核磁共振成像系統(tǒng)中的梯度放大器研究.pdf

1、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)技術(shù)采用了獨(dú)特的成像原理，使其可以對(duì)生物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像。相對(duì)于其它醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，MRI對(duì)人體無(wú)任何危害。因此，磁共振成像設(shè)備越來(lái)越受到人們的關(guān)注。目前，國(guó)內(nèi)的醫(yī)療行業(yè)發(fā)展迅速，有多家公司設(shè)計(jì)和生產(chǎn)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的磁共振成像設(shè)備，國(guó)產(chǎn)MRI與進(jìn)口設(shè)備的差距正在逐年減小。
　　梯度放大器是MRI掃描儀的核心部件之一，為梯度線圈負(fù)載提供驅(qū)動(dòng)電流，負(fù)載電流跟

2、隨計(jì)算機(jī)譜儀生成的X軸，Y軸，Z軸三個(gè)方向的脈沖序列參考信號(hào)，產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)主磁場(chǎng)的動(dòng)態(tài)修改。盡管MRI掃描儀已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，但梯度放大器仍然完全依賴進(jìn)口。因此，自主研發(fā)適合的梯度放大器對(duì)國(guó)產(chǎn)MRI的發(fā)展具有重要意義。
　　本文詳細(xì)分析了硬開(kāi)關(guān)并聯(lián)移相控制梯度放大器的工作原理，并根據(jù)MRI掃描儀的需求確定了系統(tǒng)整體方案。通過(guò)4路全橋拓?fù)湎嘁撇⒙?lián)的方式，使得梯度放大器的等效開(kāi)關(guān)頻率變?yōu)樵_(kāi)關(guān)頻率的4倍，減小了輸出電流的紋波。同時(shí)

3、，采用內(nèi)、外雙環(huán)控制:內(nèi)環(huán)為均流控制，保證了每一個(gè)橋臂的輸出電流為梯度負(fù)載電流的四分之一;外環(huán)采用了傳統(tǒng)的PWM控制。通過(guò)仿真驗(yàn)證了該方案的可行性，最后完成了一臺(tái)應(yīng)用于1.5T核磁共振成像儀的梯度放大器樣機(jī)，樣機(jī)很好地滿足了核磁共振成像儀的指標(biāo)要求。
　　為了滿足輸出電流紋波頻率的要求，硬開(kāi)關(guān)方案的梯度放大器采用了4路全橋電路并聯(lián)的方案，這使得梯度放大器的電路拓?fù)涫铸嫶髲?fù)雜，為解決這一問(wèn)題，本文引入輔助諧振換流極(Auxilia