一種應(yīng)用耦合電感輸出濾波的梯度放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及梯度放大器領(lǐng)域，具體的說是一種應(yīng)用耦合電感輸出濾波的梯度放大器，用于產(chǎn)生和控制磁共振成像系統(tǒng)內(nèi)的梯度線圈中的脈沖電流。
【背景技術(shù)】
[0002]梯度系統(tǒng)是指與梯度磁場有關(guān)的一切電路單元。它的功能是為系統(tǒng)提供線性度和精度滿足要求的、可快速開關(guān)的梯度場，以便動態(tài)地修改主磁場，實現(xiàn)成像體素的空間定位。梯度系統(tǒng)由梯度波形發(fā)生器產(chǎn)生控制信號作為梯度放大器的輸入，梯度放大器的電流輸出驅(qū)動三組梯度線圈，在成像空間內(nèi)產(chǎn)生梯度場，給出成像部位的空間坐標(biāo)，使圖像中各像素與人體成像部位--對應(yīng)。
[0003]梯度系統(tǒng)包括梯度波形發(fā)生器、梯度放大器和負(fù)載(梯度線圈)三部分?，F(xiàn)階段普遍使用的梯度放大器，在輸出電感濾波部分，工作電壓較低的設(shè)計中，大都直接采用高飽和電流、低AL值的磁芯繞制電感用于濾波，這種設(shè)計要求開關(guān)頻率高，或者多路相對低頻開關(guān)電路移相達到高頻效果，否則不能滿足低紋波快速響應(yīng)要求；工作電壓較高的設(shè)計中，一般采用大電感并聯(lián)或多個小電感串聯(lián)，或串并結(jié)合。采用上述設(shè)計方式設(shè)計的梯度放大器，體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，而快速響應(yīng)、低紋波及高保真度等這些關(guān)鍵性能，卻不盡人意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處，本發(fā)明提出一種應(yīng)用耦合電感輸出濾波的梯度放大器。
[0005]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種應(yīng)用耦合電感輸出濾波的梯度放大器，包括=PWM控制部分、功率變換部分和低通濾波部分；
[0006]所述PWM控制部分，輸出端連接功率變換部分，用于對輸入的梯度控制信號和來自傳感器的反饋信號進行處理，根據(jù)控制邏輯輸出PWM控制信號；
[0007]所述功率變換部分，輸入端連接PWM控制部分，輸出端連接低通濾波部分，用于將PWM控制信號轉(zhuǎn)換為高壓脈沖，形成時序邏輯；
[0008]所述低通濾波部分，輸入端連接功率變換部分，用于濾波生成高壓信號并輸出到負(fù)載，使負(fù)載中產(chǎn)生預(yù)期電流。
[0009]所述功率變換部分包括若干個開關(guān)器件，構(gòu)成一個半橋/全橋，或多個并聯(lián)的半橋/全橋，或移相后并聯(lián)的多個半橋/全橋。
[0010]所述開關(guān)器件為IGBT或MOS管，每個控制極連接一路PWM控制信號。
[0011]所述低通濾波部分包括耦合電感部分和低通濾波電容部分；
[0012]所述耦合電感部分，一端連接功率變換部分的輸出端，另一端連接低通濾波電容部分；
[0013]所述低通濾波電容部分，一端連接耦合電感部分，另一端輸出到負(fù)載。
[0014]所述耦合電感部分中的每個耦合電感:
[0015]由兩個繞制鏈路組成，對應(yīng)于功率變換部分中的兩個半橋電路；
[0016]或由三個及三個以上繞制鏈路組成，對應(yīng)于功率變換部分中對應(yīng)的三個及三個以上半橋電路。
[0017]所述耦合電感部分的一組耦合電感輸入端連接功率變換部分中同為正輸出的半橋輸出端，該組耦合電感的輸出端連接至低通濾波電容部分的正梯度輸出端；
[0018]另一組耦合電感輸入端連接功率變換部分中同為負(fù)輸出的半橋輸出端，該組耦合電感的輸出端連接至低通濾波電容部分的負(fù)梯度輸出端。
[0019]所述耦合電感部分的一組耦合電感的一個輸入端連接功率變換部分的正輸出的半橋輸出端，該組耦合電感的另一個輸入端連接功率變換部分的負(fù)輸出的半橋輸出端；
[0020]另一組f禹合電感的一個輸入端連接功率變換部分的正輸出的另一個半橋輸出端，該組耦合電感的另一個輸入端連接功率變換部分的負(fù)輸出的另一個半橋輸出端；
[0021]兩組耦合電感的輸出，其中與功率變換部分中的同為正輸出的半橋輸出相對應(yīng)的連接端，連接至低通濾波電容部分的正梯度輸出端；兩組耦合電感的輸出，其中與功率變換部分中的同為負(fù)輸出的半橋輸出相對應(yīng)的連接端，連接至低通濾波電容部分的負(fù)梯度輸出端。
[0022]所述低通濾波電容部分還包括一組或多組開關(guān)頻率吸收電路，連接在負(fù)載兩端。
[0023]本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點:
[0024]1.本發(fā)明的梯度放大器優(yōu)化耦合電感設(shè)計，PWM控制信號的不同控制邏輯驅(qū)動功率變換輸出，結(jié)合低通濾波電容部分，滿足梯度電流的快速輸出響應(yīng)及低輸出紋波電流的成像系統(tǒng)要求。
[0025]2.本發(fā)明的梯度放大器應(yīng)用耦合電感輸出濾波，能夠簡化和優(yōu)化高壓大電流放大器設(shè)計，提升梯度系統(tǒng)效能和性能，簡化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，體積小，降低硬件成本，大幅提高梯度系統(tǒng)性價比。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
[0027]圖2是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)框圖；
[0028]圖3是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)框圖-耦合電感連接形式一；
[0029]圖4是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)框圖-耦合電感連接形式二。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0031]本發(fā)明的梯度放大器如圖1所示，由PWM控制部分、功率變換部分、耦合電感部分和低通濾波電容部分組成。
[0032]PWM控制部分，用于對輸入的梯度控制信號和來自傳感器的反饋信號進行處理，輸出PWM控制信號SI?S8，并根據(jù)控制邏輯，PWM控制信號輸出驅(qū)動功率變換部分的各個功率開關(guān)器件Kl?K8 ;
[0033]功率變換部分，用于接收PWM控制信號，驅(qū)動功率開關(guān)器件Kl?K8的開、關(guān)，將高壓電壓轉(zhuǎn)換為高壓脈沖；輸出高壓脈沖至耦合電感部分；
[0034]耦合電感部分，用于根據(jù)來自功率變換部分的高壓脈沖的時序邏輯，對應(yīng)耦合成不同的電感，與低通濾波電容部分一起構(gòu)成低通濾波，并將濾波后生成的高壓信號輸出到負(fù)載；
[0035]低通濾波電容部分，用于與耦合電感部分耦合形成的電感，構(gòu)成低通濾波，并將濾波后生成的高壓信號輸出到負(fù)載，完成高壓脈沖到負(fù)載兩端電壓差的轉(zhuǎn)換，使負(fù)載中產(chǎn)生預(yù)期電流。
[0036]所述耦合電感部分，根據(jù)PWM控制部分邏輯設(shè)計及功率變換部分與耦合電感部分連接方式，可有附圖3和附圖4兩種設(shè)計方式。
[0037]耦合電感部分中的每組耦合電感，在功率變換部分輸出到耦合電感部分輸入端的兩個聞壓脈沖:
[0038]當(dāng)這兩個高壓脈沖與梯度輸出端之間的電壓差在耦合電感中形成磁路相抵時，耦合成的有效低電感值與低通濾波電容部分形成一組低通濾波，用于形成快速有效梯度輸出；
[0039]當(dāng)這兩個高壓脈沖與梯度輸出端之間的電壓差在耦合電感中形成磁路增強時，耦合成的有效高電感值與低通濾波電容部分形成另一組低通濾波，用于形成低紋波的穩(wěn)定梯度輸出。
[0040]所述耦合電感部分的兩種連接方式