(57)【要約】  本発明は、対称な電源を有するＸ線システム８６のＮＰＣスイッチングデバイス１０に関し、スイッチングデバイスが、高電圧レール２４、２８における追加の減衰抵抗器１３、１８によって修正される。これらの抵抗器は減衰抵抗器として働く。したがって、それらは、容量型である負荷１００と組み合わせて特定の減衰をもたらす。さらに、追加の誘導子７７をＮＰＣスイッチングデバイスの出力４８に設け、共鳴遷移が可能になる。ＮＰＣスイッチングデバイスが、カソード９０とグリッド９２とを備える、Ｘ線システムのグリッド容量に接続された場合、カソード及びグリッドがグリッド容量を形成し、スイッチングデバイスにおけるオーバーシュート及び整定時間を制御し、特に最小まで低減する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ電源と、
直列スイッチング回路と、
第１の減衰抵抗器及び第２の減衰抵抗器と、
第１のダイオード及び第２のダイオードと、
第３のダイオード及び第４のダイオードとを備え、
前記ＤＣ電源は、正レールと、中性レールと、負レールとを備え、前記直列スイッチング回路は、第１のスイッチと、第２のスイッチと、第３のスイッチと、第４のスイッチとを備え、前記第１の減衰抵抗器は、前記正レールと、前記直列スイッチング回路の第１の入力ノードとの間に接続され、前記第１のスイッチは、前記第１の入力ノードと、前記直列スイッチング回路の第１のノードとの間に少なくとも間接的に接続され、前記第２のスイッチは、前記第１のノードと、前記直列スイッチング回路の第２のノードとの間に少なくとも間接的に接続され、前記第３のスイッチは、前記第２のノードと、前記直列スイッチング回路の第３のノードとの間に少なくとも間接的に接続され、前記第４のスイッチは、前記第３のノードと、前記直列スイッチング回路の第２の入力ノードとの間に少なくとも間接的に接続され、前記第２の減衰抵抗器は、前記第２の入力ノードと前記負レールとの間に少なくとも間接的に接続され、前記第１のダイオードは、前記中性レールと前記第１のノードとの間に少なくとも間接的に接続され、前記第１のダイオードは、順方向バイアスされたとき、電流を前記中性レールから前記第１のノードに通し、前記第２のダイオードは、前記中性レールと前記第３のノードとの間に少なくとも間接的に接続され、前記第２のダイオードは、順方向バイアスされたとき、電流を前記第３のノードから前記中性レールに通し、前記第２のノードは、前記直列スイッチング回路の出力ノードに少なくとも間接的に接続され、前記出力ノードは、負荷電流を提供するために負荷に接続され、
前記第３のダイオードは、前記第１の減衰抵抗器と並列に結合され、前記第３のダイオードは、順方向バイアスされたとき、電流を前記第１の入力ノードから前記正レールに通し、前記第４のダイオードは、前記第２の減衰抵抗器と並列に結合され、前記第４のダイオードは、順方向バイアスされたとき、電流を前記負レールから前記第２の入力ノードに通す、
スイッチングデバイス。
【請求項２】
それぞれ、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ、及び前記第４のスイッチと並列に結合される、第５のダイオード、第６のダイオード、第７のダイオード、及び第８のダイオードを備える、請求項１に記載のスイッチングデバイス。
【請求項３】
第１の並列回路と第２の並列回路とを備え、前記第１の並列回路は、第３の抵抗器と、並列結合された第１のインダクタンスとを備え、前記第２の並列回路は、第４の抵抗器と、並列結合された第２のインダクタンスとを備え、前記第２のスイッチは、前記第１のノードと、前記直列スイッチング回路の第４のノードとの間に接続され、前記第１の並列回路は、前記第４のノードと前記第２のノードとの間に接続され、前記第２の並列回路は、前記第２のノードと、前記直列スイッチング回路の第５のノードとの間に接続され、前記第３のスイッチは、前記第５のノードと前記第３のノードとの間に接続されている、請求項１又は２に記載のスイッチングデバイス。
【請求項４】
前記第３のノードと前記出力ノードとの間に少なくとも間接的に接続される第３のインダクタンスを備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のスイッチングデバイス。
【請求項５】
前記第２のノードと前記出力ノードとの間に少なくとも間接的に接続される第５の抵抗器を備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のスイッチングデバイス。
【請求項６】
Ｘ線アノードと、
Ｘ線カソードと、
グリッドと、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のスイッチングデバイスとを備え、
前記グリッドは、前記Ｘ線アノードと前記Ｘ線カソードとの間に配置され、前記グリッドは、前記出力ノードに少なくとも間接的に接続されている、
Ｘ線システム。
【請求項７】
前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチを制御する制御ユニットを備える、請求項６に記載のＸ線システム。
【請求項８】
前記制御ユニットは、請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の方法のステップを実施する、請求項６又は７に記載のＸ線システム。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のスイッチングデバイス及び／又は請求項６乃至８のいずれか一項に記載のＸ線システムを制御するための方法であって、
ａ）前記第１のスイッチをオフに切り替え、前記第３のスイッチをオンに切り替える前記直列スイッチング回路の第１の状態において、前記直列スイッチング回路を第２の状態に転換するために、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチがオンにされ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチがオフにされるステップと、
ｂ）前記直列スイッチング回路の前記第２の状態への転換後の時間を第１の時間として測定するステップと、
ｃ）前記直列スイッチング回路の前記第２の状態において、前記第１の時間が所定の第１の閾値時間に達したとき、前記直列スイッチング回路を第３の状態に転換するために、前記第２のスイッチをオフに切り替え、前記第４のスイッチをオンに切り替えるステップとを有する、
方法。
【請求項１０】
ｄ）前記直列スイッチング回路を第４の状態に転換するために、前記第３の状態において、前記第４のスイッチをオフに切り替え、前記第２のスイッチをオンに切り替えるステップと、
ｅ）前記直列スイッチング回路の前記第４の状態への転換後の時間を第２の時間として測定するステップと、
ｆ）前記直列スイッチング回路の前記第４の状態において、前記第２の時間が所定の第２の閾値時間に達したとき、前記直列スイッチング回路を前記第１の状態に転換するために、前記第３のスイッチをオフに切り替え、前記第１のスイッチをオンに切り替えるステップとをさらに有する、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のスイッチングデバイス及び／又は請求項６乃至８のいずれか一項に記載のＸ線システムを制御するための方法であって、
ａ’）前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオフに切り替え、前記第３のスイッチをオンに切り替える前記直列スイッチング回路の第１の状態において、前記直列スイッチング回路を第２の状態に転換するために、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチがオンにされ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチがオフにされるステップと、
ｂ’）前記直列スイッチング回路の前記第２の状態への転換後の時間を第１の時間として測定するステップと、
ｃ’）前記直列スイッチング回路の前記第２の状態において、前記第１の時間が所定の第１の閾値時間に達したとき、前記直列スイッチング回路を第３の状態に転換するために、前記第４のスイッチをオンに切り替えるステップとを有する、
方法。
【請求項１２】
ｄ’）前記直列スイッチング回路を第４の状態に転換するために、前記第３の状態において、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオフに切り替え、前記第２のスイッチをオンに切り替えるステップと、
ｅ’）前記直列スイッチング回路の前記第４の状態への転換後の時間を第２の時間として測定するステップと、
ｆ’）前記直列スイッチング回路の前記第４の状態において、前記第２の時間が所定の第２の閾値時間に達したとき、前記直列スイッチング回路を前記第１の状態に転換するために、前記第１のスイッチをオンに切り替えるステップとをさらに有する、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
処理ユニットによって実行されるとき、請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の方法のステップを実施する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のスイッチングデバイス及び／又は請求項６乃至８のいずれか一項に記載のＸ線システムを制御するためのコンピュータプログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコンピュータプログラムを記憶した、コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチングデバイス、Ｘ線システム、スイッチングデバイス及び／又はＸ線システムを制御するための方法、コンピュータプログラム要素、並びにコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線撮像デバイスのような高出力デバイスにおいて、電源からのＤＣ入力電圧は、ある周波数及び大きさを有するパルス出力電圧に転換される。パルス出力電圧は、負荷、特に容量型負荷を供給するのに使用される。例えば、パルス出力電圧は、Ｘ線管を動作させるのに使用される。
【０００３】
中性点クランプ（ＮＰＣ：ｎｅｕｔｒａｌ−ｐｏｉｎｔ−ｃｌａｍｐｅｄ）インバータは、これまで産業用ドライブエリア及び電力系統エリアで大きな注目を集めてきた。高い動作周波数を有するＮＰＣインバータへの高まる需要を満たすために、ソフトスイッチングが実現すべき目標となりつつある。
【０００４】
米国特許出願公開第２０１４／０２４１５０７（Ａ１）号は、ＮＰＣインバータを有する電気エネルギー供給システムに関する。
【０００５】
ＷＯ２０１３０２６１７９Ａ１では、ＤＣ電源と、直列スイッチング回路と、第１の減衰抵抗器及び第２の減衰抵抗器とを備え、ＤＣ電源が、正レールと、中性レールと、負レールとを備え、第１の減衰抵抗器が、正レールと、直列スイッチング回路の第１の入力ノードとの間に接続され、第２の減衰抵抗器が、直列スイッチング回路の第２の入力ノードと負レールとの間に少なくとも間接的に接続され、出力が、負荷電流を提供するために負荷に接続されるように構成される、スイッチングデバイスが説明されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
容量型負荷を有するＮＰＣインバータを高いスイッチング周波数で動作させたとき、損失が非常に高くなることがある。さらに、スイッチング周波数の増大に伴って、ＮＰＣ回路内にオーバーシュート又は発振が起きることがある。特に、オーバーシュートは、リンギングの初期部分として起きることがあり、それは、ＮＰＣのスイッチの最終ターンオン時の不完全なＺＶＴにより起きることがある。
【０００７】
したがって、容量型負荷を動作させたときＮＰＣの回路内のオーバーシュート又は発振を低減することが必要とされる。したがって、本発明の目的は、高い周波数で容量型負荷を動作させ、回路内のオーバーシュートが少ないスイッチングデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、他の実施形態が従属請求項に組み込まれる。
【０００９】
以下に説明する本発明の特徴は、システム、方法、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体にも適用されることに留意されたい。
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、ＤＣ電源と、直列スイッチング回路と、第１の減衰抵抗器及び第２の減衰抵抗器と、第１のダイオード及び第２のダイオードとを備えるスイッチングデバイスが提供される。ＤＣ電源は、正レールと、中性レールと、負レールとを備える。直列スイッチング回路は、第１のスイッチと、第２のスイッチと、第３のスイッチと、第４のスイッチとを備える。第１の減衰抵抗器は、正レールと、直列スイッチング回路の第１の入力ノードとの間に接続される。第１のスイッチは、第１の入力ノードと、直列スイッチング回路の第１のノードとの間に少なくとも間接的に接続される。第２のスイッチは、第１のノードと、直列スイッチング回路の第２のノードとの間に少なくとも間接的に接続される。第３のスイッチは、第２のノードと、直列スイッチング回路の第３のノードとの間に少なくとも間接的に接続される。第４のスイッチは、第３のノードと、直列スイッチング回路の第２の入力ノードとの間に少なくとも間接的に接続される。第２の減衰抵抗器は、第２の入力ノードと負レールとの間に少なくとも間接的に接続される。第１のダイオードは、中性レールと第１のノードとの間に少なくとも間接的に接続され、したがって、第１のダイオードは、順方向バイアスされたとき、電流を中性レールから第１のノードに通す。第２のダイオードは、中性レールと第３のノードとの間に少なくとも間接的に接続され、したがって、第２のダイオードは、順方向バイアスされたとき、電流を第３のノードから中性レールに通す。第２のノードは、直列スイッチング回路の出力ノードに少なくとも間接的に接続される。出力ノードは、負荷電流を提供するために負荷に接続されるように構成される。スイッチングデバイスは、第３のダイオードと第４のダイオードとを備える。第３のダイオードは、第１の減衰抵抗器と並列に結合され、したがって、第３のダイオードは、順方向バイアスされたとき、電流を第１の入力ノードから正レールに通す。第４のダイオードは、第２の減衰抵抗器と並列に結合され、したがって、第４のダイオードは、順方向バイアスされたとき、電流を負レールから第２の入力ノードに通す。
【００１１】
効果として、第１の減衰抵抗器及び第２の減衰抵抗器は、負荷と組み合わせて減衰を、特に臨界減衰をもたらし、負荷は高容量性部分を有するか、又は容量型である。したがって、第１及び第２の減衰抵抗器は、第１のスイッチ又は第４のスイッチをオンにした瞬間に発振を除去するか、又は減衰させる。
【００１２】
効果として、第３及び第４のダイオードは、わずかなパルスタイミングエラー及び／又はアーク放電の場合に、それぞれ、逆電流を正レール又は負レール中にダンプすることによって直列スイッチング回路にわたる過電圧を除去する。
【００１３】
例において、第３のダイオード及び／又は第４のダイオードは、高電圧ダイオードとして構成される。特に、第３のダイオード及び／又は第４のダイオードは、正レールと負レールとの間の電圧差の少なくともほぼ半分に対して構成される。
【００１４】
例において、ＤＣ電源は、そのレールによって形成される。
【００１５】
例において、スイッチ、特に、スイッチングデバイスのスイッチのうちの１つ、スイッチングデバイスのスイッチのうちの複数、又はスイッチングデバイスのスイッチのそれぞれは、直列に及び／又は並列に接続された複数のスイッチを備える部分回路によって形成される。そのような部分回路のスイッチは、同期してスイッチング動作を実行するように構成され、したがって、特に、より高い電圧機能を有する、単一のスイッチのように動作する。
【００１６】
例において、スイッチのうちの少なくとも１つ、スイッチのうちの複数又は各スイッチは、半導体スイッチ、特に、ＭＯＳＦＥＴスイッチ、ＦＥＴスイッチ又はＩＧＢＴである。
【００１７】
スイッチングデバイスの例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイスは、それぞれ、第１、第２、第３、及び第４のスイッチと並列に結合される、第５のダイオード、第６のダイオード、第７のダイオード、及び第８のダイオードを備える。
【００１８】
結果として、第５、第６、第７及び第８のダイオードにより、スイッチ状態にかかわらず、スイッチを迂回することによって負荷からの逆電流、及び電源へのエネルギーの安全帰還が可能になる。ダイオードは、例えばＩＧＢＴの場合、ＭＯＳＦＥＴスイッチの内在ボディダイオードによって、又は追加の構成部品によって形成される。
【００１９】
スイッチングデバイスの別の例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイスは、第１の並列回路と第２の並列回路とを備える。第１の並列回路は、第３の抵抗器と、並列結合された第１のインダクタンスとを備える。第２の並列回路は、第４の抵抗器と、並列結合された第２のインダクタンスとを備える。第２のスイッチは、第１のノードと、直列スイッチング回路の第４のノードとの間に接続される。第１の並列回路は、第４のノードと第２のノードとの間に接続される。第２の並列回路は、第２のノードと、直列スイッチング回路の第５のノードとの間に接続される。第３のスイッチは、第５のノードと第３のノードとの間に接続される。
【００２０】
効果として、第１の並列回路及び第２の並列回路は、スイッチにおける、特に第２及び第３のスイッチにおける電圧スパイクを除去する。
【００２１】
別の効果として、第１の並列回路及び第２の並列回路は、スイッチにおける、特に第２のスイッチ及び第３のスイッチにおけるスイッチング損失を制限する。
【００２２】
スイッチングデバイスの別の例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイスは、第２のノードと出力ノードとの間に少なくとも間接的に接続される第３のインダクタンスを備える。
【００２３】
効果として、出力ノードにおける負荷が容量型である場合、負荷とＤＣ電源との間のスイッチング動作の干渉を低減することができ、特に、過渡電流を主として第３のインダクタンスによって提供するときは、干渉はほとんどない。さらに、スイッチングチェーンの再充電部分のわずかな残りの非回生電流だけがＤＣ電源によって供給される必要がある。したがって、ＤＣ電源の正又は負レールへ第２のノードの少しの残りの過渡電流を提供することが行われる。
【００２４】
スイッチングデバイスの別の例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイスは、第２のノードと出力ノードとの間に少なくとも間接的に接続される第５の抵抗器を備える。
【００２５】
例において、第３のインダクタンス及び第５の抵抗器は、第２のノードと出力ノードとの間に直列に又は並列に接続される。
【００２６】
効果として、第５の抵抗器は、出力ノードにおける発振を低減するために、減衰素子を形成する。
【００２７】
本発明の第２の態様によれば、Ｘ線システムが提供される。Ｘ線システムは、Ｘ線アノードと、Ｘ線カソードと、グリッドと、先行する例のいずれかによるスイッチングデバイスとを備える。グリッドは、Ｘ線アノードとＸ線カソードとの間に配置される。グリッドは、スイッチングデバイスの出力ノードに少なくとも間接的に接続される。
【００２８】
例において、グリッドは、Ｘ線グリッド及び／又は別の電極によって形成される。
【００２９】
例において、Ｘ線カソード及びグリッドは、グリッド容量を形成する。
【００３０】
例において、Ｘ線システムは、Ｘ線管を備え、Ｘ線管が、Ｘ線カソードと、Ｘ線アノードと、グリッドとを備える。
【００３１】
例において、Ｘ線システムの高速制御には、グリッドとＸ線カソードとの間の電圧を調整することが必要とされる。グリッド容量が大きく、及び／又はグリッド容量のスイッチング周波数が高い場合、損失が高くなることがある。グリッド容量を操作するためにＸ線システムのスイッチングデバイスを使用すること、したがって、容量性負荷を形成することは、利点及び効果をもたらし、それはスイッチングデバイスに対して説明されている。したがって、類似した利点及び効果がＸ線システムに適用される。
【００３２】
Ｘ線システムの例示的な実施形態によれば、Ｘ線システムは、第１、第２、第３及び第４のスイッチを制御するように構成される制御ユニットを備える。
【００３３】
効果として、制御ユニットは、スイッチングデバイスのスイッチを特に所定の順序で制御し、したがって、最小のオーバーシュート及び短い整定時間を実現することができる。さらに、スイッチングデバイスのトポロジーに基づいて、Ｘ線システムのスイッチングデバイス、及び特に減衰抵抗器は、グリッド容量と組み合わせて減衰をもたらす。
【００３４】
別の効果として、減衰抵抗器は、第１のスイッチ又は第４のスイッチのいずれかをオンにした瞬間に発振を除去する。
【００３５】
別の効果として、スイッチングデバイスの第３のインダクタンスは、過渡電流が、主として第３のインダクタンスによって提供され、スイッチングチェーンの充電部分のほんのわずかな残りの非回生電流が、ＤＣ電源によって供給されなければならないとき、グリッド容量とＤＣ電源との間のスイッチング動作の妨害が少ないという利点をもたらす。このようにして、ＤＣ電源の正又は負レール中への第２のノード及び／又は出力ノードにおける少しの残りの遷移電流を提供する。
【００３６】
本発明の第３の態様によれば、本発明の第１の態様によるスイッチングデバイス及び／又は本発明の第２の態様によるＸ線システムを制御するための方法が提供される。方法は、
ａ）  第１のスイッチをオフに切り替え、第３のスイッチをオンに切り替える直列スイッチング回路の第１の状態において、直列スイッチング回路を第２の状態に転換するために、第１のスイッチ及び第２のスイッチがオンにされ、第３のスイッチ及び第４のスイッチがオフにされるステップと、
ｂ）  直列スイッチング回路の第２の状態への転換後の時間を第１の時間として測定するステップと、
ｃ）  直列スイッチング回路の第２の状態において、第１の時間が所定の第１の閾値時間に達したとき、直列スイッチング回路を第３の状態に転換するために、第２のスイッチをオフに切り替え、第４のスイッチをオンに切り替えるステップとを有する。
【００３７】
結果として、共鳴遷移の終了前に、第２のスイッチはオフにすることができ、第４のスイッチはオンにすることができ、それによって、スイッチングデバイスの出力ノードに接続された負荷が、特にＸ線システムのグリッド容量によって容量型である場合、オーバーシュートが低減又は除去され、最短整定時間が実現される。
【００３８】
例において、第１の閾値時間は、第１の閾値時間が共鳴遷移の遷移時間よりも短くなるように事前に規定され、それは容量性負荷及びスイッチングデバイスによって、特にその抵抗性素子、容量性素子及び／又は誘導性素子を用いて規定される。
【００３９】
方法の別の例示的な実施形態によれば、方法は、
ｄ）  直列スイッチング回路を第４の状態に転換するために、第３の状態において、第４のスイッチをオフに切り替え、第２のスイッチをオンに切り替えるステップと、
ｅ）  直列スイッチング回路の第４の状態への転換後の時間を第２の時間として測定するステップと、
ｆ）  直列スイッチング回路の第４の状態において、第２の時間が所定の第２の閾値時間に達したとき、直列スイッチング回路を第１の状態に転換するために、第３のスイッチをオフに切り替え、第１のスイッチをオンに切り替えるステップとをさらに有する。
【００４０】
結果として、別の共鳴遷移の終了前に、第３のスイッチをオフにすることができ、第１のスイッチをオンにすることができ、それによって、スイッチングデバイスの出力ノードに接続された負荷が、特にＸ線システムのグリッド容量によって容量型である場合、オーバーシュートが低減又は除去され、最短整定時間が実現される。
【００４１】
例において、第２の閾値時間は、第２の閾値時間が共鳴遷移の遷移時間よりも短くなるように事前に規定され、それは容量性負荷及びスイッチングデバイスによって、特にその抵抗性素子、容量性素子及び／又は誘導性素子を用いて規定される。
【００４２】
本発明の第４の態様によれば、本発明の第１の態様によるスイッチングデバイス及び／又は本発明の第２の態様によるＸ線システムを制御するための方法が提供される。方法は、
ａ’）  第１のスイッチ及び第２のスイッチをオフに切り替え、第３のスイッチをオンに切り替える直列スイッチング回路の第１の状態において、直列スイッチング回路を第２の状態に転換するために、第１のスイッチ及び第２のスイッチがオンにされ、第３のスイッチ及び第４のスイッチがオフにされるステップと、
ｂ’）  直列スイッチング回路の第２の状態への転換後の時間を第１の時間として測定するステップと、
ｃ’）  直列スイッチング回路の第２の状態において、第１の時間が所定の第１の閾値時間に達したとき、直列スイッチング回路を第３の状態に転換するために、第４のスイッチをオンに切り替えるステップとを有する。
【００４３】
結果として、スイッチングデバイスの負荷、特にシステムのグリッド容量が操作される場合、第４のスイッチは、共鳴遷移の終了前にオンにすることができ、それによって、オーバーシュートが低減又は除去され、最短整定時間が実現される。
【００４４】
例において、第１の閾値時間は、第１の閾値時間が共鳴遷移の遷移時間よりも短くなるように事前に規定され、それは容量性負荷及びスイッチングデバイスによって、特にその抵抗性素子、容量性素子及び／又は誘導性素子を用いて規定される。
【００４５】
第４の態様による方法の例示的な実施形態によれば、方法は、
ｄ’）  直列スイッチング回路を第４の状態に転換するために、第３の状態における、第３のスイッチ及び第４のスイッチをオフに切り替え、第２のスイッチをオンに切り替えるステップと、
ｅ’）  直列スイッチング回路の第４の状態への転換後の時間を第２の時間として測定するステップと、
ｆ’）  直列スイッチング回路の第４の状態において、直列スイッチング回路を第１の状態に転換するために、第２の時間が所定の第２の閾値時間に達したとき、第１のスイッチをオンに切り替えるステップとをさらに有する。
【００４６】
結果として、スイッチング回路によって動作される負荷が、例えばＸ線システムのグリッド容量によって容量型である場合、第１のスイッチは、共鳴遷移の終了前にオンにすることができ、それによって、オーバーシュートが低減又は除去され、最短整定時間が実現される。
【００４７】
本発明の第５の態様によれば、先行する例のうちの１つによる装置を制御するためのコンピュータプログラム要素が提供され、コンピュータプログラム要素は、処理ユニットによって実行されるとき、先行する例のうちの少なくとも１つによる方法のステップを実施するように適合される。
【００４８】
本発明の第６の態様によれば、コンピュータプログラム要素を記憶したコンピュータ可読媒体が提供される。
【００４９】
本発明の態様によれば、対称な電源を有するＮＰＣスイッチングデバイスが提供され、それは高電圧レール内の追加の減衰抵抗器によって修正される。これらの抵抗器は減衰抵抗器として働く。したがって、それらは容量型である負荷と組み合わせて特定の減衰をもたらす。さらに、追加の誘導子が、共鳴遷移を可能にするＮＰＣスイッチングデバイスの出力に設けられる。ＮＰＣスイッチングデバイスがカソードとグリッドとを備えるＸ線システムのグリッド容量に接続され、カソード及びグリッドがグリッド容量を形成する場合、スイッチングデバイスにおけるオーバーシュート及び整定時間を制御し、特に最小まで低減する。
【００５０】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明する実施形態を参照することにより明らかとなり、明瞭となるであろう。
【００５１】
本発明の例示的な実施形態を以下の図面を参照して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明によるスイッチングデバイスの回路図の第１の例を概略的に示す図である。
【図２】本発明によるスイッチングデバイスの回路図の第２の例を概略的に示す図である。
【図３】本発明によるスイッチングデバイスの回路図の第３の例を概略的に示す図である。
【図４】本発明によるスイッチングデバイスの回路図の第４の例を概略的に示す図である。
【図５】本発明によるＸ線システムの回路図の例を概略的に示す図である。
【図６】本発明による方法の第１の状態流れ図を概略的に示す図である。
【図７】本発明によるスイッチングデバイスの電流の第１の波形図を概略的に示す図である。
【図８】本発明によるスイッチングデバイスの電圧の第２の波形図を概略的に示す図である。
【図９】本発明によるスイッチングデバイスのスイッチのスイッチング状態の第３の波形図を概略的に示す図である。
【図１０】本発明による方法の第２の状態流れ図を概略的に示す図である。
【図１１】本発明による方法の第３の状態流れ図を概略的に示す図である。
【図１２】本発明によるスイッチングデバイスの電流の第４の波形図を概略的に示す図である。
【図１３】本発明によるスイッチングデバイスの電圧の第５の波形図を概略的に示す図である。
【図１４】本発明によるスイッチングデバイスのスイッチのスイッチング状態の第６の波形図を概略的に示す図である。
【図１５】本発明による方法の第４の状態流れ図を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
図１は、本発明によるスイッチングデバイス１０の回路図の第１の例を概略的に示す。スイッチングデバイス１０は、ＤＣ電源１２と、直列スイッチング回路１４と、第１の減衰抵抗器１６及び第２の減衰抵抗器１８と、第１のダイオード２０及び第２のダイオード２２とを備える。ＤＣ電源１２は、正レール２４と、中性レール２６と、負レール２８とを備える、直列スイッチング回路１４は、第１のスイッチ３０と、第２のスイッチ３２と、第３のスイッチ３４と、第４のスイッチ３６とを備える。第１の減衰抵抗器１６は、正レール２４と、直列スイッチング回路１４の第１の入力ノード３８との間に接続される。第１のスイッチ３０は、第１の入力ノード３８と、直列スイッチング回路１４の第１のノード４０との間に少なくとも間接的に接続される。第２のスイッチ３２は、第１のノード４０と、直列スイッチング回路１４の第２のノード４２との間に少なくとも間接的に接続される。第３のスイッチ３４は、第２のノード４２と、直列スイッチング回路１４の第３のノード４４との間に少なくとも間接的に接続される。第４のスイッチ３６は、第３のノード４４と、直列スイッチング回路１４の第２の入力ノード４６との間に少なくとも間接的に接続される。第２の減衰抵抗器１８は、第２の入力ノード４６と負レール２８との間に少なくとも間接的に接続される。第１のダイオード２０は、中性レール２６と第１のノード４０との間に少なくとも間接的に接続され、したがって、第１のダイオード２０は、順方向バイアスされたとき、電流を中性レール２６から第１のノード４０に通す。第２のダイオード２２は、中性レール２６と第３のノード４４との間に少なくとも間接的に接続され、したがって、第２のダイオード２２は、順方向バイアスされたとき、電流を第３のノード４４から中性レール２６に通す。第２のノード４２は、直列スイッチング回路１４の出力ノード４８に少なくとも間接的に接続される。出力ノード４８は、負荷電流を提供するために負荷に接続されるように構成される。
【００５４】
ＤＣ電源１２は、そのレール２４、２６、２８によって形成される。中性レール２６は、０ｖの電圧を有することができる。正レール２４は、０ｖよりも大きい電圧を有する。負レール２８は、０ｖよりも低い電圧を有する。
【００５５】
例において、スイッチ３０、３２、３４、３６のそれぞれは、直列に及び／又は並列に接続された複数のスイッチを備える部分回路によって形成される。各部分回路のスイッチのそれぞれは、同期して切り替えることができ、したがって、単一のスイッチのように動作する。
【００５６】
例において、スイッチング回路１０の出力ノード４８に接続可能な負荷は、容量型である。
【００５７】
効果として、抵抗器１６、１８は、減衰抵抗器を形成する。特に、それらは、容量型負荷と組み合わせて臨界減衰をもたらす。したがって、抵抗器１６、１８は、第１のスイッチ３０又は第４のスイッチ３６を切り替えた瞬間に追加の発振を除去する。したがって、抵抗器１６、１８を介して、最終充電電流が流れなければならない。これにより、追加の発振が除去される。
【００５８】
図２は、本発明によるスイッチングデバイス１０の回路図の第２の例を概略的に示す。回路図は、基本的に図１に示す回路図に対応する。スイッチングデバイス１０は、それぞれ、第１、第２、第３及び第４のスイッチ３０、３２、３４、３６と並列に結合される、第５のダイオード５０と、第６のダイオード５２と、第７のダイオード５４と、第８のダイオード５６とをさらに備える。
【００５９】
結果として、第３、第４、第５及び第８のダイオードにより、スイッチ状態にかかわらず、スイッチを迂回する負荷からの逆電流及び電源へのエネルギーの安全帰還が可能になる。ダイオードは、例えばＩＧＢＴの場合、ＭＯＳＦＥＴスイッチの固有ボディダイオード又は追加の構成部品によって形成される。
【００６０】
図３は、本発明によるスイッチングデバイス１０の回路図の第３の例を概略的に示す。
【００６１】
例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイス１０は、第３のダイオード５８と第４のダイオード６０とを備える。第３のダイオード５８は、第１の減衰抵抗器１６と並列に結合され、したがって、第３のダイオード５８は、順方向バイアスされたとき、電流を第１の入力ノード３８から正レール２４に通す。第４のダイオード６０は、第２の減衰抵抗器１８と並列に結合され、したがって、第４のダイオード６０は、順方向バイアスされたとき、電流を負レール２８から第２の入力ノード４６に通す。
【００６２】
効果として、第７及び第４のダイオード５８、６０は、わずかなパルスタイミングエラー又はアーク放電が起きた場合、逆電流をそれぞれ正レール２４又は負レール２８中にダンプすることによって直列スイッチング回路１４にわたる過電圧を除去するように構成される。スイッチングデバイス１０の別の例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイス１０は、第３のインダクタンス７７を備え、第３のインダクタンス７７が、第２のノード４２と出力ノード４８との間に少なくとも間接的に接続される。
【００６３】
効果として、出力ノード４８における負荷１００（例えば、図４に示す）が容量型である場合、過渡電流が主として第３のインダクタンス７７によってもたらされ、スイッチングチェーンの再充電部分のほんのわずかな残りの非回生電流がＤＣ電源１２によって供給されなければならないため、負荷１００とＤＣ電源１２との間のスイッチング動作の妨害はほとんどなく、したがって、ＤＣ電源１２の正又は負レール２４、２８への第２のノード４２における少しの残りの過渡電流がもたらされる。
【００６４】
図４は、スイッチングデバイス１０の回路図の第４の例を概略的に示す。
【００６５】
スイッチングデバイス１０の別の例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイス１０は、第１の並列回路６２と第２の並列回路６４とを備える。第１の並列回路６２は、第３の抵抗器６８と、並列結合された第１のインダクタンス６６とを備える。第２の並列回路は、第４の抵抗器７２と、並列結合された第２のインダクタンス７０とを備える。第２のスイッチ３２は、第１のノード４０と、直列スイッチング回路１４の第４のノード７４との間に接続される。第１の並列回路６２は、第４のノード７４と第２のノード４２との間に接続される。第２の並列回路６４は、第２のノード４２と、直列スイッチング回路１４の第５のノード７６との間に接続される。第３のスイッチ３４は、第５のノード７６と第３のノード４４との間に接続される。
【００６６】
効果として、並列回路６２、６４は、スイッチ３０、３２、３４、３６における電圧スパイクを除去する。
【００６７】
別の効果として、並列回路６２、６４は、スイッチ３０、３２、３４、３６におけるスイッチング損失を制限する。
【００６８】
スイッチングデバイス１０の別の例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイス１０は、第５の抵抗器９４を備え、第５の抵抗器９４が、第２のノード４２と出力ノード４８との間に少なくとも間接的に接続される。
【００６９】
例において、第３のインダクタンス７７及び第５の抵抗器９４は、第２のノード４２と出力ノード４８との間に直列に接続される。
【００７０】
図５は、本発明によるＸ線システム８６の回路図の例を概略的に示す。Ｘ線システム８６は、Ｘ線アノード８８と、Ｘ線カソード９０と、グリッド９２と、スイッチングデバイス１０の先行する例示的な実施形態のいずれかによるスイッチングデバイス１０とを備える。グリッド９２は、Ｘ線アノード８８とＸ線カソード９０との間に配置される。グリッド９２は、出力ノード４８に少なくとも間接的に接続される。
【００７１】
Ｘ線画像の露光はＸ線管の放出電流に依存し、Ｘ線管はＸ線アノード８８とＸ線カソード９０とを備える。Ｘ線管は、フィラメントを有するＸ線カソード９０の加熱によって制御される。Ｘ線カソード９０を加熱することは、遅い時定数を有するプロセスである。特に、放出電流を低減したとき、これは、「負」加熱がしばしば可能でないので、遅いカソード温度減衰を受ける。
【００７２】
代わりに、高速制御には、Ｘ線管はグリッド９２を備える。Ｘ線システム８６の、及び特にＸ線管の、グリッド９２は、グリッド電極によって形成される。グリッド９２は、Ｘ線管を二極管から三極管に変換するように構成され、それによって、グリッド９２とＸ線カソード９０との間の電圧を調整することによって高速放出電流変調が可能になる。電流の制御は、制御ユニット９６によって実施される。
【００７３】
実用的な理由から、ＤＣ電源１２を使用することが好ましい。さらに、正レール２４における電圧及び負レール２８における電圧を使用することが好ましく、Ｘ線カソード９０の全放出電流を解放すること、又はそれを完全に遮断することが可能になる。特に制御ユニット９６によって実施される高速制御では、電圧レベル間の遷移は高速でなければならない。電圧レベルの変化の間にグリッド９２を用いて電荷を交換し、それによって、損失がもたらされる。Ｘ線カソード９０とグリッド９２とによって形成される、対応するグリッド容量が小さい場合、損失は小さいか又は許容可能である。しかし、グリッド容量が大きく、及び／又はグリッド９２におけるスイッチング周波数が高い場合、損失は高くなる。
【００７４】
Ｘ線システム８６に使用されるスイッチングデバイス１０は、対称な電源１２を備え、対称な電源１２は、好ましくは減衰抵抗器１６及び１８によって修正される。減衰抵抗器１６及び１８は、スイッチングデバイス１０における電圧オーバーシュート及びリンギングを制限する。したがって、短い整定時間を実現する。さらに、インダクタンス７７をスイッチングデバイス１０の直列スイッチング回路１４の第２のノード４２と出力ノード４８との間に接続し、共鳴遷移が可能になる。
【００７５】
さらに設けられた第３のダイオード５８及び第４のダイオード６０は、わずかなパルスタイミングエラー及び／又はアーク放電の場合に、それぞれ、正レール２４又は負レール２８中に逆電流をダンプすることによって、直列スイッチング回路１４にわたる過電圧を除去する。
【００７６】
Ｘ線システム８６の例示的な実施形態によれば、Ｘ線システム８６は、制御ユニット９６を備え、制御ユニット９６が、スイッチングデバイス１０の第１、第２、第３及び第４のスイッチ３０、３２、３４、３６を制御するように構成される。
【００７７】
例において、グリッド９２は、特にメッシュ形態を設けたグリッド電極として形成される。
【００７８】
図６は、本発明の第３の態様による方法の第１の状態流れ図を概略的に示す。この方法は、
ステップａ）において、直列スイッチング回路１４の第１の状態における、第１のスイッチ３０をオフに切り替え、第３のスイッチ３４をオンに切り替えるステップであって、その場合、直列スイッチング回路１４を第２の状態に転換するために、第１のスイッチ３０及び第２のスイッチ３２がオンにされ、第３のスイッチ３４及び第４のスイッチ３６がオフにされる、切り替えるステップと、
ステップｂ）において、直列スイッチング回路１４の第２の状態への転換後の時間を第１の時間ｔ１として測定するステップと、
ステップｃ）において、直列スイッチング回路１４の第２の状態において、直列スイッチング回路１４を第３の状態に転換するために、第１の時間ｔ１が所定の第１の閾値時間ｔ１，ｔｈに達したとき、第２のスイッチ３２をオフに切り替え、第４のスイッチ３６をオンに切り替えるステップとを有する。
【００７９】
図７は、スイッチングデバイス１０の電流の第１の波形図を概略的に示す。
【００８０】
図８は、スイッチングデバイス１０の電圧の第２の波形図を概略的に示す。
【００８１】
例において、第１の閾値時間ｔ１，ｔｈは、出力ノード４８における電流ｉｏｕｔ又は電圧ｖｏｕｔの共鳴遷移時間ｔｔｒａｎｓよりも短い。したがって、スイッチングデバイス１０の負荷１００及び素子により、第１の閾値時間ｔ１，ｔｈが決定される。
【００８２】
図９は、スイッチ３０、３２、３４、３６のスイッチング状態の第３の波形図を概略的に示す。
【００８３】
図７、図８及び図９に概略的に示す波形図を見ると、共鳴遷移が時間Ｔａから開始することが分かり、したがって、その時、ステップａ）が実施される。したがって、共鳴遷移は、第１のスイッチ３０をオフにし、第３のスイッチ３４をオンにするステップとともに開始する。特にＸ線カソード９０とグリッド９２とによって形成された容量型負荷１００は、インダクタンス７７、第３のスイッチ３４及び第２のダイオード２２を介してＤＣ電源１２の中性レール２６中に放電される。それによって、出力ノード４８における電流ｉｏｕｔは、特に出力ノード４８における電圧Ｖｏｕｔが０であるとき、最大が実現されるまで増大する。インダクタンス７７によって駆動されて、電流ｉｏｕｔは、同じ方向に流れ続け、電圧Ｖｏｕｔの負電圧まで容量型負荷１００を充電することを開始するが、その一方で、電流ｉｏｕｔは減衰する。
【００８４】
容量型負荷１００によって、特にＸ線カソード９０とグリッド９２とによって形成された容量及びスイッチングデバイス１０の素子によって、特に第５の抵抗器９４及び／又はインダクタンス７７によって、より具体的には、それぞれ、第１の並列回路６２及び第２の並列回路６４の抵抗６８、７２及びインダクタンス６６、７０も考慮することによって、共鳴遷移時間ｔｔｒａｎｓが予め定められる。図７〜図９から分かるように、第１の閾値時間ｔ１，ｔｈは、共鳴遷移時間ｔｔｒａｎｓよりも短いものとして事前に規定される。
【００８５】
さらに、図７〜図９は、ステップａ）が時間Ｔａで実施されることを概略的に示す。したがって、第１の時間ｔ１の測定は、時間Ｔａとともに開始する。第１の時間ｔ１が所定の第１の閾値時間ｔ１，ｔｈに達した場合、ステップｃ）が実施され、第２のスイッチ３２は、オフに切り替えられ、並びに第４のスイッチ３６は、オンに切り替えられる。第４のスイッチ３６をオンに切り替えることにより、容量型負荷１００を充電することが可能になる。好ましくは、容量は、ＤＣ電源１２の負レール２８によって供給される負電圧まで完全に充電される。
【００８６】
結果として、共鳴遷移の終了前に、及び特に第１の時間ｔ１が遷移時間ｔｔｒａｎｓの終了に達する前であるが、共鳴遷移時間ｔｔｒａｎｓよりも短い、所定の第１の閾値時間ｔ１，ｔｈに達することによって、第２のスイッチ３２はオフにされ、第４のスイッチ３６はオンにされる。共鳴遷移の終了前に第２のスイッチ３２をオフにし、第４のスイッチ３６をオンにすることによって、オーバーシュートが除去され、最短整定時間を実現することができる。
【００８７】
図７は、正レール２４における電流Ｉ４２も概略的に示す。図８は、第２のノード４２における電圧Ｖ４２と、第２のスイッチ３２の端子間の、特に第１のノード４０と第４のノード７４との間の電圧Ｖ３２と、第１のスイッチ３０の端子間における、特に第１の入力ノード３８と第１のノード４０との間の電圧Ｖ３０とをやはり概略的に示す。
【００８８】
図９は、それぞれ、スイッチ３０、３２、３４、３６のスイッチング状態Ｓ３０、Ｓ３２、Ｓ３４、Ｓ３６を概略的に示す。
【００８９】
例において、ステップｂ）において「直列スイッチング回路１４の第２の状態への転換後の時間を第１の時間ｔ１として測定するステップ」の代わりに、ステップｂ）を「直列スイッチング回路１４の第２の状態において、出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔを決定するステップ」と規定することができる。さらに、ステップｃ）の「直列スイッチング回路１４を第３の状態に転換するために、第１の時間ｔ１が所定の第１の閾値時間ｔ１，ｔｈに達する」というテキストの一節は、ステップｃ）を「直列スイッチング回路１４を第３の状態に転換するために、出力電流ｉｏｕｔの大きさが所定の閾値電流に達する」というテキストの一節によって指定するように適合される。したがって、第２の状態から第３の状態への変更は、出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔ及び対応する所定の閾値電流に基づいて実施される。
【００９０】
例において、出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔを決定するステップは、出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔを少なくとも間接的に感知することによって実施される。
【００９１】
別の例において、出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔを決定するステップは、第１の状態から第２の状態への変更及びスイッチングデバイス１０及び／又は容量型負荷１００の所定の回路パラメータに基づいて出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔを計算することによって実施される。したがって、出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔは、所望の電流が設定されている対応する電流波形のオフライン事前計算によって決定される。
【００９２】
図１０は、本発明の第３の態様による方法の第２の状態流れ図を概略的に示し、ステップａ）、ｂ）及びｃ）は、ステップを前に説明したものとして表す。
【００９３】
本発明の第３の態様による方法の例によれば、この方法は、
ステップｄ）において、直列スイッチング回路１０を第４の状態に転換するために、第３の状態において、第４のスイッチ３６をオフに切り替え、第２のスイッチ３２をオンに切り替えるステップと、
ステップｅ）において、直列スイッチング回路の第４の状態への転換後の時間を第２の時間ｔ２として測定するステップと、
ステップｆ）において、直列スイッチング回路１４の第４の状態において、第２の時間ｔ２が所定の第２の閾値時間ｔ２，ｔｈに達したとき、直列スイッチング回路１４を第１の状態に転換するために、第３のスイッチ３４をオフに切り替え、第１のスイッチ３０をオンに切り替えるステップとを有する。
【００９４】
図９は、第４のスイッチ３６がオフに切り替えられ、第２のスイッチ３２がオンに切り替えられることを時間Ｔｃにおいて概略的に示す。第４のスイッチ３６をオフに切り替え、第２のスイッチ３２をオンに切り替えることによって、別の共鳴遷移が開始する。容量型負荷１００、特に、Ｘ線カソード９０とグリッド９２とによって形成された容量は、スイッチングデバイス１０を介して、特にＤＣ電源１２の中性レール２６から第５の抵抗９４、インダクタンス７７及び第１のダイオード２０を介して充電される。出力ノード４８における電流ｉｏｕｔは、最大が実現されるまで、特に出力ノードにおける電圧Ｖｏｕｔが０ｖであるとき、増大する。インダクタンス７７によって駆動されて、電流ｉｏｕｔは同じ方向に流れ続け、容量型負荷１００を正電圧まで充電することを開始するが、その一方で、電流ｉｏｕｔは減衰する。
【００９５】
例において、所定の第２の閾値時間ｔ２，ｔｈは、所定の第１の閾値時間ｔ１，ｔｈに対応する。結果として、共鳴遷移ｔｔｒａｎｓの終了前に第３のスイッチ３４はオフに切り替えられ、第１のスイッチ３０はオンに切り替えられ、それによって、オーバーシュートが除去され、及び／又は最短整定時間が実現される。
【００９６】
過渡電流が、少なくとも当初は、中性レール２６中に流れるが、スイッチングの再充電部分のわずかな残りの非回生電流がＤＣ電源１２によって印加されなければならないとき、説明した方法のステップに対する、特に容量型負荷１００及びＤＣ電源１２に対するスイッチング動作の妨害はほとんどない。
【００９７】
例において、ステップｅ）において、「直列スイッチング回路１４の第４の状態への転換後の時間を第２の時間ｔ２として測定するステップ」の代わりに、「直列スイッチング回路１４の第４の状態において、出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔを決定するステップ」が実施される。さらに、ステップｆ）の「直列スイッチング回路１４を第１の状態に転換するために、第２の時間ｔ２が所定の第２の閾値時間ｔ２，ｔｈに達する」という特徴は、「直列スイッチング回路１４を第１の状態に転換するために、出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔの大きさが所定の第２の閾値電流に達する」という特徴で置き換えられる。
【００９８】
例において、出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔを決定するステップは、出力ノード４８における出力電流を少なくとも間接的に感知することによって実施される。
【００９９】
別の例において、出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔは、所望の電流が設定されている電流波形のオフライン事前計算によって決定される。
【０１００】
別の例において、出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔを決定するステップは、第３の状態から第４の状態への変更及びスイッチングデバイス１０及び／又は容量型負荷１００の所定の回路パラメータに基づいて出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔを計算することによって実施される。
【０１０１】
図１１〜図１５に対する以下の説明は、本発明の第４の態様による方法の代替実施形態に関する。それらの類似性により、必要に応じて、本発明の第３の態様による方法の上記の説明への参照が行われる。
【０１０２】
図１１は、本発明の第４の態様による方法の第３の状態流れ図を概略的に示す。方法は、
ａ’）  第１のスイッチ３０及び第２のスイッチ３２をオフに切り替え、第３のスイッチ３４をオンに切り替える直列スイッチング回路１４の第１の状態において、直列スイッチング回路１４を第２の状態に転換するために、第１のスイッチ３０及び第２のスイッチ３２はオンにされ、第３のスイッチ３４及び第４のスイッチ３６はオフにされるステップと、
ｂ’）  直列スイッチング回路１４の第２の状態への転換後の時間を第１の時間ｔ’１として測定するステップと、
ｃ’）  直列スイッチング回路１４の第２の状態において、第１の時間ｔ’１が所定の第１の閾値時間ｔ’１，ｔｈに達したとき、直列スイッチング回路１４を第３の状態に転換するために、第４のスイッチ３６をオンに切り替えるステップとを有する。
【０１０３】
図１２は、本発明の第４の態様による方法に対応する電流の第４の波形図を概略的に示す。
【０１０４】
図１３は、本発明の第４の態様による方法に対応する電圧の第５の波形図を概略的に示す。
【０１０５】
図１４は、本発明の第４の態様による方法によるスイッチのスイッチング状態の第６の波形図を概略的に示す。
【０１０６】
図１２、図１３及び図１４に対して、時間Ｔ’ａにおいて、直列スイッチング回路１４は、その第１の状態にある。図１４において特に、信号線Ｓ３０、Ｓ３２、Ｓ３４及びＳ３４は、それぞれ、スイッチ３０、３２、３４及び３６のスイッチング状態に対応する。
【０１０７】
直列スイッチング回路１４の第１の状態から直列スイッチング回路１４の第２の状態への転換は、時間Ｔ’ａで行われる。同時に、共鳴遷移が、第１のスイッチ３０のオフへの切り替え、第２のスイッチ３２のオフへの切り替え及び第３のスイッチ３４のオンへの切り替えとともに開始する。容量型負荷１００、特にＸ線カソード９０とグリッド９２とによって形成された容量は、そこで直ちに、インダクタンス７７、第３のスイッチ３４及び第２のダイオード２２を介してＤＣ電源１２の中性レール２６中に放電される。インダクタンス７７によって駆動されて、電流は、同じ方向に流れ続けることができ、容量型負荷１００を負電圧まで充電することを開始するが、その一方で、電流は減衰する。
【０１０８】
電流の共鳴遷移は、好ましくは、遷移時間ｔｔｒａｎｓに対応する。遷移時間は、容量型負荷１００及びスイッチングデバイス１０の素子によって、特に第５の抵抗器９４及び／又はインダクタンス７７によって、予め定められる。好ましくは、所定の第１の閾値時間ｔ’１，ｔｈは、遷移時間ｔｔｒａｎｓよりも短い。
【０１０９】
結果として、第４のスイッチ３６は、オーバーシュートを低減又は除去し、及び／又は最短整定時間を実現するために、ステップａ’）において開始されている共鳴遷移の終了前にオンにされる。
【０１１０】
第４のスイッチ３６をオンにすることにより、容量型負荷１００をさらに充電すること、特にそれをＤＣ電源１２の負レール２８の負電圧まで完全に充電することが可能になる。
【０１１１】
例において、ステップｂ’）において、「直列スイッチング回路１４の第２の状態への転換後の時間を第１の時間ｔ’１として測定するステップ」の代わりに、「直列スイッチング回路１４の第２の状態において、出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔを決定するステップ」が実施される。さらに、ステップｃ’）において、「直列スイッチング回路１４を第３の状態に転換するために、第１の時間ｔ’１が所定の第１の閾値時間ｔ’１，ｔｈに達する」という特徴は、「直列スイッチング回路１４を第３の状態に転換するために、出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔの大きさが所定の閾値電流に達する」という特徴で置き換えられる。効果及び利点に対して、本発明の第３の態様による方法の第１の実施形態への参照が類似したやり方で行われる。
【０１１２】
図１５は、本発明の第４の態様による方法の別の例の第４の状態流れ図を概略的に示す。
【０１１３】
本発明の第４の態様による方法の別の例によれば、方法は、
ｄ’）  直列スイッチング回路１４を第４の状態に転換するために、第３の状態において、第３及び第４のスイッチをオフに切り替え、第２のスイッチをオンに切り替えるステップと、
ｅ’）  直列スイッチング回路の第４の状態への転換後の時間を第２の時間ｔ’２として測定するステップと、
ｆ’）  直列スイッチング回路１４の第４の状態において、第２の時間ｔ’２が所定の第２の閾値時間ｔ’２，ｔｈに達したとき、直列スイッチング回路を第１の状態に転換するために、第１のスイッチ３０をオンに切り替えるステップとを有する。
【０１１４】
第３及び第４のスイッチ３４、３６をオフに切り替え、第２のスイッチ３２をオンに切り替えることにより、時間Ｔ’ｃから始まる別の共鳴遷移が生じる。容量型負荷１００は、そこで直ちに、インダクタンス７７、第２のスイッチ３２及び第１のダイオード２０を介してＤＣ電源１２の中性レール２６から充電される。それによって、出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔは、特に出力ノード４８における外部容積Ｖｏｕｔが０ｖであるとき、最大が実現されるまで増大する。インダクタンス７７によって駆動されて、出力電流ｉｏｕｔは、同じ方向に流れ続け、容量型負荷１００を正電圧まで充電することを開始するが、その一方で、出力電流ｉｏｕｔは減衰する。
【０１１５】
第２の時間ｔ’２が、特に所定の第１の閾値時間ｔ’１，ｔｈに対応する、所定の第２の閾値時間ｔ’２，ｔｈに達したとき、第１のスイッチ３０はオンに切り替えられる。
【０１１６】
結果として、第１のスイッチ３０は、対応する共鳴遷移の終了前にオンにされ、それによって、オーバーシュートが除去され、及び／又は最短整定時間が実現される。
【０１１７】
例において、ステップｅ’）において、「直列スイッチング回路の第４の状態への転換後の時間を第２の時間ｔ’２として測定するステップ」という特徴は、「直列スイッチング回路１４の第４の状態において、出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔを決定するステップ」という特徴で置き換えられる。さらに、ステップｆ’）において、「第２の時間ｔ’２が所定の第２の閾値時間ｔ’２，ｔｈに達する」という特徴は、好ましくは、「出力ノード４８における出力電流ｉｏｕｔの大きさが所定の閾値電流に達する」という特徴で置き換えられる。
【０１１８】
本発明の第４の態様の、特にその例の、本発明の第３の態様に類似した好ましい構成により、それぞれの例及び好ましい特徴への参照が類似したやり方で行われる。
【０１１９】
本発明の別の例によれば、コンピュータプログラム要素が提供され、コンピュータプログラム要素は、処理ユニットによって実行されるとき、本発明による方法の好ましい実施形態のうちの少なくとも１つを実行するように適合される。
【０１２０】
本発明の別の例によれば、その上にプログラム要素を記憶したコンピュータ可読媒体が提供され、プログラム要素は、処理ユニットによって実行されるとき、本発明の方法の少なくとも１つの例又は実施形態を実行するように適合される。
【０１２１】
コンピュータプログラム要素は、コンピュータユニットに記憶され、それもまた本発明の実施形態の一部である。このコンピューティングユニットは、上記の方法のステップを実施するように、又は上記の方法のステップの実施を誘起するように適合される。さらに、コンピューティングユニットは上記の装置の構成部品を動作させるように適合される。コンピューティングユニットは、自動的に動作するように、及び／又はユーザの命令を実行するように適合される。コンピュータプログラムは、データプロセッサの作業メモリに読み込まれる。したがって、データプロセッサは、本発明の方法を実行するように装備される。
【０１２２】
本発明の実施形態は、様々な主題を参照して説明していることに留意されたい。特に、いくつかの実施形態は、デバイスを参照して説明しているが、他の実施形態は、方法を参照して説明している。しかし、当業者は、特に他の記載がない限り、１つの主題に属する特徴の任意の組合せに加えて、様々な主題に関係する特徴間の任意の組合せも、本出願とともに開示されることが考慮されていることを上記から推測する。しかし、すべての特徴は、組み合わせることができ、特徴の単なる総和を上回る相乗効果をもたらすことができる。
【０１２３】
本発明を図面及び前述の説明において例示し、詳細に説明してきたが、そのような例示及び説明は、制限的ではなく、例示的又は模範的であると考慮するものとする。本発明は、開示した実施形態に限定されない。開示した実施形態の他の変形を、特許請求された発明を実施する際に当業者によって図面、開示、及び従属請求項の検討により理解し、実施することができる。
【０１２４】
特許請求の範囲において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という単語は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「１つの（ａ）」又は「１つの（ａｎ）」は、複数を除外しない。スイッチ又は他のユニットは、特許請求の範囲に記載された、いくつかの品目の機能を果たすことができる。ある方策が、互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組合せを有利に使用できないことを示していない。特許請求の範囲における任意の参照符号は、その範囲を限定するものと解釈してはならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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