一种梯度放大器、控制方法及成像设备技术

本发明专利技术提供一种梯度放大器、控制方法及成像设备，控制器输出脉冲信号给所述功率放大电路中的开关管，以控制开关管的导通和关断；功率放大电路将输入电源进行功率变换后提供驱动电流给核磁共振成像设备中的线圈；功率放大电路包括并联的双H桥，分别为第一H桥和第二H桥，第一H桥和第二H桥的结构相同；功率放大电路输出的驱动所述第一H桥中开关管的脉冲信号与驱动第二H桥中开关管的脉冲信号相位差90度；滤波电路将功率放大电路输出的驱动电流滤波后输出给线圈；差模电感组滤除所述驱动电流中的差模噪声；共模电感组滤除所述驱动电流中的共模噪声。能够降低功率开关管在通断过程中产生的高频电磁干扰，提高梯度放大器输出的电流的质量。

Gradient amplifier, control method and image forming apparatus

The invention provides a gradient amplifier, control method and imaging device, controller to the power amplifier circuit switch tube output pulse signal to control the switch turn-on and turn off the power amplifier circuit; power input power converter provides drive current to the coil magnetic resonance imaging device; power amplifier the circuit comprises a parallel double H bridge, respectively for the first and second H bridge H bridge, H bridge and the structure of the first second H of the same bridge; driving the first H bridge power amplifier output circuit in the switch of the pulse signal and the drive second H bridge switch pulse signal phase difference of 90 degrees; filter circuit the output of the power amplifying circuit and filter output drive current to the coil; differential mode inductor group filters the driving current of the differential mode noise; common mode noise group common mode inductance filters the driving current in the Sound. The utility model can reduce the high frequency electromagnetic interference generated by the power switch tube during the on-off process, and improve the quality of the output current of the gradient amplifier.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗设备
，尤其涉及一种梯度放大器、控制方法及成像设备。
技术介绍
随着国民经济的发展和现代化技术的进步，核磁共振成像(MRI，Magnetic Resonance Imaging)已经成为临床影像检查的重要手段，梯度放大器作为核磁共振成像设备的重要组成部分，其作用是为梯度线圈提供电流驱动，以产生成像所需要的梯度磁场。为了获得高质量的图像，要求梯度放大器能够对线圈提供精度高、变化快的电流脉冲，其典型的输出波形为梯形。目前的各类梯度放大器，其中的功率开关管大部分工作在硬开关模式，即功率开关管在导通和关断的过程中，都伴随着较大的高频电磁干扰。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本专利技术提供一种梯度放大器、控制方法及成像设备，能够降低功率开关管在通断过程中产生的高频电磁干扰，提高梯度放大器输出的电流的质量。本专利技术实施例提供一种梯度放大器，应用于核磁共振成像设备，包括：控制器、功率放大电路和滤波电路；所述控制器，用于输出脉冲信号给所述功率放大电路中的开关管，以控制所述开关管的导通和关断；所述功率放大电路，用于将输入电源进行功率变换后提供驱动电流给核磁共振成像设备中的线圈；所述功率放大电路包括并联的双H桥，分别为第一H桥和第二H桥，所述第一H桥和第二H桥的结构相同；所述功率放大电路输出的驱动所述第一H桥中开关管的脉冲信号与驱动所述第二H桥中开关管的脉冲信号相位差为90度；所述滤波电路，用于将所述功率放大电路输出的驱动电流进行滤波后输出给所述线圈；所述滤波电路包括差模电感组、共模电感组和滤波电容；所述差模电感组，用于滤除所述驱动电流中的差模噪声；所述共模电感组，用于滤除所述驱动电流中的共模噪声。优选地，所述差模电感组包括第一差模电感组和第二差模电感组；所述共模电感组包括第一共模电感组和第二共模电感组；所述第一H桥对应所述第一差模电感组和第一共模电感组，所述第二H桥对应第二差模电感组和第二共模电感组；所述第一差模电感组包括：第一差模电感和第二差模电感；所述第一共模电感组包括：第一共模电感和第二共模电感；所述第一差模电感和第二差模电感耦合，所述第一共模电感和第二共模电感耦合；所述第一H桥的第一输出端依次通过所述第一差模电感、所述第一共模电感、所述线圈、所述第二共模电感和第二差模电感连接所述第一H桥的第二输出端；所述第二差模电感组包括：第三差模电感和第四差模电感；所述第二共模电感组包括：第三共模电感和第四共模电感；所述第三差模电感和第四差模电感耦合，所述第三共模电感和第四共模电感耦合；所述第一差模电感组与第一共模电感组的连接关系与所述第二差模电感与第二共模电感组的连接关系相同。优选地，所述第一H桥的第一输出端依次通过所述第一差模电感、所述第一共模电感、所述线圈、所述第二共模电感和第二差模电感连接所述第一H桥的第二输出端，具体为：所述第一差模电感的同名端连接第一H桥的第一输出端，所述第一差模电感的异名端连接所述第一共模电感的同名端，所述第一共模电感的异名端连接所述第二共模电感的异名端，所述第二共模电感的同名端连接所述第二差模电感的同名端，所述第二差模电感的异名端连接所述第一H桥的第二输出端。优选地，所述滤波电容包括：第一滤波电容和第二滤波电容；所述第一滤波电容和第二滤波电容串联后并联在所述线圈的两端；所述第一滤波电容和第二滤波电容的公共端接地。优选地，所述第一H桥包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；所述第一开关管和第二开关管串联后并联在所述输入电源的正极和负极之间；所述第三开关管和第四开关管串联后并联在所述输入电源的正极和负极之间；所述第一开关管和第二开关管的公共端作为所述第一H桥的第一输出端；所述第三开关管和第四开关管的公共端作为所述第一H桥的第二输出端；所述第一开关管和第二开关管的驱动脉冲信号的相位相反，所述第三开关管和第四开关管的驱动脉冲信号的相位相反，所述第一开关管和第四开关管的驱动脉冲信号的相位相差180度。优选地，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管为IGBT管或MOSFET管。本专利技术实施例还提供一种梯度放大器的控制方法，应用于控制所述的梯度放大器工作，包括以下步骤：输出第一组脉冲信号控制第一H桥的开关管的导通和关断；输出第二组脉冲信号控制第二H桥的开关管的导通和关断；所述第一组脉冲信号和第二组脉冲信号中驱动相同位置的开关管的脉冲信号的相位差为90度。本专利技术实施例还提供一种核磁共振成像设备，包括所述的梯度放大器，还包括线圈；所述梯度放大器，用于为所述线圈提供驱动电流；所述线圈，用于产生核磁共振成像的磁场。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：由于并联的双H桥中的开关管均工作在硬开关模式，因此第一H桥和第二H桥输出的驱动电流均存在高频电磁干扰信号，而本专利技术提供的滤波电路既包括差模电感组，又包括共模电感组，既可以滤除驱动电流中包含的差模噪声，又可以滤除驱动电流中的共模噪声。另外，电容可以滤除驱动电流中的共模噪声。经过本实施例提供的滤波电路滤除干扰信号后，提供给线圈的驱动电流更精确，从而保证核磁共振的成像效果。另外，本实施例中控制两个H桥的相位相差90度，可以保证最终加载在线圈上的驱动电流的频率翻倍，从而实现为线圈提供较高频率的电流信号。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术提供的梯度放大器的实施例一示意图；图2为本专利技术提供的梯度放大器的电路图；图3为图2中功率放大电路和滤波电路的等效变形图；图4为本专利技术提供的共模噪声的路径示意图；图5为本专利技术提供的差模噪声的路径示意图；图6为占空比为50％时主要节点对应的时序图；图7为占空比为60％时主要节点对应的时序图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1，该图为本专利技术提供的梯度放大器的实施例一示意图。本实施例提供的梯度放大器，应用于核磁共振成像设备，包括：控制器100、功率放大电路(包括并联的第一H桥200和第二H桥300)和滤波电路400；所述控制器100，用于输出脉冲信号给所述功率放大电路中的开关管，以控制所述开关管的导通和关断；需要说明的是，控制器100可以由微处理器或DSP等芯片来实现，可以直接输出脉冲信号。所述功率放大电路，用于将输入电源进行功率变换后提供驱动电流给核磁共振成像设备中的线圈；所述功率放大电路包括并联的双H桥，分别为第一H桥200和第二H桥300，所述第一H桥200和第二H桥300的结构相同；所述功率放大电路输出的驱动所述第一H桥中开关管的脉冲信号与驱动所述第二H桥中开关管的脉冲信号相位差为90度；驱动两个H桥中开关管的脉冲信号的相位差90度，可以使加载在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梯度放大器，其特征在于，应用于核磁共振成像设备，包括：控制器、功率放大电路和滤波电路；所述控制器，用于输出脉冲信号给所述功率放大电路中的开关管，以控制所述开关管的导通和关断；所述功率放大电路，用于将输入电源进行功率变换后提供驱动电流给核磁共振成像设备中的线圈；所述功率放大电路包括并联的双H桥，分别为第一H桥和第二H桥，所述第一H桥和第二H桥的结构相同；所述功率放大电路输出的驱动所述第一H桥中开关管的脉冲信号与驱动所述第二H桥中开关管的脉冲信号相位差为90度；所述滤波电路，用于将所述功率放大电路输出的驱动电流进行滤波后输出给所述线圈；所述滤波电路包括差模电感组、共模电感组和滤波电容；所述差模电感组，用于滤除所述驱动电流中的差模噪声；所述共模电感组，用于滤除所述驱动电流中的共模噪声。

【技术特征摘要】
1.一种梯度放大器，其特征在于，应用于核磁共振成像设备，包括：控制器、功率放大电路和滤波电路；所述控制器，用于输出脉冲信号给所述功率放大电路中的开关管，以控制所述开关管的导通和关断；所述功率放大电路，用于将输入电源进行功率变换后提供驱动电流给核磁共振成像设备中的线圈；所述功率放大电路包括并联的双H桥，分别为第一H桥和第二H桥，所述第一H桥和第二H桥的结构相同；所述功率放大电路输出的驱动所述第一H桥中开关管的脉冲信号与驱动所述第二H桥中开关管的脉冲信号相位差为90度；所述滤波电路，用于将所述功率放大电路输出的驱动电流进行滤波后输出给所述线圈；所述滤波电路包括差模电感组、共模电感组和滤波电容；所述差模电感组，用于滤除所述驱动电流中的差模噪声；所述共模电感组，用于滤除所述驱动电流中的共模噪声。2.根据权利要求1所述的梯度放大器，其特征在于，所述差模电感组包括第一差模电感组和第二差模电感组；所述共模电感组包括第一共模电感组和第二共模电感组；所述第一H桥对应所述第一差模电感组和第一共模电感组，所述第二H桥对应第二差模电感组和第二共模电感组；所述第一差模电感组包括：第一差模电感和第二差模电感；所述第一共模电感组包括：第一共模电感和第二共模电感；所述第一差模电感和第二差模电感耦合，所述第一共模电感和第二共模电感耦合；所述第一H桥的第一输出端依次通过所述第一差模电感、所述第一共模电感、所述线圈、所述第二共模电感和第二差模电感连接所述第一H桥的第二输出端；所述第二差模电感组包括：第三差模电感和第四差模电感；所述第二共模电感组包括：第三共模电感和第四共模电感；所述第三差模电感和第四差模电感耦合，所述第三共模电感和第四共模电感耦合；所述第一差模电感组与第一共模电感组的连接关系与所述第二差模电感与第二共模电感组的连接关系相同。3.根据权利要求2所述的梯度放大器，其特征在于，所述第一H桥的第一输出端依次通过所述第一差模电感、所述第一共模电感、所述线圈、所述第二共模...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红菊，
申请(专利权)人：沈阳东软医疗系统有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21