本发明属于核磁共振成像,具体涉及一种改进型梯度放大器模块。
背景技术:
1、梯度系统是核磁共振成像系统的重要组成部分,功能是在磁共振成像空间区域的x轴、y轴及z轴方向上产生磁场梯度,利用磁场梯度进行空间编码以用于成像。
2、上述“磁场梯度”通过梯度系统来产生,梯度系统由梯度放大器和梯度线圈组成。梯度放大器驱动梯度线圈以提供保真度达到满足磁共振成像要求的准确电流,使得梯度线圈在成像空间产生一个线性变化的磁场,即梯度磁场。对于梯度放大器而言,其输出电流的稳定性、高电流变化率、低稳态电流波动及波形跟踪能力决定了梯度磁场性能的优劣,而梯度磁场的性能直接影响着成像的质量以及对人体的诊断结果。
3、梯度放大器为一个独立的机柜,包含一套梯度电源、三套梯度放大器模块(xyz三个方向)、传感器组件和水冷组件等附件。梯度电源为ac-dc电压源,将输入的交流网电源变换成稳定的电压源,供给三个方向的梯度放大器模块。梯度放大器模块是梯度放大器的核心关键模块,包括梯度控制单元、功率转换单元、pwm驱动单元、输出滤波单元、储能单元和热处理单元。梯度放大器模块接收来自磁共振成像系统控制单元的梯度控制信号,传感器检测输出电流的反馈信号,经由梯度控制单元信号处理及运算,生成相应的pwm信号进入pwm驱动单元,生成电力电子器件的驱动信号,驱动功率转换单元内的电力电子器件的有序开关,功率转换单元同时接收储能单元的高压直流电源,进而形成高压pwm脉冲,输出滤波单元对高压脉冲进行滤波,形成预期的精准电流输出到梯度线圈。储能单元用于存储来自梯度电源的直流电压,并提供给功率转换单元。热处理单元一般为水冷板组件,将功率转换单元和(或)滤波单元产生的热量传递到外部热交换单元。梯度放大器模块在紧凑的空间内,实现微弱信号的精准控制和高压电源的精准输出,且不相互影响。其他厂家的梯度放大器,为了微弱信号不受高压切变信号的影响,都将梯度控制单元与功率转换单元及输出滤波单元在空间上隔离开,这样设计空间占用大,功率密度低,各个单元之间的连接复杂,单方向梯度放大器模块的一体化程度低。
技术实现思路
1、本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足,提供了一种通过合理布局、巧妙空间利用及恰当的隔离与屏蔽,实现了结构紧凑、功率密度高、集成度好、emc最优、耗费成本低的优点,解决了功率密度高和系统性能优难于兼得的问题,同时占用空间小且成本低的改进型梯度放大器模块。
2、本发明的技术解决方案是,一种改进型梯度放大器模块,包括:梯度控制单元、功率转换单元、pwm驱动单元、输出滤波单元、储能单元和热处理单元;所述的功率转换单元在热处理单元上方,功率转换单元内的电力电子器件固定在热处理单元的水冷板上;所述的pwm驱动单元在功率转换单元上方,并与功率转换单元信号连接;所述梯度控制单元在pwm驱动单元和功率转换单元上方,并与pwm驱动单元和功率转换单元信号连接;所述输出滤波单元内的滤波电感与功率转换单元连接,并放置在与热处理单元内水冷板相连的金属部件上。
3、优选地,pwm驱动单元可以和梯度控制单元物理形式在一个组件内,也可以和功率转换单元物理形式在一个组件内。
4、优选地,pwm驱动单元由两块驱动板组成,分别插在功率转换单元的电力电子器件的驱动引脚上,另一端通过接插件与梯度控制单元电气连接。
5、优选地,梯度控制单元固定在金属板上,与下面的功率转换单元屏蔽隔离。
6、优选地,功率转换单元通过金属转接件与输出滤波单元及储能单元电气连接;功率转换单元与输出滤波单元之间通过金属板做电气屏蔽隔离。
7、优选地,输出滤波单元内的滤波电感盒体固定在与热处理单元内水冷板或散热片固定相同的金属板上,用于把滤波电感产生的热量传导至水冷板或散热片。
8、优选地,热处理单元内主要热转换部件,可以是水冷板,也可以是风冷散热片。
9、优选地,输出滤波单元内的输出滤波板组件立式放置在梯度放大器模块箱体后部,并与输出滤波单元内的滤波电感之间用立式金属板隔离。
10、优选地,输出滤波单元内的滤波电感电气连接至输出滤波单元内的输出滤波板的金属连接件,再通过电气连接至输出连接端子排。
11、本发明的梯度放大器模块通过合理布局、巧妙空间利用及恰当的隔离与屏蔽,实现了结构紧凑、功率密度高、集成度好、emc最优、耗费成本低的优点,解决了功率密度高和系统性能优难于兼得的问题,同时占用空间小且成本低。
1.一种改进型梯度放大器模块,其特征在于,包括:梯度控制单元、功率转换单元、pwm驱动单元、输出滤波单元、储能单元和热处理单元;所述的功率转换单元在热处理单元上方,功率转换单元内的电力电子器件固定在热处理单元的水冷板上;所述的pwm驱动单元在功率转换单元上方,并与功率转换单元信号连接;所述梯度控制单元在pwm驱动单元和功率转换单元上方,并与pwm驱动单元和功率转换单元信号连接;所述输出滤波单元内的滤波电感与功率转换单元连接,并放置在与热处理单元内水冷板相连的金属部件上。
2.根据权利要求1所述的改进型梯度放大器模块,其特征在于,pwm驱动单元可以和梯度控制单元物理形式在一个组件内,也可以和功率转换单元物理形式在一个组件内。
3.根据权利要求1所述的改进型梯度放大器模块,其特征在于,pwm驱动单元由两块驱动板组成,分别插在功率转换单元的电力电子器件的驱动引脚上,另一端通过接插件与梯度控制单元电气连接。
4.根据权利要求1所述的改进型梯度放大器模块,其特征在于,梯度控制单元固定在金属板上,与下面的功率转换单元屏蔽隔离。
5.根据权利要求1所述的改进型梯度放大器模块,其特征在于,功率转换单元通过金属转接件与输出滤波单元及储能单元电气连接;功率转换单元与输出滤波单元之间通过金属板做电气屏蔽隔离。
6.根据权利要求1所述的改进型梯度放大器模块,其特征在于,输出滤波单元内的滤波电感盒体固定在与热处理单元内水冷板或散热片固定相同的金属板上,用于把滤波电感产生的热量传导至水冷板或散热片。
7.根据权利要求1所述的改进型梯度放大器模块,其特征在于,热处理单元内主要热转换部件,可以是水冷板,也可以是风冷散热片。
8.根据权利要求1所述的改进型梯度放大器模块,其特征在于,输出滤波单元内的输出滤波板组件立式放置在梯度放大器模块箱体后部,并与输出滤波单元内的滤波电感之间用立式金属板隔离。
9.根据权利要求1所述的改进型梯度放大器模块,其特征在于,输出滤波单元内的滤波电感电气连接至输出滤波单元内的输出滤波板的金属连接件,再通过电气连接至输出连接端子排。