[发明专利]梯度放大器、开关放大器及其操作方法

说明书

本发明涉及梯度放大器、开关放大器及其操作方法，其中的一种开关放大器，其包括多个级联单元及控制装置。该多个级联单元串联连接于负载的两端，每个级联单元大致上相同，每个级联单元包括两个桥臂电路，每个桥臂电路由多个电子开关组成。该控制装置电性耦合于多个级联单元中的每个桥臂电路所包括的多个电子开关。该控制装置用于根据空间矢量调制控制所有的电子开关，使得该开关放大器产生的共模电压在预定范围内变化。本发明还提供一种控制开关放大器运作的方法及梯度放大器。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种梯度放大器、开关放大器及其操作方法。

背景技术

在磁共振成像(magnetic res通ance imaging,MRI)装置中，梯度放大器用于激励设置于成像对象(例如，病人)周围的梯度线圈在X轴、Y轴及Z轴方向上产生磁场梯度。典型地，梯度放大器为由功率半导体开关构成的开关电源，该功率半导体开关可以是绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semic通ductor Field-Effect Transistor,MOSFET)等等。为了控制梯度放大器所产生的电源，上述功率半导体开关通常操作于脉冲宽度调制(pulse widthmodulati通,PWM)方法。

然而，该脉冲宽度调制方法会导致快速的电压时间变化率(dv/dt)或电流时间变化率(di/dt)，使得梯度放大器产生较多的高频谐波成分。上述高频谐波成分可能会对MRI装置中的射频线圈所接收到的射频信号造成干扰，进而导致MRI装置的成像品质下降。上述高频谐波成分被定义为差模电磁噪声及共模电磁噪声。通常来说，共模电磁噪声的幅度大于差模电磁噪声的幅度。

因此，需要提供一种新的梯度放大器以降低上述共模电磁噪声。

发明内容

现在归纳本发明的一个或多个方面以便于本发明的基本理解，其中该归纳并不是本发明的扩展性纵览，且并非旨在标识本发明的某些要素，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发明的一些概念。

本发明的一个方面，在于提供一种开关放大器。该开关放大器包括n个级联单元及控制装置。该n个级联单元串联连接于负载的两端，每个级联单元大致上相同，每个级联单元包括两个桥臂电路，每个桥臂电路由电子开关组成。该控制装置电性耦合于n个级联单元中的每个桥臂电路所包括的电子开关。该控制装置用于根据空间矢量调制控制所有的电子开关，使得该开关放大器产生的共模电压在预定范围内变化。

本发明的另一个方面，在于提供一种操作开关放大器的方法，该方法包括：

将该开关放大器的n个级联单元串联连接于负载的两端；

提供两个桥臂电路于每个级联单元内，每个桥臂电路由电子开关组成；

根据空间矢量调制控制开关放大器的所有电子开关，使得该开关放大器产生的共模电压在预定范围内变化。

本发明的另一个方面，在于提供一种梯度放大器。该梯度放大器包括n个级联单元及控制装置。该n个级联单元串联连接于梯度线圈的两端，每个级联单元大致上相同，每个级联单元包括两个桥臂电路，每个桥臂电路由多个电子开关组成。该控制装置电性耦合于n个级联单元中的每个桥臂电路所包括的电子开关。该控制装置用于根据空间矢量调制控制所有的电子开关，使得该梯度放大器产生的共模电压在预定范围内变化。

较佳地，在上述开关放大器中，在期望模式的开关周期的第一、第二、第三、第四、第五及第六时间间隔内，该控制装置还用于分别根据第一矢量、第三矢量、第四矢量、第八矢量、第六矢量及第五矢量控制该八个电子开关。