[发明专利]以零电压开关及热平衡控制算法运作的开关放大器

说明书

一种以零电压开关及热平衡控制算法运作的开关放大器，其包括串联连接于负载两端的多个级联单元。每个级联单元包括两个电桥电路，每个电桥电路包括感性负载及至少两个桥臂电路，每个桥臂电路由电子开关组成。感性负载电耦合于至少两个桥臂电路中的一者的第一桥臂端与至少两个桥臂电路中的另一者的第二桥臂端之间，每个电子开关与二极管并联连接。第一桥臂端的第一桥臂电压相对于第二桥臂端的第二桥臂电压具有相移，相移用于使感性负载存储能量并产生用于导通对应二极管的最小环路电流–Imin或Imin；当对应二极管导通电流时，每个电子开关被设置成开通状态。最小环路电流–Imin或Imin为恒定值。本发明还提供一种控制开关放大器运作的方法及梯度放大器。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种梯度放大器、开关放大器及其运作方法。

背景技术

在磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)装置中，梯度放大器用于激励设置于成像对象(例如，病人)周围的梯度线圈在X轴、Y轴及Z轴方向上产生磁场梯度。典型地，梯度放大器为由功率半导体开关构成的开关电源，该功率半导体开关可以是绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)等等。为了控制梯度放大器所产生的电源，上述功率半导体开关通常操作于脉冲宽度调制(pulse widthmodulation,PWM)方法。

然而，该脉冲宽度调制方法会导致快速的电压时间变化率(dv/dt)或电流时间变化率(di/dt)，使得梯度放大器产生较多的高频谐波成分。上述高频谐波成分可能会对MRI装置中的射频线圈所接收到的射频信号造成干扰，进而导致MRI装置的成像品质下降。上述高频谐波成分被定义为差模电磁噪声及共模电磁噪声。

因此，需要提供一种新的梯度放大器以降低上述电磁噪声。

发明内容

现在归纳本发明的一个或多个方面以便于本发明的基本理解，其中该归纳并不是本发明的扩展性纵览，且并非旨在标识本发明的某些要素，也并非旨在划出其范围。相反，该归纳的主要目的是在下文呈现更详细的描述之前用简化形式呈现本发明的一些概念。

本发明的一个方面，在于提供一种开关放大器，其包括：

多个级联单元，串联连接于负载的两端；每个级联单元包括两个电桥电路，每个电桥电路包括感性负载及至少两个桥臂电路，每个桥臂电路由电子开关组成；该感性负载电耦合于该至少两个桥臂电路中的一者的第一桥臂端与该至少两个桥臂电路中的另一者的第二桥臂端之间；每个电子开关与二极管并联连接；

该第一桥臂端的第一桥臂电压相对于第二桥臂端的第二桥臂电压具有相移，该相移用于使感性负载存储能量并产生用于足够导通对应二极管的最小环路电流–Imin或Imin；当对应二极管导通电流时，每个电子开关被设置成开通状态以实现零电压开关；

该最小环路电流–Imin或Imin为恒定值。

本发明的另一个方面，在于提供一种控制开关放大器运作的方法，该开关放大器包括多个级联单元，每个级联单元包括两个电桥电路，该方法包括：

将该多个级联单元串联连接于负载的两端；

提供感性负载及至少两个桥臂电路于每个电桥电路内，每个桥臂电路由电子开关组成；

将感性负载电耦合于该至少两个桥臂电路中的一者的第一桥臂端与该至少两个桥臂电路中的另一者的第二桥臂端之间；

将每个电子开关与二极管并联连接；

设置第一桥臂端的第一桥臂电压相对于第二桥臂端的第二桥臂电压具有相移，该相移用于使感性负载存储能量并产生用于足够导通对应二极管的最小环路电流–Imin或Imin；