空芯变压器、隔离式无磁开关电源及磁共振成像系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁共振成像系统，特别涉及一种应用于磁共振成像系统中并与磁共振成像系统兼容的隔离式无磁开关电源，以及隔离式无磁开关电源中使用的空芯变压器。
【背景技术】
[0002]磁共振成像系统主要包括主磁体、梯度放大器、梯度线圈组件、射频放大器、射频线圈组件等部件。该主磁体用于产生主磁场，该梯度放大器用于激励梯度线圈组件在选定的轴向上将梯度磁场作用到主磁场上。射频放大器用于激励射频线圈组件向病人或者成像对象发射射频信号。通常，梯度放大器、梯度线圈组件、射频放大器、射频线圈组件设置于磁共振成像系统的扫描室(scan room)内，用于给梯度放大器提供交流电能的第一电源单元及用于给射频放大器提供直流电能的第二电源单元设置于磁共振成像系统的设备室(equipment room)内。为了实现对梯度放大器及射频放大器的供电,需要使用较多的电缆连接设备室内的第一电源单元与扫描室内的梯度放大器以及连接设备室内的第二电源单元与扫描室内的射频放大器，上述较多的电缆会导致磁共振成像系统的安装较为复杂，而且增加了磁共振成像系统的成本。
[0003]给上述梯度放大器及射频放大器等部件供电的电源单元通常采用电能转换装置来实现电能的转换，然而上述电能转换装置中使用的铁磁体物质不适合在磁共振成像系统的强磁场环境中工作，因为在磁共振成像系统的强磁场环境中，上述铁磁体物质将会出现磁饱和，进而失去磁性，因此影响了上述电能转换装置的正常工作。
[0004]因此，有必要提供一种新的隔离式无磁开关电源，该新的隔离式无磁开关电源与磁共振成像系统的强磁场环境兼容。
【发明内容】
[0005]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。
[0006]本发明的一个方面在于提供一种隔离式无磁开关电源，该隔离式无磁开关电源包括:
[0007]第一功率单元；
[0008]第二功率单元；该第二功率单元通过空芯变压器、压电式变压器及至少两个电容式隔离器中的任意一者与第一功率单元电性耦合；
[0009]该隔离式无磁开关电源设置于磁共振成像系统的扫描室中，用于给磁共振成像系统包括的射频放大器、梯度放大器及栅极驱动器中的至少一者供电；其中，该隔离式无磁开关电源工作时产生大致为零的电磁干扰。
[0010]本发明的另一个方面在于提供一种磁共振成像系统，该磁共振成像系统包括:
[0011]主磁体，用于产生主磁场；
[0012]梯度线圈组件；
[0013]梯度放大器，用于激励梯度线圈组件在选定的梯度轴上产生梯度磁场以将所述梯度磁场作用到主磁场；
[0014]射频线圈组件；
[0015]射频放大器，用于激励射频线圈组件产生射频信号；以及
[0016]隔离式无磁开关电源，设置于磁共振成像系统的扫描室内并用于提供电能给梯度放大器及射频放大器中的至少一者；该隔离式无磁开关电源包括:
[0017]第一功率单元；
[0018]第二功率单元；该第二功率单元通过空芯变压器、压电式变压器及至少两个电容式隔离器中的任意一者与第一功率单元电性耦合；该隔离式无磁开关电源工作时产生大致为零的电磁干扰。
[0019]本发明的另一个方面在于提供一种空芯变压器，该空芯变压器包括:
[0020]初级绕组；
[0021 ] 次级绕组，用于与初级绕组磁性耦合；
[0022]第一电容；及
[0023]第二电容；
[0024]其中，该第一电容与空芯变压器的初级磁漏电感共同以期望的初级串联谐振频率谐振或者以期望的初级并联谐振频率谐振；该第二电容与空芯变压器的次级磁漏电感共同以期望的次级串联谐振频率谐振或者以期望的次级并联谐振频率谐振；
[0025]该第一电容及初级绕组均集成于第一柔性电路板或印刷电路板，该第二电容及次级绕组均集成于第二柔性电路板或印刷电路板。
[0026]本发明的另一个方面在于提供一种电容式隔离器，该电容式隔离器包括:
[0027]电介质层；
[0028]谐振电感；
[0029]初级金属板，通过该谐振电感与第一功率单元电性耦合；
[0030]次级金属板，与第二功率单元电性耦合；
[0031]其中，该谐振电感及初级金属板均嵌入第一柔性电路板或印刷电路板；该次级金属板嵌入第二柔性电路板或印刷电路板；该电介质层设置于第一柔性电路板或印刷电路板及第二柔性电路板或印刷电路板之间，该电容式隔离器利用电场将电能从初级金属板传递至次级金属板。
[0032]本发明提供的隔离式无磁开关电源、磁共振成像系统及空芯变压器，由于上述隔离式无磁开关电源可设置于磁共振成像系统的扫描室内，因此节省了现有技术中设备室与扫描室之间的较多的供电电缆，使得磁共振成像系统的安装较为简单，同时降低了磁共振成像系统的成本。此外，由于上述隔离式无磁开关电源为非磁的开关电源，也即不包括铁磁体物质，因此避免了使用铁磁体物质的电能转换装置因铁磁体物质出现磁饱和而无法工作的问题。
【附图说明】
[0033]通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中:
[0034]图1为一种实施方式的磁共振成像系统的模块示意图，该磁共振成像系统设置有隔离式无磁开关电源。
[0035]图2为一种实施方式的隔离式无磁开关电源给磁共振成像系统中的梯度放大器供电的示意图。
[0036]图3为一种实施方式的隔离式无磁开关电源给磁共振成像系统中的射频放大器供电的示意图。
[0037]图4为一种实施方式的隔离式无磁开关电源给磁共振成像系统中的栅极驱动器供电的示意图。
[0038]图5为一种实施方式的隔离式无磁开关电源的功能模块图。
[0039]图6为一种实施方式的隔离式无磁开关电源的电路图，该隔离式无磁开关电源设置有空芯变压器。
[0040]图7为另一种实施方式的隔离式无磁开关电源的电路图，该隔离式无磁开关电源设置有空芯变压器。
[0041]图8为图6或图7所示空芯变压器集成于第一印刷电路板及第二印刷电路板的局部截面侧视图。
[0042]图9为图6或图7所示空芯变压器集成于第一柔性电路板及第二柔性电路板的局部截面侧视图。
[0043]图10为图6或图7所示空芯变压器嵌入多层柔性电路板的局部截面侧视图。
[0044]图11为图6或图7所不空芯变压器嵌入多层印刷电路板的局部截面侧视图。
[0045]图12为另一种实施方式的空芯变压器的示意图。
[0046]图13为一种实施方式的复合线圈的截面视图。
[0047]图14为另一种实施方式的隔离式无磁开关电源的电路图，该隔离式无磁开关电源设置有两个电容式隔离器。
[0048]图15为另一种实施方式的隔离式无磁开关电源的电路图，该隔离式无磁开关电源设置有两个电容式隔离器。
[0049]图16为图14或图15所示电容式隔离器集成于第一印刷电路板及第二印刷电路板的局部截面侧视图。
[0050]图17为图14或图15所示电容式隔离器集成于第一柔性电路板及第二柔性电路板的局部截面侧视图。
[0051]图18为另一种实施方式的隔离式无磁开关电源的电路图，该隔离式无磁开关电源设置有压电式变压器。
[0052]图19为另一种实施方式的隔离式无磁开关电源的电路图，该隔离式无磁开关电源设置有压电式变压器。
[0053]图20为另一种实施方式的隔离式无磁开关电源的电路图，该隔离式无磁开关电源设置有压电式变压器。
【具体实施方式】
[0054]以下将描述本发明的【具体实施方式】，需要指出的是，在这些实施方式