[發明專利]一種基于多級耦合電感優化設計的梯度功率放大器

有效

• 申請號: 201610246657.5
• 申請日: 2016-04-19
• 公開（公告）號: CN105785295B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 吳繼鋒;李應良;高大建
• 申請（專利權）人: 鑫高益醫療設備股份有限公司
• 主分類號: G01R33/38
• 分類號: G01R33/38;H02M1/14
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 劉鳳欽

本發明涉及一種基于多級耦合電感優化設計的梯度功率放大器，包括PWM控制電路，與PWM控制電路相連接的功率變化電路，與功率變化電路和負載相連接的低通濾波電路。低通濾波電路包括耦合電感部分和低通濾波電容部分，耦合電感部分連接在所述功率變化電路和所述低通濾波電容部分之間，耦合電感部分包括至少兩級耦合電感。該基于多級耦合電感優化設計的梯度功率放大器中采用多級耦合電感，最大程度提升了梯度功率放大器的快速響應能力，同時進一步實現了低的輸出電流紋波。

技術領域

本發明涉及一種用于磁共振成像系統里的梯度功率放大器，具體涉及一種基于多級耦合電感優化設計的梯度功率放大器。

背景技術

隨著醫療水平的不斷提高，核磁共振成像設備已經得到廣泛應用。梯度功率放大器是磁共振成像系統的核心部件之一，隨著磁共振成像技術的不斷提高，系統對梯度功放的性能提出了更高的要求。專利號為US005070292的美國專利《pulse-width modulatedcircuit for driving a load》，其中即公開了一種用于MRI梯度功放的類似拓撲結構，該專利中將普通的濾波電感改成了耦合電感，從而有利于降低輸出電流的紋波，提高系統的帶寬。同時申請公布號為CN104950273A(申請號為201410120308.X)的中國發明專利申請《一種應用耦合電感輸出濾波的梯度放大器》，其中同樣應用耦合電感輸出濾波，以滿足梯度電流快速輸出響應及低輸出波紋電流的成像系統要求。但是這類梯度放大器僅適用于中低壓供電環境中，不適用于有更高電壓需求的磁共振成像系統中。高壓供電的磁共振梯度系統需要快速變化的大電流、超低的電流紋波以及精確的電流控制，為了達到快速的電流變化，需要高壓、大電流半導體。電壓較高的器件一般都有較高的開關損耗，限制了可能達到的最大開關頻率，在高的開關損耗下，使高壓逆變器能夠以足夠高的頻率進行開關以維持精確的電流波形的時間間隔也受到限制。公開號為CN1247319A(申請號為99118609.5)的中國發明專利申請《產生用于磁共振成像線圈的連續任意波形的開關放大器》，其中公開的開關放大器使用兩個隔離直流電源總線，產生高壓大電流的梯度功放。這在實際使用中，控制電路復雜，且成本高。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是針對上述現有技術提供一種能夠進一步降低輸出電流紋波，提升系統快速響應的梯度功率放大器。

本發明所要解決的第二個技術問題是針對上述現有技術提供一種既方便應用在高壓工作環境中，又方便應用在中低壓工作環境中的梯度功率放大器。

本發明解決上述問題所采用的技術方案為：一種基于多級耦合電感優化設計的梯度功率放大器，包括

PWM控制電路，分別與梯度控制信號輸出端和輸出電流的反饋端相連接，用于處理梯度控制信號和輸出電流的反饋信號，以根據控制邏輯輸出PWM控制信號；

功率變化電路，輸入端與所述PWM控制電路的PWM控制信號輸出端相連接，根據PWM控制信號產生高壓脈沖；

低通濾波電路，輸入端與所述功率變化電路相連接，用于濾波生成高壓信號輸出到負載，完成高壓脈沖到負載端兩端電壓差的轉換，使得負載中產生預期的電流；

其特征在于：

所述低通濾波電路包括耦合電感部分和低通濾波電容部分，所述耦合電感部分連接在所述功率變化電路和所述低通濾波電容部分之間，所述耦合電感部分包括至少兩級耦合電感。

優選地，所述功率變化電路包括第一組H橋電路、第二組H橋電路、第三組H橋電路和第四組H橋電路，第一組H橋電路、第二組H橋電路、第三組H橋電路和第四組H橋電路工作對應的PWM時序分別為0度、180度、90度和270度；

所述耦合電感部分包括第一級耦合電感和第二級耦合電感；

第一級耦合電感包括第一耦合電感、第二耦合電感、第三耦合電感和第四耦合電感；