[發明專利]梯度放大器、開關放大器及其操作方法

有效

• 申請號: 201410587975.9
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN105591537B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 王汝錫;胡安·薩貝德;遲頌;梅營
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02M1/44
• 分類號: H02M1/44
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖

本發明涉及梯度放大器、開關放大器及其操作方法，其中的一種開關放大器，其包括多個級聯單元及控制裝置。該多個級聯單元串聯連接于負載的兩端，每個級聯單元大致上相同，每個級聯單元包括兩個橋臂電路，每個橋臂電路由多個電子開關組成。該控制裝置電性耦合于多個級聯單元中的每個橋臂電路所包括的多個電子開關。該控制裝置用于根據空間矢量調制控制所有的電子開關，使得該開關放大器產生的共模電壓在預定范圍內變化。本發明還提供一種控制開關放大器運作的方法及梯度放大器。

技術領域

本發明涉及電子技術領域，特別涉及一種梯度放大器、開關放大器及其操作方法。

背景技術

在磁共振成像(magnetic res通ance imaging,MRI)裝置中，梯度放大器用于激勵設置于成像對象(例如，病人)周圍的梯度線圈在X軸、Y軸及Z軸方向上產生磁場梯度。典型地，梯度放大器為由功率半導體開關構成的開關電源，該功率半導體開關可以是絕緣柵雙極型晶體管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)、金屬氧化物半導體場效應晶體管(Metal Oxide Semic通ductor Field-Effect Transistor,MOSFET)等等。為了控制梯度放大器所產生的電源，上述功率半導體開關通常操作于脈沖寬度調制(pulse widthmodulati通,PWM)方法。

然而，該脈沖寬度調制方法會導致快速的電壓時間變化率(dv/dt)或電流時間變化率(di/dt)，使得梯度放大器產生較多的高頻諧波成分。上述高頻諧波成分可能會對MRI裝置中的射頻線圈所接收到的射頻信號造成干擾，進而導致MRI裝置的成像品質下降。上述高頻諧波成分被定義為差模電磁噪聲及共模電磁噪聲。通常來說，共模電磁噪聲的幅度大于差模電磁噪聲的幅度。

因此，需要提供一種新的梯度放大器以降低上述共模電磁噪聲。

發明內容

現在歸納本發明的一個或多個方面以便于本發明的基本理解，其中該歸納并不是本發明的擴展性縱覽，且并非旨在標識本發明的某些要素，也并非旨在劃出其范圍。相反，該歸納的主要目的是在下文呈現更詳細的描述之前用簡化形式呈現本發明的一些概念。

本發明的一個方面，在于提供一種開關放大器。該開關放大器包括n個級聯單元及控制裝置。該n個級聯單元串聯連接于負載的兩端，每個級聯單元大致上相同，每個級聯單元包括兩個橋臂電路，每個橋臂電路由電子開關組成。該控制裝置電性耦合于n個級聯單元中的每個橋臂電路所包括的電子開關。該控制裝置用于根據空間矢量調制控制所有的電子開關，使得該開關放大器產生的共模電壓在預定范圍內變化。

本發明的另一個方面，在于提供一種操作開關放大器的方法，該方法包括：

將該開關放大器的n個級聯單元串聯連接于負載的兩端；

提供兩個橋臂電路于每個級聯單元內，每個橋臂電路由電子開關組成；

根據空間矢量調制控制開關放大器的所有電子開關，使得該開關放大器產生的共模電壓在預定范圍內變化。

本發明的另一個方面，在于提供一種梯度放大器。該梯度放大器包括n個級聯單元及控制裝置。該n個級聯單元串聯連接于梯度線圈的兩端，每個級聯單元大致上相同，每個級聯單元包括兩個橋臂電路，每個橋臂電路由多個電子開關組成。該控制裝置電性耦合于n個級聯單元中的每個橋臂電路所包括的電子開關。該控制裝置用于根據空間矢量調制控制所有的電子開關，使得該梯度放大器產生的共模電壓在預定范圍內變化。

較佳地，在上述開關放大器中，在期望模式的開關周期的第一、第二、第三、第四、第五及第六時間間隔內，該控制裝置還用于分別根據第一矢量、第三矢量、第四矢量、第八矢量、第六矢量及第五矢量控制該八個電子開關。