The embodiment of the invention relates to a switching amplifier, comprising a power device for supplying a load and a processing device. The power device is composed of a plurality of electronic switch, the processing device for at least partially according to the power loss of each electronic switch the junction temperature data of the electronic switch, the junction temperature data of each electronic switch is used to evaluate the electronic switch in wire bonding to the fatigue damage situation; the first calculation of cumulative fatigue damage of the electronic switch in the joint the wire junction temperature value according to the data of each electronic switch; and the value of remaining life estimate of the switch amplifier according to their first cumulative fatigue damage of a plurality of electronic switch in wire bonding. The embodiment of the invention also provides a method for estimating the residual life of the switching amplifier and a gradient amplifier.
【技术实现步骤摘要】
开关放大器、梯度放大器及估算开关放大器剩余寿命的方法
本专利技术实施方式涉及电子
,特别涉及开关放大器、梯度放大器及估算开关放大器剩余寿命的方法。
技术介绍
开关放大器通常用于驱动磁共振成像系统中的负载、航空系统中的负载、可再生能源系统中的负载或交通运输系统中的负载等等。开关放大器是上述这些系统中的关键部件。以开关放大器为梯度放大器作为举例说明。若梯度放大器损坏,则磁共振成像系统无法成像;导致磁共振成像系统不能正常运作,直到梯度放大器被修理或被替换。为确保磁共振成像系统的可靠运行,梯度放大器的可靠性鉴定和剩余寿命评估对磁共振成像系统是非常重要的。几代梯度放大器的使用都证明功率装置是梯度放大器中损坏可能性最高的部件,因此可通过评估功率装置的剩余寿命来评估梯度放大器的剩余寿命。传统方法中评估梯度放大器的剩余寿命的方法是离线完成的。另外一些评估梯度放大器的剩余寿命的方法需要安装传感器(例如电流传感器、电压传感器或温度传感器等)来测量温度数据,其增加了硬件成本。另外一些评估梯度放大器的剩余寿命的方法是对别的医院中的数据进行分析,这种方法是不准确的。因此,有必要提供一种解决方案以实时估算开关放大器(例如梯度放大器)的剩余寿命。
技术实现思路
现在归纳本专利技术实施方式的一个或多个方面以便于本专利技术实施方式的基本理解,其中该归纳并不是本专利技术实施方式的扩展性纵览,且并非旨在标识本专利技术实施方式的某些要素,也并非旨在划出其范围。相反,该归纳的主要目的是在下文呈现更详细的描述之前用简化形式呈现本专利技术实施方式的一些概念。本专利技术实施方式的一个方面在于提供一种开 ...
【技术保护点】
一种开关放大器,其包括:用于给负载供电的功率装置,该功率装置由多个电子开关组成;以及处理装置,其用于:至少部分根据每个电子开关的功率损耗产生该电子开关的结温数据,其中每个电子开关的结温数据用于评估该电子开关中接合导线的疲劳损伤情况;根据每个电子开关的结温数据计算该电子开关中接合导线的第一累积疲劳损伤值;根据多个电子开关中接合导线的各自第一累积疲劳损伤值产生开关放大器的估算剩余寿命。
【技术特征摘要】
1.一种开关放大器,其包括:用于给负载供电的功率装置,该功率装置由多个电子开关组成;以及处理装置,其用于:至少部分根据每个电子开关的功率损耗产生该电子开关的结温数据,其中每个电子开关的结温数据用于评估该电子开关中接合导线的疲劳损伤情况;根据每个电子开关的结温数据计算该电子开关中接合导线的第一累积疲劳损伤值;根据多个电子开关中接合导线的各自第一累积疲劳损伤值产生开关放大器的估算剩余寿命。2.如权利要求1所述的开关放大器,其特征在于:该多个电子开关分别与多个二极管并联连接,该处理装置还用于:至少部分根据每个电子开关的功率损耗和对应二极管的功率损耗的平均值产生该电子开关中焊接层的温度数据;根据每个电子开关中焊接层的温度数据计算该电子开关中焊接层的累积疲劳损伤值;根据多个电子开关中接合导线的各自第一累积疲劳损伤值和多个电子开关中焊接层的各自累积疲劳损伤值中的至少一者产生开关放大器的估算剩余寿命。3.如权利要求2所述的开关放大器,其特征在于:该处理装置还用于:至少部分根据每个二极管的功率损耗产生该二极管的结温数据;每个二极管的结温数据用于评估对应电子开关中接合导线的疲劳损伤情况;根据每个二极管的结温数据产生对应电子开关中接合导线的第二累积疲劳损伤值;根据多个电子开关中接合导线的各自第一累积疲劳损伤值、多个电子开关中接合导线的各自第二累积疲劳损伤值和多个电子开关中焊接层的各自累积疲劳损伤值中的至少一者产生开关放大器的估算剩余寿命。4.如权利要求3所述的开关放大器,其特征在于:该处理装置还用于:根据每个电子开关的结温的多个峰值和多个谷值计算该电子开关中接合导线的第一累积疲劳损伤值;根据每个二极管的结温的多个峰值和多个谷值计算对应电子开关中接合导线的第二累积疲劳损伤值;根据每个电子开关中焊接层的温度的多个峰值和多个谷值计算该电子开关中焊接层的累积疲劳损伤值。5.如权利要求2所述的开关放大器,其特征在于:该多个电子开关与散热器热耦合;该处理装置还用于利用每个电子开关和散热器的热模型来计算该电子开关的结温,每个电子开关的功率损耗作为与该热模型输入端电耦合的电流源;该处理装置还用于利用每个电子开关、对应的二极管以及散热器的热模型计算该电子开关中焊接层的温度,每个电子开关的功率损耗和对应二极管的功率损耗的平均值作为与该热模型输入端电耦合的电流源。6.如权利要求3所述的开关放大器,其特征在于:该多个电子开关与散热器热耦合;该处理装置还用于利用每个二极管和散热器的热模型来计算该二极管的结温,每个二极管的功率损耗作为与该热模型输入端电耦合的电流源。7.如权利要求2所述的开关放大器,其特征在于:每个电子开关的功率损耗根据该电子开关的占空比、开关频率指令以及参考电流指令来计算;每个二极管的功率损耗根据该二极管的占空比、开关频率指令以及参考电流指令来计算。8.如权利要求3所述的开关放大器,其特征在于:该处理装置还用于利用雨流算法来执行下述操作:获取每个电子开关的结温、每个二极管的结温或每个电子开关中焊接层的温度的当前峰值或当前谷值,并将其存储于缓冲器中;如果缓冲器中有足够数据来形成至少四个连续的谷值T1、峰值T2、谷值T3和峰值T4或者形成至少四个连续的峰值T1、谷值T2、峰值T3和谷值T4,则判断ΔT1、ΔT2和ΔT3是否符合下述预定数学关系(1.1);其中ΔT1、ΔT2和ΔT3分别代表T1至T2、T2至T3以及T3至T4的温度区间:ΔT1≥ΔT2≤ΔT3(1.1)如果ΔT1、ΔT2和ΔT3符合上述预定数学关系(1.1),则确定循环次数Ni(ΔT)等于1,以及对应的温度差异ΔT等于ΔT2,从缓冲器中删除T2和T3,获取每个电子开关的结温、每个二极管的结温或每个电子开关中焊接层的温度的下一个峰值或下一个谷值并将其存储在缓冲器中;利用下述公式(1.2),根据每个电子开关的结温计算该电子开关中接合导线的第一累积疲劳损伤值LC,或根据每个电子开关中焊接层的温度计算该电子开关中焊接层的累积疲劳损伤值LC,或根据每个二极管的结温计算对应电子开关中接合导线的第二累积疲劳损伤值LC:其中,Nfi(ΔT)是ΔT的预定函数。9.如权利要求8所述的开关放大器,其特征在于:该处理装置还用于利用雨流算法来执行下述操作:判断缓冲器是否已满;如果ΔT1、ΔT2和ΔT3不符合上述预定数学关系(1.1)并且缓冲器已满,则确定循环次数Ni(ΔT)等于0.5以及对应的温度差异ΔT等于ΔT1,从缓冲器中删除T1,获取每个电子开关的结温、每个二极管的结温或每个电子开关中焊接层的温度的下一个峰值或下一个谷值并将其存储在缓冲器中。10.如权利要求9所述的开关放大器,其特征在于:该处理装置还用于执行雨流算法:如果ΔT1、ΔT2和ΔT3不符合上述预定数学关系(1.1)并且缓冲器未满,则确定循环次数Ni(ΔT)等于0,获取每个电子开关的结温、每个二极管的结温或每个电子开关中焊接层的温度的下一个峰值或下一个谷值并将其存储在缓冲器中。11.一种估算开关放大器剩余寿命的方法,该开关放大器包括用于给负载供电的功率装置,该功率装置由多个电子开关组成;其特征在于:该方法包括:至少部分根据每个电子开关的功率损耗产生该电子开关的结温数据,其中每个电子开关的结温数据用于评估该电子开关中接合导线的...
【专利技术属性】
技术研发人员:胡安·A·萨贝德,L·M·弗里戈,朱鹏程,M·J·弗里曼,玛格利特·A·韦扎,S·A·阿利,许飞,陆熙,吴涛,王汝锡,
申请(专利权)人:通用电气公司,
类型:发明
国别省市:美国,US
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