梯度放大器功率單元、梯度放大器及磁共振成像系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種梯度放大器功率單元、梯度放大器及磁共振成像系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]核磁共振成像技術(NuclearMagnetic Resonance Imaging,簡稱NMRI)是核磁共振在醫(yī)學領域的應用，運用該技術的系統(tǒng)稱為核磁共振成像系統(tǒng)。
[0003]人體內(nèi)含有非常豐富的水，不同的組織，水的含量也各不相同，如果能夠探測到這些水的分布信息，就能夠繪制出一幅比較完整的人體內(nèi)部結構圖像。核磁共振成像技術就是通過識別水分子中氫原子信號的分布來推測水分子在人體內(nèi)的分布，進而探測人體內(nèi)部結構的技術。核磁共振成像系統(tǒng)成像的基本原理是:將人體置于梯度磁場中，用無線電射頻脈沖激發(fā)人體內(nèi)氫原子核，引起氫原子核共振并吸收能量。在停止射頻脈沖后，氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號，并將吸收的能量釋放出來，被人體之外的接受器收錄，然后經(jīng)電子計算機處理獲得圖像。
[0004]上述“梯度磁場”通過梯度放大器和梯度線圈來產(chǎn)生。具體為，梯度放大器給梯度線圈供電，使得梯度線圈在成像空間產(chǎn)生一個線性變化的磁場，即梯度磁場。對于梯度放大器而言，其輸出電流的穩(wěn)定性、高電流變化率、低穩(wěn)態(tài)電流波動及波形跟蹤能力決定了梯度磁場性能的優(yōu)劣，而梯度磁場的性能直接影響著成像的質(zhì)量以及對人體的診斷結果。
[0005]梯度放大器的功率單元是梯度放大器的核心關鍵模塊之一，功率單元包括由多個功率模塊組成的H橋結構，其功能是通過接收來自外部的PffM(Pulse Width Modulat1n,脈寬調(diào)制)脈沖指令，來控制其內(nèi)部的電力電子開關器件的通斷，調(diào)整其輸出電壓的脈沖寬度以及輸出電流的形狀和幅值，從而控制向梯度線圈提供的電流。由于單個功率模塊的輸出電流、電壓能力有限，因此梯度放大器中通常將多個功率模塊并聯(lián)起來作為一個半橋(一個H橋包括兩個極性相反的半橋)使用，以實現(xiàn)所需的電壓、電流輸出，滿足電器需求。
[0006]但是，每個功率模塊的出廠參數(shù)不能完全一致，因此兩個并聯(lián)的功率模塊輸出電流大小也會有所不同。在實際使用中，輸出電流大的功率模塊發(fā)熱量多，這容易最終導致功率模塊的損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的問題是提供一種改進型的梯度放大器功率單元。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種梯度放大器的功率單元，包括:多個功率模塊，組成一個H橋結構，所述H橋結構的每個半橋包括至少兩個功率模塊；冷卻板，所述功率模塊排布于所述冷卻板上；還包括與所述半橋的輸出端電氣連接的匯流排，同一半橋中功率模塊的電流通過所述匯流排統(tǒng)一輸出。
[0009]可選的，所述匯流排包括至少兩個均流排及磁芯，同一半橋中的均流排與功率模塊一一對應；每一均流排具有相互電氣連接的第一橫臂部和第二橫臂部，所述第一橫臂部相對于所述第二橫臂部的另一端通過管腳與所述功率模塊輸出端電氣連接；同一匯流排中的所有第一橫臂部兩兩重疊且電氣絕緣；相互重疊的第一橫臂部的電流方向相反且穿設于同一磁芯的磁環(huán)中；同一匯流排的所有第二橫臂部相互疊置且電連通，作為所述匯流排的輸出端。
[0010]可選的，相互重疊的第一橫臂部中具有相互連通的開口，所述磁芯穿過開口并嵌套于所述第一橫臂部中。
[0011]可選的，還包括多個電解電容，所述電解電容為柱體且臥置于所述冷卻板上，所述多個電解電容分別通過連接端子與所述多個功率模塊的輸入端一一對應電氣連接。
[0012]可選的，所述電解電容和所述功率模塊位于所述冷卻板的同側或異側。
[0013]可選的，還包括固定支架，固定于所述冷卻板上，所述電解電容通過電容卡箍固定于所述固定支架。
[0014]可選的，還包括層壓母排，位于所述電解電容相對于所述固定支架的另一端，且與所述冷卻板相互垂直；所述層壓母排包括相互電氣連通的電容母排和功率母排，所述電容母排與所述多個電解電容的連接端子電氣連接，所述功率母排與所述功率模塊的輸入端電氣連接。
[0015]可選的，還包括整流模塊，通過所述層壓母排電連接于所述H橋結構的輸入端。
[0016]可選的，還包括固定于所述冷卻板的導流支撐板，所述整流模塊固定于所述導流支撐板上。
[0017]可選的，所述匯流排固定于所述固定支架，所述匯流排與所述固定支架之間設有絕緣部件。
[0018]可選的，所述功率模塊通過平圓頭螺釘固定于所述冷卻板。
[0019]可選的，還包括與所述功率模塊電氣連接的驅(qū)動板，位于功率模塊相對于所述冷卻板的另一側且與所述冷卻板平行。
[0020]可選的，還包括位于所述功率模塊輸入端的吸收電容，與所述功率模塊一一對應且電氣連接。
[0021]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點:
[0022]同一半橋中功率模塊的輸出電流通過匯流排統(tǒng)一輸出，利用匯流排的均流特性，能夠較好地解決不同的功率模塊的輸出電流大小不一致的問題。
[0023]進一步，利用層壓母排代替?zhèn)鹘y(tǒng)導線和PCB板實現(xiàn)電解電容和輸入電流、功率模塊之間的電連接，同時將電解電容臥置于冷卻板的表面，占用空間更小，且由于層壓母排的造價比PCB板低，有效降低成本。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明實施例功率單元的立體分解圖一；
[0025]圖2是本發(fā)明實施例功率單元的立體分解圖二 ；
[0026]圖3是本發(fā)明實施例功率單元的立體裝配圖一，其中未示出匯流排；
[0027]圖4是本發(fā)明實施例功率單元的立體裝配圖二，其中示出了匯流排；
[0028]圖5是本發(fā)明實施例功率單元的立體裝配圖三，其中示出了吸收電容的結構；
[0029]圖6是本發(fā)明實施例功率單元中匯流排的立體裝配圖；
[0030]圖7是本發(fā)明實施例功率單元中匯流排的立體分解圖；
[0031]圖8是本發(fā)明實施例的一個變形例中匯流排的立體裝配圖；
[0032]圖9是本發(fā)明實施例的一個變形例中匯流排的立體分解圖；
[0033]圖10是本發(fā)明實施例的另一個變形例中匯流排的立體裝配圖；
[0034]圖11是本發(fā)明實施例的另一個變形例中匯流排的立體分解圖；
[0035]圖12是本發(fā)明實施例的又一個變形例中功率單元的立體裝配圖一；
[0036]圖13是本發(fā)明實施例的又一個變形例中功率單元的立體裝配圖二。
【具體實施方式】
[0037]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。
[0038]本發(fā)明實施例提供一種梯度放大器的功率單元，參照圖1-5，包括:
[0039]冷卻板10，借助冷卻液(如水)帶走功率單元中各器件產(chǎn)生的熱量，使得各器件能夠工作在安全溫度范圍，保證功率單元的工作安全性；
[0040]四個功率模塊20，排布于冷卻板10上并組成一個H橋結構，H橋結構的每個半橋包括兩個功率模塊20。具體地，四個功率模塊20并排排布，這樣可以節(jié)約空間；
[0041]驅(qū)動板30，位于功率模塊20相對于冷卻板10的另一側且與冷卻板10平行，驅(qū)動板30與功率模塊20電氣連接，用于向功率模塊20提供驅(qū)動信號，控制H橋工作，以產(chǎn)生輸出電流；
[0042]匯流排40，與半橋的輸出端電氣連接，一個匯流排40對應一個半橋，每個半橋中功率模塊20的電流通過匯流排40統(tǒng)一輸出。其中，匯流排40的材質(zhì)可以采用如銅、金、鋁等電的良導體，本實施例中為銅，匯流排40利用銅的高導電率代替導線作為電流的輸出件，一方面可以節(jié)約空間，提高功率單元的結構緊湊度，另一方面可以對同一半橋中的各功率模塊進行均流，使各功率模塊輸出電流的大小基本一致。
[0043]需要注意的是，功率模塊20需要采用平圓頭螺釘固定在冷卻板10上，以保證足夠的電氣間隙，電氣間隙是指功率模塊20與螺釘頭部的空氣間最短路徑，保證電氣間隙的目的是防止二者相對電壓過高時擊穿空氣，導致功率模塊20上的電流傳遞到螺釘以及冷卻板10上，引起電擊危險。
[0044]本實施例中，參照圖1-2并結合圖6-7所示，每個匯流排40包括兩個均流排41及磁芯42。每一均流排41分別用于通過對應功率模塊20的電流，其具有相互電氣連接的第一橫臂部41a和第二橫臂部41b，第一橫臂部41a遠離第二橫臂部41b的一端通過管腳41c與一個功率模塊20電氣連接。
[0045]同一匯流排40中的所有均流排41的第一橫臂部41a兩兩重疊且電氣絕緣，相互重疊的兩第一橫臂部41a的表面之間可以通過絕緣層絕緣，或者通過間隔一定的距離來實現(xiàn)絕緣。相互重疊的兩個第一橫臂部41a之間，電流方向相反。
[0046]磁芯42套設在重疊的兩第一橫臂部41a的外圍，用于增大兩均流排41的電路電感。具體地，磁芯42由兩個U形磁塊42a組成，兩U形磁塊42a的U形開口相對并相互連接，形成一個磁環(huán)，兩個第一橫臂部41a從磁芯42的磁環(huán)中穿過。
[0047]同一匯流排40的所有第二橫臂部41b相互疊置且電連通。繼續(xù)參照圖6-7，第二橫臂部41b具有一個電氣接口 43和多個固定孔44，第二橫臂部41b在電氣接口 43的位置通過一壓鉚螺母43a相互連接、并作為電氣輸出端，用于連接外部導線，以將功率模塊20的電流統(tǒng)一輸出。多個固定