[发明专利]梯度电源驱动级电路、梯度电源系统及其控制方法

说明书

本发明提供一种梯度电源驱动级电路、梯度电源系统及其控制方法。该梯度电源驱动级电路包括：梯度线圈和多个梯度驱动器模块，所述多个梯度驱动器模块电气连接并形成一输出端，所述输出端与所述梯度线圈电气连接，其中每个梯度驱动器模块包括并联连接的前级电源和桥式放大器，所述多个梯度驱动器模块的前级电源的输出电压相同，每个所述梯度驱动器模块用于在所述梯度线圈上提供一感性压降和一阻性压降。

技术领域

本发明涉及电源技术，特别涉及一种梯度电源驱动级电路、梯度电源系统及其控制方法。

背景技术

核磁共振成像(MRI)技术，具有信息量大，多方位成像以及高分辨率等诸多优点，因此自1980年首次应用以来，MRI技术得到了飞速发展，并已被作为临床疾病诊断的重要手段之一而得到广泛应用。

梯度电源作为MRI成像仪的重要组件之一，用于激励MRI成像仪中的梯度线圈，产生磁场梯度，以提供位置信息。为了减少成像时间并保证成像质量，MRI系统要求短时间内在线圈中建立高分辨率、高精度、稳定的强磁场。因此，梯度电源需要具有输出高电压以及高精度大电流的能力。其中，核磁共振仪中的梯度线圈通常为长2m，直径90cm的空心电感。为了尽可能缩短建立磁场时间，在建立磁场时，要求线圈中的电流有较大的变化率，使电感中的电流可以快速达到设定值；而在磁场建立后，需要在线圈中精确稳定地维持所需的大电流值，此时的电流变化率较低。以图1中典型的梯度线圈激励电流波形为例，即梯形波，建立磁场的过程对应于梯形波中上升阶段和下降阶段，此阶段电流变化率极高，在磁场建立完成后，电流以极高精度，稳定地保持在设定值，此时电流变化率极低。因此，用于激励梯度线圈的梯度电源，需要具有输出高电压能力，以得到较高的电流变化率，同时要有在低输出电压下，维持输出高精度大电流的能力。

目前市场中的梯度电源普遍采用全桥变换器技术。受制于硅基器件的特性，绝大部分梯度电源驱动级使用高、低压桥串联的结构，但此种结构具有发热不均衡，器件利用率低，可靠性差，系统复杂不易扩展等缺点。

发明内容

本发明提供一种梯度电源驱动级电路、梯度电源系统及其控制方法。

根据本发明的第一方面，提供一种梯度电源驱动级电路，包括：梯度线圈和多个梯度驱动器模块，所述多个梯度驱动器模块电气连接并形成一输出端，所述输出端与所述梯度线圈电气连接，其中每个梯度驱动器模块包括并联连接的前级电源和桥式放大器，所述多个梯度驱动器模块的前级电源的输出电压相同，每个所述梯度驱动器模块用于在所述梯度线圈上提供一感性压降和一阻性压降。

其中，所述多个梯度驱动器模块的拓扑相同。

其中，所述多个梯度驱动器模块的控制信号接口相同。

其中，所述多个梯度驱动器模块的前级电源为隔离式或非隔离式电路。

其中，所述多个梯度驱动器模块的前级电源为DC/DC或AC/DC电路。

其中，所述多个梯度驱动器模块的前级电源为隔离式DC/DC电路。

在一个实施例中，每个桥式放大器包括一个全桥电路，每个全桥电路由四个开关组件组成；其中，每个全桥电路的第一开关组件的第二端与第二开关组件的第一端相连构成第一桥臂，并且其连接点为第一桥臂中点；第一全桥电路的第三开关组件的第二端与第四开关组件的第一端相连构成第二桥臂，并且其连接点为第二桥臂中点；第一开关组件的第一端与第三开关组件的第一端电气连接到前级电源的第一输出端，第二开关组件的第二端和第四开关组件的第二端电气连接到前级电源的第二输出端；其中，所述多个梯度驱动器模块的全桥电路是串联的，每个全桥电路的第一桥臂中点串联连接到下一全桥电路的第二桥臂中点，并且串联的第一全桥电路的第二桥臂中点电气连接到所述梯度线圈的第一端，最后一个全桥电路的第一桥臂中点电气连接到所述梯度线圈的第二端。