功率放大器、電源裝置和磁共振成像設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種功率放大器、電源裝置和磁共振成像設備。
【背景技術】
[0002]磁共振成像系統一般沿著主體的中心軸而建立均勻磁場，此均勻磁場影響主體的陀螺磁性材料，以用于通過校準在形成身體組織的原子和分子中的核自旋來成像。給定的正在進動的核所發射的磁共振信號的頻率取決于磁場在該的位置處的強度。可能使用通過梯度線圈所創建的編碼來對源自于該主體內不同位置的信號進行區分，所述梯度線圈在主磁場上施加梯度場。典型的核磁共振系統包括用于沿著X軸、Y軸、和Z軸來提供相應場的三個梯度線圈。
[0003]典型的梯度放大器直接通過可控晶體管將電能轉換為所需的電壓和頻率。為了提高轉換的效率，脈寬調制控制(PWM)在梯度放大器得到了廣泛應用。傳統的脈寬調制控制(PWM)在梯度放大器使用H逆變橋拓撲，由于PffM控制的H逆變橋拓撲在不同放大器之間存在高頻共模電壓，因此在梯度放大器系統中不得不使用三路相互隔離的電源為梯度放大器提供能量，來消除三軸梯度放大器之間的形成的很大的共模電流。然而，這樣使得磁共振成像設備的梯度系統構造變得復雜，并增加了制造成本。
[0004]已經進行了以一個電源向多個梯度線圈供電的嘗試。然而，因為每個梯度線圈之間的寄生電容，以及放大器輸出共模濾波電容，而導致較大的共模電流從三軸放大器之間流入電源母線，從而導致梯度放大器系統不能正常工作。
【發明內容】
[0005]本發明的示例性實施例的目的在于克服現有技術中的上述的和/或其他的問題。因此，本發明的示例性實施例提供了一種可以改善可靠性的功率放大器、電源裝置和磁共振成像設備。
[0006]根據示例性實施例，提供了一種功率放大器，所述功率放大器包括:放大電路，連接在電源和負載之間，并被構造為根據接收的輸入信號向負載提供經放大的輸出功率；旁路電路，并聯連接在放大電路和負載之間，并被構造為在輸出功率的脈沖持續時間之間的時間段期間啟用，從而旁路電路和負載形成環流電流回路。
[0007]根據另一個示例性實施例，提供了一種電源裝置，所述電源裝置包括:電源；如上所述的功率放大器，連接在電源和負載之間，并被構造為向負載提供經放大的輸出功率。
[0008]根據另一個示例性實施例，提供了一種磁共振成像設備，所述磁共振成像設備包括:梯度線圈，被構造為產生梯度磁場；如上所述的電源裝置，被構造為向作為負載的梯度線圈供電。
[0009]根據另一個示例性實施例，提供了一種梯度放大器系統，所述梯度放大器系統包括:電源部分，提供三軸放大器母線，電源通過一路輸出，提供三路放大器母線輸入，三軸放大器的輸入母線共用同一母線；梯度放大器，連接在電源和負載之間，并被構造為根據接收的輸入信號向負載提供經放大的輸出功率；系統中有X、Y、Z三軸放大器，其中在每路放大器的H逆變橋輸出中通過增加旁路續流電路并被構造為在輸出功率的脈沖持續時間之間的時間段期間啟用，從而阻止母線和濾波器對地電容和負載對地寄生電容形成回路，消除三軸間因為共母線造成的共模環流；梯度控制器，提供控制放大器PWM調制信號，按特定的時序發出放大器所需的PWM脈沖控制信號給三軸放大器，來消除梯度放大器系統的高頻共模電壓；梯度線圈，作為梯度放大器系統的負載，連接到放大器輸出，并被配置產生由該放大器供應的線圈電流形成比例的磁場。
[0010]H橋逆變電路被構造為從電源接收直流輸入功率，并根據接收的經脈沖寬度調制的輸入信號向負載提供經放大的輸出功率。
[0011]H橋逆變電路包括:第一開關單元，第一開關單元的第一端連接到電源的第一輸出端，第一開關單元的第二端連接到H橋逆變電路的第一輸出端；第二開關單元，第二開關單元的第一端連接到H橋逆變電路的第一輸出端，第二開關單元的第二端連接到電源的第二輸出端；第三開關單元，第三開關單元的第一端連接到電源的第一輸出端，第三開關單元的第二端連接到H橋逆變電路的第二輸出端；第四開關單元，第四開關單元的第一端連接至IJ H橋逆變電路的第二輸出端，第四開關單元的第二端連接到電源的第二輸出端。
[0012]旁路電路包括:第五開關單元，第五開關單元的第一端連接到H橋逆變電路的第一輸出端；第六開關單元，第六開關單元的第一端連接到第五開關單元的第二端，第六開關單元的第二端連接到H橋逆變電路的第二輸出端，其中，當第一開關單元至第四開關單元截止時，第五開關單元和第六開關單元導通，從而阻止母線與三軸放大器輸出通過輸出共模濾波電容和負載對地寄生電容之間形成共模環流。
[0013]所述梯度放大器系統還包括:梯度控制器，連接到第一開關單元至第六開關單元的控制端，并被構造為對接收的信號進行脈沖寬度調制以得到用于第一開關單元至第六開關單元的控制信號，并將得到的控制信號作為功率電路的輸入信號分別提供到第一開關單元至第六開關單元；梯度控制器，按特定的時序發出梯度放大器所需的PWM脈沖控制信號給三軸放大器，來消除放大器系統的高頻共模電壓。
[0014]H橋逆變電路還包括:電容器，電容器的第一端連接到電源的第一輸出端，電容器的第二端連接到電源的第二輸出端。
[0015]所述梯度放大器還包括:紋波電流濾波器，連接在旁路電路和負載之間，消除放大器輸出的紋波電壓。
[0016]所述梯度放大器還包括:共濾波器，連接在紋波電流濾波器和負載之間，消除梯度線圈之間的共模干擾。
[0017]根據另一個示例性實施例，提供了一種梯度放大器系統，所述梯度放大器系統包括:如上所述的梯度放大器，連接在電源和負載之間，并被構造為向負載提供經放大的輸出功率。
[0018]所述梯度放大器系統包括多個梯度放大器，所述多個梯度放大器并聯連接到電源，并被構造為分別向多個負載提供經放大的輸出功率。
[0019]根據另一個示例性實施例，提供了一種核磁共振成像設備，所述核磁共振成像設備包括:梯度線圈，被構造為產生梯度磁場；如上所述的梯度放大器系統，被構造為向作為負載的梯度線圈供電。
[0020]梯度線圈包括第一軸梯度線圈、第二軸梯度線圈和第三軸梯度線圈，梯度放大器系統包括第一梯度放大器，第二梯度放大器和第三梯度放大器，其中，第一梯度放大器，第二梯度放大器和第三梯度放大器并聯共用同一母線連接到電源，并被構造為分別向第一軸梯度線圈、第二軸梯度線圈和第三軸梯度線圈供電。
[0021]通過下面的詳細描述、附圖以及權利要求，其他特征和方面會變得清楚。
【附圖說明】
[0022]通過結合附圖對于本發明的示例性實施例進行描述，可以更好地理解本發明，在附圖中:
[0023]圖1是示意性示出根據示例性實施例的磁共振成像系統的向梯度線圈供電的電源的框圖；
[0024]圖2是示出根據示例性實施例的電源裝置的電路圖；
[0025]圖3是示出根據示例性實施例的功率放大器的電路圖；
[0026]圖4和圖5是示出根據示例性實施例的功率放大器的時序圖；
[0027]圖6和圖7是示出根據示例性實施例的功率放大器的開關單元的切換狀態的電路圖；
[0028]圖8是示出根據示例性實施例的電源裝置的仿真結果的波形圖。
【具體實施方式】
[0029]以下將描述本發明的【具體實施方式】，需要指出的是，在這些實施方式的具體描述過程中，為了進行簡明扼要的描述，本說明書不可能對實際的實施方式的所有特征均作詳盡的描述。應當可以理解的是，在任意一種實施方式的實際實施過程中，正如在任意一個工程項目或者設計項目的過程中，為了實現開發者的具體目標，為了滿足系統相關的