交错谐振转换器的制造方法
交错谐振转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及诊断成像，以及更具体来说涉及用于计算机断层扫描(CT)系统的改进的功率转换。
【背景技术】
[0002]通常，在计算机断层扫描(CT)成像系统中，X射线源将扇形或锥形束发射到受检者或对象、例如患者或行李件。下文中，术语“受检者”和“对象”将包括能够被成像的任何物体。波束经受检者衰减之后照射到辐射探测器阵列上。在探测器阵列所接收的经衰减的波束辐射的强度通常取决于受检者对X射线的衰减。探测器阵列的各探测器元件产生指示由各探测器元件所接收的经衰减的波束的独立电信号。将电信号传送给数据处理系统以用于分析，这最终产生图像。
[0003]—般来说，X射线源和探测器阵列围绕成像平面中的扫描架以及围绕受检者旋转。X射线源通常包括X射线管，其在焦点处发射X射线束。X射线探测器通常包括:准直仪，用于准直在探测器所接收的X射线束；闪烁器，用于将X射线转换成光能，与准直仪相邻；以及光电二极管，用于接收来自相邻闪烁器的光能并从其中产生电信号。闪烁器阵列的各闪烁器通常将X射线转换成光能。各闪烁器向与其相邻的光电二极管释放光能。各光电二极管探测光能，并且生成对应电信号。将光电二极管的输出传送给数据处理系统供图像重构。成像数据可使用以单一多色能量所生成的X射线来得到。但是，一些系统可得到多能图像，其提供用于生成图像的附加信息，并且因此包括X射线管kv在例如80与140 kV的两个离散电平之间快速切换。并且一般期望具有高频率与低频率之间的明快转变，以及如果切换过慢，则模糊能够在重构图像中发生。
[0004]CT系统的X射线发生器通常位于扫描架中，并且因而在数据获取期间在扫描架的可旋转侧围绕成像膛旋转。X射线发生器包括X射线源、高压(HV)柜以及操作上连接到滑动环的逆变器。在滑动环外部以及扫描架的固定侧上是配电单元(PDU)。逆变器通常馈送有DC电压、例如650 VDC，并且生成例如大约300 VAC的在典型的20-50 kHz的频率的AC波形。将AC频率馈送到HV柜，其具有形成DC HV电位的变压器和整流器。HV电位施加到X射线源。
[0005]按照一个已知配置，逆变器定位在旋转基座上，并且因此随数据获取组件旋转。在一个已知布置中，逆变器包括四(4)个功率开关(其按照控制逆变器电流并且因而控制转换器的输出功率的模式进行开关)的全桥或“H”配置。全桥包括两个臂，其各包括上开关和下开关。开关通常是绝缘栅双极晶体管或IGBT。在四个功率开关的这个已知配置中，两个臂中的开关按照使得各臂的上开关或下开关接通的模式来控制。通与断之间的切换按照使得形成高频逆变器电流(其又被馈送到HV柜，如所述)的方式来控制。四开关设计的一个已知开关频率为50 kHz，但是，随着探测器闪烁器技术和其他系统操作参数提高，因此以更高频率进行操作的需要也增加。
[0006]功率转换器性能一般因其最大开关频率(其作为所使用开关技术的函数)而受到限制。此外，一些转换器设计成提供变化输出电压波形，其保真度受到开关频率(例如用于双能量成像的快速kv开关)限制。增加开关频率可允许减小对于给定功率所需的磁芯面积。一些已知转换器使用包括MOSFET和碳化娃MOSFET的开关装置，但是这类装置相对非常昂贵并且能够难以封装。
[0007 ]因此，将期望具有CT系统中的改进的谐振转换器。
【发明内容】
[0008]实施例针对改进CT系统中的谐振转换器的方法和设备。
[0009]按照一个方面，CT系统包括X射线源、耦合到X射线源的高压(HV)柜以及耦合到HV柜的逆变器。逆变器包括其中包含第一臂和第二臂的开关的Η桥配置(其中第一和第二臂包括相应上开关和下开关)以及包括具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂。该系统包括控制器，其配置成在开关的Η桥配置与开关的至少一个附加臂之间交错开关操作。
[0010]按照另一方面，一种制造CT系统的方法包括将X射线源耦合到高压(HV)柜，并且将逆变器耦合到HV柜。逆变器包括其中包含第一臂和第二臂的开关的Η桥配置(其中第一和第二臂包括相应上开关和下开关)以及包括具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂。该方法包括将控制器配置成在开关的Η桥配置与开关的至少一个附加臂之间交错开关操作。
[0011]按照又一方面，CT系统的逆变器包括其中包含第一臂和第二臂的开关的Η桥配置(其中第一和第二臂包括相应上开关和下开关)以及包括具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂。开关是可控的，以便在开关的Η桥配置与开关的至少一个附加臂之间交错开关操作。
[0012]通过以下详细描述和附图，将使各种其他特征和优点显而易见。
【附图说明】
[0013]图1是结合所公开实施例的CT成像系统的示图。
[0014]图2是图1中所示系统的示意框图。
[0015]图3是例如图1和图2中所示的CT成像系统的X射线发生器和滑动环配置的示意图。
[0016]图4是例如图1和图2中所示的CT成像系统的逆变器电路的图示。
[0017]图5示出图4中所示开关的开关操作的模式。
[0018]图6示出与图4的开关和图5的模式对应的所产生电流波形。
[0019]图7是按照一实施例、与无创包裹检查系统一起使用的CT系统的示图。
【具体实施方式】
[0020]针对64层面计算机断层扫描(CT)系统来描述所公开实施例的操作环境。但是，本领域的技术人员会领会，实施例同样可适用于与其他多层面配置一起使用。此外，将针对X射线的探测和转换来描述所公开实施例。但是，本领域的技术人员还将领会，实施例同样可适用于其他高频电磁能量的探测和转换。所公开的实施例将针对“第三代” CT扫描仪来描述，但是同样可适用于其他CT系统以及脉管和外科C型臂系统和其他X射线断层扫描系统。此外，预期所公开主题可适用于其他成像系统，例如磁共振(MR)成像和X射线系统。
[0021]参照图1和图2，计算机断层扫描(CT)成像系统10示为包括表示“第三代”CT扫描仪的扫描架12。扫描架12具有x射线源14，其将x射线束16投射到在扫描架12的相对侧的探测器组合件或准直仪184射线源14包括固定靶或旋转靶。探测器组合件18由多个探测器20数据获取系统(DAS)22来形成。多个探测器20感测经过内科病人24的投射X射线，以及DAS 22将数据转换成数字信号供后续处理。各探测器20产生模拟电信号，其表示照射X射线束的强度并且因而表示其经过患者24时的经衰减波束。在获取X射线投影数据的扫描期间，扫描架12以及其上安装的组件在可旋转基座上绕旋转中心旋转。
[0022]扫描架12的旋转和X射线源14的操作由CT系统10的控制机构26来管理。控制机构26包括:x射线控制器28;以及发电机30，其向X射线源14提供电力和定时信号；以及扫描架电动机控制器32，其控制扫描架12的旋转速度和位置。图像重构器34从DAS 22接收所取样和数字化的X射线数据，并且执行高速图像重构。将重构图像作为输入应用于计算机36，其将图像存储在大容量存储装置38中。
[0023]计算机36还经由操作员控制台40接收来自操作员的命令和扫描参数，其中操作员控制台40具有某些形式的操作员接口，例如键盘、鼠标、语音激活控制器或者任何其他适当的输入设备。关联显示器42允许操作员观察来自计算机36的重构图像和其他数据。操作员提供的命令和参数由计算机36用来向DAS 22、x射线控制器28和扫描架电动机控制器32提供控制信号和信息。另外，计算机36操作台架电动机控制器44，其控制电动台架46以定位患者24和扫描架12。具体来说，台架46使患者24整体或部分移动通过扫描架开口 48。探测器组合件18的坐标系50定义:患者或Z轴52，患者24沿其移入和移出开口 48 ;扫描架周向或X轴54，探测器组合件18沿其通过；以及Y轴56，其沿从X射线源14的焦点到探测器组合件18的方向通过。
[0024]按照当前实施例，X射线源14配置成以一个或多个能量来发射X射线或X射线束16。例如，X射线源14可配置成在相对低能量多色发射谱(例如在大约80 kVp)与相对高能量多色发射谱(例如在大约140 kVp)之间进行切换。如将领会，还可操作X射线源14，以便以多于两个的不同能量来发射X射线。类似地，X射线源14可以以位于除了本文所列的能级(例如100 kVP、120 kVP等)之外的能级周围(S卩，kVp范围)的多色谱进行发射。用于发射的相应能级的选择可至少部分基于被成像解剖体。
[0025]在一些实施例中，X射线控制器28可配置成有选择地激活X射线源14，使得系统10中的在不同位置的管或发射器可相互同步或者相互无关地操作。在本文所讨论的某些实施例中，X射线控制器28可配置成提供X射线源14的快速kVp切换，以便在图像获取会话期间快速切换源14以便以相应多色能谱接连发射X射线。例如，在双能量成像情况下，X射线控制器28可操作X射线源14，使得X射线源14以两种所感兴趣的多色能谱交替地发射X射线，以使得在不同能量(即，第一投影以高能量来获 取，第二投影以低能量来获取，第三投影以高能量来获取，依此类推)来获取相邻投影。在一个这种实现中，由X射线控制器28所执行的快速kVp切换操作产生时间对齐投影数据。在一些实施例中，可利用数据获取和处理的其他模式。例如，低螺距螺旋模式、旋转-旋转轴模式、N X Μ模式(例如Ν低kVp视图和Μ高kVp视图)可用来获取双能量数据集。
[0026]参照图3，CT系统的X射线发生器位于扫描架中，并且因此在数据获取期间围绕成像膛旋转，以及扫描架包括可旋转基座和用于接纳待扫描对象的开口。X射线发生一般包括:x射线管;数据获取系统；以及弓形探测器阵列或组合件，其定位成接收来自X射线源的X射线。X射线发生器和滑动环配置300包括X射线源或管302、高压(HV)柜304以及操作上连接到滑动环308的逆变器306 J射线管302、HV柜304和逆变器306各连接并且固定到旋转基座310，旋转基座310在扫描架的旋转期间支承其每个。在旋转基座310外部并且电连接到滑动环308的是配电单元(PDU)312，其是固定的，并且因此不随X射线管302、柜304和逆变器306旋转。逆变器306通常馈送有DC电压、例如650 VDC，并且生成例如大约300 VAC的、在所指定频率、例如20 k 50 kHz的AC电压波形。AC电压然后馈送给HV柜304，其具有形成DC HV电位的变压器和整流器(未示出)。取电位然后施加到X射线管302。旋转基座310还设计具有一个或多个辅助装置314(其可包括辅助电力装置)。因此，逆变器306、HV柜304和X射线管302定位在滑动环308的旋转侧上。因此，相对低的DC电压提供给滑动环308，其然后被传递给逆变器306供调节。图3示出逆变器306定位在旋转基座310上的一个示范实施例。但是，在另一个示例(未示出)中，逆变器306是滑动环308外部的并且在扫描架的固定侧上。
[0027]参照图4，示出逆变器电路400，其包括一般与图3中所示的组件对应的逆变器402、高压(HV)柜404和X射线管或源406。按照一个实施例，逆变器电路400定位在CT系统、例如图1和图2的系统10中，以便通过开关的选择性操作或交错以增加逆变器频率并且降低功率耗散来提供高频逆变器电流。电路400另外可称作“串联谐振转换器”或交错谐振转换器，其用于向CT和其他成像装置供电，并且包括耦合到X射线源406的HV柜404和耦合到HV柜404的逆变器402。逆变器402包括开关408的Η桥配置，其包括第一臂410和第二臂412。
[0028]第一和第二臂410、412包括相应上开关414和下开关416。因此，在一个示例中，开关408的开关“A1U”418处于第一臂410中，并且是上开关414中的上开关。作为另一个示例，开关408的开关“A2L” 420处于第二臂412中，并且是下开关416中的下开关。类似地，开关A1L422和A2U 424作为开关408来包含。因此，Η桥开关410、432在所示实施例中仅包括4个开关418、422、436和438。
[0029]逆变器402包括具有相应上开关424、428和下开关420、430的开关412、434的至少一个附加臂。在所示实施例中，开关412、434的至少一个附加臂包括开关412、434的第二Η桥配置，其包括第三臂412和第四臂434。第三和第四臂412、434包括如所述的相应上开关和下开关428、430，并且因而在所示示例中还包括4个开关424、420、440和442。但是，预期第二开关412、434可以仅包括开关的一个臂、例如第三臂434，按照另一个实施例，其能够在操作中连同开关410、432—起来交错。在一个实施例中，Η桥配置410、432和至少一个附加臂434的开关是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
[0030]控制器444耦合到开关418-424和436-442，并且配置成在Η桥配置410、432与开关412、434的至少一个附加臂之间交错开关操作。控制器444包括控制线446，其各耦合到相应开关418-424和436-442。为了简化图4的图示和细节，控制线446按照缩略格式示出，但是要理解，它们各连接到相应开关，以控制其通-断操作并且交错其操作。例如，开关“Α11Γ418通过其示为元件448的相应“A1U”控制线来控制。作为另一个示例，在开关426的至少一个臂中以及在第三臂432及其上开关428中的开关“B1U” 436通过控制线448(其也表示为具有“B1U”表示)来控制。所示的所有开关418-424和436-442具有对应控制线。
[0031]参照图5，图4的控制器444配置成交错开关操作，使得开关的Η桥之一和开关的至少一个附加臂之一按照模式500接通。模式500包括一系列时间步502，其包括模式的前8个步504，并且然后所示模式中的步9 506开始重复模式500。模式500包括四个上开关508和四个下开关510，在图的顶部分别表示为“U”和“L”。模式500中的上开关508包括Al、A2、B1和B2开关。同样，模式500中的下开关510也包括A1、A2、B1和B2开关。因此，上、下和A1、A2、B1和B2开关的八种组合对应于图4的八个开关418-424和436-442。模式500因而在采用“X”所标记的每个框中示出哪些开关接通(而没有标记的开关对应地关断)。例如，在时间步“Γ512，“X”包含在框“A1U”514中，并且“X”也包含在框“B1L”516中。“接通”的开关(514、516)因此对应于图4的开关A1U 418和B1L 438。因此，通过时间步502步进，控制器444通过有选择地接通和关断开关以交错逆变器402的操作，来跟随模式500。
[0032]因此，控制器444配置成按照模式500使开关循环，使得1)开关的Η桥和2)开关的至少一个附加臂两者的上开关或下开关接通。也就是说，如在模式500中以及在图4的对应开关中能够看到，在所有时间步，“Α”和“Β”开关接通，但是切换模式，使得交错电流产生。以及如所述，在步9 506，模式重复进行，并且对应于步1 512。
[0033]要理解，开关或对应二极管将接通，这取决于电流方向。现在参照图6，示出与图4的开关和图5的模式对应的所产生电流模式600。所产生模式600对应于模式500的九个时间步。例如，在时间步1 512，与开关A1U和B1L接通时的“时间1” 602对应，电流波形604在那个时间段期间产生。类似地，由于跟随模式500并且逆变器402的开关由控制器444相应地操作，所以逆变器电流在2、3、4等…606、608、610等…的对应时间步期间形成，并且如所述，模式在步9 612开始重复进行。
[0034]此外，虽然特定一组开关在图4中示出，并且开关操作的特定模式在图5中示出，但是预期其他开关布置和操作的对应模式可包含在本公开的范围之内。因此，通过提供用于交错的附加开关，开关频率能够与附加臂的数量成比例地增加。在一个示例中，kV开关转变时间从100 ys到32 ys减少到3分之1。另外，更高转换器操作频率具有缩小变压器所需的磁性材料的尺寸的有益效果。这用来减小高频rou变压器的尺寸。另外，因开关装置中的功率耗散，功率转换器在功率输出方面可受到限制。通过交错，功率耗散相等地分布在开关臂之间(其在并联操作装置中可以不会经历)。因此，所公开的交错技术允许更高频率转换器切换，其降低CT kV开关上升和下降时间。在上升/下降时间中的这种减少能够改进双能量数据的时间分辨率或者用来减少CT双能量扫描所需的剂量。这种技术还可用来实现更高速度扫描架操作所需的超快kV上升和下降时间。因此，通过使用所公开技术所实现的更快切换速率，经历更大保真度，从而引起更快的kV切换，其允许更高带宽控制。
[0035]本文还公开的是一种按照以上具有逆变器电路400的所公开系统来制造CT系统10的方法。该方法包括将X射线源406耦合到高压(HV)柜404，并且将逆变器402耦合到HV柜404。逆变器402包括开关410、432的Η桥配置，其包括第一臂410和第二臂432。第一臂410和第二臂432包括相应上开关和下开关414、416以及具有相应上开关和下开关428、430的开关412、434的至少一个附加臂。该方法包括将控制器、例如控制器444配置成在Η桥配置410、432与开关412、434的至少一个附加臂之间交错开关操作。
[0036]该方法包括将控制器444配置成交错开关操作，使得Η桥开关410、432中的开关的其中之一和开关410、434的至少一个附加臂其中之一接通，并且还包括将控制器配置成使开关循环，使得1)开关的Η桥和2)开关的至少一个附加臂两者的上或下接通，例如模式500中所示。
[0037]现在参照图7，示出包裹/行李检查系统1000，其能够使用按照本文所公开实施例的图像获取和重构技术，并且包括其中具有开口 1004 (包裹或行李件可经过其中)的可旋转扫描架1002。可旋转扫描架1002包含一个或多个X射线能量源1006以及包括具有由闪烁器单元所组成的闪烁器阵列的探测组合件1008。还提供传送系统1010，并且传送系统1010包括传送带1012，其由结构1014支承以自动地和连续地使包裹或行李件1 016经过开口 1004，以便被扫描。对象1016由传送带1012来传递通过开口 1004，然后获取成像数据，以及传送带1012按照可控和连续方式从开口 1004移除包裹1016。因此，邮政检验人员、行李搬运人员和其他安全人员可通过无创方式来检查包裹1016的内含物是否有爆炸物、刀、枪支、违禁品等。
[0038]—示例中的系统10和/或1000的实现包括多个组件，例如电子组件、硬件组件和/或计算机软件组件中的一个或多个。在系统10和/或1000的实现中，能够组合或划分多个这类组件。如本领域的技术人员将会理解，系统10和/或1000的实现的示范组件采用和/或包括采用多种编程语言的任一种所编写或实现的一组和/或一系列计算机指令。一示例中的系统10和/或1000的实现包括任何(例如水平、倾斜或垂直)取向，用于说明的目的，本文中的描述和附图示出系统10和/或1000的实现的示范取向。
[0039]一示例中的系统10和/或系统1000的实现采用一个或多个计算机可读信号承载介质。一示例中的计算机可读信号承载介质存储用于执行一个或多个实现的一个或多个部分的软件、固件和/或汇编语言。系统10和/或系统1000的实现的计算机可读信号承载介质的示例包括图像重构器34的可记录数据存储介质和/或计算机36的大容量存储装置38。一示例中的系统10和/或系统1000的实现的计算机可读信号承载介质包括磁、电、光、生物和/或原子数据存储介质中的一个或多个。例如，计算机可读信号承载介质的实现包括软盘、磁带、CD-R0M、DVD_R0M、硬盘驱动器和/或电子存储器。在另一个示例中，计算机可读信号承载介质的实现包括通过网络(其包含系统10和/或系统1000的实现或者与其耦合)、例如电话网、局域网(“LAN”)、广域网(“WAN”)、因特网和/或无线网络中的一个或多个所传送的调制载波信号。
[0040]按照一个实施例，CT系统包括X射线源、耦合到X射线源的高压(HV)柜以及耦合到HV柜的逆变器。逆变器包括其中包含第一臂和第二臂的开关的Η桥配置(其中第一和第二臂包括相应上开关和下开关)以及包括具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂。该系统包括控制器，其配置成在开关的Η桥配置与开关的至少一个附加臂之间交错开关操作。
[0041 ]按照另一个实施例，一种制造CT系统的方法包括将X射线源耦合到高压(HV)柜，并且将逆变器耦合到HV柜。逆变器包括其中包含第一臂和第二臂的开关的Η桥配置(其中第一和第二臂包括相应上开关和下开关)以及包括具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂。该方法包括将控制器配置成在开关的Η桥配置与开关的至少一个附加臂之间交错开关操作。
[0042]按照又一个实施例，CT系统的逆变器包括其中包含第一臂和第二臂的开关的Η桥配置(其中第一和第二臂包括相应上开关和下开关)以及包括具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂。开关是可控的，以便在开关的Η桥配置与开关的至少一个附加臂之间交错开关操作。
[0043]在介绍各个实施例的元件时，限定词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在元件的一个或多个。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在包含在内，并且表示可存在除了列示元件之外的附加元件。此外，以下论述中的任何数字示例旨在是非限制性的，并且因而附加数值、范围和百分比均在所公开实施例的范围之内。
[0044]虽然先前论述一般在医疗成像的情况下提供，但是应当领会，当前技术并不局限于这类医疗的情况。在这种医疗情况中提供示例和说明是通过提供实现和应用的实例来便于说明。所公开的方式还可用于其他情况中，例如制造部件或商品的无损检查(即，质量控制或者质量审查应用)和/或包裹、盒、行李等的无创检查(即，安全或筛选应用)。
[0045]虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了所公开主题，但是应当易于理解，本公开并不局限于这类所公开实施例。相反，所公开的内容能够修改成结合前面没有描述的任何数量的变化、变更、置换或等效布置，但是其与本公开的精神和范围一致。此外，虽然以上论述了单能量和双能量技术，但是所公开的内容包含采用多于两个能量的方式。另外，虽然描述了各个实施例，但是要理解，所公开的方面可以仅包含所述实施例的一些。相应地，所公开的内容不能被看作受到前面描述限制，而是仅通过所附权利要求书的范围来限制。
【主权项】
1.一种CT系统，包括: X射线源； 高压(HV)柜，耦合到所述X射线源；以及 逆变器，耦合到所述HV柜，其中所述逆变器包括: 包括第一臂和第二臂的开关的Η桥配置，其中所述第一和第二臂包括相应上开关和下开关；以及 具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂；以及控制器，配置成在开关的所述Η桥配置与开关的所述至少一个附加臂之间交错开关操作。2.如权利要求1所述的CT系统，其中，所述Η桥仅包括4个开关。3.如权利要求1所述的CT系统，其中，开关的所述至少一个附加臂是包括第三臂和第四臂的开关的第二 Η桥配置，其中所述第三和第四臂包括相应上开关和下开关。4.如权利要求1所述的CT系统，其中，所述控制器配置成交错开关操作，使得开关的所述Η桥之一和开关的所述至少一个附加臂之一接通。5.如权利要求4所述的CT系统，其中，所述控制器还配置成使所述开关循环，使得1)开关的所述Η桥和2)开关的所述至少一个附加臂两者的所述上开关或下开关接通。6.如权利要求1所述的CT系统，还包括: 扫描架，具有可旋转基座，并且具有用于接纳待扫描对象的开口；以及 弓形探测器组合件，定位成接收来自所述X射线源的X射线。7.如权利要求1所述的CT系统，其中，所述Η桥配置和所述至少一个附加臂的所述开关是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。8.一种制造CT系统的方法，包括: 将X射线源耦合到高压(HV)柜； 将逆变器耦合到所述HV柜，所述逆变器具有: 包括第一臂和第二臂的开关的Η桥配置，其中所述第一和第二臂包括相应上开关和下开关；以及 具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂；以及将控制器配置成在开关的所述Η桥配置与开关的所述至少一个附加臂之间交错开关操作。9.如权利要求8所述的方法，其中，所述Η桥仅包括4个开关。10.如权利要求8所述的方法，其中，开关的所述至少一个附加臂是包括第三臂和第四臂的开关的第二 Η桥配置，其中所述第三和第四臂包括相应上开关和下开关。11.如权利要求8所述的方法，还包括将所述控制器配置成交错开关操作，使得开关的所述Η桥之一和开关的所述至少一个附加臂之一接通。12.如权利要求11所述的方法，还包括将所述控制器配置成使所述开关循环，使得1)开关的所述Η桥和2)开关的所述至少一个附加臂两者的所述上开关或下开关接通。13.如权利要求8所述的方法，还包括: 提供扫描架，其具有可旋转基座并且具有用于接纳待扫描对象的开口 ；以及 将弓形探测器组合件耦合到所述扫描架，所述弓形探测器组合件定位成接收来自所述X射线源的X射线。14.一种逆变器，包括: 包括第一臂和第二臂的开关的Η桥配置，其中所述第一和第二臂包括相应上开关和下开关；以及 具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂;并且 其中所述开关是可控的，以便在开关的所述Η桥配置与开关的所述至少一个附加臂之间交错开关操作。15.如权利要求14所述的逆变器，其中，所述Η桥仅包括4个开关。16.如权利要求14所述的逆变器，其中，开关的所述至少一个附加臂是包括第三臂和第四臂的开关的第二 Η桥配置，其中所述第三和第四臂包括相应上开关和下开关。17.如权利要求14所述的逆变器，其中，所述开关是可控的，以便交错开关操作，使得开关的所述Η桥之一和开关的所述至少一个附加臂之一接通。18.如权利要求17所述的逆变器，其中，所述开关还是可控的，使得1)开关的所述Η桥和2)开关的所述至少一个附加臂两者的所述上开关或下开关接通。19.如权利要求14所述的逆变器，其中，所述逆变器可定位在扫描架上，所述扫描架具有可旋转基座，并且具有用于接纳待扫描对象的开口，以及弓形探测器组合件定位成接收来自所述X射线源的X射线。20.如权利要求14所述的逆变器，其中，所述Η桥配置和所述至少一个附加臂的所述开关是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。21.如权利要求14所述的逆变器，其中，所述逆变器可定位在计算机断层扫描(CT)系统、磁共振(MR)系统和X射线系统其中之一中。
【专利摘要】CT系统包括x射线源、耦合到x射线源的高压(HV)柜以及耦合到HV柜的逆变器。逆变器包括其中包含第一臂和第二臂的开关的H桥配置，其中第一和第二臂包括相应上开关和下开关，以及包括具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂。该系统包括控制器，其配置成在开关的H桥配置与开关的至少一个附加臂之间交错开关操作。
【IPC分类】H05G1/58, H05G1/10
【公开号】CN105493636
【申请号】CN201480048697
【发明人】J.S.卡查, E.梅科宁
【申请人】通用电气公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年8月5日
【公告号】EP3042550A1, US9119592, US20150063525, WO2015034613A1
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及诊断成像，以及更具体来说涉及用于计算机断层扫描(CT)系统的改进的功率转换。
【背景技术】
[0002]通常，在计算机断层扫描(CT)成像系统中，X射线源将扇形或锥形束发射到受检者或对象、例如患者或行李件。下文中，术语“受检者”和“对象”将包括能够被成像的任何物体。波束经受检者衰减之后照射到辐射探测器阵列上。在探测器阵列所接收的经衰减的波束辐射的强度通常取决于受检者对X射线的衰减。探测器阵列的各探测器元件产生指示由各探测器元件所接收的经衰减的波束的独立电信号。将电信号传送给数据处理系统以用于分析，这最终产生图像。
[0003]—般来说，X射线源和探测器阵列围绕成像平面中的扫描架以及围绕受检者旋转。X射线源通常包括X射线管，其在焦点处发射X射线束。X射线探测器通常包括:准直仪，用于准直在探测器所接收的X射线束；闪烁器，用于将X射线转换成光能，与准直仪相邻；以及光电二极管，用于接收来自相邻闪烁器的光能并从其中产生电信号。闪烁器阵列的各闪烁器通常将X射线转换成光能。各闪烁器向与其相邻的光电二极管释放光能。各光电二极管探测光能，并且生成对应电信号。将光电二极管的输出传送给数据处理系统供图像重构。成像数据可使用以单一多色能量所生成的X射线来得到。但是，一些系统可得到多能图像，其提供用于生成图像的附加信息，并且因此包括X射线管kv在例如80与140 kV的两个离散电平之间快速切换。并且一般期望具有高频率与低频率之间的明快转变，以及如果切换过慢，则模糊能够在重构图像中发生。
[0004]CT系统的X射线发生器通常位于扫描架中，并且因而在数据获取期间在扫描架的可旋转侧围绕成像膛旋转。X射线发生器包括X射线源、高压(HV)柜以及操作上连接到滑动环的逆变器。在滑动环外部以及扫描架的固定侧上是配电单元(PDU)。逆变器通常馈送有DC电压、例如650 VDC，并且生成例如大约300 VAC的在典型的20-50 kHz的频率的AC波形。将AC频率馈送到HV柜，其具有形成DC HV电位的变压器和整流器。HV电位施加到X射线源。
[0005]按照一个已知配置，逆变器定位在旋转基座上，并且因此随数据获取组件旋转。在一个已知布置中，逆变器包括四(4)个功率开关(其按照控制逆变器电流并且因而控制转换器的输出功率的模式进行开关)的全桥或“H”配置。全桥包括两个臂，其各包括上开关和下开关。开关通常是绝缘栅双极晶体管或IGBT。在四个功率开关的这个已知配置中，两个臂中的开关按照使得各臂的上开关或下开关接通的模式来控制。通与断之间的切换按照使得形成高频逆变器电流(其又被馈送到HV柜，如所述)的方式来控制。四开关设计的一个已知开关频率为50 kHz，但是，随着探测器闪烁器技术和其他系统操作参数提高，因此以更高频率进行操作的需要也增加。
[0006]功率转换器性能一般因其最大开关频率(其作为所使用开关技术的函数)而受到限制。此外，一些转换器设计成提供变化输出电压波形，其保真度受到开关频率(例如用于双能量成像的快速kv开关)限制。增加开关频率可允许减小对于给定功率所需的磁芯面积。一些已知转换器使用包括MOSFET和碳化娃MOSFET的开关装置，但是这类装置相对非常昂贵并且能够难以封装。
[0007 ]因此，将期望具有CT系统中的改进的谐振转换器。
【发明内容】
[0008]实施例针对改进CT系统中的谐振转换器的方法和设备。
[0009]按照一个方面，CT系统包括X射线源、耦合到X射线源的高压(HV)柜以及耦合到HV柜的逆变器。逆变器包括其中包含第一臂和第二臂的开关的Η桥配置(其中第一和第二臂包括相应上开关和下开关)以及包括具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂。该系统包括控制器，其配置成在开关的Η桥配置与开关的至少一个附加臂之间交错开关操作。
[0010]按照另一方面，一种制造CT系统的方法包括将X射线源耦合到高压(HV)柜，并且将逆变器耦合到HV柜。逆变器包括其中包含第一臂和第二臂的开关的Η桥配置(其中第一和第二臂包括相应上开关和下开关)以及包括具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂。该方法包括将控制器配置成在开关的Η桥配置与开关的至少一个附加臂之间交错开关操作。
[0011]按照又一方面，CT系统的逆变器包括其中包含第一臂和第二臂的开关的Η桥配置(其中第一和第二臂包括相应上开关和下开关)以及包括具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂。开关是可控的，以便在开关的Η桥配置与开关的至少一个附加臂之间交错开关操作。
[0012]通过以下详细描述和附图，将使各种其他特征和优点显而易见。
【附图说明】
[0013]图1是结合所公开实施例的CT成像系统的示图。
[0014]图2是图1中所示系统的示意框图。
[0015]图3是例如图1和图2中所示的CT成像系统的X射线发生器和滑动环配置的示意图。
[0016]图4是例如图1和图2中所示的CT成像系统的逆变器电路的图示。
[0017]图5示出图4中所示开关的开关操作的模式。
[0018]图6示出与图4的开关和图5的模式对应的所产生电流波形。
[0019]图7是按照一实施例、与无创包裹检查系统一起使用的CT系统的示图。
【具体实施方式】
[0020]针对64层面计算机断层扫描(CT)系统来描述所公开实施例的操作环境。但是，本领域的技术人员会领会，实施例同样可适用于与其他多层面配置一起使用。此外，将针对X射线的探测和转换来描述所公开实施例。但是，本领域的技术人员还将领会，实施例同样可适用于其他高频电磁能量的探测和转换。所公开的实施例将针对“第三代” CT扫描仪来描述，但是同样可适用于其他CT系统以及脉管和外科C型臂系统和其他X射线断层扫描系统。此外，预期所公开主题可适用于其他成像系统，例如磁共振(MR)成像和X射线系统。
[0021]参照图1和图2，计算机断层扫描(CT)成像系统10示为包括表示“第三代”CT扫描仪的扫描架12。扫描架12具有x射线源14，其将x射线束16投射到在扫描架12的相对侧的探测器组合件或准直仪184射线源14包括固定靶或旋转靶。探测器组合件18由多个探测器20数据获取系统(DAS)22来形成。多个探测器20感测经过内科病人24的投射X射线，以及DAS 22将数据转换成数字信号供后续处理。各探测器20产生模拟电信号，其表示照射X射线束的强度并且因而表示其经过患者24时的经衰减波束。在获取X射线投影数据的扫描期间，扫描架12以及其上安装的组件在可旋转基座上绕旋转中心旋转。
[0022]扫描架12的旋转和X射线源14的操作由CT系统10的控制机构26来管理。控制机构26包括:x射线控制器28;以及发电机30，其向X射线源14提供电力和定时信号；以及扫描架电动机控制器32，其控制扫描架12的旋转速度和位置。图像重构器34从DAS 22接收所取样和数字化的X射线数据，并且执行高速图像重构。将重构图像作为输入应用于计算机36，其将图像存储在大容量存储装置38中。
[0023]计算机36还经由操作员控制台40接收来自操作员的命令和扫描参数，其中操作员控制台40具有某些形式的操作员接口，例如键盘、鼠标、语音激活控制器或者任何其他适当的输入设备。关联显示器42允许操作员观察来自计算机36的重构图像和其他数据。操作员提供的命令和参数由计算机36用来向DAS 22、x射线控制器28和扫描架电动机控制器32提供控制信号和信息。另外，计算机36操作台架电动机控制器44，其控制电动台架46以定位患者24和扫描架12。具体来说，台架46使患者24整体或部分移动通过扫描架开口 48。探测器组合件18的坐标系50定义:患者或Z轴52，患者24沿其移入和移出开口 48 ;扫描架周向或X轴54，探测器组合件18沿其通过；以及Y轴56，其沿从X射线源14的焦点到探测器组合件18的方向通过。
[0024]按照当前实施例，X射线源14配置成以一个或多个能量来发射X射线或X射线束16。例如，X射线源14可配置成在相对低能量多色发射谱(例如在大约80 kVp)与相对高能量多色发射谱(例如在大约140 kVp)之间进行切换。如将领会，还可操作X射线源14，以便以多于两个的不同能量来发射X射线。类似地，X射线源14可以以位于除了本文所列的能级(例如100 kVP、120 kVP等)之外的能级周围(S卩，kVp范围)的多色谱进行发射。用于发射的相应能级的选择可至少部分基于被成像解剖体。
[0025]在一些实施例中，X射线控制器28可配置成有选择地激活X射线源14，使得系统10中的在不同位置的管或发射器可相互同步或者相互无关地操作。在本文所讨论的某些实施例中，X射线控制器28可配置成提供X射线源14的快速kVp切换，以便在图像获取会话期间快速切换源14以便以相应多色能谱接连发射X射线。例如，在双能量成像情况下，X射线控制器28可操作X射线源14，使得X射线源14以两种所感兴趣的多色能谱交替地发射X射线，以使得在不同能量(即，第一投影以高能量来获 取，第二投影以低能量来获取，第三投影以高能量来获取，依此类推)来获取相邻投影。在一个这种实现中，由X射线控制器28所执行的快速kVp切换操作产生时间对齐投影数据。在一些实施例中，可利用数据获取和处理的其他模式。例如，低螺距螺旋模式、旋转-旋转轴模式、N X Μ模式(例如Ν低kVp视图和Μ高kVp视图)可用来获取双能量数据集。
[0026]参照图3，CT系统的X射线发生器位于扫描架中，并且因此在数据获取期间围绕成像膛旋转，以及扫描架包括可旋转基座和用于接纳待扫描对象的开口。X射线发生一般包括:x射线管;数据获取系统；以及弓形探测器阵列或组合件，其定位成接收来自X射线源的X射线。X射线发生器和滑动环配置300包括X射线源或管302、高压(HV)柜304以及操作上连接到滑动环308的逆变器306 J射线管302、HV柜304和逆变器306各连接并且固定到旋转基座310，旋转基座310在扫描架的旋转期间支承其每个。在旋转基座310外部并且电连接到滑动环308的是配电单元(PDU)312，其是固定的，并且因此不随X射线管302、柜304和逆变器306旋转。逆变器306通常馈送有DC电压、例如650 VDC，并且生成例如大约300 VAC的、在所指定频率、例如20 k 50 kHz的AC电压波形。AC电压然后馈送给HV柜304，其具有形成DC HV电位的变压器和整流器(未示出)。取电位然后施加到X射线管302。旋转基座310还设计具有一个或多个辅助装置314(其可包括辅助电力装置)。因此，逆变器306、HV柜304和X射线管302定位在滑动环308的旋转侧上。因此，相对低的DC电压提供给滑动环308，其然后被传递给逆变器306供调节。图3示出逆变器306定位在旋转基座310上的一个示范实施例。但是，在另一个示例(未示出)中，逆变器306是滑动环308外部的并且在扫描架的固定侧上。
[0027]参照图4，示出逆变器电路400，其包括一般与图3中所示的组件对应的逆变器402、高压(HV)柜404和X射线管或源406。按照一个实施例，逆变器电路400定位在CT系统、例如图1和图2的系统10中，以便通过开关的选择性操作或交错以增加逆变器频率并且降低功率耗散来提供高频逆变器电流。电路400另外可称作“串联谐振转换器”或交错谐振转换器，其用于向CT和其他成像装置供电，并且包括耦合到X射线源406的HV柜404和耦合到HV柜404的逆变器402。逆变器402包括开关408的Η桥配置，其包括第一臂410和第二臂412。
[0028]第一和第二臂410、412包括相应上开关414和下开关416。因此，在一个示例中，开关408的开关“A1U”418处于第一臂410中，并且是上开关414中的上开关。作为另一个示例，开关408的开关“A2L” 420处于第二臂412中，并且是下开关416中的下开关。类似地，开关A1L422和A2U 424作为开关408来包含。因此，Η桥开关410、432在所示实施例中仅包括4个开关418、422、436和438。
[0029]逆变器402包括具有相应上开关424、428和下开关420、430的开关412、434的至少一个附加臂。在所示实施例中，开关412、434的至少一个附加臂包括开关412、434的第二Η桥配置，其包括第三臂412和第四臂434。第三和第四臂412、434包括如所述的相应上开关和下开关428、430，并且因而在所示示例中还包括4个开关424、420、440和442。但是，预期第二开关412、434可以仅包括开关的一个臂、例如第三臂434，按照另一个实施例，其能够在操作中连同开关410、432—起来交错。在一个实施例中，Η桥配置410、432和至少一个附加臂434的开关是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
[0030]控制器444耦合到开关418-424和436-442，并且配置成在Η桥配置410、432与开关412、434的至少一个附加臂之间交错开关操作。控制器444包括控制线446，其各耦合到相应开关418-424和436-442。为了简化图4的图示和细节，控制线446按照缩略格式示出，但是要理解，它们各连接到相应开关，以控制其通-断操作并且交错其操作。例如，开关“Α11Γ418通过其示为元件448的相应“A1U”控制线来控制。作为另一个示例，在开关426的至少一个臂中以及在第三臂432及其上开关428中的开关“B1U” 436通过控制线448(其也表示为具有“B1U”表示)来控制。所示的所有开关418-424和436-442具有对应控制线。
[0031]参照图5，图4的控制器444配置成交错开关操作，使得开关的Η桥之一和开关的至少一个附加臂之一按照模式500接通。模式500包括一系列时间步502，其包括模式的前8个步504，并且然后所示模式中的步9 506开始重复模式500。模式500包括四个上开关508和四个下开关510，在图的顶部分别表示为“U”和“L”。模式500中的上开关508包括Al、A2、B1和B2开关。同样，模式500中的下开关510也包括A1、A2、B1和B2开关。因此，上、下和A1、A2、B1和B2开关的八种组合对应于图4的八个开关418-424和436-442。模式500因而在采用“X”所标记的每个框中示出哪些开关接通(而没有标记的开关对应地关断)。例如，在时间步“Γ512，“X”包含在框“A1U”514中，并且“X”也包含在框“B1L”516中。“接通”的开关(514、516)因此对应于图4的开关A1U 418和B1L 438。因此，通过时间步502步进，控制器444通过有选择地接通和关断开关以交错逆变器402的操作，来跟随模式500。
[0032]因此，控制器444配置成按照模式500使开关循环，使得1)开关的Η桥和2)开关的至少一个附加臂两者的上开关或下开关接通。也就是说，如在模式500中以及在图4的对应开关中能够看到，在所有时间步，“Α”和“Β”开关接通，但是切换模式，使得交错电流产生。以及如所述，在步9 506，模式重复进行，并且对应于步1 512。
[0033]要理解，开关或对应二极管将接通，这取决于电流方向。现在参照图6，示出与图4的开关和图5的模式对应的所产生电流模式600。所产生模式600对应于模式500的九个时间步。例如，在时间步1 512，与开关A1U和B1L接通时的“时间1” 602对应，电流波形604在那个时间段期间产生。类似地，由于跟随模式500并且逆变器402的开关由控制器444相应地操作，所以逆变器电流在2、3、4等…606、608、610等…的对应时间步期间形成，并且如所述，模式在步9 612开始重复进行。
[0034]此外，虽然特定一组开关在图4中示出，并且开关操作的特定模式在图5中示出，但是预期其他开关布置和操作的对应模式可包含在本公开的范围之内。因此，通过提供用于交错的附加开关，开关频率能够与附加臂的数量成比例地增加。在一个示例中，kV开关转变时间从100 ys到32 ys减少到3分之1。另外，更高转换器操作频率具有缩小变压器所需的磁性材料的尺寸的有益效果。这用来减小高频rou变压器的尺寸。另外，因开关装置中的功率耗散，功率转换器在功率输出方面可受到限制。通过交错，功率耗散相等地分布在开关臂之间(其在并联操作装置中可以不会经历)。因此，所公开的交错技术允许更高频率转换器切换，其降低CT kV开关上升和下降时间。在上升/下降时间中的这种减少能够改进双能量数据的时间分辨率或者用来减少CT双能量扫描所需的剂量。这种技术还可用来实现更高速度扫描架操作所需的超快kV上升和下降时间。因此，通过使用所公开技术所实现的更快切换速率，经历更大保真度，从而引起更快的kV切换，其允许更高带宽控制。
[0035]本文还公开的是一种按照以上具有逆变器电路400的所公开系统来制造CT系统10的方法。该方法包括将X射线源406耦合到高压(HV)柜404，并且将逆变器402耦合到HV柜404。逆变器402包括开关410、432的Η桥配置，其包括第一臂410和第二臂432。第一臂410和第二臂432包括相应上开关和下开关414、416以及具有相应上开关和下开关428、430的开关412、434的至少一个附加臂。该方法包括将控制器、例如控制器444配置成在Η桥配置410、432与开关412、434的至少一个附加臂之间交错开关操作。
[0036]该方法包括将控制器444配置成交错开关操作，使得Η桥开关410、432中的开关的其中之一和开关410、434的至少一个附加臂其中之一接通，并且还包括将控制器配置成使开关循环，使得1)开关的Η桥和2)开关的至少一个附加臂两者的上或下接通，例如模式500中所示。
[0037]现在参照图7，示出包裹/行李检查系统1000，其能够使用按照本文所公开实施例的图像获取和重构技术，并且包括其中具有开口 1004 (包裹或行李件可经过其中)的可旋转扫描架1002。可旋转扫描架1002包含一个或多个X射线能量源1006以及包括具有由闪烁器单元所组成的闪烁器阵列的探测组合件1008。还提供传送系统1010，并且传送系统1010包括传送带1012，其由结构1014支承以自动地和连续地使包裹或行李件1 016经过开口 1004，以便被扫描。对象1016由传送带1012来传递通过开口 1004，然后获取成像数据，以及传送带1012按照可控和连续方式从开口 1004移除包裹1016。因此，邮政检验人员、行李搬运人员和其他安全人员可通过无创方式来检查包裹1016的内含物是否有爆炸物、刀、枪支、违禁品等。
[0038]—示例中的系统10和/或1000的实现包括多个组件，例如电子组件、硬件组件和/或计算机软件组件中的一个或多个。在系统10和/或1000的实现中，能够组合或划分多个这类组件。如本领域的技术人员将会理解，系统10和/或1000的实现的示范组件采用和/或包括采用多种编程语言的任一种所编写或实现的一组和/或一系列计算机指令。一示例中的系统10和/或1000的实现包括任何(例如水平、倾斜或垂直)取向，用于说明的目的，本文中的描述和附图示出系统10和/或1000的实现的示范取向。
[0039]一示例中的系统10和/或系统1000的实现采用一个或多个计算机可读信号承载介质。一示例中的计算机可读信号承载介质存储用于执行一个或多个实现的一个或多个部分的软件、固件和/或汇编语言。系统10和/或系统1000的实现的计算机可读信号承载介质的示例包括图像重构器34的可记录数据存储介质和/或计算机36的大容量存储装置38。一示例中的系统10和/或系统1000的实现的计算机可读信号承载介质包括磁、电、光、生物和/或原子数据存储介质中的一个或多个。例如，计算机可读信号承载介质的实现包括软盘、磁带、CD-R0M、DVD_R0M、硬盘驱动器和/或电子存储器。在另一个示例中，计算机可读信号承载介质的实现包括通过网络(其包含系统10和/或系统1000的实现或者与其耦合)、例如电话网、局域网(“LAN”)、广域网(“WAN”)、因特网和/或无线网络中的一个或多个所传送的调制载波信号。
[0040]按照一个实施例，CT系统包括X射线源、耦合到X射线源的高压(HV)柜以及耦合到HV柜的逆变器。逆变器包括其中包含第一臂和第二臂的开关的Η桥配置(其中第一和第二臂包括相应上开关和下开关)以及包括具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂。该系统包括控制器，其配置成在开关的Η桥配置与开关的至少一个附加臂之间交错开关操作。
[0041 ]按照另一个实施例，一种制造CT系统的方法包括将X射线源耦合到高压(HV)柜，并且将逆变器耦合到HV柜。逆变器包括其中包含第一臂和第二臂的开关的Η桥配置(其中第一和第二臂包括相应上开关和下开关)以及包括具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂。该方法包括将控制器配置成在开关的Η桥配置与开关的至少一个附加臂之间交错开关操作。
[0042]按照又一个实施例，CT系统的逆变器包括其中包含第一臂和第二臂的开关的Η桥配置(其中第一和第二臂包括相应上开关和下开关)以及包括具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂。开关是可控的，以便在开关的Η桥配置与开关的至少一个附加臂之间交错开关操作。
[0043]在介绍各个实施例的元件时，限定词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在元件的一个或多个。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在包含在内，并且表示可存在除了列示元件之外的附加元件。此外，以下论述中的任何数字示例旨在是非限制性的，并且因而附加数值、范围和百分比均在所公开实施例的范围之内。
[0044]虽然先前论述一般在医疗成像的情况下提供，但是应当领会，当前技术并不局限于这类医疗的情况。在这种医疗情况中提供示例和说明是通过提供实现和应用的实例来便于说明。所公开的方式还可用于其他情况中，例如制造部件或商品的无损检查(即，质量控制或者质量审查应用)和/或包裹、盒、行李等的无创检查(即，安全或筛选应用)。
[0045]虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了所公开主题，但是应当易于理解，本公开并不局限于这类所公开实施例。相反，所公开的内容能够修改成结合前面没有描述的任何数量的变化、变更、置换或等效布置，但是其与本公开的精神和范围一致。此外，虽然以上论述了单能量和双能量技术，但是所公开的内容包含采用多于两个能量的方式。另外，虽然描述了各个实施例，但是要理解，所公开的方面可以仅包含所述实施例的一些。相应地，所公开的内容不能被看作受到前面描述限制，而是仅通过所附权利要求书的范围来限制。
【主权项】
1.一种CT系统，包括: X射线源； 高压(HV)柜，耦合到所述X射线源；以及 逆变器，耦合到所述HV柜，其中所述逆变器包括: 包括第一臂和第二臂的开关的Η桥配置，其中所述第一和第二臂包括相应上开关和下开关；以及 具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂；以及控制器，配置成在开关的所述Η桥配置与开关的所述至少一个附加臂之间交错开关操作。2.如权利要求1所述的CT系统，其中，所述Η桥仅包括4个开关。3.如权利要求1所述的CT系统，其中，开关的所述至少一个附加臂是包括第三臂和第四臂的开关的第二 Η桥配置，其中所述第三和第四臂包括相应上开关和下开关。4.如权利要求1所述的CT系统，其中，所述控制器配置成交错开关操作，使得开关的所述Η桥之一和开关的所述至少一个附加臂之一接通。5.如权利要求4所述的CT系统，其中，所述控制器还配置成使所述开关循环，使得1)开关的所述Η桥和2)开关的所述至少一个附加臂两者的所述上开关或下开关接通。6.如权利要求1所述的CT系统，还包括: 扫描架，具有可旋转基座，并且具有用于接纳待扫描对象的开口；以及 弓形探测器组合件，定位成接收来自所述X射线源的X射线。7.如权利要求1所述的CT系统，其中，所述Η桥配置和所述至少一个附加臂的所述开关是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。8.一种制造CT系统的方法，包括: 将X射线源耦合到高压(HV)柜； 将逆变器耦合到所述HV柜，所述逆变器具有: 包括第一臂和第二臂的开关的Η桥配置，其中所述第一和第二臂包括相应上开关和下开关；以及 具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂；以及将控制器配置成在开关的所述Η桥配置与开关的所述至少一个附加臂之间交错开关操作。9.如权利要求8所述的方法，其中，所述Η桥仅包括4个开关。10.如权利要求8所述的方法，其中，开关的所述至少一个附加臂是包括第三臂和第四臂的开关的第二 Η桥配置，其中所述第三和第四臂包括相应上开关和下开关。11.如权利要求8所述的方法，还包括将所述控制器配置成交错开关操作，使得开关的所述Η桥之一和开关的所述至少一个附加臂之一接通。12.如权利要求11所述的方法，还包括将所述控制器配置成使所述开关循环，使得1)开关的所述Η桥和2)开关的所述至少一个附加臂两者的所述上开关或下开关接通。13.如权利要求8所述的方法，还包括: 提供扫描架，其具有可旋转基座并且具有用于接纳待扫描对象的开口 ；以及 将弓形探测器组合件耦合到所述扫描架，所述弓形探测器组合件定位成接收来自所述X射线源的X射线。14.一种逆变器，包括: 包括第一臂和第二臂的开关的Η桥配置，其中所述第一和第二臂包括相应上开关和下开关；以及 具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂;并且 其中所述开关是可控的，以便在开关的所述Η桥配置与开关的所述至少一个附加臂之间交错开关操作。15.如权利要求14所述的逆变器，其中，所述Η桥仅包括4个开关。16.如权利要求14所述的逆变器，其中，开关的所述至少一个附加臂是包括第三臂和第四臂的开关的第二 Η桥配置，其中所述第三和第四臂包括相应上开关和下开关。17.如权利要求14所述的逆变器，其中，所述开关是可控的，以便交错开关操作，使得开关的所述Η桥之一和开关的所述至少一个附加臂之一接通。18.如权利要求17所述的逆变器，其中，所述开关还是可控的，使得1)开关的所述Η桥和2)开关的所述至少一个附加臂两者的所述上开关或下开关接通。19.如权利要求14所述的逆变器，其中，所述逆变器可定位在扫描架上，所述扫描架具有可旋转基座，并且具有用于接纳待扫描对象的开口，以及弓形探测器组合件定位成接收来自所述X射线源的X射线。20.如权利要求14所述的逆变器，其中，所述Η桥配置和所述至少一个附加臂的所述开关是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。21.如权利要求14所述的逆变器，其中，所述逆变器可定位在计算机断层扫描(CT)系统、磁共振(MR)系统和X射线系统其中之一中。
【专利摘要】CT系统包括x射线源、耦合到x射线源的高压(HV)柜以及耦合到HV柜的逆变器。逆变器包括其中包含第一臂和第二臂的开关的H桥配置，其中第一和第二臂包括相应上开关和下开关，以及包括具有相应上开关和下开关的开关的至少一个附加臂。该系统包括控制器，其配置成在开关的H桥配置与开关的至少一个附加臂之间交错开关操作。
【IPC分类】H05G1/58, H05G1/10
【公开号】CN105493636
【申请号】CN201480048697
【发明人】J.S.卡查, E.梅科宁
【申请人】通用电气公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年8月5日
【公告号】EP3042550A1, US9119592, US20150063525, WO2015034613A1
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