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新型脉冲开关电源的快速场自行车核磁共振光谱仪
摘要
在这篇文章里,我们概括的一种快速脉冲开关的电源系统的运作原理单车场核磁共振波谱仪。电源使用的一个变种,一个四象限斩波器的占空比定义平均输出电流。这个拓扑只有两家半导体所必需的驱动与数百安培几千瓦的输出功率。输出纹波电流有一个明确的形状,可以减少到可接受的值的一个精心设计的半导体控制电路和驱动程序。。该系统是计算机控制,利用脉冲发生器和数据采集卡,和具体的用户友好的自行研制的软件。比较研究质子relaxometry两家知名液晶化合物中,mbba进行检查的可重复性的测量。
1. 简介
快速循环核磁共振是一个非常强大的技术,这使得自旋-晶格弛豫研究领域从零到兆赫范围非常宽的频率范围。在这种技术的磁场是循环之间的一个固定的检测高场和任何所需的低场。通常的90℃射频脉冲,在共振与相应的频率被使用中,通常获得自由感应衰减(器)样品的反应ω=γBlow。在一个典型的实验低场值中选择一个连续的方式获得的分散之间的最低和最高频率的可能。
这种技术可以非常苛刻的针对实验设备。力学领域骑自行车可以做但标准光谱仪只能使用固体或液体样品的自快速运动的样品,这意味着,可能影响样品的介孔分子秩序。电子解决方案为外地骑自行车是更灵活,但它意味着使用标光谱仪。特别是,一个扁平电缆供电必须目前提出的稳定电流相同由电源供应器使用标准光谱
仪它必须能够快速开关(1毫秒)电流不同层次之间。此外,一个扁平磁铁必须有一个空芯为避免使用高电压实现现场快速切换和避免寄生效应由于涡流的铁芯。
许多不同的电路拓扑结构中使用的产品电力供应。在早期,目前的水平进行了调整,通过改变等效电阻放置在一系列的磁铁。这种类型的权力供应不容易由电脑控制大多数现有的能源是消散的电阻元件。后来,使用新的力量半导体双极功率晶体管,门极控制晶闸管,金属氧化物半导体场效应–晶体管(开关),和绝缘栅双极晶体管(开关)有助于减少开关时间。特别是,使用的能源存储的概念雷德菲尔德提出的证明是非常重要的减少的过渡时间从低到高场。
在大多数的扁平电缆电力供电半导体是线性控制的活性区,尽管许多进展的场效应晶体管家庭权力的限制,它们仍然存在。最近应用半导体可能推动数以百计的安培,但他们很难控制自己活性区。直到现在,该电源供应器当前主要包括对一个或多个半导体的银行每一个半导体驱动器总数的一小部分。控制这些晶体管的银行可能是困难的,特别是,由于平衡的问题。此外,这些物资是不容易扩大加入较多的功率半导体对现有的银行可能不平衡控制电路。
为了避免这些问题,我们建议使用有不同的概念上的设计与权力用品。而不是驱动功率半导体他们的活动区,我们选择开关,它们之间的饱和度和临界状态。脉冲的概念开关电源是已知的电子的领域,但是,据我们所知,还没有应用在设计与光谱仪。在这本文概述了基本的设计和运行原理的一个脉冲开关扁平电缆供电在两象限斩波器。测试的实施,电力供应用家建立磁相关冷却系统和系统控制软件。我们目前的初步测量
质子自旋晶格弛豫时间–两家知名液晶化合物中,mbba。这些结果相比其他国家出版的文学同一化合物得到不同的产品。
2. 电力供应基本的设计和工作原理
设计一个FFC的电力供应将考虑到特定负载的使用,如核磁共振,显然是一个磁铁与一个特定的阻抗,自感系数,和一些通过相关的冷却系统所消耗的电力。自从一个典型的快速外地骑自行车核磁共振实验提出与磁铁中的电流期望是在同样的意义上,这样,不是一个普通的四象限斩波器它是只需要使用一个脉冲开关电路与2象限的拓扑图1中提出的。
该电路有一个直流电压供电,两个个功率半导体S1和S2,两只二极管D1和D2与磁铁。两个半导体工作控制开关双稳定状态,和关闭。二极管D 1和D 2也可以被视为开关,开通与关断,这取决于施加的电压接线端。原则如下:(一)当电压下降 S1 S2在它们的开通状态同时二极管D1和D2关断,这样是积极的状态。目前的磁铁上增加了其最大值即U=Um,此时S1和S2是开通的(二)当S1 S2都关断电压降到 Um=1/4U磁铁能量积累与消耗由此产生的减少电流值为零,除非一个开关是关的;(三)当只有一个的开关是关闭更多或更少等效为D1或者D2都是关断的,直流电压断开电路。这种情况下理想元件电流可以不变,但由于不可避免的某些元素的存在,Im也减小。
这一电源的供电电流循环通过线圈可以建立简单的改变对S2的关闭转换到S1
的开通与关断通过适当的责任周期(区域(一)和(三)。电压U是连接到线圈在短脉冲,平均电流值将确定。过渡到一个更高的磁场能,申请获得政体。(一)在必要的时间。过渡到一个较低的值可以得到无论是与政体(三)或(二)。以后可以更有效降低了磁铁