[发明专利]交错谐振转换器

说明书

CT系统包括x射线源、耦合到x射线源的高压(HV)柜以及耦合到HV柜的逆变器。逆变器包括其中包含第一臂和第二臂的开关的H桥配置，其中第一和第二臂包括相应上开关和下开关，以及包括具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂。该系统包括控制器，其配置成在开关的H桥配置与开关的至少一个附加臂之间交错开关操作。

技术领域

本公开一般涉及诊断成像，以及更具体来说涉及用于计算机断层扫描(CT)系统的改进的功率转换。

背景技术

通常，在计算机断层扫描(CT)成像系统中，x射线源将扇形或锥形束发射到受检者或对象、例如患者或行李件。下文中，术语“受检者”和“对象”将包括能够被成像的任何物体。波束经受检者衰减之后照射到辐射探测器阵列上。在探测器阵列所接收的经衰减的波束辐射的强度通常取决于受检者对x射线的衰减。探测器阵列的各探测器元件产生指示由各探测器元件所接收的经衰减的波束的独立电信号。将电信号传送给数据处理系统以用于分析，这最终产生图像。

一般来说，x射线源和探测器阵列围绕成像平面中的扫描架以及围绕受检者旋转。x射线源通常包括x射线管，其在焦点处发射x射线束。x射线探测器通常包括：准直仪，用于准直在探测器所接收的x射线束；闪烁器，用于将x射线转换成光能，与准直仪相邻；以及光电二极管，用于接收来自相邻闪烁器的光能并从其中产生电信号。闪烁器阵列的各闪烁器通常将x射线转换成光能。各闪烁器向与其相邻的光电二极管释放光能。各光电二极管探测光能，并且生成对应电信号。将光电二极管的输出传送给数据处理系统供图像重构。成像数据可使用以单一多色能量所生成的x射线来得到。但是，一些系统可得到多能图像，其提供用于生成图像的附加信息，并且因此包括x射线管kV在例如80与140 kV的两个离散电平之间快速切换。并且一般期望具有高频率与低频率之间的明快转变，以及如果切换过慢，则模糊能够在重构图像中发生。

CT系统的x射线发生器通常位于扫描架中，并且因而在数据获取期间在扫描架的可旋转侧围绕成像膛旋转。x射线发生器包括x射线源、高压(HV)柜以及操作上连接到滑动环的逆变器。在滑动环外部以及扫描架的固定侧上是配电单元(PDU)。逆变器通常馈送有DC电压、例如650 VDC，并且生成例如大约300 VAC的在典型的20-50 kHz的频率的AC波形。将AC频率馈送到HV柜，其具有形成DC HV电位的变压器和整流器。HV电位施加到x射线源。

按照一个已知配置，逆变器定位在旋转基座上，并且因此随数据获取组件旋转。在一个已知布置中，逆变器包括四(4)个功率开关(其按照控制逆变器电流并且因而控制转换器的输出功率的模式进行开关)的全桥或“H”配置。全桥包括两个臂，其各包括上开关和下开关。开关通常是绝缘栅双极晶体管或IGBT。在四个功率开关的这个已知配置中，两个臂中的开关按照使得各臂的上开关或下开关接通的模式来控制。通与断之间的切换按照使得形成高频逆变器电流(其又被馈送到HV柜，如所述)的方式来控制。四开关设计的一个已知开关频率为50 kHz，但是，随着探测器闪烁器技术和其他系统操作参数提高，因此以更高频率进行操作的需要也增加。

功率转换器性能一般因其最大开关频率(其作为所使用开关技术的函数)而受到限制。此外，一些转换器设计成提供变化输出电压波形，其保真度受到开关频率(例如用于双能量成像的快速kV开关)限制。增加开关频率可允许减小对于给定功率所需的磁芯面积。一些已知转换器使用包括MOSFET和碳化硅MOSFET的开关装置，但是这类装置相对非常昂贵并且能够难以封装。

因此，将期望具有CT系统中的改进的谐振转换器。

发明内容

实施例针对改进CT系统中的谐振转换器的方法和设备。

按照一个方面，CT系统包括x射线源、耦合到x射线源的高压(HV)柜以及耦合到HV柜的逆变器。逆变器包括其中包含第一臂和第二臂的开关的H桥配置（其中第一和第二臂包括相应上开关和下开关）以及包括具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂。该系统包括控制器，其配置成在开关的H桥配置与开关的至少一个附加臂之间交错开关操作。