[實用新型]一種高壓大電流小紋波梯度放大器

有效

• 申請號: 201320241786.7
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN203275625U
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 孔祥林;吳繼鋒;施金泉;盧廣
• 申請（專利權）人: 遼寧開普醫療系統有限公司
• 主分類號: G01R33/385
• 分類號: G01R33/385
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

技術領域

本實用新型涉及一種梯度放大器，用于產生和控制磁共振成像系統內的梯度線圈中的脈沖電流。

背景技術

梯度系統是指與梯度磁場有關的一切電路單元。它的功能是為系統提供線性度和精度滿足要求的、可快速開關的梯度場，以便動態地修改主磁場，實現成像體素的空間定位。梯度系統由梯度波形發生器產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動三組梯度線圈，在成像空間內產生梯度場，給出成像部位的空間坐標，使圖像中各像素與人體成像部位一一對應。

梯度系統包括梯度波形發生器、梯度放大器和負載（梯度線圈）三部分。現階段普遍使用的梯度放大器，都采用單一的高壓功率變換結構。現期乃至一段時間內，高壓功率器件無法實現高頻率開關，隨著高壓電壓要求的不斷升高，單一的高壓功率變換結構，無法實現短建立時間和低紋波電流兼得。同時，這種單一高壓功率轉換拓撲結構的實現方式，隨著高壓電壓越高，體積和成本越高，并且無法最大程度優化梯度系統的性能，無法使系統的性能發揮到極致。

實用新型內容

針對現有技術中的上述不足之處，本實用新型提出一種高壓大電流小紋波梯度放大器。

本實用新型為實現上述目的所采用的技術方案是：一種高壓大電流小紋波梯度放大器，信號處理及控制部分的輸出端連接高壓功率變換部分和低壓功率變換部分，高壓功率變換部分和低壓功率變換部分的輸出端均連接低通濾波部分，其中，

信號處理及控制部分，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，并根據梯度控制信號和/或反饋信號的特征選通高壓功率變換部分或低壓功率變換部分；

高壓功率變換部分，用于將高壓電壓轉換為高壓脈沖；接收PWM控制信號，輸出高壓脈沖至低通濾波部分；

低壓功率變換部分，用于將低壓電壓轉換為低壓脈沖；接收PWM控制信號；輸出低壓脈沖至低通濾波部分；

低通濾波部分，用于完成高壓脈沖/低壓脈沖到負載兩端電壓差的轉換，輸出至負載。

所述信號處理及控制部分包括：

輸入信號處理模塊，用于對梯度控制信號進行整形、前饋處理；輸入端接收來自梯度波形發生器的梯度控制信號；將處理完成后的信號輸出到信號處理單元和特征識別模塊；

反饋信號處理模塊，用于對來自傳感器的反饋信號進行濾波放大，生成反饋信號，所述反饋信號輸出至信號處理單元和特征識別模塊；

特征識別模塊，用于接收輸入信號處理模塊輸出的信號和/或反饋信號處理模塊的反饋數據，對接收到的數據進行信號特征識別，輸出特征識別信號到信號處理單元；

信號處理單元，用于完成PID控制、識別信息處理、通路開關控制、PWM數據生成功能；輸出優化的PWM數據和通路開關控制數據至高壓功率變換部分和低壓功率變換部分。

當所述梯度控制信號和/或來自傳感器的反饋信號為模擬信號時，所述信號處理及控制部分通過ADC將其轉換為數字信號。

所述信號處理及控制部分根據特征識別信號選通高壓功率變換部分和低壓功率變換部分中的一個。

所述特征識別信號用于識別梯度控制信號和/或反饋信號是邊沿過程或平穩過程。

所述低壓功率變換部分中串聯開關器件，用于通路通斷的轉換。

所述高壓功率變換部分中串聯開關器件，用于通路通斷的轉換。

所述高壓功率變換部分包括一組或多組全橋功率變換器。

所述低壓功率變換部分包括一組或多組全橋功率變換器。

所述信號處理及控制部分輸出的優化的PWM控制信號，根據輸出指向的功率變換部分，進行相應頻率的PWM控制。

本實用新型具有以下有益效果及優點：

1.本實用新型采用高壓功率變換和低壓功率變換相結合的拓撲設計；本實用新型設計的梯度放大器，將實現短建立時間的高壓功率變換和實現低紋波的低壓功率變換分別進行設計，能夠降低硬件成本，簡化整體設計難度。

2.本實用新型根據特征識別信息，選擇高壓功率變換或低壓功率變換，實現短建立時間和低紋波，提升系統效率，最大程度優化梯度系統性能。

附圖說明

圖1是本實用新型的基本結構框圖；

圖2是本實用新型的信號處理及控制部分結構框圖；

圖3是本實用新型的高壓功率變換部分帶可選通路開關的基本結構框圖；

圖4是本實用新型的可擴展的兩組功率變換部分的結構框圖；

圖5是本實用新型的可擴展的多電感濾波部分的結構框圖；

圖6是本實用新型的信號處理單元的結構框圖。

具體實施方式