磁共振成像中的梯度放大器的PWM调制控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种磁共振成像中的梯度放大器的PWM调制控制方法和装置，包括：直流电输入模块用于接入初始直流电，DC

【技术实现步骤摘要】
磁共振成像中的梯度放大器的PWM调制控制装置及方法


[0001]本专利技术涉及磁共振成像
，特别涉及一种磁共振成像中的梯度放大器的PWM调制控制装置及方法。

技术介绍

[0002]磁共振成像是目前临床比较常用的、安全的、无电离辐射的一种影像学检查手段，磁共振成像系统主要利用了核磁共振的原理产生的磁共振成像仪设备。磁共振成像系统，而该系统主要由以下几个部分组成，包括：磁体系统、射频系统、梯度系统、接收线圈及其他计算机辅助系统。其中，磁体系统是其核心部件及组成部分，它的主要作用是提供一个稳定的、均匀的空间磁场环境。
[0003]通常是由PWM发生器输出PWM控制信号至梯度控制模块，再由梯度控制模块输出梯度线圈电流进行调节。
[0004]专利(CN201910303102.3，用于低场核磁共振的预极化线圈电流控制系统及控制方法)，公开了一种在进行PWM调制时，利用四个IGBT开关管构成的全桥电路对PWM，来实现对预极化线圈的电流大小和方向进行控制的方案。但是该方案是采用单一的全桥拓扑结构，在进行PWM调制时，纹波频率会受到梯度控制模块中的IGBT器件的开关频率的限制，从而导致在高频状态下工作时的开关损耗很大。
[0005]专利(CN201110357805.8一种负载自适应控制的数字可变频PWM梯度放大器)，公开了一种数字可变频PWM梯度放大器，利用数字控制及处理部分、功率部分和输出信号检测部分，采用负载自适应控制，经过负载自适应控制的PID参数优化，得到相应的最优化PID参数后，即可根据这个PID参数运行，节省控制系统的运行资源，加快控制环的运行速度。但是该方案的功率部分是采用一个或多个全桥电路，这种方案也同样存在开关损耗大的问题，缩短了设备的使用寿命。
[0006]综上可知，目前迫切需要一种可以减小负载输出波纹又可以实现对梯度线圈精准控制，不影响设备寿命的梯度放大器的PWM调制控制装置及方式。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0008]为此，本专利技术的目的在于提出一种磁共振成像中的梯度放大器的PWM调制控制装置及方法，以解决
技术介绍
中所提到的问题，克服现有技术中存在的不足。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术提供一种磁共振成像中的梯度放大器的PWM调制控制装置，包括：梯度电源、DA转换模块、PWM发生器、反馈模块和梯度控制模块；
[0010]所述梯度电源包括：直流电输入模块和DC
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DC电压转换模块，其中，所述直流电输入模块用于接入初始直流电，所述DC
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DC电压转换模块的输入端与所述直流电输入模块的输出端连接，所述DC
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DC电压转换模块的输出端与DA转换模块、PWM发生器和梯度控制模块连接，以将来自所述直流电输入模块的直流电转换为多个直流供电电压，分别向所述DA转
换模块、PWM发生器和梯度控制模块进行供电；
[0011]所述DA转换模块接入梯度场控制信号，该控制信号记录有梯度场的梯度大小和方向，由所述DA转换模块将该梯度场控制信号转换为模拟信号，再对该模拟信号进行信号调理后，作为PWM发生器的控制信号发送至所述PWM发生器；
[0012]所述PWM发生器用于根据所述控制信号生成驱动多个H桥主电路的PWM调制信号；其中，所述PWM发生器采用DSP芯片或MCU控制芯片实现；
[0013]所述梯度控制模块包括：多个H桥主电路，相邻的H桥主电路级联连接，每个所述H桥主电路包括第一半桥电路和第二半桥电路，相邻的半桥电路之间通过电感进行电流滤波，且与梯度线圈的两端并联，通过调整两个桥臂的输出电压以控制所述梯度线圈两端电压；其中，每个所述H桥主电路由一对PWM脉宽调制信号进行驱动，所述第一半桥电路包括：第一IGBT、第二IGBT、第一IGBT驱动单元，其中，所述第一IGBT驱动单元的输入端接入PWM控制信号，所述第一IGBT的的栅极与所述IGBT驱动单元的高压驱动端连接，所述第二IGBT与所述第一IGBT驱动单元的低压驱动端连接；第二半桥电路包括：第三IGBT、第四IGBT、第二IGBT驱动单元，其中，所述第二IGBT驱动单元的输入端接入PWM控制信号，所述第三IGBT的的栅极与所述第二IGBT驱动单元的高压驱动端连接，所述第四IGBT与所述第二IGBT驱动单元的低压驱动端连接；
[0014]所述反馈模块用于采集梯度线圈输出的电流信号并反馈至所述PWM输入端，以检测响应波形，并对PWM控制信号进行反馈输出调节。
[0015]由上述任一方案优选的是，本专利技术的磁共振成像中的梯度放大器的PWM调制控制装置还包括：过流过压保护电路，所述过流过压保护电路与所述梯度控制模块连接，包括：MCU控制器、功率监视器、BUCK降压电路、BOOST升压电路，其中，所述功率监视器的输入端与所述梯度控制模块的中的IGBT器件连接，所述功率监视器的输出端与所述MCU控制器连接，所述MCU控制器根据当前IGBT器件的电流和电压状态，当检测到发生过流或过压状态，通过控制所述BUCK降压电路或BOOST升压电路对IGBT器件的电流进行调整，以实现过流过压保护。
[0016]由上述任一方案优选的是，所述PWM发生器采用级联方式，通过总线收发器与PWM发生器的输出端连接，以由所述总线收发器输出多路PWM调制信号至所述多个H桥主电路，分别执行驱动控制。
[0017]由上述任一方案优选的是，所述DC
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DC电压模块包括：同步降压控制器、第一MOS管和第二MOS管，其中，所述同步降压控制器的输入端接入初始直流电，所述同步降压控制器的高压侧栅极驱动端与所述第一MOS管的栅极连接，所述同步降压控制器的低压侧栅极驱动端与所述第二MOS管的栅极连接，所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的漏极的连接端与第一电感连接，所述第一电感的另一端作为电压输出端，在所述第二MOS管的两端并联有稳压二极管。
[0018]由上述任一方案优选的是，所述DA转换模块包括：DA转换芯片和运算放大器，其中，所述DA转换芯片的输入接入梯度场的数字控制信号，所述DA转换芯片的输出端与所述运算放大器的正向输入端和反向输入端连接，由所述运算放大器对所述数字控制信号进行放大处理，所述运算放大器的输出端与所述PWM发生器连接。
[0019]由上述任一方案优选的是，所述H桥主电路中的第一半桥电路和第二半桥电路之
间可以通过多个电感连接，以实现对通过的电流信号的滤波。
[0020]由上述任一方案优选的是，本专利技术的磁共振成像中的梯度放大器的PWM调制控制装置还包括：光耦隔离模块，所述光耦隔离模块位于所述PWM发生器和所述梯度控制器模块之间。
[0021]本专利技术另一方面的实施例提供一种磁共振成像中的梯度放大器的PWM调制控制方法，包括如下步骤：
[0022]步骤S1，接入初始直流电，将接入的直流电转换为多个直流供电电压，分别向DA转换模块、PWM发生器和梯度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁共振成像中的梯度放大器的PWM调制控制装置，其特征在于，包括：梯度电源、DA转换模块、PWM发生器、反馈模块和梯度控制模块；其中，所述梯度电源包括：直流电输入模块和DC
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DC电压转换模块，其中，所述直流电输入模块用于接入初始直流电，所述DC
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DC电压转换模块的输入端与所述直流电输入模块的输出端连接，所述DC
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DC电压转换模块的输出端与DA转换模块、PWM发生器和梯度控制模块连接，以将来自所述直流电输入模块的直流电转换为多个直流供电电压，分别向所述DA转换模块、PWM发生器和梯度控制模块进行供电；所述DA转换模块接入梯度场控制信号，该控制信号记录有梯度场的梯度大小和方向，由所述DA转换模块将该梯度场控制信号转换为模拟信号，再对该模拟信号进行信号调理后，作为PWM发生器的控制信号发送至所述PWM发生器；所述PWM发生器用于根据所述控制信号生成驱动多个H桥主电路的PWM调制信号，其中，所述PWM发生器采用DSP芯片或MCU控制芯片实现；所述梯度控制模块包括：多个H桥主电路，相邻的H桥主电路级联连接，每个所述H桥主电路包括第一半桥电路和第二半桥电路，相邻的半桥电路之间通过电感进行电流滤波，且与梯度线圈的两端并联，通过调整两个桥臂的输出电压以控制所述梯度线圈两端电压；其中，每个所述H桥主电路由一对PWM脉宽调制信号进行驱动，所述第一半桥电路包括：第一IGBT、第二IGBT、第一IGBT驱动单元，其中，所述第一IGBT驱动单元的输入端接入PWM控制信号，所述第一IGBT的的栅极与所述IGBT驱动单元的高压驱动端连接，所述第二IGBT与所述第一IGBT驱动单元的低压驱动端连接；第二半桥电路包括：第三IGBT、第四IGBT、第二IGBT驱动单元，其中，所述第二IGBT驱动单元的输入端接入PWM控制信号，所述第三IGBT的的栅极与所述第二IGBT驱动单元的高压驱动端连接，所述第四IGBT与所述第二IGBT驱动单元的低压驱动端连接；所述反馈模块用于采集梯度线圈输出的电流信号并反馈至所述PWM输入端，以检测响应波形，并对PWM控制信号进行反馈输出调节。2.如权利要求1所述的磁共振成像中的梯度放大器的PWM调制控制装置，其特征在于，还包括：过流过压保护电路，所述过流过压保护电路与所述梯度控制模块连接，包括：MCU控制器、功率监视器、BUCK降压电路、BOOST升压电路，其中，所述功率监视器的输入端与所述梯度控制模块的中的IGBT器件连接，所述功率监视器的输出端与所述MCU控制器连接，所述MCU控制器根据当前IGBT器件的电流和电压状态，当检测到发生过流或过压状态，通过控制所述BUCK降压电路或BOOST升压电路对IGBT器件的电流进行调...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜帆，范美芳，
申请(专利权)人：中科微影浙江医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：