空芯變壓器、隔離式無磁開關電源及磁共振成像系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及磁共振成像系統，特別涉及一種應用于磁共振成像系統中并與磁共振成像系統兼容的隔離式無磁開關電源，以及隔離式無磁開關電源中使用的空芯變壓器。
【背景技術】
[0002]磁共振成像系統主要包括主磁體、梯度放大器、梯度線圈組件、射頻放大器、射頻線圈組件等部件。該主磁體用于產生主磁場，該梯度放大器用于激勵梯度線圈組件在選定的軸向上將梯度磁場作用到主磁場上。射頻放大器用于激勵射頻線圈組件向病人或者成像對象發射射頻信號。通常，梯度放大器、梯度線圈組件、射頻放大器、射頻線圈組件設置于磁共振成像系統的掃描室(scan room)內，用于給梯度放大器提供交流電能的第一電源單元及用于給射頻放大器提供直流電能的第二電源單元設置于磁共振成像系統的設備室(equipment room)內。為了實現對梯度放大器及射頻放大器的供電,需要使用較多的電纜連接設備室內的第一電源單元與掃描室內的梯度放大器以及連接設備室內的第二電源單元與掃描室內的射頻放大器，上述較多的電纜會導致磁共振成像系統的安裝較為復雜，而且增加了磁共振成像系統的成本。
[0003]給上述梯度放大器及射頻放大器等部件供電的電源單元通常采用電能轉換裝置來實現電能的轉換，然而上述電能轉換裝置中使用的鐵磁體物質不適合在磁共振成像系統的強磁場環境中工作，因為在磁共振成像系統的強磁場環境中，上述鐵磁體物質將會出現磁飽和，進而失去磁性，因此影響了上述電能轉換裝置的正常工作。
[0004]因此，有必要提供一種新的隔離式無磁開關電源，該新的隔離式無磁開關電源與磁共振成像系統的強磁場環境兼容。
【發明內容】
[0005]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。
[0006]本發明的一個方面在于提供一種隔離式無磁開關電源，該隔離式無磁開關電源包括:
[0007]第一功率單元；
[0008]第二功率單元；該第二功率單元通過空芯變壓器、壓電式變壓器及至少兩個電容式隔離器中的任意一者與第一功率單元電性耦合；
[0009]該隔離式無磁開關電源設置于磁共振成像系統的掃描室中，用于給磁共振成像系統包括的射頻放大器、梯度放大器及柵極驅動器中的至少一者供電；其中，該隔離式無磁開關電源工作時產生大致為零的電磁干擾。
[0010]本發明的另一個方面在于提供一種磁共振成像系統，該磁共振成像系統包括:
[0011]主磁體，用于產生主磁場；
[0012]梯度線圈組件；
[0013]梯度放大器，用于激勵梯度線圈組件在選定的梯度軸上產生梯度磁場以將所述梯度磁場作用到主磁場；
[0014]射頻線圈組件；
[0015]射頻放大器，用于激勵射頻線圈組件產生射頻信號；以及
[0016]隔離式無磁開關電源，設置于磁共振成像系統的掃描室內并用于提供電能給梯度放大器及射頻放大器中的至少一者；該隔離式無磁開關電源包括:
[0017]第一功率單元；
[0018]第二功率單元；該第二功率單元通過空芯變壓器、壓電式變壓器及至少兩個電容式隔離器中的任意一者與第一功率單元電性耦合；該隔離式無磁開關電源工作時產生大致為零的電磁干擾。
[0019]本發明的另一個方面在于提供一種空芯變壓器，該空芯變壓器包括:
[0020]初級繞組；
[0021 ] 次級繞組，用于與初級繞組磁性耦合；
[0022]第一電容；及
[0023]第二電容；
[0024]其中，該第一電容與空芯變壓器的初級磁漏電感共同以期望的初級串聯諧振頻率諧振或者以期望的初級并聯諧振頻率諧振；該第二電容與空芯變壓器的次級磁漏電感共同以期望的次級串聯諧振頻率諧振或者以期望的次級并聯諧振頻率諧振；
[0025]該第一電容及初級繞組均集成于第一柔性電路板或印刷電路板，該第二電容及次級繞組均集成于第二柔性電路板或印刷電路板。
[0026]本發明的另一個方面在于提供一種電容式隔離器，該電容式隔離器包括:
[0027]電介質層；
[0028]諧振電感；
[0029]初級金屬板，通過該諧振電感與第一功率單元電性耦合；
[0030]次級金屬板，與第二功率單元電性耦合；
[0031]其中，該諧振電感及初級金屬板均嵌入第一柔性電路板或印刷電路板；該次級金屬板嵌入第二柔性電路板或印刷電路板；該電介質層設置于第一柔性電路板或印刷電路板及第二柔性電路板或印刷電路板之間，該電容式隔離器利用電場將電能從初級金屬板傳遞至次級金屬板。
[0032]本發明提供的隔離式無磁開關電源、磁共振成像系統及空芯變壓器，由于上述隔離式無磁開關電源可設置于磁共振成像系統的掃描室內，因此節省了現有技術中設備室與掃描室之間的較多的供電電纜，使得磁共振成像系統的安裝較為簡單，同時降低了磁共振成像系統的成本。此外，由于上述隔離式無磁開關電源為非磁的開關電源，也即不包括鐵磁體物質，因此避免了使用鐵磁體物質的電能轉換裝置因鐵磁體物質出現磁飽和而無法工作的問題。
【附圖說明】
[0033]通過結合附圖對于本發明的實施方式進行描述，可以更好地理解本發明，在附圖中:
[0034]圖1為一種實施方式的磁共振成像系統的模塊示意圖，該磁共振成像系統設置有隔離式無磁開關電源。
[0035]圖2為一種實施方式的隔離式無磁開關電源給磁共振成像系統中的梯度放大器供電的示意圖。
[0036]圖3為一種實施方式的隔離式無磁開關電源給磁共振成像系統中的射頻放大器供電的示意圖。
[0037]圖4為一種實施方式的隔離式無磁開關電源給磁共振成像系統中的柵極驅動器供電的示意圖。
[0038]圖5為一種實施方式的隔離式無磁開關電源的功能模塊圖。
[0039]圖6為一種實施方式的隔離式無磁開關電源的電路圖，該隔離式無磁開關電源設置有空芯變壓器。
[0040]圖7為另一種實施方式的隔離式無磁開關電源的電路圖，該隔離式無磁開關電源設置有空芯變壓器。
[0041]圖8為圖6或圖7所示空芯變壓器集成于第一印刷電路板及第二印刷電路板的局部截面側視圖。
[0042]圖9為圖6或圖7所示空芯變壓器集成于第一柔性電路板及第二柔性電路板的局部截面側視圖。
[0043]圖10為圖6或圖7所示空芯變壓器嵌入多層柔性電路板的局部截面側視圖。
[0044]圖11為圖6或圖7所不空芯變壓器嵌入多層印刷電路板的局部截面側視圖。
[0045]圖12為另一種實施方式的空芯變壓器的示意圖。
[0046]圖13為一種實施方式的復合線圈的截面視圖。
[0047]圖14為另一種實施方式的隔離式無磁開關電源的電路圖，該隔離式無磁開關電源設置有兩個電容式隔離器。
[0048]圖15為另一種實施方式的隔離式無磁開關電源的電路圖，該隔離式無磁開關電源設置有兩個電容式隔離器。
[0049]圖16為圖14或圖15所示電容式隔離器集成于第一印刷電路板及第二印刷電路板的局部截面側視圖。
[0050]圖17為圖14或圖15所示電容式隔離器集成于第一柔性電路板及第二柔性電路板的局部截面側視圖。
[0051]圖18為另一種實施方式的隔離式無磁開關電源的電路圖，該隔離式無磁開關電源設置有壓電式變壓器。
[0052]圖19為另一種實施方式的隔離式無磁開關電源的電路圖，該隔離式無磁開關電源設置有壓電式變壓器。
[0053]圖20為另一種實施方式的隔離式無磁開關電源的電路圖，該隔離式無磁開關電源設置有壓電式變壓器。
【具體實施方式】
[0054]以下將描述本發明的【具體實施方式】，需要指出的是，在這些實施方式