧蓄積手段の出力電圧とを比較し
て、両者の差がゼロになるようにスイッチング電源を制
御することにより各スイッチング電源の位相をずらして
動作させた場合にも常に所望の出力電圧とすることがで
きるものであってもよい。更に、このようなスイッチン
グ電源の制御は電流及び電圧の双方により行ってもよ
い。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例について説明
する。

【００２０】図１は本発明のＭＲＩ装置用電源１０の一
実施例を示す図で、この電源装置１０は、４つのスイッ
チング電源１１〜１４と、これらのスイッチング電源の
出力側にそれぞれ接続された電流制御手段であるリアク
トル２０〜２７とを備えており、並列に接続されたスイ
ッチング電源１１と１２及び並列に接続されたスイッチ
ング電源１３と１４はそれぞれはスイッチング電源群を
なし、これらのスイッチング電源群は直列にＭＲＩ装置
用電源装置１０の出力側に接続される負荷である磁場発
生コイル４０に接続されている。並列に接続されたスイ
ッチング電源１１と１２とからなるスイッチング電源群
の出力側には電圧蓄積手段であるコンデンサ３１が接続
されている。同様に、並列に接続されたスイッチング電
源１３と１４とからなるスイッチング電源群の出力側に
は電圧蓄積手段であるコンデンサ３２が接続されてい
る。コンデンサ３１及び３２は磁場発生コイル４０に対
し直列に接続されており、コンデンサ３１及び３２に蓄
積される電圧の合計が磁場発生コイル４０に印加され
る。

【００２１】更に、磁場発生コイル４０に流れる電流を
検出する電流検出手段４１と、各スイッチング電源１１
〜１４を駆動制御する制御回路３０とを備えている。制
御回路３０には磁場発生コイル４０に印加されるべき電
流指定値と電流検出手段４１により検出された電流値と
が入力され、制御回路３０は両者の差がゼロになるよう
に各スイッチング電源１１〜１４を駆動制御する。

【００２２】ここで電流制御手段として用いられるリア
クトル２０〜２７は、スイッチング電源を駆動するタイ
ミングがわずかでもずれた場合に、特に後述するように
位相をずらして駆動した場合に、１つのスイッチング電
源から他のスイッチング電源に電流が回り込むのを防止
するものである。

【００２３】この実施例におけるスイッチング電源１１
〜１４としては、図６に示すような従来の電源装置とし
て使用されたものをスイッチング電源として採用するこ
ともできるが、図２に好適なスイッチング電源の一例を
示す。このスイッチング電源１１では耐電圧が６００Ｖ
程度であり、スイッチング周波数が２０ｋＨｚ程度であ
る大容量半導体スイッチング素子、絶縁ゲート型バイポ
ーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）をスイッチング素子６１
〜６４として用いており、スイッチング素子を除く構成
は図６のものと同様である。簡単に説明すると、直流電
源６０に対して直列に接続された１組のスイッチング素
子６１及び６２と、同様に直流電源に対し直列に接続さ
れ、スイッチング素子６１、６２に対し並列である１組
のスイッチング素子６３及び６４とから４アームのブリ
ッジ回路を構成しており、スイッチング素子６２のコレ
クタ側の電圧を平滑化するためのリアクトル６５及びコ
ンデンサ６７と、スイッチング素子６４のコレクタ側の
電圧を平滑化するためのリアクトル６６及びコンデンサ
６８とを備えている。リアクトル６５とコンデンサ６７
との接続点はこのスイッチング電源の一方の出力端子に
接続され、同様にリアクトル６６とコンデンサ６８との
接続点は他方の出力端子に接続され、これら２つの出力
端子は図１に示すようにリアクトル２０、２１及びコン
デンサ３１を介して磁場発生コイル４０に接続される。
尚、図２にはスイッチング電源１１のみを図示したが、
スイッチング電源１２〜１４についても全く同様の構成
である。

【００２４】このような構成のスイッチング電源は、図
６のスイッチング電源と同様にスイッチング素子６１及
び６４とスイッチング素子６２及び６３とが交互にオン
オフとなるように所定周期で繰り返し駆動される。この
際、例えばスイッチング素子６１及び６４のオン時間を
長くするとともに、スイッチング素子６２及び６３のオ
ン時間を短くすることにより、図７において説明したの
と同様に、スイッチング電源１１の出力端子の電圧ＶLA
1及びＶRA1は、互いに極性の異なる直流電圧となる。こ
の電圧ＶLA1及びＶRA1は、図２中直流電源６０の中性点
（図示せず）からみたスイッチング素子６２及び６４の
コレクタ側の電圧である電圧ＶL1及びＶR1を、リアクト
ルとコンデンサとを用いた平滑回路により平滑化したも
のである。そして、結果としてこのスイッチング電源の
出力は直流電流ＩL1となる。

【００２５】ところで、図１に示す実施例では、以上の
ように構成されるスイッチング電源１１〜１４の各々が
リアクトル及びコンデンサを介して磁場発生コイル４０
に接続されているのであるが、これらのスイッチング電
源１１〜１４は制御回路３０によってスイッチの位相を
ずらして駆動する。この実施例では、図３に示すように
スイッチング電源が４つ設けられていることに対応して
位相は９０度ずつシフトしている。尚、図中実線の矩形
波形ＶL1〜ＶL4は各スイッチング電源１１〜１４のスイ
ッチング素子６２のコレクタ側の電圧を示し、鎖線の波
形ＶLA1〜ＶLA4はリアクトル及びコンデンサにより平滑
された電圧を示し、実線の波形ＩLは、各スイッチング
電源１１〜１４から出力される電流ＩL1〜ＩL4が最終的
に合成された電源装置１０の出力電流を示す。ここで、
スイッチング電源が並列に接続されている結果、電源装
置１０からの出力電流ＩLは各スイッチング電源１１〜
１４から出力される電流ＩL1〜ＩL4よりも大きいものと
なる。

【００２６】スイッチングの位相をずらすために制御回
路３０は、各スイッチング電源１１〜１４のスイッチン
グ素子のゲート電圧を印加するタイミングをずらすと共
に、磁場発生コイル４０に印加すべき電流指令値と電流
検出手段４１で検出された電流値とを比較し、両者の差
がゼロになるように各スイッチング電源のスイッチング
素子に印加する電圧を制御する。これにより、各スイッ
チング電流の位相をずらして駆動しても、所定の電流指
令値の出力電流ＩLが磁場発生コイル４０に流される。
尚、電流検出手段４１としては、カレントトランスの
他、低抵抗やホール素子検出器等の公知の電流検出器を
用いることができる。

【００２７】ここで各スイッチング電源の出力端子の電
圧波形は、図３の鎖線ＶLA1〜ＶLA4に示すようにスイッ
チング周波数と同じ周波数のリップルを含んだ直流波形
となるが、これらの位相が９０度ずつずれていることに
よって、図１の電源装置１０全体としての出力端子の電
圧は高周波化され、磁場発生コイル４０に流れる出力電
流ＩLのリップルを低減することができる。従って、例
えばスイッチング周波数２０ｋＨｚのＩＧＢＴのような
ＭＲＩ装置用の電源としては動作周波数の低いスイッチ
ング素子を用いた場合でも、実際の出力のリップル周波
数を８０ｋＨｚに高周波化し、リップルを低減できる。
このため、電源装置１０は８０ｋＨｚの周波数が要求さ
れるＭＲＩ装置用の電源として好適に用いることができ
る。

【００２８】このようにしてスイッチング電源１１及び
１２から出力される直流電流はリアクトル２０〜２３を
介してコンデンサ３１に接続されることにより、コンデ
ンサ３１の出力端子には直流電圧Ｖ1が得られる。同様
に、スイッチング電源１３及び１４から出力される直流
電流はリアクトル２４〜２７を介してコンデンサ３２に
接続されることにより、コンデンサ３２の出力端子には
直流電圧Ｖ2が得られる。この直流電圧は、スイッチン
グ電源１１の入力電圧をＶ01とするとき、−Ｖ01〜＋Ｖ
01まで可変することができる。従って、コンデンサ３１
及び３２の各出力電圧Ｖ1及びＶ2の合計である電源装置
１０の出力電圧ＶLを−（Ｖ1＋Ｖ2）から＋（Ｖ1＋Ｖ
2）の間で自由に可変することができる。即ち、各スイ
ッチング電源１１〜１４の出力電圧よりも高電圧を得る
ことができる。

【００２９】次に本発明の別の実施例について説明す
る。図１で示した電源装置は複数のスイッチング電源を
並列に接続したいくつかのスイッチング電源群を直列に
接続して電源装置全体としての出力を得るものである
が、これに対し、図４に示す別の実施例の電源装置は複
数のスイッチング電源を直列に接続したいくつかのスイ
ッチング電源群を並列に接続して電源装置全体としての
出力を得るものである。この電源装置の構成について図
４を参照して簡単に説明すると、この電源装置１０も前
述の実施例と同様４つのスイッチング電源１１〜１４を
備えているが、直列に接続されたスイッチング電源１１
と１２及び直列に接続されたスイッチング電源１３と１
４はそれぞれはスイッチング電源群をなしている。各ス
イッチング電源１１〜１４の出力側にはそれぞれ電圧蓄
積手段であるコンデンサ７１〜７４が接続され、直列に
接続されたスイッチング電源１１と１２とからなるスイ
ッチング電源群の出力側には電流制御手段であるリアク
トル８１及び８２が接続され、直列に接続されたスイッ
チング電源１３と１４とからなるスイッチング電源群の
出力側にはリアクトル８３及び８４が接続されている。
そして、リアクトル８１と８３とが接続され、リアクト
ル８２と８４とが接続されることにより、スイッチング
電源１１及び１２からなるスイッチング電源群とスイッ
チング電源１３及び１４からなるスイッチング電源群と
が並列に磁気発生コイル４０に接続される。また、この
電源装置１０も図１の実施例と同様、ＭＲＩ装置用電源
装置１０の出力側に接続される磁場発生コイル４０に流
れる電流を検出する電流検出手段４１及び各スイッチン
グ電源１１〜１４を駆動制御する制御回路３０とを備え
ている。

【００３０】この実施例による電源装置１０においても
スイッチング電源１１〜１４には前述したものを全く同
様に適用でき、またリアクトル８１〜８４、コンデンサ
７１〜７４、電流検出手段４１及び制御回路３０の機能
は前述の実施例と同様である。即ち、制御回路３０は、
各スイッチング電源１１〜１４のスイッチング素子のゲ
ート電圧を印加するタイミングをずらすと共に、磁場発
生コイル４０に印加すべき電流指令値と電流検出手段４
１で検出された電流値とを比較し、両者の差がゼロにな
るように各スイッチング電源のスイッチング素子に印加
する電圧を制御する。リアクトルはこのように位相をず
らしてスイッチング電源を駆動することによる電流の回
り込みを防止するとともにコンデンサとともに出力電流
を更に平滑化する。

【００３１】このように複数のスイッチング電源を図１
のように接続しても、図４のように接続しても、いずれ
の構成の電源装置であっても、スイッチング電源を駆動
制御することにより同様に低リップルの直流電流を出力
として得ることができる。

【００３２】尚、上記図１及び図４の実施例では何れも
スイッチング電源を４つ用いたものを示したが、スイッ
チング電源の個数は４つに限定されるものではなく、そ
れ以上のいくつであってもよく、この場合並列に接続さ
れるスイッチング電源の数を更に増やすことにより、よ
り大電流出力の電源装置を構成することができる。

【００３３】また、図１及び図４に示す実施例では、ス
イッチング電源１１〜１４を並列に接続することによっ
て一つのスイッチング電源の出力電流が他のスイッチン
グ電源内部へ流入することを防ぐための電流制限手段と
してリアクトル２０〜２７及びリアクトル８１〜８４を
用いたが、このような電流制御手段としては、リアクト
ルの代わりに抵抗器であってもよいし、他のスイッチや
ダイオードなどを用いることもできるし、更にこれらの
組み合わせでもよい。また、図１及び図４では２つの出
力端子の両方にリアクトルを接続しているが、これは必
ずしも両側である必要はなく、片側でもよい。

【００３４】また、上記実施例では、各スイッチング電
源のスイッチの位相を等間隔でシフトする場合について
説明したがシフトの間隔は必ずしも等間隔である必要は
ない。不等間隔であってもよいし、いくつかのスイッチ
ング電源の位相は同じであってもよい。また複数のスイ
ッチング電源のスイッチの位相をシフトしない場合で
も、複数を並列に設けることにより、電源装置の大電流
容量化を図ることは可能である。但し、位相をシフトす
ることにより電源装置の主力電流のリップルの高周波化
が可能となるため、スイッチング素子として安全な動作
周波数が比較的低周波であるＩＧＢＴなど高耐圧大電流
の素子を使用することが可能となるので、低リップル化
のみならず大容量化にも好適である。また、ＭＯＳＦＥ
Ｔ等の高速スイッチング素子を用いた場合には、更にリ
ップルの高周波化を図ることができる。

【００３５】また、本発明におけるスイッチング電源は
図２に示す実施例に限定されるものではなく、電源とス
イッチの数、スイッチング素子の種類、平滑回路の構成
等を任意に変更することができる。例えば、図２では１
電源と４アームのスイッチから構成されたスイッチング
電源を例示したが、２電源と２アームのスイッチ、或は
１つのスイッチからなる電源等で構成することもでき
る。また、スイッチング素子としてはＩＧＢＴの他にも
バイポーラトランジスタ、ゲートターンオフサイリスタ
をはじめどのようなスイッチでも適用できる。

【００３６】また、図２に示す実施例では平滑回路（フ
ィルタ）としてリアクトルとコンデンサを用いたが、こ
のような平滑回路は、個々のスイッチング電源に設ける
のではなく電源装置側に設けてもよく、また、個々のス
イッチング電源に設けると共に電源装置自体にも設ける
ことができる。このような例としてスイッチング電源内
のリアクトルとコンデンサを取り除いた図５のようなス
イッチング電源１１’を示す。このスイッチング電源１
１’は図２に示す実施例と同様ＩＧＢＴをスイッチング
素子として用いており、その出力端子の一方は直接スイ
ッチング素子６１、６２の接続点に接続されており、他
方はスイッチング素子６３、６４の接続点に直接接続さ
れている。従って、このスイッチング電源１１’の出力
電流ＩL1は平滑化されていないので、このようなスイッ
チング電源１１’を図１或いは図４で示すように複数設
けた電源装置ではその出力側側に平滑回路を備えている
必要がある。図１で示した実施例では、スイッチング電
源の出力側に設けられたリアクトル２０〜２７とコンデ
ンサ３１、３２が、それぞれ電流の回り込みを防止する
電流制御手段及び電圧蓄積手段として機能すると共に、
平滑回路をも構成しているので、これにより電源装置１
０の出力ＩLを直流電流とすることができる。図４で示
した実施例においても同様であり、コンデンサ７１〜７
４及びリアクトル８１〜８４は平滑化にも寄与する。

【００３７】更に、図１及び図４の実施例では制御回路
３０による各スイッチング電源の駆動制御を電流値によ
り行っているが、コンデンサ３１と３２及びコンデンサ
７１〜７４の出力電圧を検出する電圧検出手段（図示せ
ず）を設け、各電圧蓄積手段が出力すべき電圧指定値と
電圧検出手段により検出された検出値とを制御回路３０
に入力し、両者の差がゼロになるように各スイッチング
電源を駆動制御するようにしてもよい。この場合、各電
圧指令値はスイッチング電源ごとに等分してもよいし、
スイッチング電源ごとに異なるものとしてもよく、任意
に設定することができる。このために、上記実施例では
１つで示した制御回路３１を各スイッチング電源ごとに
単独に設けて制御してもよい。また、電流及び電圧の双
方によりスイッチング電源の駆動制御をしてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｍ
ＲＩ装置の電源装置として複数のスイッチング電源を並
列に接続したものを更に直列に接続するか、又は、直列
に接続したものを更に並列に接続すると共にその出力側
に電流制御手段と電圧蓄積手段とを接続することによ
り、高電圧、大容量の電源装置を構成することができ、
しかも各スイッチング電源どうしの電流の回り込みを防
止することができ、更に各スイッチング電源の出力電圧
を自由に可変とすることができる。また、本発明によれ
ば、複数のスイッチング電源の位相をずらして動作せる
ことにより、リップルを低減し高周波化することができ
るので、ＭＯＳＦＥＴのような高速のスイッチング素子
を用いることなく、高電圧、大電流で、出力電流の応答
が速く低リップルの電源装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電源装置の一実施例を示すブロック
図。

【図２】本発明の電源装置に用いられるスイッチング電
源の一実施例を示す回路図。

【図３】図１の電源装置のスイッチング波形及び出力電
流を示す図。

【図４】本発明の電源装置の別の実施例を示すブロック
図。

【図５】本発明の電源装置に用いられるスイッチング電
源の別の実施例を示す回路図。

【図６】従来の電源装置を示すブロック図。

【図７】従来装置におけるスイッチング波形及び出力電
流を示す図。

【符号の説明】

１０ ＭＲＩ装置用電源装置 １１〜１４ スイッチング電源 ３０ 制御回路 ２０〜２７、８１〜８４ リアクトル（電流制御手段） ３１、３２、７１〜７１ コンデンサ（電圧蓄積手段） ４０ 磁気発生コイル ４１ 電流検出手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堂本 拓也 東京都千代田区内神田一丁目１番14号 株 式会社日立メディコ内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スイッチング素子を備えたスイッチング電
   源と、このスイッチング電源内のスイッチング素子を制
   御する制御回路とを備えた磁気共鳴イメージング装置の
   磁場発生コイルに接続される磁気共鳴イメージング装置
   用電源装置であって、 前記スイッチング電源を複数設け、二以上の前記スイッ
   チング電源を並列に接続して構成されるスイッチング電
   源群を複数備えると共にこれらのスイッチング電源群を
   直列に接続し、 各スイッチング電源の出力側に他のスイッチング電源へ
   の電流の回り込みを防止する電流制御手段と、各スイッ
   チング電源群の出力側に前記磁場発生コイルと直列に接
   続された複数の電圧蓄積手段と、前記磁気発生コイルに
   印加される電流を検出して前記制御回路にフィードバッ
   クする電流検出手段、又は／かつ、各電圧蓄積手段の出
   力電圧を検出してフィードバックする電圧検出手段とを
   備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用電
   源装置。
2. 【請求項２】スイッチング素子を備えたスイッチング電
   源と、このスイッチング電源内のスイッチング素子を制
   御する制御回路とを備えた磁気共鳴イメージング装置の
   磁場発生コイルに接続される磁気共鳴イメージング装置
   用電源装置であって、 前記スイッチング電源を複数設け、二以上の前記スイッ
   チング電源を直列に接続して構成されるスイッチング電
   源群を複数備えると共にこれらのスイッチング電源群を
   並列に接続し、 各スイッチング電源の出力側に前記磁場発生コイルと直
   列に接続された複数の電圧蓄積手段と、各スイッチング
   電源群の出力側に他のスイッチング電源への電流の回り
   込みを防止する電流制御手段と、前記磁気発生コイルに
   印加される電流を検出して前記制御回路にフィードバッ
   クする電流検出手段、又は／かつ、各電圧蓄積手段の出
   力電圧を検出してフィードバックする電圧検出手段とを
   備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用電
   源装置。
3. 【請求項３】前記制御回路は、前記電流検出手段又は／
   かつ前記電圧検出手段と接続され、前記磁気発生コイル
   に印加すべき電流指定値又は／かつ各電圧蓄積手段が出
   力すべき電圧指定値と、前記電流検出手段又は／かつ前
   記電圧検出手段で検出した電流又は／かつ電圧とを比較
   し、両者の差がゼロになるように各スイッチング電源内
   のスイッチング素子の位相をずらして駆動制御すること
   を特徴とする請求項１又は２記載の磁気共鳴イメージン
   グ装置用電源装置。