[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

摘要

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。

主权项

1.一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。

2.根据权利要求1所述的梯度电源驱动级电路，其中，所述多个梯度驱动器模块的拓扑相同。

3.根据权利要求1所述的梯度电源驱动级电路，其中，所述多个梯度驱动器模块的控制信号接口相同。

4.根据权利要求1所述的梯度电源驱动级电路，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。

5.根据权利要求1所述的梯度电源驱动级电路，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。

6.根据权利要求1所述的梯度电源驱动级电路，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。

7.根据权利要求2所述的梯度电源驱动级电路，其中，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，每个全桥电路的第二桥臂中点串联连接到下一全桥电路的第一桥臂中点，并且串联的第一全桥电路的第一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二桥臂中点电气连接到所述梯度线圈的第二端。

8.根据权利要求2所述的梯度电源驱动级电路，其中，所述梯度电源驱动级电路包括至少一个耦合电感，每个所述桥式放大器包括第一全桥电路和第二全桥电路，所述第一全桥电路与所述第二全桥电路并联连接，所述第一全桥电路和第二全桥电路均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；

其中，在每个桥式放大器中，第一全桥电路和第二全桥电路并联连接，它们的第一开关组件的第一端与第三开关组件的第一端均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均电气连接到前级电源的第二输出端；

其中，在每个桥式放大器中，第一全桥电路的第一桥臂中点通过一第一耦合电感的第一绕组和第二绕组电气连接到第二全桥电路的第一桥臂中点，第一耦合电感的第一绕组和第二绕组的连接点为该桥式放大器对应的第一接出口，第一全桥电路的第二桥臂中点通过一第二耦合电感的第一绕组和第二绕组电气连接到第二全桥电路的第二桥臂中点，第二耦合电感的第一绕组和第二绕组的连接点为该桥式放大器对应的第二接出口；并且

其中，所述多个梯度驱动器模块的桥式放大器是串联连接的，每个桥式放大器对应的第二接出口连接到下一个桥式放大器对应的第一接出口，并且串联的第一个桥式放大器对应的第一接出口电气连接到所述梯度线圈的第一端，串联的最后一个桥式放大器对应的第二接出口电气连接到所述梯度线圈的第二端。

9.根据权利要求2所述的梯度电源驱动级电路，其中，所述梯度电源驱动级电路包括至少一个耦合电感，每个所述桥式放大器包括第一全桥电路和第二全桥电路，所述第一全桥电路和第二全桥电路均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；

其中，在每个桥式放大器中，第一全桥电路和第二全桥电路并联连接，它们的第一开关组件的第一端与第三开关组件的第一端均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均电气连接到前级电源的第二输出端；并且

其中，所述多个梯度驱动器模块的桥式放大器的第一全桥电路串联连接，第二全桥电路串联连接，每个桥式放大器的第一全桥电路第二桥臂中点电气连接到下一个桥式放大器的第一全桥电路第一桥臂中点，每个桥式放大器的第二全桥电路第二桥臂中点电气连接到下一个桥式放大器的第二全桥电路第一桥臂中点，并且第一个桥式放大器的第一全桥电路的第一桥臂中点通过一第一耦合电感的第一绕组和第二绕组与第一个桥式放大器的第二全桥电路的第一桥臂中点电气连接，第一个桥式放大器的第一全桥电路的第一桥臂中点通过第一耦合电感的第一绕组电气连接到所述梯度线圈的第一端，最后一个桥式放大器的第一全桥电路的第二桥臂中点通过一第二耦合电感的第一绕组和第二绕组与最后一个桥式放大器的第二全桥电路的第二桥臂中点电气连接，且最后一个桥式放大器的第一全桥电路的第一桥臂中点通过第二耦合电感的第一绕组连接到所述梯度线圈的第二端。

10.根据权利要求1‑9中任一项所述的梯度电源驱动级电路，其中，所述开关组件为宽带隙器件。

11.根据权利要求1所述的梯度电源驱动级电路，其中，每个桥式放大器包括至少一全桥电路，所述全桥电路包括至少一开关组件，所述开关组件由多个开关管并联形成，当所述梯度驱动器模块的最低开关频率小于第一阈值，所述梯度电源驱动级电路还包括滤波器。

12.根据权利要求1所述的梯度电源驱动级电路，所述梯度驱动器模块中包含多个工作梯度驱动器模块和至少一个冗余梯度驱动器模块，在正常工作状态下，所述多个工作梯度驱动器模块运行而至少一个冗余梯度驱动器模块不运行；当所述工作梯度驱动器模块中的一个损坏时，所述至少一个冗余梯度驱动器模块中的一个代替损坏的工作梯度驱动器模块运行。

13.一种梯度电源系统，包括一控制器和权利要求1‑12中任一项所述的梯度电源驱动级电路，所述控制器用于控制所述梯度电源驱动级电路。

14.一种控制梯度电源驱动级电路的方法，所述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，所述梯度电源驱动级电路包含于一梯度电源系统内，所述梯度电源系统还包括一控制器，所述控制器用于控制所述梯度电源驱动级电路，所述方法包括：

将所述多个梯度驱动器模块分为多个模块组，每个模块组内的梯度驱动器模块的工作方式相同；

根据每个模块组的外部控制指令或工作状态的改变，更改分组方式或每个模块组内的梯度驱动器模块的工作方式。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述控制器根据一电流基准信号控制所述梯度电源驱动级电路，所述外部控制指令的改变包括电流基准信号变化率改变或电流基准信号幅值的改变，所述工作状态的改变包括所述梯度电源驱动级电路温度改变。

16.根据权利要求14或15