一种子母式功放电路和成像设备的制作方法

1.本实用新型涉及功放电路技术领域，尤其涉及一种子母式功放电路和成像设备。


背景技术：

2.梯度功放电路是一种用于驱动梯度线圈的功率放大电路，由于梯度线圈是由x、y、z三个轴组成的，所以梯度功放同样也是由x、y、z三个轴组成的。在核磁共振成像领域中，梯度功放电路可以驱动梯度线圈同时输出x、 y、z三个轴的电流成像序列，从而进行成像技术所需的空间位置编码。
3.在成像技术领域中，梯度功放电路可以使用不同的拓扑结构实现梯度线圈中电流的精确控制，从而达到成像目的。在众多的拓扑结构中，以图2所示的chb(级联h桥多电平，cascaded h-bridge)拓扑结构最为常见，这种拓扑结构中的每一个轴的功放电路均包含3级h桥的串联结构，每个h桥均使用650v/600a的igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)，通过3个h桥叠加梯度功放，其输出能力可以达到1200v/600a。
4.在未来，成像技术要求在输出电流不变情况下，梯度功放电路的输出电压越高越好，以便压缩成像扫描时间。目前，普遍的梯度功放电路是模块化的设计方法，即通过不断增加h桥的数量或更换更高功率的器件(包括acdc 整流桥、储能电容和igbt)来实现电流保持不变的情况下输出更高电压的目的。但是，当功率模块中的h桥数量不断叠加时，梯度功放电路的体积也会越来越大，重量也会越来越重，从而导致现有的电路结构无法满足梯度功放机柜的尺寸要求；另一方面，更换高功率器件会导致电路所需的成本过高，并且导致半导体器件的性能下降，反而限制了梯度功放电路的电压输出能力。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种子母式功放电路和成像设备，主要目的在于解决现有技术中梯度功放电路输出电流不变的情况下输出更高的电压时，无法满足梯度功放机柜的尺寸要求或功放电路成本过高的技术问题。
6.为实现上述目的，本实用新型首先提供了一种子母式功放电路，该子母式功放电路包括母功放电路和子功放电路，其中，母功放电路包括第一壳体和设置于第一壳体内的第一控制器和第一功率模块，子功放电路包括第二壳体和设置于第二壳体内的第二功率模块，第一功率模块的输出端和第二功率模块的输出端串联，第一控制器分别与第一功率模块的控制端和第二功率模块的控制端连接，并用于对第一功率模块和第二功率模块的输出进行控制。
7.在一个实施例中，母功放电路还包括设置于第一壳体上的两个第一连接端，两个第一连接端与第一功率模块的正负输出端连接，子功放电路还包括设置于第二壳体上的两个第二连接端，两个第二连接端与所述第二功率模块的正负输出端连接，两个第一连接端中的一个与两个第二连接端中的一个通过线缆连接。
8.在一个实施例中，母功放电路还包括设置于第一壳体上的第三连接端，第三连接端与第一控制器连接，子功放电路还包括设置于第二壳体上的第四连接端，第四连接端与第二功率模块的控制端连接，第三连接端和第四连接端通过线缆连接。
9.在一个实施例中，子功放电路还包括设置于第二壳体内的第二控制器，第一控制器通过第二控制器与第二功率模块的控制端连接，第二控制器用于跟随第一控制器对第二功率模块进行控制。
10.在一个实施例中，子母式功放电路还包括滤波仓，第一功率模块和第二功率模块串联后的总输出端与滤波仓的输入端连接。
11.在一个实施例中，滤波仓设置于第一壳体内。
12.在一个实施例中，子母式功放电路还包括电流传感器，电流传感器分别与第一控制器和滤波仓的输出端连接，电流传感器用于检测滤波仓的输出端的电流信号，第一控制器用于根据电流信号控制第一功率模块和第二功率模块。
13.在一个实施例中，母功放电路还包括第一变压器，第一变压器的输出端与第一功率模块的输入端连接；子功放电路还包括第二变压器，第二变压器的输出端与第二功率模块的输入端连接。
14.在一个实施例中，母功放电路和子功放电路的输出电压的开关频率为vab/n，和/或母功放电路和子功放电路的输出电压的相位差为360
°
/n，其中， vab为滤波仓的等效开关频率，n为母功放电路和子功放电路的数量之和。
15.进一步的，本实用新型还提出一种成像设备，该成像设备包括如上述实施例所述的梯度功放电路。
16.本实用新型提供的一种子母式功放电路、梯度功放电路和成像设备，通过子母式的功放电路串联技术以及模块化的电路连接方式，可以实现功放电路的高效串联，有效的提升了功放电路的电压输出能力，避免了功放电路在功放机柜中排布困难的问题。而且，上述子母式功放电路可以仅使用常用的功率模块器件进行电路设计，并以此达到输出电压倍增的效果，因此有效的降低了功放电路的开发成本和开发风险。另外，上述子母式功放电路通过子母式的控制策略，可以实现两个或者多个功放电路的协调使用，从而可以较为容易的达到功放电路扩容和精确控制电流的目的。
17.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
19.图1a示出了本实用新型实施例提供的一种梯度功放电路的电路结构示意图；
20.图1b示出了本实用新型实施例提供的一种梯度功放电路的实物图；
21.图2示出了本实用新型实施例提供的一种三级chb拓扑结构功放电路的结构示意图；
22.图3a示出了本实用新型实施例提供的一种三级chb拓扑结构功放电路的每个h桥的输出电压时序图；
23.图3b示出了本实用新型实施例提供的一种三级chb拓扑结构功放电路的梯度线圈电流时序图；
24.图4示出了本实用新型实施例提供的一种五级chb拓扑结构功放电路的结构示意图；
25.图5示出了本实用新型实施例提供的一种梯度功放机柜的尺寸示意图；
26.图6示出了本实用新型实施例提供的一种子母式功放电路的结构示意图；
27.图7示出了本实用新型实施例提供的一种子母式功放电路的功率模块连接示意图；
28.图8示出了本实用新型实施例提供的一种子母式功放电路的控制器连接示意图；
29.图9示出了本实用新型实施例提供的一种五级chb拓扑结构子母式功放电路的结构示意图和电路模块实物图；
30.图10示出了本实用新型实施例提供的一种子母式功放电路的结构示意图；
31.图11a示出了本实用新型实施例提供的一种子母式功放电路的结构示意图；
32.图11b示出了本实用新型实施例提供的一种子母式功放电路的输出电压时序图。
具体实施方式
33.下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
35.在论述本实用新型的各个实施例之前，首先对功放电路和梯度功放电路做简单的介绍。其中，梯度功放电路是一种用于驱动梯度线圈的电路，主要负责mri成像(核磁共振成像，magnetic resonance imaging)设备所需的空间位置编码。如图1所示，由于梯度线圈是由x、y、z三个轴组成的，所以梯度功放电路也是由x、y、z三个轴组成的，其中，每个轴的功放电路相互独立，在进行mri成像时，x、y、z三个轴的功放电路会同时输出电流成像序列。
36.用于mri成像的梯度功放电路会使用不同的电路拓扑结构来实现对梯度线圈电流的精确控制，从而达到成像目的。其中，以图2所示的chb(级联 h桥多电平，cascaded h-bridge)拓扑较为常见。具体的，图2示出了一个轴的三级chb拓扑结构的功放电路，该功放电路由变压器、功率模块和滤波仓组成，其中，功放电路的每级h桥的前级ac/dc为二极管整流电路，每个 vbus控制在400v，后级的三级h桥串联，每个h桥由4个igbt和一个储能用的电解电容构成，如图3所示，三级h桥的igbt做高速开关，输出电压彼此错相120
°
，能够达到线圈电压6倍频，从而实现电流的精确控制。在上述功放电路中，当igbt为650v/600a时，通过3个h桥叠加，功放电路的输出能力能够达到1200v/600a。进一步的，当功放电路中的h桥数量不断增加时，还可以实现同样输出电流下输出更高的电压，如图4所示，当h桥数量增加至5级时，通过5个h桥叠加，可以使功放电路的输出能力提升到 2000v/600a。
37.进一步的，当功放电路中的h桥数量不断增加时，功率模块体积也越来越大，重量也越来越重。如图5所示，示出了一种5个h桥叠加的功率模块在2m(h)x 0.8m(d)x 0.8m(w)机柜内的分布情况。目前，为了满足服务和维护需求，成像设备间普遍使用梯度功放机柜的柜体高度小于2m，柜体深度小于0.8m，柜体宽度相对宽松。从图5中可以看出，当功率模块中的h桥叠加到5级时，机柜高度和深度已经没任何余量，如果输出更高电压，则需要考虑提升vbus电压，这样就需要更换更高压的acdc整流电路，储能电容和igbt。并且，当功放电路的输出电压越来越高时，igbt的半导体特性也会越来越差，这进一步限制了功放电路的输出能力。此外，选用新器件还需要重新设计、开发和验证，这会花费大量时间和精力。因此，目前业内输出电压大于2500v，且性能可以完全满足成像要求功放电路还没有被开发出来。
38.下面结合一些实施例具体描述本实用新型所提出的子母式功放电路、梯度功放电路和成像设备。
39.在一个实施例中，首先提供了一种子母式功放电路。如图6所示，该子母式功放电路包括母功放电路和子功放电路，其中，母功放电路包括第一壳体(虚线框示意)和设置于第一壳体内的第一控制器(控制器1)和第一功率模块(功率模块1)，子功放电路包括第二壳体(虚线框示意)和设置于第二壳体内的第二功率模块(功率模块2)，第一功率模块的输出端和第二功率模块的输出端串联，第一控制器分别与第一功率模块的控制端和第二功率模块的控制端连接，并用于对第一功率模块和第二功率模块的输出进行控制。
40.在本实施例中，母功放电路和子功放电路可以采用现有技术中的功放电路架构进行设计。例如，母功放电路和子功放电路可以采用如图2所示的三级chb拓扑结构和如图4所示的五级chb拓扑结构进行设计，需要说明的是，为了便于子功放电路的控制，第二功率模块的电路拓扑结构可以与第一功率模块的电路拓扑结构保持一致。一般来说，功放电路包括变压器、功率模块和滤波仓等电路模块。在本实施例中，通过将第一功率模块的输出端和第二功率模块的输出端串联，以及将第一控制器分别与第一功率模块的控制端和第二功率模块的控制端连接，可以实现母功放电路和子功放电路的高效串联，使用者只需按照上述子母式功放电路串接方法将多个功放电路串接在一起，即可提升功放电路的电压输出能力，此外，在对母功放电路和子功放电路进行串联时，可以将多个功放机柜进行并排放置，以此避免功放电路在功放机柜中排布困难的问题。
41.进一步的，由于母功放电路和子功放电路可以采用现有技术中的功放电路架构进行设计，所以仅使用常用的acdc整流电路，储能电容和igbt等功率模块器件，就可以达到输出电压倍增的效果，以此免去了功率模块重新设计、开发和验证的成本和风险。此外，上述子母式功放电路通过第一控制器对第一功率模块和第二功率模块的输出进行共同控制，可以将多个功放电路有效的组成一个超级功放电路，使用者仅需要在母功放电路中的第一控制器配置现有的控制流程，即可同步的对其他子功放电路进行控制，从而达到精确控制电流的目的。
42.本实施例提出的子母式功放电路，通过子母式的功放电路串联技术以及模块化的电路连接方式，可以实现功放电路的高效串联，有效的提升了功放电路的电压输出能力，避免了功放电路在功放机柜中排布困难的问题。而且，上述子母式功放电路可以仅使用常用的功率模块器件进行电路设计，并以此达到输出电压倍增的效果，因此有效的降低了功放电路的开发成本和开发风险。另外，上述子母式功放电路通过子母式的控制策略，可以实现
两个或者多个功放电路的协调使用，从而可以较为容易的达到功放电路扩容和精确控制电流的目的。
43.在一个实施例中，母功放电路还包括设置于第一壳体上的两个第一连接端，两个第一连接端与第一功率模块的正负输出端(正输出端和负输出端) 连接；子功放电路还包括设置于第二壳体上的两个第二连接端，两个第二连接端与所述第二功率模块的正负输出端(正输出端和负输出端)连接，两个第一连接端中的一个与两个第二连接端中的一个通过线缆连接。在本实施例中，第一功率模块和第二功率模块均可以采用模块化的设计方式，因此，两个功率模块之间可以通过功率线缆和打螺钉的方式进行连接。如图7所示，为了实现功率模块1和功率模块2的串联，只需将母功放电路的功率模块1 和滤波仓1之间的功率线缆松开，然后用功率线缆将功率模块1和功率模块2 再串联起来，再接到滤波仓1即可。
44.在一个实施例中，母功放电路还包括设置于第一壳体上的第三连接端，第三连接端与第一控制器连接，子功放电路还包括设置于第二壳体上的第四连接端，第四连接端与第二功率模块的控制端连接，第三连接端和第四连接端可以通过线缆连接。在本实施例中，第一控制器可以在第一壳体的内部与第一功率模块的控制端连接，以及可以通过线缆和打螺钉的方式与第二壳体内的第二功率模块的控制端连接，因此，第一控制器与两个功率模块的连接方式较为简单便捷，不会影响到现有的电路结构，改造成本较低。
45.在一个实施例中，如图6所示，子功放电路还包括设置于第二壳体内的第二控制器，第一控制器可以通过第二控制器与第二功率模块的控制端连接，第二控制器可用于跟随第一控制器对第二功率模块进行控制。在本实施例中，第一控制器可以通过现有技术中的控制算法对第一功率模块进行控制，同时，第一控制器还可以通过通讯线缆将控制命令发送至第二控制器，以使第二控制器对第二功率模块进行同步控制，从而实现子母功放电路的协同控制，最终达到功放电路扩容和电流精确控制的目的。如图8所示，第一控制器和第二控制器之间可以通过高速通讯线缆(如高速光纤通讯等)进行连接，从而通过第一控制器实现对第一功率模块和第二功率模块的高效协同控制。
46.在一个实施例中，如图6所示，子母式功放电路还包括滤波仓，第一功率模块和第二功率模块串联后的总输出端与可以滤波仓的输入端连接。在本实施例中，滤波仓可以单独存在，也可以设置在母功放电路中，成为母功放电路整体的一部分。在本实施例中，第一功率模块、第二功率模块和滤波仓的连接方式可以参照如图7所示的方式。
47.在一个实施例中，滤波仓可以设置于第一壳体内，也可以设置于第一壳体外。当滤波仓设置于第一壳体内时，滤波仓可以是母功放电路的一部分，当滤波仓设置于第一壳体外时，滤波仓可以是一个独立的电路模块。
48.在一个实施例中，如图6所示，子母式功放电路还包括电流传感器，电流传感器可以分别与第一控制器和滤波仓的输出端连接，并可用于检测滤波仓的输出端的电流信号，基于此，第一控制器还可用于根据电流传感器检测到的电流信号控制第一功率模块和第二功率模块。在本实施例中，第一控制器、第一功率模块、第二功率模块、滤波仓和电流传感器可以形成一个闭环，其中，第一控制器可以通过现有技术中的闭环控制算法(如pid算法)对第一功率模块和第二功率模块进行协同控制，最终达到功放电路扩容和电流精确控制的目的。电流传感器和滤波仓可以均设置于第一壳体内，便于电流传感器、滤波仓和第一控制器的系统集成。
49.在一个实施例中，如图6所示，母功放电路还包括第一变压器，其中，第一变压器的输出端与第一功率模块的输入端连接；子功放电路还包括第二变压器，第二变压器的输出端与第二功率模块的输入端连接。
50.在本实用新型的一个实施例中，可选地，母功放电路和子功放电路的输出电压的开关频率均为v
ab
/n，其中，v
ab
为滤波仓的等效开关频率，n为母功放电路和子功放电路的数量之和。在本实施例中，滤波仓输入的电压v
ab
的开关频率由于受到整个控制采样链路中adc的采样速度的约束，其等效开关频率会保持在一个相对固定的范围内，因此，为了维持滤波仓的等效输入电压的等效开关频率保持不变，第一功率模块和第一功率模块中的功率器件的开关频率可以相应降低，以使得母功放电路和子功放电路的输出电压的开关频率可以降为v
ab
/n。例如，当子功放电路的数量为1个时，子母式功放电路相比于单独的母功效电路来说，其输出电压的开关频率可以降至原有的一半。通过这种方式，可以有效的降低功率模块中各个功率器件的开关损耗，提升功放电路的整体效率，同时也对改善功放电路的热性能大有好处。
51.在本实用新型的一个实施例中，可选地，母功放电路和子功放电路的输出电压的相位差为360
°
/n，其中，n为母功放电路和子功放电路的数量之和。在本实施例中，为了实现子母式功放电路的倍压效果，需要将母功放电路的输出电压和子功放电路的输出电压进行错相输出。例如，在只有一个子功放电路的情况下，需要保证母功放电路和子功放电路的输出电压的相位差为 180
°
，而在有两个子功放电路的情况下，则需要保证母功放电路和子功放电路的输出电压的相位差为120
°
。本实施例通过输出电压错相的方式，最终可以达到输出电压倍增的效果。
52.在本实用新型的一个实施例中，可选地，第一功率模块和第二功率模块的电路拓扑结构相同，且第一功率模块和第二功率模块的电路拓扑结构可以为级联h桥多电平拓扑结构(chb)、三电平中点钳位拓扑结构(npc)、悬浮电容多电平拓扑结构(flying capacitor)和模块化多电平拓扑结构(mmc) 中的任一种。在上述实施例中，主要重针对chb拓扑进行了详细介绍，并通过提出子母式功放电路架构，实现两台相同的功放电路的串联工作，最终达到倍压输出目的。在本实施例中，除了chb拓扑以外，还有其他常用的多电平拓扑，如模块化多电平拓扑结构(mmc)、悬浮电容多电平拓扑结构(flyingcapacitor)和三电平中点钳位拓扑结构(npc)均可以推广使用子母式电路架构。
53.另一方面，本实用新型的实施例提供一种梯度功放电路，该梯度功放电路包括三个相互独立的子母式功放电路。在本实施例中，由于梯度功放是电路由x、y、z三个轴的功放电路组成的，且每个轴的功放电路的结构和控制方式都是一样的，所以本实施例仅以一个轴的功放电路作为示例进行阐述。具体的，该子母式功放电路包括母功放电路和子功放电路，其中，母功放电路包括第一壳体和设置于第一壳体内的第一控制器和第一功率模块，子功放电路包括第二壳体和设置于第二壳体内的第二功率模块，第一功率模块的输出端和第二功率模块的输出端串联，第一控制器分别与第一功率模块的控制端和第二功率模块的控制端连接，并用于对第一功率模块和第二功率模块的输出进行控制。
54.在本实施例中，通过将第一功率模块的输出端和第二功率模块的输出端串联，以及将第一控制器分别与第一功率模块的控制端和第二功率模块的控制端连接，可以实现母功放电路和子功放电路的高效串联，使用者只需按照上述子母式功放电路串接方法将多个
功放电路串接在一起，即可提升功放电路的电压输出能力，此外，在对母功放电路和子功放电路进行串联时，可以将多个功放机柜进行并排放置，以此避免功放电路在功放机柜中排布困难的问题。进一步的，上述子母式功放电路可以仅使用常用的功率模块器件达到输出电压倍增的效果，因此免去了功率模块重新设计、开发和验证的成本和风险。此外，上述子母式功放电路通过第一控制器对第一功率模块和第二功率模块的输出进行共同控制，可以将多个功放电路有效的组成一个超级功放电路，使用者仅需要在母功放电路中的第一控制器配置现有的控制流程，即可同步的对其他子功放电路进行控制。通过三个轴的子母式功放电路，最终可以达到精确控制梯度线圈电流的目的。
55.另一方面，本实用新型的实施例提供一种成像设备，该成像设备包括如上述实施例所述的梯度功放电路，其中，该梯度功放电路包括三个相互独立的子母式功放电路，该子母式功放电路包括一个母功放电路和至少一个子功放电路，其中，该子母式功放电路包括母功放电路和子功放电路，其中，母功放电路包括第一壳体和设置于第一壳体内的第一控制器和第一功率模块，子功放电路包括第二壳体和设置于第二壳体内的第二功率模块，第一功率模块的输出端和第二功率模块的输出端串联，第一控制器分别与第一功率模块的控制端和第二功率模块的控制端连接，并用于对第一功率模块和第二功率模块的输出进行控制。
56.在本实施例中，通过将第一功率模块的输出端和第二功率模块的输出端串联，以及将第一控制器分别与第一功率模块的控制端和第二功率模块的控制端连接，可以实现母功放电路和子功放电路的高效串联，使用者只需按照上述子母式功放电路串接方法将多个功放电路串接在一起，即可提升功放电路的电压输出能力，此外，在对母功放电路和子功放电路进行串联时，可以将多个功放机柜进行并排放置，以此避免功放电路在功放机柜中排布困难的问题。进一步的，上述子母式功放电路可以仅使用常用的功率模块器件达到输出电压倍增的效果，因此免去了功率模块重新设计、开发和验证的成本和风险。此外，上述子母式功放电路通过第一控制器对第一功率模块和第二功率模块的输出进行共同控制，可以将多个功放电路有效的组成一个超级功放电路，使用者仅需要在母功放电路中的第一控制器配置现有的控制流程，即可同步的对其他子功放电路中的第二控制器进行控制，从而达到精确控制电流的目的，进而满足成像设备的成像要求。
57.具体实施例：
58.本实施例以五级chb拓扑为例具体阐述子母式功放电路的实现方案。如图9所示，示出了一种五级chb拓扑的子母式功放电路以及电路模块实物图，其中，vbus为400v，使用的是通用的650v/600a igbt，通过将igbt并联，可以使电压输出能力达到2000v/1200a。进一步的，由于子母式功放电路的功率模块的拓扑结构可以是相同的，基于chb拓扑的特点，可以将2个五级 chb拓扑的功率模块串联一起，等同于一个十级chb拓扑，从而能够达到 4000v/1200a的输出能力。在控制策略方面，如图10所示，闭环控制可以在第一控制器中实现，第一控制器通过pid控制算出占空比d后，可以通过高速通讯(例如光纤通讯)发送至第二控制器，第二控制器可以跟随第一控制器产生pwm脉冲信号，并通过脉冲信号对第二功率模块进行协同控制。
59.在上述实施例中，假定igbt的开关频率为fsw，根据chb拓扑结构的 pwm产生策略，经过一个h桥调制后，h桥等效输出频率会倍频，达到 fsw_h＝2fsw，由于n个h桥输出电压彼
此错相θ，其中，θ＝360
°
/n，因此，经过子母式功放电路后，可以产生十级chb拓扑，等效输出频率为 fsw_v
ab
＝20fsw，在滤波仓的输入电压v
ab
的开关频率，由于受到整个控制采样链路adc采样速度的约束，等效开关频率会保持在fsw_v
ab
＝125khz，因此，为了维持滤波仓等效输入电压等效开关频率不变，igbt开关频率可以降低为0.5fsw，这样对降低igbt开关损耗，提升功放整体效率，改善热性能都大有好处。此外，通过使用子母式控制策略，母功放电路的输出电压v
ab1
和子功放电路的输出电压v
ab2
彼此错相180
°
，因此，滤波仓的输出电压可以实现倍频。
60.上述子母式功放电路具有如下有益效果：
61.1、使用低压器件，突破半导体工艺极限，实现超高性能。
62.在现有技术中，为了实现高电压输出，一般会采用高压igbt或定制igbt，来达到压缩功率模块体积的目的，但是，器件电压越高，性能会越差，同时选择也会越少。目前能满足成像性能要求的igbt最高只能达到1200v/1800a，因此，输出电压大于2500v的梯度功放电路受限于半导体工艺尚未商业化。
63.本实施例通过子母式功放电路架构，将两台普通性能的梯度功放电路串联使用，组成一台超级梯度功放，可以快速达到输出电压倍压目的，同时，使用的是业内非常通用igbt，不但开关性能好，损耗低，而且器件选择范围相对较多，可用于超高性能mri成像。
64.2、开发效率高，成本低，风险少。
65.在现有技术中，为了实现梯度功放电路的高压输出效果，需要将 650v/600a igbt改为1200v/1800a igbt，这意味着功率模块使用的pcba、水冷板、变压器、整机机械件都要重新选型和设计，非常消耗资源和开发成本，大大增加研发到量产风险。
66.本实施例通过子母式控制架构，只需生产两台成熟的梯度功放电路，通过适当的硬件和固件改良，即可组成一台超级梯度功放，可以满足极致性能。从研发到量产风险几乎为零，而且研发成本投入很低，效率极高。此外，子母两台梯度功放电路串联后，闭环控制是在母控制器内实现，子控制器只是负责跟随母控制器通过错相发pwm信号控制子功率模块，控制效率也较高。
67.3、极佳扩展性。
68.本实施例通过子母式控制架构，理论上可以将多台同样梯度功放串联组合，实现更高电压输出，可以满足未来的mri设备的成像需求。此外，通过将子母两台梯度功放并柜，然后将功率模块和滤波仓之间线缆重新连接，即可完成升级。这样能快速实现功放间模块化组合，具有极佳扩展性。这种新型子母式架构，不但适用于两台功放组合，更可以扩展到更多台功组合，形成超级梯度功放阵列。
69.4、更高输出电流。
70.本实施例通过子母控制架构，可以实现降低开关频率，从而减少开关损耗，开关频率降低后，igbt损耗减少，在同样水冷条件下，温度更低，因此能输出更高电流，满足更高要求性能指标。
71.5、提升热可靠性。
72.本实施例通过子母控制架构，可以实现降低开关频率，从而减少开关损耗，在同样电流下，igbt温度更低，从而降低过热而造成失效风险。
73.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，
但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。