JPH11155833A - 電力増幅器および核スピントモグラフ - Google Patents

電力増幅器および核スピントモグラフ

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JPH11155833A
JPH11155833A JP10228905A JP22890598A JPH11155833A JP H11155833 A JPH11155833 A JP H11155833A JP 10228905 A JP10228905 A JP 10228905A JP 22890598 A JP22890598 A JP 22890598A JP H11155833 A JPH11155833 A JP H11155833A
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JP10228905A
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Karl-Heinz Ideler
イデラー カール−ハインツ
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Siemens AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 たとえば核スピントモグラフの勾配増幅器と
して用いられる従来の電力増幅器は非常に複雑かつ高価
である。このような問題を回避し、わずかな費用にて量
的および質的な観点で必要な能力を有する電力増幅器を
提供する。 【解決手段】 増幅器モジュール10と、この増幅器モ
ジュール10に接続されている極性転換器モジュール1
6とを有し、その作動の際に増幅器モジュール10と極
性転換器モジュール16との間に増幅器電流IV が単一
の電流方向に流れ、極性転換器モジュール16が増幅器
電流IV を選択的に不変の電流方向でまたは反転された
電流方向で電力増幅器の出力電流IA として供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電力増幅器ならびに
核スピントモグラフに関する。電力増幅器は、特に誘導
性の負荷に対して高い出力電圧および出力電流が供給さ
れなければならないすべての応用分野に使用可能であ
る。たとえば本増幅器は自動化技術、交通技術および設
備技術における電動機およびアクチュエータの駆動に適
している。しかし本増幅器は特に核スピントモグラフ
(磁気共鳴により撮像)における勾配増幅器として医用
技術での応用が予定されている。
【0002】
【従来の技術】核スピントモグラフは典型的に、患者空
間を囲む直交する勾配コイルシステムを有する。各勾配
コイルに対して勾配増幅器が設けられ、それによりコイ
ルが正確に調節された電流を供給される。勾配電流の精
度およびダイナミックスは像の質に対して決定的であ
る。すなわち、300Aまでの電流はmA範囲内の精度
で守られなければならず、しかも十分に急峻な電流エッ
ジを達成するために、たとえば1kVを越える電圧が勾
配コイルに与えられ得なければならない。さらに出力電
流の残留リップルはわずかでなければならない。
【0003】ドイツ特許出願公開第40 24 160 号公報に
は、4つのFETパワートランジスタおよびそれに対し
て並列に配置されている4つのフリーホィーリングダイ
オードを備えたブリッジ回路にスイッチング終段を有す
る勾配増幅器が示されている。負荷電流の各方向におい
て、ブリッジ回路内で対角線上に向かい合っている2つ
のトランジスタが周期的にクロックされ、また追加的に
ブリッジ回路内に直列に位置している2つのトランジス
タが逆位相で駆動される。
【0004】ドイツ特許出願公開第40 07 566 号公報か
ら、横断電流を避けるために、ブリッジ枝路の間にリア
クトルが挿入されている改良された勾配増幅器は知られ
ている。この勾配増幅器はさらに寄生インダクタンスを
減らすために特別な構成トポロジーを有する。
【0005】しかし、これらの公知の勾配増幅器は上記
の高い要求のゆえに非常に複雑かつ高価である。特に増
幅器のための高価な部品、複雑な駆動、かなり大きい寸
法および冷却の必要性が高いコストの原因となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、前記の問題を回避し、わずかな費用および可能なか
ぎりわずかなコストにて量的および質的な観点で必要な
能力を有する電力増幅器および核スピントモグラフを提
供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、請求項1の特徴を有する電力増幅器および請求項
13の特徴を有する核スピントモグラフにより解決され
る。
【0008】本発明は、増幅器モジュールから発せられ
た増幅器電流を選択的に元々の電流方向でまたは交換さ
れた電流方向で出力電流として供給するために、追加的
な極性転換器モジュールを設けるという基本アイデアか
ら出発する。それによって驚くほどに勾配増幅器のため
の全費用が減ぜられる。なぜならば、極性転換器モジュ
ールを使用すると、増幅器モジュールを単一の電流方向
用としてのみ簡単な実施形態で構成することができるか
らである。上記のように、高い要求のゆえに、増幅器モ
ジュールのための費用は非常に高いので、ここに達成可
能な節減は比較的簡単に構成された極性転換器モジュー
ルのための追加的な費用を速やかに埋め合わせる。
【0009】増幅器モジュールがスイッチング増幅器と
して構成されると好ましい。この場合、本発明により達
成可能な利点は特に大きい。たとえばドイツ特許出願公
開第40 24 160 号公報およびドイツ特許出願公開第40 0
7 566 号公報から公知の勾配増幅器ではスイッチング終
段は、各々が構成素子の2つの能動的な群および2つの
受動的な群を含んでいる各2つの完全な増幅器半部を有
する。これらの両方の増幅器半部のうち各電流方向の際
に各一方のみが能動的である。増幅器モジュールが単一
の電流方向用としてのみ構成されていればよい本発明に
よる解決策により、このモジュールおよび対応付けられ
ている駆動および補助回路のための費用が半分に減ぜら
れ得る。増幅器モジュールが単に2つの群のスイッチン
グ素子および2つの群のフリーホィーリングダイオード
から成るブリッジ回路を有すると好ましい。
【0010】ドイツ特許出願公開第40 24 160 号公報お
よびドイツ特許出願公開第40 07 566 号公報から公知の
勾配増幅器では、さらに、スイッチングブリッジに切換
過程の際に問題が生ずる。ここでブリッジ短絡を防ぐた
めに、スイッチングエッジの間にいわゆるむだ時間が守
られなければならない。このことは、変調スパンが明ら
かに100%よりも小さいので、増幅器の調節可能性を
制約する。ドイツ特許出願公開第40 07 566 号公報によ
れば、さらに、追加的な構成部分(リアクトル)が横断
電流の防止のために設けられている。
【0011】驚くほどに本発明は、スイッチング増幅器
に応用されるとき、これらの問題をも解決する。なぜな
らば、増幅器モジュールの電流方向の切換がもはや必要
でないからである。増幅器モジュールは、ブリッジ短絡
が可能でなく、それに応じてむだ時間が守られなくても
よく、追加的な構成部分が必要でないように設計され得
る。このことは特に、増幅器モジュールにおいて各々1
つの能動的構成部分および1つの受動的構成部分から成
る2つの対が設けられているときに当てはまる。これら
の対が並列に接続され、中間回路電圧がそれらに与えら
れると好ましい。増幅器モジュールの能動的構成部分
(スイッチング素子)としては特にMOSFETまたは
IGBTトランジスタが設けられる。
【0012】極性転換器モジュールが4つの能動的制御
素子から成るブリッジ回路として構成され、それらのう
ち各2つが直列に接続されると好ましい。こうして形成
された対に増幅器電圧が与えられると好ましい。このよ
うな回路は、対角線上で向かい合っている各2つの制御
素子が導通状態または非導通状態に切換えられることに
よって、不変の電流方向または交換された電流方向で増
幅器電流の簡単な伝達を可能にする。これらの作動状態
は通過接続作動または反転作動と呼ばれる。
【0013】極性転換器モジュールの制御素子は能動的
構成素子として各々1つのIGBTまたは1つのMOS
FETトランジスタを有し得る。さらに各々フリーホィ
ーリングダイオードがトランジスタのスイッチング区間
に対して並列に設けられていてよい。MOSFETトラ
ンジスタではこのフリーホィーリングダイオードはトラ
ンジスタの内在ダイオードにより形成されていてよい。
集積された制御モジュールは、場合によっては対応付け
られているフリーホィーリングダイオードを有する1つ
の制御素子または複数の制御素子を有し得る。制御素子
は出力電流の比較的低い周波数によりスイッチングをす
れば足りるので、IGBTトランジスタが使用されると
好ましい。なぜならば、それらは順電圧が低く、阻止能
力が高いからである。
【0014】電力増幅器の制御素子およびスイッチング
素子を駆動するための制御装置が設けられると好まし
い。この制御装置は多くの制御モジュールに分けられて
いてよく、その際に区別は制御装置の具体的な構成形態
に関するものであってもよいし、単に概念的なものであ
ってもよい。
【0015】好ましい実施例では専ら極性転換器モジュ
ールの通過接続作動および反転作動が予定されている。
制御素子はそのために好ましくは2進信号により駆動さ
れる。両方の作動状態の間の切換が可能なかぎり正確に
出力電流の零通過中に行われると好ましい。それにより
理想的な場合には擾乱もスイッチング損失も生じない。
零通過は、好ましい実施例では、測定され、もしくは制
御装置により増幅器モジュールの制御信号に相応して決
定される。
【0016】非常に小さい増幅器電流用の増幅器モジュ
ールの駆動の際および正確な零通過時点の決定の際に場
合によっては生じ得る困難を避けるために、好ましい実
施例では、極性転換器モジュールを小さい出力電流の強
さの予め決定された範囲(たとえば+1Aから−1Aま
で)で直線的に駆動するように構成されている。この直
線的作動中には、通過接続中または反転作動中のよう
に、極性転換器モジュールの各2つの制御素子のみが駆
動される。しかしそれらは通過接続されずに、出力電流
を直線的終段の際のように歪みなしに調節するため、調
整可能な抵抗として作用する。出力電流は比較的小さい
ので、その際にわずかな損失電力しか生じない。
【0017】電力増幅器が単一の増幅器モジュールの代
わりに直列に接続されている複数の増幅器モジュールを
有し、それらに単一の極性転換器モジュールが接続され
ているならば、本発明により得られる節減効果は特に大
きい。増幅器モジュールが、残留リップルの非常に小さ
い出力電圧を得るために、時間的にずらされたパルス幅
変調信号により駆動されると好ましい。別の変形例で
は、各々が固有の極性転換器モジュールを有する複数の
電力増幅器ならびに他の構成ユニット(たとえばブース
タ)が直列に接続され、負荷としての役割をする勾配コ
イルアに接続されていてよい。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を一層詳細に説明する。
【0019】核スピントモグラフの図1に示されている
勾配増幅器は、接続導線12、14を介して極性転換器
モジュール16に接続されている増幅器モジュール10
を有する。その際に極性転換器モジュール16には増幅
器電圧UV が与えられ、増幅器電流IV が増幅器モジュ
ール10と極性転換器モジュール16との間を流れる。
【0020】増幅器モジュール10は電圧源18および
それに接続されているスイッチング終段20を有する。
電圧源18はスイッチング終段20に対する一定の中間
回路電圧UZ を供給し、その際に電圧源18およびスイ
ッチング終段20から形成されている中間回路に中間回
路電流IZ が流れる。
【0021】スイッチング終段20は2つのスイッチン
グ素子22、24および2つのフリーホィーリングダイ
オード26、28から成るブリッジ回路を含んでいる。
スイッチング素子22、24はMOSFETパワートラ
ンジスタとして構成されている。スイッチング素子22
は一方では電圧源18の正極に,他方ではフリーホィー
リングダイオード26の陰極および接続導線12に接続
されている。フリーホィーリングダイオード26の陽極
およびスイッチング素子24の一方の端子は電圧源18
の負極に接続され、スイッチング素子24の他方の端子
はフリーホィーリングダイオード28の陽極および接続
導線14に接続されている。フリーホィーリングダイオ
ード28の陽極は電圧源18の正極に接続されている。
それによって極性転換器モジュール16は接続導線1
2、14を介してスイッチング終段20のブリッジ横断
枝路に接続されている。
【0022】極性転換器モジュール16はブリッジ回路
に配置されている4つの制御素子30〜36を有する。
各制御素子30〜36は各1つのIGBT(絶縁ゲート
バイポーラトランジスタ)38〜44およびそれに接続
されているフリーホィーリングダイオード46〜52を
有するIGBTモジュールとして構成されている。各2
つの制御素子30、32または34、36は直列に接続
され、かつ接続導線12、14に接続されている。出力
端子54は制御素子30、32と接続され、別の出力端
子56は電流センサ58を介して制御素子34、36と
接続されている。
【0023】負荷として作用する勾配コイル60は出力
端子54、56を介して勾配増幅器に接続されている。
こうして勾配コイル60および電流センサ58は4つの
制御素子30〜36から形成されているブリッジ回路の
ブリッジ横断枝路に配置されている。勾配コイル60は
出力電流IA を流され、その際に出力電圧UA がそれに
与えられる。
【0024】制御装置は導線束62を介して互いに接続
されている2つの制御モジュール64、66から形成さ
れている。この制御装置は予め定められた電流曲線形状
または電流目標値に従って出力電流IA を正確に調節す
る役割をする。そのために第1の制御モジュール64が
両スイッチング素子22、24のゲート端子と接続さ
れ、これらをパルス幅変調信号により駆動する。第2の
制御モジュール66は制御信号S1 〜S4 により制御素
子30〜36のゲートを駆動する役割をする。第2の制
御モジュール66は電流センサ58から出力電流測定値
信号を受け、この信号を処理し、またこの信号を導線束
62の導線を介して電流実際値信号として第1の制御モ
ジュール64に導く。さらに、第2の制御モジュール6
6は導線束62の別の導線を介して第1の制御モジュー
ル64から、制御素子30〜36の設定すべき作動状態
を表すモード信号を受ける。
【0025】図2には勾配コイル60を通って流れる出
力電流IA の達成すべき経過曲線が例として示されてい
る。出力電流IA は最初は負であり、先ず零に向かって
(絶対値に関して)減少し、次いで正の頂値(たとえば
300A)に向かって上昇する。たとえば20μsの後
にこの頂値は去られ、また出力電流IA は急速に零に向
かって低下する(時点t2 )。時間t1 〜t2 の出力電
流IA のこの正の半波の後に負の半波が続く(時間t2
〜t3 )。この電流サイクルが連続的に繰り返される。
【0026】図1の勾配増幅器の作動の際に増幅器モジ
ュール10と極性転換器モジュール16との間を、図2
に示されている電流経過曲線による増幅器電流IV が流
れる。増幅器電流IV は常に正であり、すなわち単一の
方向のみに流れる。図2から明らかなように、増幅器電
流IV は絶対値として常に出力電流IA と合致する。時
間区間t1 〜t2 の間および時点t3 の後に増幅器電流
および出力電流は同一の符号を有し、一方時点t1 の前
および時間区間t2 〜t3 の後は、出力電流I A の電流
方向は増幅器電流IV のそれにくらべて交換されてい
る。
【0027】出力電流IA を適当に転極させるため、極
性転換器モジュール16の制御素子30〜36が第2の
制御モジュール66により相応に駆動される。そのため
に制御素子30に与えられる信号S1 および制御素子3
2に与えられる信号S2 が図2中に示されており、その
際に高い信号レベルは対応付けられている制御素子の導
通状態を、低い信号レベルは遮断状態を生じさせる。制
御信号S3 (制御素子34)は制御信号S2 と合致し、
制御信号S4 (制御素子36)は制御信号S1と合致す
る。
【0028】図2から明らかなように、極性転換器モジ
ュール16は時間t1 〜t2 の間および時点t3 の後は
通過接続作動で動作する。制御素子30および36(制
御信号S1 およびS4 )は導通し、制御素子32および
34(制御信号S2 およびS 3 )は遮断する。それに対
して時点t1 の前および時間t2 〜t3 の間に極性転換
器モジュール16は反転作動で動作する。ここで制御素
子30〜36のスイッチング状態は通過接続作動にくら
べて反転されている。
【0029】設定すべき作動状態は第2の制御モジュー
ル66に、第1の制御モジュール64から発生されたモ
ード信号により指示される。その際に両方の作動状態の
間の切換時点t1 、t2 、t3 、…は出力電流IA の零
通過により決定される。零通過を確認するために、電流
センサ58の出力電流測定値信号が第2の制御モジュー
ル66により評価される。
【0030】第1の制御モジュール64により駆動され
る増幅器モジュール10は、図2に示されている増幅器
電流IV を生じさせるために、公知の仕方で中間回路電
圧U Z のパルス幅変調により増幅器電圧UV を発生す
る。こうしてたとえば一定の電流頂の間に時間t1 〜t
2 の中央部分では、勾配コイル60内のオーム損失を補
整するために、比較的わずかな増幅器電圧UV (本質的
に出力電圧UA に等しい)のみが必要である。スイッチ
ング素子22、24はそのために比較的小さいデューテ
ィレシオ(たとえば10%)で駆動される。
【0031】時間t1 〜t2 の開始時の急峻な電流上昇
の間はスイッチング素子22、24が本質的に連続的に
導通されるので、すべての中間回路電圧UZ がスイッチ
ング素子22、24およびスイッチング素子30、36
を介して出力電圧UA として勾配コイル60に与えられ
ている。それに対して時間t1 〜t2 の終了時の急速な
電流崩壊の間はスイッチング素子22、24は大部分は
遮断状態に位置している。勾配コイル60内に蓄積され
た磁気エネルギーは次いでフリーホィーリングダイオー
ド26、28を介して電圧源18に逆供給され、その際
に中間回路電圧UZ は勾配コイル60内の電流の流れに
逆作用する。電流崩壊の間は増幅器電圧UV は負である
が、増幅器電流IV は依然として正である。
【0032】相応して増幅器モジュール10の駆動が時
間t2 〜t3 の間に行われ、その際に第1の制御モジュ
ール64から発するモード信号により能動化された極性
転換器モジュール16の反転作動がスイッチング素子2
2、24の駆動の際に相応に考慮に入れられる。
【0033】図3に示されている変形例は同じく図1の
回路に基づいているが、その際にスイッチング素子2
2、24および制御素子30〜36の駆動はこれまでに
説明された実施例の場合と相違している。図3と図2と
の単一の相違点として、制御信号S1 およびS2 が2進
信号ではなくアナログ信号であり、それらにより制御素
子30〜36がゲート‐エミッタ間電圧の変更により調
整可能な抵抗として作動させられ得る。再び制御信号S
3 は制御信号S2 に等しく、制御信号S4 は制御信号S
1 に等しい。
【0034】出力電流IA の零通過は図3では時点
2 、t5 およびt8 で行われる。時間t1 〜t3 、t
4 〜t6 およびt7 〜t9 の間は出力電流IA は絶対値
では予め定められた限界値、ここではたとえば±1A以
下である。この時間の間は極性転換器モジュール16は
直線作動で動作する。すなわち、確かに引き続いて増幅
器電流IV は、モード信号のレベルに応じて、不変の電
流方向で(t2 〜t3 、t 4 〜t5 およびt8 〜t9
または交換された電流方向で(t1 〜t2 、t5 〜t6
およびt7 〜t8 )で増幅器の出力電流IA として勾配
コイル60を通って流れるが、この増幅器電流IV は各
2つの能動的な制御素子30、36もしくは32、34
により直線的に制御される。
【0035】たとえば時間t1 〜t2 の間は制御素子3
2、34は徐々に導通状態から遮断状態へもたらされる
(信号S2 )ので、出力電流IA は直線的にかつ歪みな
しに零に漸近する。それに対して時間t2 〜t3 の間は
制御素子30、36の抵抗は、出力電流IA を直線的に
上昇させるため、徐々に減少する(信号S1 )。第2の
制御モジュール66により行われるこの駆動は、さもな
ければスイッチング終段20の純粋なパルス幅変調の際
に零通過の前後の範囲内の極端に小さいデューティレシ
オの際に生ずるであろう非直線性および擾乱を回避す
る。
【0036】別の変形例では、たとえばプログラムに従
って作動する制御計算機から形成されていてよい単一の
制御装置が設けられる。両制御モジュールはその場合に
は単に制御装置の機能の概念的な分類とみなすべきであ
る。さらに出力電流IA の零通過は必ずしも測定される
必要はなく、スイッチング素子22、24の駆動に相応
して決定され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】勾配増幅器のブロック回路図。
【図2】各2つの電流経過曲線ならびに2つの制御信号
曲線を示す図。
【図3】変形例における図2に相応する図。
【符号の説明】
10 増幅器モジュール 12、14 接続導線 16 極性転換器モジュール 18 電圧源 20 スイッチング終段 22、24 スイッチング素子 26、28 フリーホィーリングダイオード 30〜36 制御素子 38〜44 IGBT 46〜52 フリーホィーリングダイオード 54、56 出力端子 58 電流センサ 60 勾配コイル 62 導線束 64 第1の制御モジュール 66 第2の制御モジュール IA 出力電流 IV 増幅器電流 IZ 中間回路電流 UA 出力電圧 UV 増幅器電圧 UZ 中間回路電圧 S1 〜S4 制御信号

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力増幅器、特に核スピントモグラフの
    勾配増幅器において、増幅器モジュール(10)と、こ
    の増幅器モジュール(10)に接続されている極性転換
    器モジュール(16)とを有し、その作動の際に増幅器
    モジュール(10)と極性転換器モジュール(16)と
    の間に増幅器電流(IV )が単一の電流方向に流れ、極
    性転換器モジュール(16)が増幅器電流(IV )を選
    択的に不変の電流方向でまたは反転された電流方向で電
    力増幅器の出力電流(IA )として供給することを特徴
    とする電力増幅器。
  2. 【請求項2】 増幅器モジュール(10)が電圧源(1
    8)とそれに接続されているスイッチング終段(20)
    とを有することを特徴とする請求項1記載の電力増幅
    器。
  3. 【請求項3】 スイッチング終段(20)が2つのスイ
    ッチング素子(22、24)および2つのフリーホィー
    リングダイオード(26、28)から成るブリッジ回路
    を有することを特徴とする請求項2記載の電力増幅器。
  4. 【請求項4】 各1つのスイッチング素子(22、2
    4)が各1つのフリーホィーリングダイオード(26、
    28)と直列に接続されており、また中間回路電圧(U
    Z )に接続され,また極性転換器モジュール(16)が
    こうして形成されているブリッジ回路の横断枝路に接続
    されていることを特徴とする請求項3記載の電力増幅
    器。
  5. 【請求項5】 極性転換器モジュール(16)が4つの
    制御素子(30〜36)を備えたブリッジ回路を有する
    ことを特徴とする請求項1ないし4の1つに記載の電力
    増幅器。
  6. 【請求項6】 制御素子(30〜36)が対として直列
    に接続され、かつ増幅器モジュール(10)の増幅器電
    圧(UV )に接続され、電力増幅器の2つの出力端子
    (54、56)がこうして形成されているブリッジ回路
    の横断枝路に配置されていることを特徴とする請求項5
    記載の電力増幅器。
  7. 【請求項7】 パルス幅変調により増幅器電流(IV
    を単一の電流方向で供給するために、増幅器モジュール
    (10)のスイッチング素子(22、24)を駆動する
    ための第1の制御モジュール(64)が設けられている
    ことを特徴とする請求項1ないし6の1つに記載の電力
    増幅器。
  8. 【請求項8】 増幅器電流(IV )を通過接続作動中は
    不変の電流方向で、また反転作動中は反転された電流方
    向で出力電流(IA )として供給するために、極性転換
    器モジュール(16)の制御素子(30〜36)を駆動
    するための第2の制御モジュール(66)が設けられて
    いることを特徴とする請求項1ないし7の1つに記載の
    電力増幅器。
  9. 【請求項9】 第2の制御モジュール(66)が制御素
    子(30〜36)を専ら通過接続作動中または反転作動
    中に駆動することができ、またこれらの両作動状態の間
    の切換がほぼ出力電流(IA )の零通過中に行われるこ
    とを特徴とする請求項8記載の電力増幅器。
  10. 【請求項10】 第2の制御モジュール(66)が、直
    線作動中に極性転換器モジュール(16)の制御素子
    (30〜36)を調整可能な抵抗として駆動するために
    設けられていることを特徴とする請求項8記載の電力増
    幅器。
  11. 【請求項11】 直線作動が予め定められた正のしきい
    値と予め定められた負のしきい値との間に位置している
    出力電流(IA )の電流の強さに対して予定されている
    ことを特徴とする請求項10記載の電力増幅器。
  12. 【請求項12】 直列に接続されている複数の増幅器モ
    ジュール(10)が設けられ、それらに単一の極性転換
    器モジュール(16)が接続されていることを特徴とす
    る請求項1ないし11の1つに記載の電力増幅器。
  13. 【請求項13】 請求項1ないし12の1つによる少な
    くとも1つの電力増幅器と、それに負荷として接続され
    ている勾配コイル(60)とを有する核スピントモグラ
    フ。
JP10228905A 1997-08-18 1998-08-13 電力増幅器および核スピントモグラフ Withdrawn JPH11155833A (ja)

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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6226195B1 (en) * 2000-03-31 2001-05-01 Micro Motion, Incorporated Circuitry for supplying a controlled signal to a drive system
DE60022338T2 (de) * 2000-07-12 2006-06-14 Ami Semiconductor Belgium Bvba Integrierter Sinusgenerator mit hoher Ausgangsleistung
US6727752B2 (en) * 2002-05-29 2004-04-27 Texas Instruments Incorporated Modulation scheme for switching amplifiers to reduce filtering requirements and crossover distortion
JP4376791B2 (ja) * 2003-01-07 2009-12-02 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 複数の送信チャネルを有するmr機器用の高周波システム
US7253625B2 (en) 2003-02-03 2007-08-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Precision gradient amplifier with multiple output voltage levels
WO2004070411A1 (en) * 2003-02-03 2004-08-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. Precision gradient amplifier with multiple output voltage levels
AT508193B1 (de) * 2009-05-08 2015-05-15 Fronius Int Gmbh Verfahren und vorrichtung zum schutz von transistoren
US9559684B1 (en) * 2013-06-19 2017-01-31 Cree Fayetteville, Inc. Non linear resonant switch cell
CN107238761A (zh) * 2016-03-28 2017-10-10 通用电气公司 开关放大器、梯度放大器及估算开关放大器剩余寿命的方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0250718A1 (de) * 1986-06-30 1988-01-07 Siemens Aktiengesellschaft Stromversorgung für einen induktiven Verbraucher, insbesondere eine Gradientenspule, mit Steuer- und Regeleinrichtung
US5111378A (en) * 1989-08-11 1992-05-05 Siemens Aktiengesellschaft DC chopper converter
DE4007566C2 (de) * 1990-03-09 1998-07-16 Siemens Ag Leistungsverstärker für die Speisung einer Induktivität mit geschalteten Transistoren
JP2701652B2 (ja) * 1992-04-08 1998-01-21 日本電気株式会社 磁気ヘッド駆動回路
DE59405829D1 (de) * 1993-09-15 1998-06-04 Papst Motoren Gmbh & Co Kg Anordnung mit einem über eine Halbleiteranordnung kommutierten kollektorlosen Gleichstrommotor
US5701176A (en) * 1995-07-28 1997-12-23 Precision Detectors, Inc. High temperature light scattering measurement device comprising a rigid extension tube
JP3204132B2 (ja) * 1996-11-29 2001-09-04 ヤマハ株式会社 駆動回路

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