[发明专利]一种梯度放大器及核磁共振成像设备

说明书

本申请提供一种梯度放大器及磁共振成像设备，梯度放大器用于为核磁共振成像设备中的梯度线圈提供电流，包括：整流器、H桥和滤波电路；整流器连接交流电源，用于将交流电源提供的交流电整流为直流电；H桥的输入端连接整流器的输出端，H桥的输出端连接滤波电路；H桥采用多电平逆变器拓扑，且H桥的输入端连接串联在一起的两个母线电容：第一母线电容和第二母线电容，第一母线电容和第二母线电容的公共端接地；滤波电路，用于滤除H桥输出电流中的谐波；滤波电路的输出端连接梯度线圈。该梯度放大器相比于现有技术，能够实现输出电压的翻倍，同时不增加成本。

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种梯度放大器及核磁共振成像设备。

背景技术

梯度放大器的主要作用是为核磁共振成像设备中的梯度线圈提供驱动电流，并且能够精确控制梯度线圈的电流，梯度线圈可以等效理解为一个电感，所以当梯度线圈电流快速变化时，梯度放大器需要瞬间输出高压；当梯度线圈电流是直流时，梯度放大器需要快速从高压转为一个低压。

目前，梯度放大器使用串联H桥拓扑满足核磁共振成像的要求。具体可以参见图1和图2，为现有技术中提供的串联H桥式的梯度放大器示意图。

图1为一个H桥的示意图，图2为三个H桥串联在一起的示意图。H桥的开关管由控制电路输出的脉冲信号控制其通断状态。

三个H桥输出电压的相位彼此错相，从而可以实现梯度线圈两端等效开关频率增加，这样可以减少电流纹波，实现精确控制电流的目的。

参见图3，为现有技术中常见的另一种梯度放大器拓扑示意图。

整个电路包括五个H桥，每个H桥均包括4个IGBT管和一个储能电容。

其中桥H1、H2、H3、H4和H5中的IGBT管均作为高速开关管，输出电压V1、V2、V3、V4和V5彼此错相360°/5，从而达到线圈电压10倍频，减少线圈电流纹波，从而实现精确控制电流的目的。

目前业内使用该款拓扑开发出最大输出能力梯度功放是2000V/900A，受限于目前半导体工艺，散热和成本等技术因素，输出能力更大梯度功放暂时无法开发出并实现商业化。

发明内容

为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本发明提供一种梯度放大器及核磁共振成像设备，可以实现输出电压更高，但是不增加成本。

本发明解决技术问题的技术方案是：

第一方面，本申请提供了一种梯度放大器，应用于核磁共振成像设备。该梯度放大器用于为核磁共振成像设备中的梯度线圈提供电流，包括：

整流器、H桥和滤波电路；整流器和H桥一一对应；

所述整流器连接交流电源，用于将交流电源提供的交流电整流为直流电；

每个所述H桥的输入端连接对应所述整流器的输出端，所有所述H桥的输出端串联在一起后连接所述滤波电路；每个所述H桥采用多电平逆变器拓扑，且每个所述H桥的输入端连接串联在一起的两个母线电容，所述两个母线电容的公共端接地；

所述滤波电路，用于滤除所述H桥输出电流中的谐波；所述滤波电路的输出端连接所述梯度线圈。

可选的，所述多电平逆变器拓扑包括以下任意一种：

中点箝位NPC多电平逆变器拓扑、T型多电平逆变器拓扑和飞跨电容型多电平逆变器拓扑。

可选的，所述多电平逆变器拓扑包括以下任意一种电平：

三电平、五电平、七电平和九电平。

可选的，所述整流器包括三个，所述H桥包括三个；

三个所述H桥的输出端串联在一起后连接所述滤波电路。