UA120844C2 - Резонансний dc-dc перетворювач потужності з керуванням включанням і виключанням - Google Patents
Резонансний dc-dc перетворювач потужності з керуванням включанням і виключанням Download PDFInfo
- Publication number
- UA120844C2 UA120844C2 UAA201608172A UAA201608172A UA120844C2 UA 120844 C2 UA120844 C2 UA 120844C2 UA A201608172 A UAA201608172 A UA A201608172A UA A201608172 A UAA201608172 A UA A201608172A UA 120844 C2 UA120844 C2 UA 120844C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- resonant
- circuit
- switch
- switching device
- output
- Prior art date
Links
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 48
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 42
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 23
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 18
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 235000005459 Digitaria exilis Nutrition 0.000 claims 1
- 244000046146 Pueraria lobata Species 0.000 claims 1
- 235000010575 Pueraria lobata Nutrition 0.000 claims 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/338—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a self-oscillating arrangement
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/01—Resonant DC/DC converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
- H02M3/33523—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/337—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/337—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration
- H02M3/3376—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration with automatic control of output voltage or current
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/505—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M7/515—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
- H02M7/523—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with LC-resonance circuit in the main circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
- H02M1/0054—Transistor switching losses
- H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/4815—Resonant converters
- H02M7/4818—Resonant converters with means for adaptation of resonance frequency, e.g. by modification of capacitance or inductance of resonance circuits
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Даний винахід належить до резонансного DC-DC (постійної напруги у постійну напругу) перетворювача потужності, який містить ланцюг вхідної сторони, що містить позитивний та негативний вхідні виводи для прийому вхідної напруги або струму, і ланцюг вихідної сторони, який містить позитивний та негативний вихідні виводи для подачі вихідної напруги перетворювача та з'єднання з навантаженням перетворювача. Резонансний DC-DC перетворювач потужності додатково містить ланцюг випрямлення, з'єднаний між виходом резонансного контуру та ланцюгом вихідної сторони. Резонансний контур виконаний з можливістю почергової зарядки від вхідної напруги або струму та розрядки через ланцюг випрямлення за допомогою першого керованого перемикаючого пристрою відповідно до першого керуючого сигналу перемикача. Другий керований перемикаючий пристрій резонансного DC-DC перетворювача потужності виконаний з можливістю вибору першої імпедансної характеристики резонансного контуру в першому стані перемикача та вибору другої імпедансної характеристики резонансного контуру в другому стані перемикача. Ланцюг керування вихідною напругою або струмом виконаний з можливістю регулювання вихідної напруги та/або струму перетворювача за допомогою активації та переривання першого керуючого сигналу перемикача відповідно до стану перемикача другого керованого перемикаючого пристрою.
Description
напруги та/або струму перетворювача за допомогою активації та переривання першого керуючого сигналу перемикача відповідно до стану перемикача другого керованого перемикаючого пристрою.
Даний винахід відноситься до резонансного 0С-ЮОС перетворювача (перетворювача потужності постійного струму в потужність постійного струму), який містить ланцюг вхідної сторони, що містить позитивний та негативний вхідні виводи для прийому вхідної напруги або струму, і ланцюг вихідної сторони, який містить позитивний та негативний вихідні виводи для подачі вихідних потужності, напруги або струму перетворювача та з'єднання з навантаженням перетворювача. Резонансний 0С-ЮС перетворювач потужності додатково містить ланцюг випрямлення, з'єднаний між виходом резонансного контуру, або резонансної схеми, і ланцюгом вихідної сторони. Резонансний контур виконаний з можливістю почергової зарядки від вхідної напруги або струму та розрядки через ланцюг випрямлення за допомогою першого керованого перемикаючого пристрою відповідно до першого керуючого сигналу перемикача. Другий керований перемикаючий пристрій резонансного ОС-ОС перетворювача потужності виконаний з можливістю вибору першої імпедансної характеристики резонансного контуру в першому стані перемикача та вибору другої імпедансної характеристики резонансного контуру в другому стані перемикача. Ланцюг керування вихідною напругою або струмом виконаний з можливістю регулювання вихідної напруги та/або струму перетворювача за допомогою активації та переривання першого керуючого сигналу перемикача відповідно до стану перемикача другого керованого перемикаючого пристрою.
РІВЕНЬ ТЕХНІКИ
Щільність потужності та вартість компонентів є ключовими показниками продуктивності як ізольованих, так і неізольованих ОС-ОС перетворювачів потужності для забезпечення найменшого можливого фізичного розміру та/"або найменшої вартості для заданих вимог за вихідною потужністю або специфікацією. Резонансні перетворювачі потужності особливо придатні для високих частот перемикання, таких як частоти вище 1 МГц, де перемикаючі втрати стандартних топологій ЗМР5 (5м/йспей-тоде ромжег 5зирріу, імпульсне джерело живлення) (топології ВискК (понижуюча), Воо5і (підвищувальна) і так далі) неприйнятні з погляду ефективності перетворення. У цілому, через зменшення, яке відбувається в результаті, електричного та фізичного розміру компонентів ланцюгів перетворювача потужності, таких як котушки індуктивності та конденсатори, бажані високі частоти перемикання. Більш малі компоненти забезпечують можливість збільшення щільності потужності ОС-ЮС перетворювача
Зо потужності. У резонансному перетворювачі потужності вхідний напівпровідниковий перемикач типу "споррег" (переривник) (часто МОП-транзистор або БТІЗ) стандартного імпульсного джерела живлення замінений на "резонансний" напівпровідниковий перемикач. Резонансний напівпровідниковий перемикач заснований на резонансах резонансного контуру, який зазвичай містить різні ланцюги ємностей та індуктивностей для створення форми імпульсу або струму, або напруги на кінцях напівпровідникового перемикача таким чином, що, коли відбувається перемикання стану, через зазначений напівпровідниковий перемикач немає струму або на його кінцях немає напруги. Отже, розсіювання потужності в значній мірі виключається щонайменше в деяких із внутрішніх ємностей або індуктивностей вхідного напівпровідникового перемикача таким чином, що стає можливим значне збільшення частоти перемикання у НВЧ діапазоні, наприклад, до значень вище 30 МГц. Ця концепція відома в області техніки за назвою операція перемикання при нульовій напрузі та/"або нульовому струмі (25, 7его моМКаде 5у/йспіпд і/або 25, 7его ситепі 5м/йспіпа). Широко використовувані імпульсні перетворювачі потужності, які працюють під 25 і/або 2С5, часто описуються як інвертори або перетворювачі потужності класу Е, класу Е або класу ОЕ.
Однак значною проблемою залишається регулювання або керування вихідною потужністю/унапругою/струмом резонансних ЮС-ЮОС перетворювачів потужності ефективним способом. Якщо резонансний перетворювач потужності керується за допомогою широтно- імпульсної модуляції (ШІМ) "резонансного" напівпровідникового перемикача, можливість 2У5 втрачається, і ефективність перетворення потужності значно впаде. Зміна частоти перемикання резонансного перетворювача потужності також застосовувалася у перетворювачах попереднього рівня техніки для керування вихідною напругою/струмом цього резонансного перетворювача потужності, але така методика керування страждає від обмеженого діапазону регулювання вихідної напруги та збільшення втрат перетворення потужності. Керування вихідною напругою/струмом резонансного перетворювача потужності за допомогою процедури керування, що є комбінацією частоти, яка змінюється, перемикання та ШІМ, також застосовувалося в існуючих резонансних перетворювачах потужності та в цілому довело, що працює добре. На жаль, ця методика або процедура керування призводить до керуючих схем високої складності.
Інший більш простий, але все ще ефективний спосіб регулювання або керування вихідною бо потужністю/напругою/струмом резонансних ЮС-ЮС перетворювачів потужності складався у включанні та виключанні всього резонансного перетворювача потужності імпульсним способом.
Ця схема керування називається "керуванням у переривчастому режимі" або "керування включанням/виключанням". Керування у переривчастому режимі забезпечує резонансному перетворювачу потужності можливість роботи при фіксованій частоті перемикання, де ефективність перетворення є високою або оптимальною протягом періодів часу включення або активації. Протягом періодів часу, коли перетворювач потужності виключений або дезактивований, втрати потужності по суті виключені завдяки відсутності перемикаючої активності резонансного транзистора, що пускає в хід резонансний перетворювач потужності. В ідеалі керування у переривчастому режимі резонансним перетворювачем потужності призводить до регулювання повного навантаження та постійної ефективності від нуля до повного навантаження на перетворювач.
Керування включанням/виключанням перетворювачів потужності рівня техніки було досягнуто за допомогою керування напругою сигналу на керуючому виводі "резонансного" напівпровідникового перемикача, наприклад, виводі затвора МОП-транзистора. Ця схема може працювати задовільним чином у деяких застосуваннях, але для регулювання або коректування вихідної напруги та струму перетворювача потрібен керуючий сигнал зворотного зв'язку від вихідної/вторинної сторони перетворювача на керуючий вивід "резонансного" напівпровідникового перемикача. Це представляє значну проблему в ізольованих резонансних перетворювачах потужності, оскільки керуючий сигнал зворотного зв'язку повинен перетинати бар'єр із гальванічною розв'язкою між схемами первинної сторони та схемами вторинної сторони. Традиційно, для підтримки з гальванічною розв'язкою між схемами вхідної сторони та схемами вихідної сторони резонансного перетворювача потужності керуючий сигнал на резонансний напівпровідниковий перемикач передавали через відносно повільний і дорогий оптоз'єднувач або через громіздкий і повільний трансформатор. Однак, тимчасова затримка через оптоз'єднувач або трансформатор представляє серйозну перешкоду для керування включанням/виключанням резонансних перетворювачів потужності, де для забезпечення адекватного керування вихідною напругою та струмом перетворювача у високому ступені бажана швидка перехідна характеристика. Проблема часової затримки особливо яскраво виражена для високочастотних резонансних перетворювачів потужності, які працюють з
Зо частотами перемикання 20 МГц або вище.
ТСО-ШЕНГ ЧАН та ін.: "Спосіб керування первинної сторони для бездротової системи передачі енергії", періодичне видання ІЕЕЕ Тгапзасійоп5 оп Сігсийв5 апа 5узгетзв і: гедшіаг рарегв,
ІЄЕЕ, том 59, Мо. 8 розкриває бездротову систему передачі енергії (М/ЕТ5, улгеІе55 епегду
Ігапотівзбвіоп 5убіет), яка передає потужність від ланцюга первинної сторони на ланцюг вторинної сторони через бар'єр оболонки. Видання ІЄЕЕ розкриває резонансний ЮС-ЮОС перетворювач потужності на основі класу Е з індуктивним трансформатором потужності, який з'єднує ланцюг вхідної сторони та ланцюг вихідної сторони через бар'єр оболонки. Ланцюг захисту заряду містить керований перемикач (М5) вторинної сторони, який селективно з'єднує та від'єднує навантаження батареї (Мь) від виходу перетворювача потужності. Контролер первинної сторони працює за допомогою виявлення змін вхідного струму та фази вхідного реактивного опору для визначення стану перемикача (М5) вторинної сторони. Запропонований діапазон частот перемикання ОС-ЮС перетворювача потужності на основі класу Е перебуває між 83-175 кГц.
У світлі цих проблем і серйозних завдань, пов'язаних з резонансними перетворювачами потужності попереднього рівня техніки, буде бажаним надання нового керуючого механізму для керування включанням/виключанням резонансного перетворювача потужності, що виключає потребу в передачі керуючого сигналу зворотнього зв'язку від ланцюга керування вихідною напругою через бар'єр із гальванічною розв'язкою на керуючий вивід резонансного напівпровідникового перемикача. Виключення керуючого сигналу зворотнього зв'язку також буде бажаним у неізольованих перетворювачах потужності через часову затримку та зайнятість області монтажу або несучої області, пов'язаної з пересиланням керуючого сигналу зворотнього зв'язку на резонансний транзистор.
З урахуванням наведеного вище залишається серйозне завдання зменшення розміру та вартості компонентів як ізольованих, так і неїззольованих резонансних ОС-ЮОС перетворювачів потужності. Також залишається завдання забезпечення механізму керування вихідною напругою з швидкою перехідною характеристикою для забезпечення гарного регулювання вихідної напруги перетворювача навіть для високочастотних резонансних перетворювачів потужності. Отже, у високому ступені бажаний новий механізм керування для резонансних перетворювачів потужності, який спрощує керування вихідною напругою перетворювача та зменшує кількість електронних компонентів, які вимагаються для виконання регулювання вихідної напруги.
РОЗКРИТТЯ СУТНОСТІ ВИНАХОДУ
Перший аспект даного винаходу відноситься до резонансного ЮС-ЮОС перетворювача потужності, який містить ланцюг вхідної сторони, що містить позитивний та негативний вхідні виводи для прийому вхідної напруги або струму, і ланцюг вихідної сторони, що містить позитивний та негативний вихідні виводи для подачі вихідних потужності, напруги або струмів перетворювача та з'єднання з навантаженням перетворювача. Резонансний ОС-О0С перетворювач потужності додатково містить ланцюг випрямлення, з'єднаний між виходом резонансного контуру та ланцюгом вихідної сторони. Резонансний контур виконаний з можливістю почергової зарядки від вхідної напруги або струму та розрядки через ланцюг випрямлення за допомогою першого керованого перемикаючого пристрою відповідно до першого керуючого сигналу перемикача, причому частота цього керуючого сигналу перемикача становить 20 МГц або вище, більше переважно 30 МГц або вище. Другий керований перемикаючий пристрій резонансного ОС-ОС перетворювача потужності виконаний з можливістю вибору першої імпедансної характеристики резонансного контуру в першому стані перемикача та вибору другої імпедансної характеристики резонансного контуру в другому стані перемикача. Ланцюг керування вихідною напругою або струмом виконаний з можливістю регулювання або коректування вихідної напруги та/або струму перетворювача за допомогою активації та переривання першого керуючого сигналу перемикача відповідно до стану перемикача другого керованого перемикаючого пристрою.
Перша та друга імпедансні характеристики резонансного контуру можуть проявляти різні резонансні частоти та/або різні значення добротності при резонансній частоті, як пояснюється більш докладно нижче. Частота перемикання першого керуючого сигналу перемикача переважно розташована приблизно на резонансній частоті резонансного контуру, коли резонансний ОС-ЮОС перетворювач потужності є працюючим або включеним для забезпечення високої ефективності перетворення потужності.
Ланцюг керування вихідною напругою або струмом виконаний з можливістю регулювання вихідних напруги або струму перетворювача за допомогою керування станом, тобто провідним
Зо станом або непровідним станом, другого керованого перемикаючого пристрою та, тим самим, виключанням або включанням роботи даного резонансного ОС-ЮС перетворювача потужності.
Оскільки другий керований перемикаючий пристрій може бути зручно розміщений в ланцюзі вихідної сторони резонансного ЮОС-ОС перетворювача потужності, вихідна напруга перетворювача може бути відрегульована за допомогою контуру керування напругою або струмом, повністю розташованого на вихідній стороні перетворювача. Отже, регулювання вихідної напруги та/або струму ізольованих варіантів резонансного ЮОС-ЮОС перетворювача потужності може бути досягнуте за допомогою керування компонентами, розміщеними тільки в ланцюзі вторинної сторони. Потреба у подачі вихідного керуючого сигналу, такого як вихідний сигнал напруги або вихідний сигнал струму, назад на вхідну або первинну сторону таких ізольованих резонансних ОС-ЮОС перетворювачів потужності була виключена. Як згадано вище, це виключення потреби у передачі керуючого сигналу зворотнього зв'язку назад у ланцюг вхідної або первинної сторони, зокрема, на керуючий вивід першого перемикаючого пристрою, є бажаним як у неіїзольованих, так і в ізольованих варіантах даних резонансних ЮС-ЮОС перетворювачів потужності. У зв'язку з ізольованими резонансними ЮОС-ЮОС перетворювачами потужності виключення керуючого сигналу зворотнього зв'язку на перший перемикаючий пристрій ланцюга вхідної сторони усуває потребу в дорогих, громіздких ізолюючих пристроях, таких як оптоз'єднувачі або трансформатори, для передачі керуючого сигналу зворотнього зв'язку через бар'єр із гальванічною розв'язкою.
У зв'язку з неїзольованими резонансними ЮС-ОС перетворювачами потужності здатність виконання регулювання вихідної напруги та/або струму в ланцюзі вихідної сторони виключає часову затримку та зайнятість площі монтажу, пов'язану з пересиланням керуючого сигналу зворотнього зв'язку на перший перемикаючий пристрій ланцюга вхідної сторони. Це поліпшує перехідну характеристику неізольованого резонансного ЮС-ЮС перетворювача потужності таким чином, щоб забезпечувати краще регулювання вихідної напруги та/або струму перетворювача для навантаження. Ця особливість є особливо бажаною для резонансного ОС- ре перетворювача потужності, який працює при НВЧ частотах перемикання 30 МГц або вище, де короткий час затримки при включенні та виключенні перетворювача потужності поліпшує характеристики регулювання.
Другий керований перемикаючий пристрій може бути вставлений в різних місцях бо розташування схем вихідної сторони резонансного ЮС-ОС перетворювача потужності для вибору між першою та другою імпедансними характеристиками резонансного контуру. Другий керований перемикаючий пристрій бажано з'єднаний з виходом резонансного контуру.
Відповідно до одного варіанта здійснення другий керований перемикаючий пристрій з'єднаний послідовно між виходом ланцюга випрямлення та позитивним або негативним вихідним виводом для з'єднання навантаження перетворювача у провідному стані перемикача та від'єднання навантаження перетворювача в непровідному стані перемикача. Таким способом позитивний або негативний вихідний вивід і навантаження перетворювача можуть бути електрично від'єднані від іншої частини резонансного ОС-ЮС перетворювача потужності в стані вимикання цього перетворювача.
Ланцюг випрямлення бажано виконаний з можливістю прояву резистивного імпедансу при резонансній частоті резонансного контуру з приєднаним навантаженням перетворювача. У цій ситуації перша імпедансна характеристика, яка включає резонансну частоту, резонансного контуру, може бути визначена за допомогою однієї або більшої кількості взаємно з'єднаних котушок індуктивності та конденсаторів резонансного контуру з незначним впливом з боку компонентів ланцюга випрямлення. З іншого боку, коли навантаження перетворювача від'єднане від виходу ланцюга випрямлення за допомогою другого керованого перемикаючого пристрою, ланцюг випрямлення може проявляти різний і нерезистивний вхідний імпеданс, який навантажує резонансний контур. Це нерезистивне навантаження призводить до зміни імпедансних характеристик резонансного контуру таким чином, щоб вибирати другу імпедансну характеристику резонансного контуру. Така друга імпедансна характеристика резонансного контуру може проявляти більш низьку резонансну частоту та значення добротності, ніж значення добротності та резонансна частота першої імпедансної характеристики. Друга імпедансна характеристика резонансного контуру може мати більш низьку або більш високу, тобто різну резонансну частоту, ніж резонансна частота першої імпедансної характеристики резонансного контуру через те, наприклад, що котушка індуктивності та/"або конденсатор ланцюга випрямлення має/мають вплив на резонансну частоту резонансного контуру. Ці типи розходжень між першою та другою імпедансними характеристиками резонансного контуру можуть експлуатуватися для включення та відключення коливання контуру зворотнього зв'язку біля першого керованого перемикаючого пристрою, як більш докладно описано нижче.
Зо Відповідно до іншого варіанта здійснення винаходу другий керований перемикаючий пристрій з'єднаний через вихід резонансного контуру для вибору першої імпедансної характеристики резонансного контуру в непровідному стані та другої імпедансної характеристики резонансного контуру в провідному стані.
В іншому варіанті здійснення імпедансна характеристика резонансного контуру змінюється від першої імпедансної характеристики до другої імпедансної характеристики резонансного контуру за допомогою приєднання однієї або більшої кількості додаткових ємностей та/або приєднання однієї або більшої кількості додаткових індуктивностей до існуючих ємностей та індуктивностей резонансного контуру, відповідно, за допомогою другого керованого перемикаючого пристрою.
У переважному варіанті здійснення резонансного ОС-ЮС перетворювача потужності ланцюг випрямлення містить другий керований перемикаючий пристрій; і ланцюг керування виконаний з можливістю генерації керуючого сигналу для другого керованого перемикаючого пристрою синхронно з першим керуючим сигналом перемикання. У цьому варіанті здійснення відповідні функції ланцюга випрямлення та другого керованого перемикаючого пристрою об'єднані. Таким чином, другий керований перемикаючий пристрій на додаток до з'єднання та від'єднання навантаження перетворювача може працювати в якості синхронного двонапівперіодного або однонапівперіодного випрямляча та заміщати функції одного або більшої кількості звичайних випрямних діодів ланцюга випрямлення.
Ланцюг керування вихідною напругою або струмом резонансного ОС-ЮС перетворювача потужності може містити самозбудний контур зворотнього зв'язку, з'єднаний між вихідним виводом і керуючим виводом першого керованого перемикаючого пристрою. У цьому варіанті здійснення перша імпедансна характеристика резонансного контуру має конфігурацію, яка забезпечує можливість включення коливання самозбудного контуру зворотнього зв'язку, а друга імпедансна характеристика резонансного контуру має конфігурацію, яка забезпечує можливість відключення коливання самозбудного контуру зворотнього зв'язку. Отже, перемикання стану другого керованого перемикаючого пристрою може бути використане для активації та переривання роботи перетворювача потужності за допомогою включення та відключення коливання або перемикання першого керованого перемикаючого пристрою, відповідно.
Зазначений останній пристрій може, наприклад, містити транзистор, такий як МОП-транзистор, бо де самозбудний контур зворотнього зв'язку з'єднаний між виводами затвора та стоку цього
МОП-транзистора. Фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що для запобігання передачі сигналів зворотнього зв'язку самозбудного контуру зворотнього зв'язку від ланцюга вихідної сторони самозбудний контур зворотнього зв'язку переважно повністю розташований у ланцюзі вхідної сторони резонансного ОС-ЮС перетворювача потужності.
Самозбудний контур зворотнього зв'язку може містити першу внутрішню ємність перемикача, з'єднану між вихідним і керуючим виводами першого керованого перемикаючого пристрою. Самозбудний контур зворотнього зв'язку додатково містить перше джерело напруги зсуву, виконане з можливістю генерації першої регульованої напруги зсуву, і першу котушку індуктивності, переважно по суті з постійною індуктивністю, з'єднану між першим джерелом напруги зсуву та керуючим виводом першого керованого перемикаючого пристрою.
Самозбудний контур зворотнього зв'язку на додаток до першої внутрішньої ємності перемикача може містити зовнішній конденсатор, з'єднаний між вихідним і керуючим виводами першого керованого перемикача. Фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що перша внутрішня ємність перемикача може містити ємність стік-затвор МОП-транзистора, який міститься у першому керованому перемикаючому пристрої. Кілька розробок резонансного ОС-ЮС перетворювача потужності на основі самозбудного контуру зворотнього зв'язку біля перемикаючого пристрою вхідної сторони розкриті в одночасно перебуваючій на розгляді заявці зазначеного заявника РСТ/ЕР2013/072548. Фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що в даних резонансних ОС-ЮОС перетворювачах потужності можуть бути застосовані ці самозбудні контури зворотнього зв'язку.
Перша та друга імпедансні характеристики резонансного контуру, які включають та відключають коливання першого керованого перемикаючого пристрою, відповідно, можуть розрізнятися різними способами. В одному варіанті здійснення значення добротності першої імпедансної характеристики більше 5 при резонансній частоті першої імпедансної характеристики; а значення добротності другої імпедансної характеристики менше 2 при резонансній частоті другої імпедансної характеристики. В іншому варіанті здійснення резонансна частота першої імпедансної характеристики щонайменше в 1,4 рази більша, ніж резонансна частота другої імпедансної характеристики.
У діапазоні переважних варіантів здійснення резонансного 0ОС-ОС перетворювача
Зо потужності частота першого керуючого сигналу перемикача розташована на 20 МГц або вище, наприклад, 30 МГц або вище, у так званому НВЧ діапазоні. У цих варіантах здійснення обговорена вище резонансна частота першої імпедансної характеристики резонансного контуру розташована на 20 МГц або вище, або 30 МГц або вище. Резонансна частота першої імпедансної характеристики резонансного контуру переважно розташована приблизно на частоті першого керуючого сигналу перемикача. Резонансні ОС-ЮОС перетворювачі потужності переважно сприяють перемиканню при нульовій напрузі та/або нульовому струмі напівпровідникового перемикача або перемикачів, пускаючи в хід або збуджуючи резонансний контур.
Ланцюг керування вихідною напругою або струмом може містити контур регулювання, наприклад, контур регулювання напруги, струму або потужності, з'єднаний між вихідною напругою/струмом перетворювача та керуючим виводом другого керованого перемикаючого пристрою для регулювання вихідної напруги та/або струму перетворювача відповідно до однієї або більшої кількісті ОС опорних напруг або струмів. Контур регулювання напруги або струму може містити, наприклад, генератор ЮС опорної напруги, виконаний з можливістю подачі зазначеної однієї або більшої кількості ОС опорних напруг, один або більша кількість компараторів, виконаних з можливістю порівняння вихідної напруги перетворювача щонайменше з першою ЮС опорною напругою та вибору провідного стану або непровідного стану другого керованого перемикаючого пристрою залежно від результату зазначеного порівняння.
У цьому варіанті здійснення контур регулювання напруги може використовувати одну ОС опорну напругу для регулювання вихідної напруги перетворювача. Резонансний ОС-ЮОС перетворювач потужності може бути виключений, коли вихідна напруга перетворювача перевищує зазначену одну ОС опорну напругу за допомогою вибору належного стану другого керованого перемикаючого пристрою. Аналогічним чином, 0С-ЮС перетворювач потужності може бути включений, коли вихідна напруга перетворювача менша, ніж зазначена одна ОС опорна напруга за допомогою вибору протилежного стану другого керованого перемикаючого пристрою.
В альтернативному варіанті здійснення резонансного 0ОС-ЮОС перетворювача потужності контур регулювання напруги або струму містить принаймні дві різні ОС опорні напруги або 60 струми, які використовують в якості опорних для керування регулюванням виходу. У цьому варіанті здійснення генератор ОС опорної напруги виконаний з можливістю подачі першої ОС опорної напруги та другої ОС опорної напруги, де перша ОС опорна напруга вища, ніж друга ОС опорна напруга; зазначений один або більша кількість компараторів виконані з можливістю: порівняння вихідної напруги перетворювача з першою та другою ОС опорними напругами; і вибору одного з провідного та непровідного станів другого керованого перемикаючого пристрою у випадку, якщо вихідна напруга перетворювача перевищує першу ОС опорну напругу, вибору протилежного стану другого керованого перемикаючого пристрою у випадку падіння вихідної напруги перетворювача нижче другої ОС опорної напруги.
Як згадано раніше, резонансний ОС-ЮС перетворювач потужності може містити бар'єр із гальванічною розв'язкою. Бар'єр із гальванічною розв'язкою переважно розташований між ланцюгом вхідної сторони та ланцюгом вихідної сторони для забезпечення гальванічної розв'язки між вихідною напругою перетворювача та ланцюгом вхідної сторони. Цей бар'єр із гальванічною розв'язкою може містити пари магнітно з'єднаних котушок індуктивності, який містить першу котушку індуктивності, електрично з'єднану з ланцюгом вхідної сторони, і другу котушку індуктивності, електрично з'єднану з входом ланцюга випрямлення. Ця пара магнітно з'єднаних котушок індуктивності може містити трансформатор. В іншому варіанті здійснення бар'єр із гальванічною розв'язкою містить перший та другий розділові конденсатори. Перший розділовий конденсатор може бути розташований у несучій лінії сигналу резонансного перетворювача потужності, наприклад, послідовно між виходом резонансного контуру та ланцюгом випрямлення. Другий розділовий конденсатор може бути розташований у негативному проведенні напруги або проведенні заземлення резонансного перетворювача потужності між ланцюгами вихідної та вихідної сторін. Бар'єр із гальванічною розв'язкою на основі розділового конденсатора є особливо корисним у резонансних ОС-ЮОС перетворювачах потужності, які працюють при 20 МГц або вище, через відносно малі ємності, які потрібні для першого та другого конденсаторів при таких високих частотах. Ці малі ємності забезпечують кожному з першого та другого конденсатора можливість бути фізично невеликими, а також реалізації у вигляді неелектролітичних конденсаторів із поверхневим монтажем, наприклад, керамічних конденсаторів з ємністю нижче 100 нф.
Зо Фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що у даному винаході можуть бути використані всі топології резонансних ЮОС-ЮС перетворювачів потужності, наприклад, ЗЕРІС (біпдїє-епдей ргітагу іпдисіог сопмегпег, несиметричний перетворювач постійної напруги на котушках індуктивності), клас Е, клас Е, клас ОЕ або топології перетворювача, отримані з них.
Декілька зразкових топологій класу Е ізольованих і неізольованих резонансних ЮС-ЮОС перетворювачів потужності докладно описані нижче в сполученні з супутніми кресленнями.
Перший керований перемикаючий пристрій може містити один або більшу кількість напівпровідникових перемикачів, і другий керований перемикаючий пристрій може містити один або більшу кількість напівпровідникових перемикачів. Кожний з напівпровідникових перемикачів першого та другого керованих перемикаючих пристроїв може містити напівпровідниковий транзистор, такий як МОП-транзистор або БТІЗ, такий як МОП-транзистор на основі нітриду галію (Сам) або карбіду кремнію (5іС). Керуючий вивід або виводи першого керованого перемикаючого пристрою можуть відповідно містити вивід (виводи) затвора або вивід (виводи) бази зазначеного одного або більшої кількості напівпровідникових перемикачів. Керуючий вивід кожного із зазначених напівпровідникових перемикачів може приводитись в дію за допомогою першого керуючого сигналу перемикача для змінного впливу на напівпровідникові перемикачі між включеними положеннями або виключеними положеннями. Керуючий вивід або виводи другого керованого перемикаючого пристрою можуть містити вивід (виводи) затвора або вивід (виводи) бази зазначеного одного або більшої кількості напівпровідникових перемикачів.
Один варіант здійснення резонансного ОС-0ОС перетворювача потужності містить бездротовий приймач даних для прийому віддалених команд даних для керування станом перемикача для другого керованого перемикаючого пристрою. Віддалена команда даних може бути використана для переривання або активації роботи резонансного ОС-ЮС перетворювача потужності за допомогою команд, прийнятих через бездротову мережу побутової автоматизації.
Віддалена команда даних може бути введена в ланцюг керування вихідною напругою або струмом, що керує перемиканням стану другого керованого перемикаючого пристрою. Таким чином, резонансний ОС-ЮС перетворювач потужності може бути включений або виключений або відрегульований за допомогою вилученого керування. Бездротовий приймач даних може бути сумісним із різними бездротовими протоколами передачі даних промислових стандартів, таких як протоколи зв'язку 7дВее, або провідними протоколами передачі даних, такими як протокол АГ (Оідйа! Адагеззаріє Гідніпо Іпіепасе, цифровий інтерфейс висвітлення з можливістю адресації).
Фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що перший керований перемикаючий пристрій може бути сформований за допомогою одного транзистора, наприклад, МОП-приладу по типу, або декількох взаємозалежних транзисторів залежно від вибраної топології резонансного ЮС-ЮОС перетворювача потужності. У деяких варіантах здійснення перший керований перемикаючий пристрій може містити топологію напівмостового перемикача або топологію повномостового перемикача.
Бар'єр із гальванічною розв'язкою може містити трансформатор, який містить пари магнітно з'єднаних котушок індуктивності, що містить першу котушку індуктивності, електрично з'єднану з ланцюгом первинної сторони, і другу котушку індуктивності, електрично з'єднану з ланцюгом вихідної сторони. Перша та друга котушки індуктивності можуть бути окремими обмотками, намотаними навколо звичайної магнітопроникної структури для формування розв'язуючого трансформатора. В альтернативному варіанті здійснення перша та друга котушки індуктивності об'єднані в друковану плату без проміжного магнітного матеріалу. На цій друкованій платі може бути змонтований весь ОС-ЮОС перетворювач потужності.
Один варіант здійснення резонансного ОС-ЮС перетворювача потужності розташований на одній по суті плоскій несучій підкладці для формування компактного вузла перетворювача потужності одноблокового виконання та низької вартості, що добре підходить для інтеграції в різні типи побутових апаратур, такі як світлодіодні лампи та зарядні пристрої для батарей. Цей варіант здійснення резонансного ОС-ЮС перетворювача потужності містить одну по суті плоску несучу підкладку, що має першу поверхню та другу протилежну поверхню, причому ланцюг вхідної сторони, ланцюг вихідної сторони, ланцюг випрямлення, резонансний контур, перший керований перемикаючий пристрій, другий керований перемикаючий пристрій і ланцюг керування вихідною напругою або струмом розташовані на першій поверхні та/або другій поверхні. Зазначена одна плоска несуча підкладка може містити однобічну або двосторонню друковану плату, яка може містити додаткові шари між верхнім шаром, що містить першу поверхню, і нижнім шаром, що містить другу поверхню. Фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що відповідні активні та пасивні електронні компоненти ланцюга вхідної сторони,
Зо ланцюга вихідної сторони, ланцюга випрямлення, резонансного контуру, першого керованого перемикаючого пристрою, другого керованого перемикаючого пристрою та ланцюга керування вихідною напругою або струмом можуть бути прикріплені до верхньої та/або нижньої несучої поверхні за допомогою паяння або склеювання.
Другий аспект даного винаходу відноситься до способу експлуатації резонансного ОС-ЮС перетворювача потужності для генерації вихідної напруги або струму перетворювача, причому зазначений спосіб включає наступні етапи: а) почергова зарядка та розрядка резонансного контуру резонансного перетворювача від джерела вхідної напруги або струму за допомогою першого керованого перемикаючого пристрою відповідно до першого керуючого сигналу перемикача, р) випрямлення резонансного струму резонансного контуру, с) розрядка випрямленого резонансного струму в ланцюг випрямлення для виробництва випрямленої вихідної напруги, а) перемикання між першою імпедансною характеристикою або другою імпедансною характеристикою резонансного контуру за допомогою вибору першого або другого стану перемикача другого керованого перемикаючого пристрою, е) регулювання вихідної напруги або струму перетворювача за допомогою почергової активації та переривання першого керуючого сигналу перемикача відповідно до першого або другого стану перемикача другого керованого перемикаючого пристрою.
КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ
Переважні варіанти здійснення даного винаходу будуть більш докладно описані в сполученні з супутніми кресленнями, на яких: на фіг. 1 показана схематична структурна схема верхнього рівня резонансного ОС-ЮОС перетворювача потужності відповідно до переважних варіантів здійснення даного винаходу, на фіг. ТА) схематична структурна схема вузла перетворювача потужності, яка містить резонансний ОС-ЮС перетворювач потужності відповідно до переважних варіантів здійснення даного винаходу, на фіг. 2 показана спрощена схема електричного ланцюга ізольованого типу класу Е ОС-ЮОС перетворювача потужності відповідно до першого варіанта здійснення даного винаходу, на фіг. З показана спрощена схема електричного ланцюга ізольованого типу класу Е ОС-ЮОС бо перетворювача потужності згідно з другим варіантом здійснення даного винаходу,
на фіг. 4 показана спрощена схема електричного ланцюга самозбудного ізольованого ОС- рес перетворювача потужності класу Е згідно з третім варіантом здійснення даного винаходу, і на фі. 5 показана спрощена схема електричного ланцюга неіїзольованого 0С-ЮОС перетворювача потужності класу Е згідно з четвертим варіантом здійснення даного винаходу.
ДОКЛАДНИЙ ОПИС ПЕРЕВАЖНИХ ВАРІАНТІВ ЗДІЙСНЕННЯ ВИНАХОДУ
На фіг 1 показана спрощена схематична структурна схема резонансного 0С-ЮОС перетворювача 100 потужності відповідно до переважних варіантів здійснення даного винаходу.
Докладні схематичні принципові схеми зразкових варіантів здійснення даних резонансних ЮОС- рес перетворювачів потужності описані нижче за посиланням на фіг. 2, 3, 4 і 5. Резонансний ОС- ре перетворювач 100 потужності містить вхідний блок 120 і вихідний блок 150, з'єднані через необов'язковий бар'єр 140 із гальванічною розв'язкою. Бар'єр 140 із гальванічною розв'язкою може містити різні типи електроїзоляційних елементів або компонентів, таких як пари розділових конденсаторів або пари магнітно з'єднаних котушок індуктивності, таких як трансформатор. Вхідний блок 120 містить ланцюг вхідної сторони, який містить позитивний вхідний вивід 101 і негативний вхідний вивід 102 для прийому ОС або АС вхідної напруги Міп від джерела потужності або напруги. Ланцюг вхідної сторони може містити вхідний конденсатор (не показаний), електрично з'єднаний між позитивними та негативним вхідними виводами 101, 102 для формування енергетичного резервуара для джерела вхідної напруги та придушення АС компонентів пульсуючої напруги тал"або шумових компонентів ОС або АС вхідної напруги Міп.
Вихідний блок 150 містить ланцюг вихідної сторони, який містить позитивний та негативний вихідні виводи 110, 111, відповідно, для прийому ОС вихідної напруги Мом перетворювача та з'єднання з навантаженням перетворювача. Навантаження перетворювача схематично представлене за допомогою навантажувального опору КІ. Вихідний блок 150 додатково містить ланцюг випрямлення, схематично представлений символом діоду та з'єднаний між виходом резонансного контуру (не показаний) резонансного ОС-ЮС перетворювача 100 потужності та ланцюгом вихідної сторони. Вхідний блок 120 містить перший керований перемикаючий пристрій, який містить щонайменше один керований напівпровідниковий перемикач, що працює відповідно до керуючого сигналу перемикача. Керований напівпровідниковий перемикач або перемикачі можуть містити транзистор, такий як біполярний площинний транзистор, МОП- транзистор або БТІЗ, де вивід (виводи) бази або затвора з'єднані з керуючим сигналом перемикача. Керований перемикаючий пристрій з'єднаний з резонансним контуром таким чином, що він по черзі заряджається від ОС або АС вхідної напруги та розряджається через ланцюг випрямлення для виробництва ОС вихідної напруги Мом. Частота керуючого сигналу перемикача першого керованого перемикаючого пристрою відповідно встановлює частоту перемикання резонансного ОС-ЮОС перетворювача 100 потужності. Резонансний контур може бути винятково розташований у вхідному блоці 120 у деяких варіантах здійснення даного винаходу, тоді як в інших варіантах здійснення резонансний контур може містити деякі пасивні компоненти бар'єра 140 з гальванічною розв'язкою та/або ланцюга випрямлення. Резонансний контур переважно містить щонайменше один конденсатор і щонайменше одну котушку індуктивності, з'єднані один з одним. Резонансний ЮС-ЮОС перетворювач 100 потужності додатково містить ланцюг 160 керування вихідною напругою або струмом, що виконаний з можливістю регулювання ОС вихідної напруги Мом за допомогою активації та переривання обговореного раніше керуючого сигналу перемикача першого керованого перемикаючого пристрою відповідно до стану перемикача другого керованого перемикаючого пристрою (не показаний). Стан перемикача другого керованого перемикаючого пристрою керується за допомогою керуючої лінії або дроту 112, що може бути з'єднаний з підходящим керуючим виводом другого керованого перемикаючого пристрою, як обговорюється більш докладно нижче. Коли керуючий сигнал перемикача першого керованого перемикаючого пристрою переривається або зупиняється, тобто не перемикає, резонансний контур більше не заряджається або не збуджується, а ОС вихідна напруга Мол поступово знижується через струм, що витягається навантаженням перетворювача. Коли керуючий сигнал перемикача першого керованого перемикаючого пристрою активується, резонансний контур знову заряджається або збуджується за допомогою першого керованого перемикаючого пристрою та подає резонансний струм на ланцюг випрямлення та ланцюг вихідної сторони таким чином, що ОС вихідна напруга
Мош поступово зростає.
Різні типи керуючих механізмів використовують у різних варіантах здійснення даного резонансного ОС-ЮС перетворювача потужності для керування активацією та перериванням керуючого сигналу перемикача першого керованого перемикаючого сигналу. В одному варіанті здійснення другий керований перемикаючий пристрій виконаний з можливістю з'єднання та бо від'єднання навантаження КІ перетворювача таким чином, що імпедансні характеристики резонансного контуру змінюються. В іншому варіанті здійснення імпедансна характеристика резонансного контуру змінюється за допомогою перемикання другого керованого перемикаючого пристрою між провідним станом і непровідним станом, наприклад, додаючи одну або більшу кількість додаткових ємностей або індуктивностей у резонансний контур. Ця зміна імпедансних характеристик резонансного контуру в деяких варіантах здійснення може бути виявлена за допомогою резонансного фазового детектора 130. Резонансний фазовий детектор 130 може бути виконаний з можливістю відстеження через лінію 131 відстеження сигналу резонансної напруги або резонансного струму резонансного контуру. Резонансний фазовий детектор 130 може бути виконаний з можливістю виміру зміни фази або амплітуди між резонансним струмом і резонансною напругою при номінальній резонансній частоті зазначеного контуру, викликаного зміною імпедансних характеристик резонансного контуру, викликаних перемиканням стану другого керованого перемикаючого пристрою.
Резонансний фазовий детектор 130 може генерувати керуючий сигнал перемикання для першого перемикаючого пристрою та подавати цей керуючий сигнал 133 на керуючий вивід або виводи резонансного контуру, такий як вивід бази або затвора, як обговорювалося вище. В одному переважному варіанті здійснення даного резонансного ЮОС-ЮОС перетворювача 100 потужності резонансний фазовий детектор 130 інтегрований у самозбудний контур зворотнього зв'язку, сформований біля першого керованого перемикаючого пристрою. Таким чином, коливання самозбудного контуру зворотнього зв'язку або включено, або відключено відповідно до стану перемикача другого керованого перемикаючого пристрою, як більш докладно обговорено нижче з посиланням на фіг. 4 і 5.
На фіг. ТА) схематично показано, як резонансні ЮОС-ЮС перетворювачі 100 потужності відповідно до переважних варіантів здійснення даного винаходу можуть бути розташовані на одній по суті плоскій несучій підкладці 180, такій як друкована плата. Резонансний ЮОС-ОС перетворювач потужності, змонтований на такій одній несучій підкладці 180, формує компактний вузол перетворювача потужності одноблокового виконання та низької вартості, що добре підходить для інтеграції в різні типи побутових апаратур, такі як світлодіодні лампи та зарядні пристрої для батарей. Крім того, монтаж вхідного блоку 120, бар'єра 140 з гальванічною розв'язкою та вихідним блоком 150 на загальній несучій підкладці забезпечує можливість
Зо високої ефективності перетворення потужності завдяки тому, що ланцюги вхідної та вихідної сторін резонансного ОС-ЮОС перетворювача потужності поміщені поблизу один одного. Одна по суті плоска несуча підкладка 180 може містити верхню або першу поверхню 182 та другу протилежну поверхню (не показана). Фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що активні та пасивні електронні компоненти розглянутого варіанта здійснення резонансного ЮС- рС перетворювача потужності можуть бути прикріплені до верхньої та/або нижньої несучої поверхні, наприклад, за допомогою паяння або склеювання. Ці пасивні й активні електронні компоненти можуть містити відповідні напівпровідникові перемикачі, конденсатори, котушки індуктивності, виводи, компаратори й т.п. варіантів 200, 300, 400 ї 500 здійснення резонансного 0С-ОсС перетворювача потужності, обговорюваних докладно нижче й ілюстрованих на фіг. 2, 3, 4 і 5. Аналогічно, відповідні траєкторії електричних дротів можуть бути сформовані на верхній/нижній несучих поверхнях однієї плоскої несучої підкладки 180 для зв'язку блоків 120, 130, 140, 150, 160 ланцюга необхідним способом. Верхня або нижня поверхня 182 по суті плоскої несучої підкладки 180 також містить позитивний вхідний вивід 101 і негативний вхідний вивід 102 для прийому ЮС або АС вхідної напруги Ми від джерела потужності або напруги зазначеного перетворювача. Верхня або нижня поверхня 182 по суті плоскої несучої підкладки 180 містить позитивний та негативний вихідні виводи 110, 111, відповідно, для подачі ОС вихідної напруги Можш разом із супутніми вихідними потужністю та струмом, генеруючими за допомогою перетворювача на передбачуване навантаження, наприклад, світлодіодні пристрої або лампи.
Резонансні ОС-ЮС перетворювачі 100 потужності відповідно до переважних варіантів здійснення даного винаходу можуть містити необов'язково бездротовий або провідний приймач 190 даних для прийому віддалених команд даних для ланцюга 160 керування вихідною напругою або струмом. Віддалена команда даних може бути використана для переривання, активації або регулювання роботи резонансного ЮС-ЮС перетворювача потужності через ланцюг 160 керування вихідною напругою або струмом. Віддалена команда даних може бути піддана операції логічного АБО за допомогою керуючого сигналу перемикача, іншим способом забезпеченого ланцюгом 160 керування вихідною напругою або струмом через сигнальний дріт або лінію 112. Таким чином, резонансний 0С-ЮОС перетворювач потужності може бути включений або виключений або відрегульований за допомогою вилученого керування та може 60 бути інтегрований з бездротовою або дротовою мережею побутової автоматизації.
Необов'язковий приймач 190 даних може бути сумісним з різними бездротовими протоколами передачі даних промислових стандартів, таких як протоколи зв'язку 7дВее, або дротовими протоколами передачі даних, такими як протокол ВАГ. (Оідна! Адагеззабіє Сідпіпуд Іпіегасе, цифровий інтерфейс освітлення з можливістю адресації).
На фіг. 2 показана схема електричного ланцюга ізольованого ОС-ЮОС перетворювача 200 потужності класу Е. Перетворювач 200 потужності містить вхідний блок 220 і вихідний блок 250, з'єднані через використовуваний при необхідності бар'єр 240 із гальванічною розв'язкою, сформований за допомогою послідовних або розділових конденсаторів 32 і 33. Ланцюг 220 вхідної сторони містить позитивний вхідний вивід 202 і негативний вхідний вивід 201 для прийому ОС або АС вхідної напруги Ми від джерела потужності або напруги. Вхідний конденсатор (не показаний) може бути додатково з'єднаний між позитивними та негативним вхідними виводами 201, 202 для формування енергетичного резервуара для джерела вхідної напруги та придушення АС компонентів пульсуючої напруги та/"або шумових компонентів ОС або АС вхідної напруги Ми. Ланцюг 220 вхідної сторони додатково містить резонансний контур, як обговорено нижче, що по черзі заряджається від ОС або АС вхідної напруги Ми і розряджається через ланцюг 250 випрямлення класу Е за допомогою першого керованого перемикаючого пристрою 51. У даному варіанті здійснення перемикаючий пристрій містить один керований напівпровідниковий транзистор або перемикач 51. Фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що в інших варіантах здійснення даного винаходу перший керований перемикаючий пристрій 51 може містити множину керованих напівпровідникових транзисторів або перемикачів. Перший керований перемикаючий пристрій 51 може містити, наприклад, напівмостовий пристрій з парою розташованих один над одним напівпровідникових транзисторів або перемикачів у відповідному варіанті здійснення класу ОЕ резонансного ОС-ЮС перетворювача потужності. Один керований напівпровідниковий перемикач 51 може містити транзистор, такий як МОП-транзистор або БТІЗ, наприклад, МОП-транзистор на основі нітриду галію (Сам) або карбіду кремнію (іс).
Резонансний контур містить щонайменше першу котушку 11 індуктивності, перший конденсатор С1, що може бути паразитною ємністю частини 51, і другу котушку 12 індуктивності та розділові конденсатори С2 і СЗ бар'єру 240 з гальванічною розв'язкою. Ємність розділового
Ко) конденсатора СЗ може бути набагато більша, ніж ємність С2, наприклад, більша, ніж в 10 разів більша, таким чином, що в установці резонансної частоти резонансного контуру впливом ємності СЗ можна зневажати. Зарядка та розрядка або порушення резонансного контуру слідує за прикладенням першого керуючого сигналу перемикача до керуючого виводу або виводу 204 затвора напівпровідникового перемикача 51 таким чином, що перемикач 51 змінюється між провідним/включеним станом і непровідним/виключеним станом при частоті першого керуючого сигналу перемикача, коли резонансний перетворювач 200 потужності активний або включений.
Перетворювач 200 потужності переважно сконструйований або виконаний таким чином, що частота першого керуючого сигналу перемикача розташована у безпосередній близькості до резонансної частоти резонансного контуру, коли вибраний включений або провідний стан другого керованого перемикаючого пристрою 52, як докладно пояснюється нижче. Отже, частота перемикання резонансного перетворювача 200 потужності відповідає частоті першого керуючого сигналу перемикача, коли цей перетворювач включений або активний. Перемикання стану напівпровідникового перемикача 51 генерує резонансний струм у резонансному контурі, що протікає від виходу цього резонансного контуру через ланцюг випрямлення класу Е вихідного блоку 250 для виробництва випрямленої ОС вихідної напруги Мол на кінцях ємності випрямлення. Ланцюг випрямлення класу Е містить котушку ІЗ індуктивності, випрямний діод
Б1 і конденсатор С4. Фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що котушка ІЗ індуктивності та конденсатор С4 можуть впливати на установку резонансної частоти резонансного контуру залежно від розмірів перетворювача. Однак, вплив випрямляючих компонентів, 3 ії Сб4 може бути мінімальним у тих варіантах здійснення перетворювача потужності, де ланцюг випрямлення виконаний з можливістю проявлення по суті резистивного вхідного імпедансу при резонансній частоті резонансного контуру, коли перемикач 52 перебуває у своєму провідному або включеному стані. Конденсатори С5 і Сб забезпечують стабільну вихідну напругу або струм перетворювача.
Крім того, вихідний блок містить позитивний та негативний вихідні виводи 210, 211, відповідно, які подають ОС вихідну напругу Мош перетворювача на навантаження Кі. перетворювача 200 потужності класу Е. Навантаження перетворювача на кресленні схематично ілюстроване за допомогою навантажувального опору КІ, але на практиці містить різні типи електричних навантажень, наприклад, комплект світлодіодів або перезаряджаюча батарея і т.п. бо Другий керований напівпровідниковий перемикач 52 поміщений між позитивним вихідним вузлом 209 ланцюга випрямлення та навантаженням КІ. перетворювача. Отже, 52 поміщений послідовно з навантаженням перетворювача таким чином, що вона від'єднана від перетворювача 200 класу Е, коли перемикач 52 переключений у свій виключений або непровідний стан. У такому виключеному стані 52 конденсатор 36 електрично ізольований від ланцюга випрямлення перетворювача, але може миттєво подавати потужність на навантаження перетворювача, тоді як ОС вихідна напруга перетворювача потужності відхиляється через струм, який витягається навантаженням КІ перетворювача. У протилежній ситуації, коли 52 поміщений у свій включений або провідний стан, позитивний вихідний вузол 209 ланцюга випрямлення з'єднаний з навантаженням КІГ. перетворювача, а випрямляючі конденсатори С5 і
Сб поміщені паралельно таким чином, щоб формувати об'єднаний вихідний конденсатор перетворювача 200 потужності. Фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що другий керований напівпровідниковий перемикач 52 переважно розроблений або вибраний таким чином, що його опір у включеному стані помітно менше, ніж еквівалентний опір навантаження, наприклад, щонайменше в 10 разів менше, для мінімізації втрат потужності у включеному стані в 52 і падіння напруги на 52.
Другий керований напівпровідниковий перемикач 52 переважно містить щонайменше один
МОП-транзистор, такий як МОП-транзистор п типу. Другий керований напівпровідниковий перемикач 52, зрозуміло, може бути сформований за допомогою множини паралельно з'єднаних окремих напівпровідникових перемикачів, таких як множина паралельно з'єднаних
МОП-транзисторів.
Фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що компонування другого керованого напівпровідникового перемикача 52 працює для з'єднання навантаження КІ перетворювача з виходом випрямляча у провідному стані перемикача 52 та від'єднання навантаження Кі. перетворювача від вихідного вузла 209 випрямляча в непровідному стані перемикача 52. Це по суті змінює навантаження на виході резонансного контуру, представлене ланцюгом випрямлення через те, що еквівалентний вхідний імпеданс ланцюга випрямлення помітно зростає, коли навантаження КІ перетворювача від'єднане за допомогою перемикача 52. Ця зміна навантаження на виході резонансного контуру, викликана перемиканням стану перемикача 52, змінює імпедансні частотні характеристики резонансного контуру таким чином,
Зо що він проявляє іншу та різну імпедансну частотну характеристику в непровідному стані перемикача 52 (коли навантаження перетворювача від'єднане) Ця зміна імпедансних характеристик за частотою резонансного контуру може, наприклад, містити зміну значення добротності та/або зміну резонансної частоти. Імпедансні частотні характеристики резонансного контуру можуть бути представлені його імпедансними характеристиками, як видно на виході перемикаючого транзистора 51, тобто виводі затвора 51 у даному варіанті здійснення.
Добротність імпедансних характеристик резонансного контуру може змінюватися, наприклад, від значення між 5 і 20 у провідному стані перемикача 52 вниз до значення між 0,512 у непровідному стані перемикача 52. Резонансна частота резонансного контуру може знижуватися, наприклад, з коефіцієнтом десь між 1,4 і 3, таким як близько 1,41 від провідного стану до непровідного стану перемикача 52, наприклад, від приблизно 30 МГц до приблизно 21
МГц. Перетворювач 200 потужності класу Е додатково містить ланцюг 260 керування вихідною напругою, яка виконана з можливістю регулювання ЮС вихідної напруги Мош за допомогою включення/активації або відключення/переривання першого керуючого сигналу перемикача на вивід 204 затвора першого перемикача 51 відповідно до вибору першої імпедансної характеристики або другої імпедансної характеристики резонансного контуру. Ланцюг керування вихідною напругою містить компаратор 208 і генератор ОС опорної напруги (не показаний), який подає ОС опорну напругу Мегє на перший вхід компаратора 208. Вихід компаратора з'єднаний з виводом 212 затвора перемикача 52 таким чином, що вихід компаратора вибирає один із провідного стану та непровідного стану перемикача 52 залежно від логічного рівня виходу компаратора. Механізм керування ланцюга керування вихідною напругою, який включає або відключає керуючий сигнал затвора на перемикачі 51, може реагувати на вибрані імпедансні характеристики резонансного контуру, який керується станом перемикача 52, за допомогою різних механізмів виявлення та керування. В одному варіанті здійснення резонансний фазовий детектор 230 виконаний з можливістю відстеження через лінію 231 відстеження сигналу резонансної напруги або резонансного струму резонансного контуру, як описано у сполученні з резонансним фазовим детектором 130. У випадку реагування резонансний фазовий детектор 230 виконує подачу керуючого сигналу 233 на вивід 204 затвора першого перемикача 51 для вибіркової активації або переривання перемикання стану 51.
Інший варіант здійснення механізму керування ланцюга керування вихідною напругою містить самозбудний контур зворотнього зв'язку, з'єднаний між виводом стоку, тобто вихідним виводом, і виводом 204 затвора перемикача 51. Перша імпедансна характеристика резонансного контуру має конфігурацію, яка забезпечує можливість включення коливання самозбудного контуру зворотнього зв'язку за допомогою розробки підходящого коефіцієнта зворотнього зв'язку. Отже, сигнал затвора перемикача 51 буде активним або включеним і перемикаючим при частоті коливання, заданою амплітудною та фазовою характеристикою коефіцієнта зворотнього зв'язку самозбудного контуру зворотнього зв'язку. Ця частота коливання є частотою перемикання перетворювача 200 класу Е під час активної або включеної роботи та зазвичай буде розташована близько до максимуму імпедансу резонансного контуру, де коефіцієнт зворотнього зв'язку має найбільшу амплітуду. Навпроти, друга імпедансна характеристика резонансного контуру має конфігурацію, що забезпечує можливість відключення або переривання коливання самозбудного контуру зворотнього зв'язку за допомогою зміни коефіцієнта зворотнього зв'язку самозбудного контуру зворотнього зв'язку підходящим способом. Коли коливання самозбудного контуру зворотнього зв'язку переривається, керуючий сигнал затвора на затворі 204 перемикача 51 відключається або переривається, наприклад, зрізується до постійного рівня напруги нижче граничної напруги 51, якщо він є МОП-транзистором. Як пояснено вище, ланцюг керування вихідною напругою активує або перериває/деактивує перетворювач 200 класу Е за допомогою керування станом другого перемикача 52, стан перемикача якого у свою чергу включає або відключає власні коливання контуру зворотнього зв'язку біля перемикача 51. Останній визначає частоту перемикання перетворювача 200 потужності класу Е. Отже, включений або провідний стан перемикача 52, коли приєднане навантаження перетворювача, включає нормальну або включену роботу перетворювача 200 потужності класу Е. Крім того, перетворювач 200 потужності класу Е переключений у виключений або неробочий стан за допомогою вибору виключеного стану другого перемикача 52, коли від'єднане навантаження перетворювача, за допомогою сигналу затвора на вивід 212 затвора 52. Таким чином, ланцюг 260 керування вихідною напругою забезпечує керування включанням/виключанням перетворювача 200 потужності класу Е для регулювання ОС вихідної напруги через перемикання стану перемикача
Зо 52 високоефективним і зручним способом. Зокрема, керування включанням/виключанням виконують за допомогою зміни стану перемикача 52, поміщеного на вторинній або вихідній стороні перетворювача 200 потужності класу Е, від керуючого сигналу, отриманого з ланцюга вторинної сторони. Отже, регулювання ЮС вихідної напруги досягається без передачі якого- небудь керуючого сигналу через бар'єр із гальванічною розв'язкою, сформованих за допомогою послідовних конденсаторів 32 і 33 у даному варіанті здійснення, на перемикач 51 у ланцюзі вхідної сторони, як більш докладно пояснено нижче з посиланням на варіанти здійснення ЮС- рсС перетворювача потужності на основі власного коливання, показаних на фіг. 4 і 5.
Частота керуючого сигналу перемикача на затворі 204 перемикача 51 переважно становить 20 МГц або вище, або навіть вище 30 МГц для забезпечення так званого ОС-ЮОС перетворювача 200 потужності НВЧ типу. Керуючий сигнал перемикача може містити ШІМ модульований керуючий сигнал. Ланцюг випрямлення може містити випрямляч на діодній основі або синхронний випрямляч перед випрямляючим конденсатором для виробництва вихідної напруги перетворювача Мом, як ОС вихідної напруги. Перетворювач 200 потужності класу Е може містити конденсатор 31, з'єднаний через виводи стоку або джерела перемикача 51 або розташованого паралельно їм для збільшення резонансного струму та/або регулювання/точного настроювання резонансної частоти перетворювача 200 класу Е. Аналогічно, ще один додатковий конденсатор 34 може бути розташований паралельно випрямному діоду 01 для регулювання робочого циклу резонансного перетворювача 200 потужності.
На фіг. З показана спрощена схема електричного ланцюга ізольованого типу класу Е ОС-ЮОС перетворювача 300 потужності відповідно до другого варіанта здійснення даного винаходу.
Основне розходження між даним перетворювачем 300 класу Е та попереднім варіантом 200 здійснення класу Е лежить в інтеграції функцій окремого випрямного діода 01 та другого керованого напівпровідникового перемикача 52 перетворювача 200 класу Е в одному компоненті 52 даного перетворювача 300 потужності класу Е. Фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що обговорені вище ознаки, функції та компоненти першого варіанта здійснення перетворювача 200 класу Е також можна застосовувати до даного варіанта здійснення перетворювача 300 потужності класу Е. Аналогічно відповідні ознаки і компоненти першого та другого варіантів здійснення перетворювачів 200, 300 потужності класу Е були оснащені відповідними посилальними позначеннями для легкого зіставлення.
Фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що розташування та керування другого керованого напівпровідникового перемикача 52 у перетворювачі 300 потужності класу Е служить двом різним функціям. Перша функція аналогічна функціональності перемикача 52 перетворювача 200 класу Е, обговореного вище, тобто для з'єднання навантаження Кі. перетворювача з виходом випрямляча у провідному стані перемикача 52 та від'єднання навантаження КГ. перетворювача від виходу випрямляча в непровідному стані перемикача 52.
Навантаження на вихід резонансного контуру, прикладене до ланцюга випрямлення, змінюється між провідним і непровідним станами перемикача 52, як обговорено вище, через те, що еквівалентний вхідний імпеданс ланцюга випрямлення помітно зростає, коли навантаження КІ. перетворювача від'єднане за допомогою перемикача 52. Ця зміна навантаження на виході резонансного контуру, викликана перемиканням стану перемикача 52, змінює імпедансні характеристики резонансного контуру таким чином, що він проявляє другу та різну імпедансну характеристику в непровідному стані перемикача 52 (коли навантаження перетворювача від'єднане). Це перемикання стану керується за допомогою контуру керування напругою, що містить компаратор 308, і ланцюгом 305 включення або приведення затвора. Вихід ланцюга 305 приведення затвора з'єднаний з виводом 312 затвора перемикача 52 та виконаний з можливістю визначення стану перемикача 52, тобто провідного або непровідного. Ланцюг керування (не показаний) з'єднаний з ланцюгом 305 включення затвора таким чином, що коли перемикач 52 перебуває у провідному стані під час нормальної або включеної роботи перетворювача 300 потужності класу Е, керуючий сигнал затвора на затворі 312 синхронно перемикається на керуючий сигнал затвора перемикача 51 на вхідному блоці 320. Таким чином, перемикач 52 працює в якості синхронного однонапівперіодного випрямляча та заміщає роботу випрямного діода 01 перетворювача 200 потужності класу Е. Випрямляюча дія перемикача 52 генерує ОС вихідну напругу Мол Перетворювача через випрямляючий конденсатор 35, з'єднаний через негативний та позитивний вихідні виводи 310, 311 перетворювача 300 потужності класу Е.
Перетворювач 300 потужності класу Е може містити конденсатор З1, як показано, з'єднаний через виводи стоку або джерела перемикача 51 або розташованого паралельно їм для збільшення резонансного струму та/або регулювання/точного настроювання резонансної частоти перетворювача 300 класу Е. Аналогічно, ще один додатковий конденсатор 34 може
Зо бути розташований паралельно інтегрованим випрямному перемикачу та перемикачу 52 навантаження перетворювача для регулювання робочого циклу резонансного перетворювача 300 потужності. Також для приведення в дію керованого перемикача 52 для синхронного випрямлення може бути використаний самозбудний привод затвора, таким чином, може бути відвернений зв'язок через бар'єр розв'язки.
На фіг. 4 показана спрощена схема електричного ланцюга самозбудного ізольованого ЮС- рсС перетворювача 400 потужності класу Е відповідно до третього варіанта здійснення даного винаходу. Основне розходження між даним перетворювачем 400 класу Е та попереднім перетворювачем 200 класу Е, обговореному в сполученні з фіг. 2, лежить у розташуванні самозбудного контуру зворотнього зв'язку, з'єднаного між вихідним виводом або виводом стоку першого керованого напівпровідникового перемикача 51 та керуючим виводом 404 перемикача 51. Самозбудний контур зворотнього зв'язку містить конденсатор 37 зворотнього зв'язку, з'єднаний між виводами стоку та затвором перемикача 51, і послідовну котушку 14 індуктивності, розміщену між виводом 404 затвору та джерелом Мьах напруги зсуву. Власне коливання керованого напівпровідникового перемикача або транзистора 51 досягається за допомогою належного фазового зрушення, індукованого за допомогою комбінації конденсатора 37 зворотнього зв'язку та котушки І 4 індуктивності затвора в комбінації з належним посиленням за напругою, забезпеченою першою імпедансною характеристикою резонансного контуру.
Отже, коли другий керований напівпровідниковий перемикач 52 поміщений у провідний стан, тобто з навантаженням КІ перетворювача, приєднаного до виходу перетворювача, власне коливання перемикача або транзистора 51 включено. Коли транзистор 51 є самозбудним, перетворювач 400 потужності включений або виконаний з можливістю подачі ОС вихідної напруги та струму на навантаження Кі перетворювача. У протилежному стані, тобто виключеному стані, перемикача 52 резонансний контур, який містить щонайменше 11, 12, С1 і
С2, проявляє імпедансну характеристику, відмінну від першої імпедансної характеристики, через від'єднання навантаження КІ перетворювача від виходу ланцюга випрямлення. Друга імпедансна характеристика резонансного контуру має конфігурацію, яка забезпечує можливість відключення коливання самозбудного контуру зворотнього зв'язку біля транзисторного перемикача 51. Це може бути досягнуто за допомогою розробки другої імпедансної характеристики резонансного контуру із зниженим значенням добротності та/або зміненою бо резонансною частотою у порівнянні з першою імпедансною характеристикою. Значення добротності при резонансній частоті першої імпедансної характеристики, наприклад, може бути більше 5 або 10, тоді як значення добротності при резонансній частоті другої імпедансної характеристики може бути менше 2 або 1. Крім того, резонансна частота першої імпедансної характеристики може бути розташована на необхідній/цільовій частоті перемикання ОС-ЮОС перетворювача 400 потужності, наприклад, 20 МГц або вище або 30 МГц або вище, тоді як резонансна частота другої імпедансної характеристики, наприклад, може бути щонайменше в 1,4 рази нижче, ніж резонансна частота першої імпедансної характеристики. Фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що функціональність раніше обговорених резонансних фазових детекторів 130, 230, 330 інтегрована в самозбудний контур зворотнього зв'язку, сформований біля транзистора 51. Таким чином, коливання самозбудного контуру зворотнього зв'язку або включено, або відключено відповідно до стану перемикача другого керованого перемикача 52.
Фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що кожний із зображених конденсаторів
С7, С8 ї С1 на практиці може представляти внутрішні ємності пристрою тільки транзисторного перемикача 51, наприклад, ємності стік-затвор, затвор-джерело та стік-джерело варіанта здійснення перемикача 51 з МОП-транзистором. В альтернативному варіанті одна або більша кількість внутрішніх ємностей пристрою можуть бути доповнені з'єднаним паралельно зовнішнім конденсатором для забезпечення необхідної ємності. Фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що обговорені вище ознаки, функції та компоненти контуру керування вихідною напругою, ланцюга випрямлення та бар'єра гальванічної розв'язки першого варіанта здійснення перетворювача 200 класу Е також можна застосовувати до відповідних компонентів і ланцюгів даного варіанта здійснення перетворювача 400 потужності. Отже відповідні компоненти першого та третього варіантів здійснення перетворювачів 200, 400 потужності класу Е були оснащені відповідними посилальними позначеннями для легкого зіставлення.
На фіг. 5 показана спрощена схема електричного ланцюга неізольованого резонансного ЮС-
ОС перетворювача 500 потужності класу Е згідно з четвертим варіантом здійснення даного винаходу. Основне розходження між даним перетворювачем 500 класу Е та попереднім перетворювачем 200 класу Е, обговореному в сполученні з фіг. 2, лежить у відсутності бар'єра з гальванічною розв'язкою між вхідним блоком 520 і вихідним блоком 550 і різному з'єднанні другого керованого напівпровідникового перемикача 52. Вихідна напруга Мол перетворювача
Зо регулюється за допомогою почергової активації та переривання першого керуючого сигналу перемикача на вивід 512 затвора напівпровідникового перемикача 52 для включення та відключення резонансного перетворювача 500 потужності, як обговорено у зв'язку з описом попередніх варіантів здійснення резонансного перетворювача потужності. Регулювання ОС вихідної напруги Мол перетворювача 500 потужності виконується за допомогою ланцюга 560 керування вихідною напругою, який містить ланцюг 515 узгодження, з'єднаний з вихідною напругою Мол перетворювача та компаратором 508. Опорний вхід компаратора 508 з'єднаний з
ОС опорною напругою Ме, а інший вхід компаратора приймає ОС вихідну напругу після узгодження. Як пояснено вище, вихідний сигнал компаратора забезпечує керуючий сигнал на вивід затвора другого керованого перемикача 52 для почергового його перемикання між його провідним і непровідним станами залежно від рівня ОС вихідної напруги відносно ОС опорної напруги Ме. Даний ОС-ОС перетворювач 500 потужності містить самозбудний контур зворотнього зв'язку, схематично показаний блоком 530 ланцюга, для вимикання та включення перетворювача 500 потужності залежно від вибраного стану перемикача 52. Самозбудний контур зворотнього зв'язку може бути з'єднаний між вихідним виводом або виводом стоку першого керованого напівпровідникового перемикача 51 та керуючим виводом 504 перемикача 91, як обговорено вище у зв'язку з третім варіантом здійснення.
Хоча напівпровідниковий перемикач 52 кожного з раніше обговорених варіантів 200, 300, 400 здійснення перетворювача потужності послідовно з'єднаний між виходом резонансного контуру та навантаженням перетворювача, відповідний перемикач 52 даного перетворювача 500 потужності з'єднаний через вихід резонансного контуру та негативний шинопровід 511 живлення або заземлення перетворювача 500 потужності. Резонансний контур перетворювача 500 потужності містить щонайменше 11, 12 ії С1. Отже, перемикач 52 функціонує як розімкнутий ланцюг, коли він поміщений у непровідний стан або виключений стан за допомогою належного вихідного сигналу компаратора на вивід 512 затвора 52. Отже, перемикач 52 представляє по суті відсутність навантаження на виході резонансного контуру у своєму непровідному стані таким чином, щоб вибирати першу імпедансну характеристику резонансного контуру. У провідному стані перемикач 52 є по суті ланцюгом короткого замикання на виході резонансного контуру на заземлюючу або негативну лінію живлячої напруги через низькоіїмпедансний тракт, оскільки опір у включеному стані перемикача 52 може бути істотно менше, ніж імпеданс бо резонансного контуру. Отже, резонансний контур проявляє другу та переважно помітно різну імпедансну характеристику у провідному стані 52. Аналогічним чином, як обговорювалося у зв'язку з самозбудним контуром третього варіанта 400 здійснення, друга імпедансна характеристика резонансного контуру має конфігурацію, яка забезпечує можливість відключення коливання самозбудного контуру зворотнього зв'язку біля транзисторного перемикача 51. Це може бути досягнуто за допомогою виконання резонансного контуру з другою імпедансною характеристикою, яка проявляє знижене значення добротності та/або змінену резонансну частоту в порівнянні з аналогічними ознаками першої імпедансної характеристики. Значення добротності при резонансній частоті першої імпедансної характеристики, наприклад, може бути більше 5 або 10, тоді як значення добротності при резонансній частоті другої імпедансної характеристики може бути менше 2 або 1. Крім того, резонансна частота першої імпедансної характеристики може бути 20 МГц або вище, така як 30
МгГу або вище, тоді як резонансна частота другої імпедансної характеристики може бути нижче, наприклад, щонайменше в 1,4 рази нижче.
Claims (18)
1. Резонансний ОС-ОС перетворювач (100) потужності, який містить: - одну по суті плоску несучу підкладку (180), що має першу поверхню та другу протилежну поверхню, - ланцюг (120) вхідної сторони, що містить позитивний та негативний вхідні виводи (101, 102) для прийому вхідної напруги або струму, - ланцюг (150) вихідної сторони, що містить позитивний та негативний вихідні виводи (110, 111) для подання вихідних потужностей, напруги або струму перетворювача та з'єднання з навантаженням перетворювача, - ланцюг випрямлення, з'єднаний між виходом резонансного контуру та ланцюгом (150) вихідної сторони, причому резонансний контур виконаний з можливістю почергової зарядки від вхідної напруги або струму та розрядки через ланцюг випрямлення за допомогою першого керованого перемикаючого пристрою (51) відповідно до першого керуючого сигналу (233) перемикача, при Зо цьому частота цього керуючого сигналу (233) перемикача становить 20 МГц або вище, більше переважно 30 МГц або вище, - другий керований перемикаючий пристрій (52), виконаний з можливістю вибору першої імпедансної характеристики резонансного контуру в першому стані перемикача та вибору другої імпедансної характеристики резонансного контуру в другому стані перемикача, - ланцюг (160) керування вихідною напругою або струмом, виконаний з можливістю регулювання вихідних напруги та/або струму перетворювача за допомогою активації та переривання першого керуючого сигналу (233) перемикача відповідно до стану перемикача другого керованого перемикаючого пристрою (52), - причому ланцюг (120) вхідної сторони, ланцюг (150) вихідної сторони, ланцюг випрямлення, резонансний контур, перший керований перемикаючий пристрій (51), другий керований перемикаючий пристрій (52) та ланцюг (160) керування вихідною напругою або струмом прикріплені на першій поверхні та/або другій поверхні зазначеної однієї по суті плоскої несучої підкладки (180).
2. Резонансний ОС-ЮС перетворювач потужності за п. 1, який відрізняється тим, що другий керований перемикаючий пристрій (52) з'єднаний послідовно між виходом ланцюга випрямлення та позитивним або негативним вихідним виводом (110, 111) для з'єднання навантаження перетворювача у провідному стані перемикача та від'єднання навантаження перетворювача у непровідному стані перемикача.
3. Резонансний ОС-ЮС перетворювач потужності за п. 1, який відрізняється тим, що другий керований перемикаючий пристрій (52) приєднаний на кінцях виходу резонансного контуру для вибору першої імпедансної характеристики резонансного контуру в непровідному стані та другої імпедансної характеристики резонансного контуру в провідному стані.
4. Резонансний Ю0С-ЮОС перетворювач потужності за п. 2 або 3, який відрізняється тим, що ланцюг випрямлення містить другий керований перемикаючий пристрій (52), і ланцюг керування виконаний з можливістю вироблення керуючого сигналу (212) для другого керованого перемикаючого пристрою (52) синхронно з першим керуючим сигналом (233) перемикача.
5. Резонансний ЮОС-ЮС перетворювач потужності за будь-яким із пп. 1-4, який відрізняється тим, що ланцюг (160) керування вихідною напругою або струмом містить:
самозбудний контур зворотного зв'язку, з'єднаний між вихідним виводом і керуючим виводом (204) першого керованого перемикаючого пристрою (51), причому перша імпедансна характеристика резонансного контуру має конфігурацію, яка забезпечує можливість включення коливання самозбудного контуру зворотного зв'язку, і друга імпедансна характеристика резонансного контуру має конфігурацію, яка забезпечує можливість відключення коливання самозбудного контуру зворотного зв'язку.
6. Резонансний ЮС-ЮС перетворювач потужності за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що значення добротності першої імпедансної характеристики більше 5 при резонансній частоті першої імпедансної характеристики, і значення добротності другої імпедансної характеристики менше 2 при резонансній частоті другої імпедансної характеристики.
7. Резонансний ЮС-ЮС перетворювач потужності за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що резонансна частота першої імпедансної характеристики щонайменше в 1,4 рази більша, ніж резонансна частота другої імпедансної характеристики.
8. Резонансний ЮС-ЮС перетворювач потужності за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що ланцюг керування вихідною напругою або струмом містить: контур регулювання напруги або струму, з'єднаний між виводом вихідної напруги перетворювача та керуючим виводом другого керованого перемикаючого пристрою (52) для регулювання вихідної напруги перетворювача відповідно до однієї або більшої кількості ОС опорних напруг або струмів.
9. Резонансний Ю0С-ЮС перетворювач потужності за п. 8, який відрізняється тим, що контур регулювання напруги або струму містить: генератор ОС опорної напруги, виконаний з можливістю подання зазначених однієї або більшої кількості ОС опорних напруг або струмів, один або більшу кількість компараторів (208), виконаних з можливістю порівняння вихідної напруги перетворювача щонайменше з першим ОС опорної напруги та вибору провідного стану або непровідного стану другого керованого перемикаючого пристрою (52) залежно від результату порівняння.
10. Резонансний 0С-ЮС перетворювач потужності за п. 9, який відрізняється тим, що Зо генератор ОС опорної напруги виконаний з можливістю подання першої ОС опорної напруги та другої ОС опорної напруги, де перша ОС опорна напруга вища, ніж друга ОС опорна напруга, причому зазначені один або більшу кількість компараторів (208) виконані з можливістю: порівняння вихідної напруги перетворювача з першою та другою ОС опорними напругами, і вибору одного з провідного та непровідного станів другого керованого перемикаючого пристрою (52) у випадку, якщо вихідна напруга перетворювача перевищує першу ОС опорну напругу, вибору протилежного стану другого керованого перемикаючого пристрою (52) у випадку падіння вихідної напруги перетворювача нижче другої ОС опорної напруги.
11. Резонансний 0С-ЮС перетворювач потужності за п. 5, який відрізняється тим, що самозбудний контур зворотного зв'язку містить: першу внутрішню ємність перемикача, з'єднану між вихідним і керуючим виводами першого керованого перемикаючого пристрою (51), перше джерело напруги зсуву, виконане з можливістю вироблення першої регульованої напруги зсуву, першу котушку (14) індуктивності, переважно по суті з постійною індуктивністю, з'єднану між першим джерелом напруги зсуву та керуючим виводом (204) першого керованого перемикаючого пристрою (51).
12. Резонансний ЮОС-ЮС перетворювач потужності за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що містить бар'єр (140) із гальванічною розв'язкою, розташований між ланцюгом вхідної сторони та ланцюгом вихідної сторони.
13. Резонансний ОС-ЮОС перетворювач потужності за п. 12, який відрізняється тим, що бар'єр із гальванічною розв'язкою містить перший та другий сполучні конденсатори.
14. Резонансний ЮОС-ЮОС перетворювач потужності за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що містить топологію перетворювача, вибрану з групи, яка містить клас Е, клас Е, клас ОЕ.
15. Резонансний ЮС-ЮОС перетворювач потужності за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що перший керований перемикаючий пристрій містить один або більшу кількість напівпровідникових перемикачів і другий керований перемикаючий пристрій містить один або більшу кількість напівпровідникових перемикачів,
причому кожний з напівпровідникових перемикачів містить напівпровідниковий транзистор, такий як МОП-транзистор або БТІЗ, такий як МОП-транзистор на основі нітриду галію (сам) або карбіду кремнію (510).
16. Резонансний ЮС-ЮС перетворювач потужності за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що додатково містить: бездротовий або дротовий приймач (190) даних для прийому віддалених команд даних для керування станом перемикача другого керованого перемикаючого пристрою (52).
17. Резонансний ЮОС-ЮОС перетворювач потужності за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що зазначена одна по суті плоска несуча підкладка (180) містить односторонню або двосторонню друковану плату.
18. Спосіб експлуатації резонансного ОС-ЮС перетворювача (100) потужності для генерування вихідної напруги або струму перетворювача, який включає наступні етапи: а) почергова зарядка та розрядка резонансного контуру зазначеного резонансного перетворювача від джерела вхідної напруги за допомогою першого керованого перемикаючого пристрою (51) відповідно до першого керуючого сигналу (233) перемикача, що має частоту 20 МГц або вище, більше переважно 30 МГц або вище, р) випрямлення резонансного струму резонансного контуру, с) розрядка випрямленого резонансного струму в ланцюг випрямлення для виробництва випрямленої вихідної напруги, 4) перемикання між першою імпедансною характеристикою або другою імпедансною характеристикою резонансного контуру за допомогою вибору першого або другого стану перемикача другого керованого перемикаючого пристрою (52), е) регулювання вихідної напруги або струму перетворювача за допомогою почергової активації та переривання першого керуючого сигналу (233) перемикача відповідно до першого або другого стану перемикача другого керованого перемикаючого пристрою (52), причому ланцюг (120) вхідної сторони, ланцюг (150) вихідної сторони, ланцюг випрямлення, резонансний контур, перший керований перемикаючий пристрій (51), другий керований перемикаючий пристрій (52) та ланцюг (160) керування вихідною напругою або струмом прикріплені на першій поверхні та/або другій поверхні зазначеної однієї по суті плоскої несучої підкладки (180). І іш ван Кн в ШУ і ЩО | щк | З ще ГА ня ш- Я Е пкйсу і-ї те нен ше в ї х й : рек ня " п нен ен НН нн ме Ф
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP14156928 | 2014-02-27 | ||
| PCT/EP2015/053977 WO2015128397A1 (en) | 2014-02-27 | 2015-02-26 | On and off controlled resonant dc-dc power converter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA120844C2 true UA120844C2 (uk) | 2020-02-25 |
Family
ID=50184777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA201608172A UA120844C2 (uk) | 2014-02-27 | 2015-02-26 | Резонансний dc-dc перетворювач потужності з керуванням включанням і виключанням |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9991805B2 (uk) |
| EP (1) | EP3111546A1 (uk) |
| CN (1) | CN106063104B (uk) |
| CA (1) | CA2935806A1 (uk) |
| MX (1) | MX357520B (uk) |
| RU (1) | RU2672260C2 (uk) |
| TW (1) | TWI689165B (uk) |
| UA (1) | UA120844C2 (uk) |
| WO (1) | WO2015128397A1 (uk) |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10063284B2 (en) * | 2014-03-04 | 2018-08-28 | Triune Ip Llc | Isolation for communication and power |
| US9967984B1 (en) | 2015-01-14 | 2018-05-08 | Vlt, Inc. | Power adapter packaging |
| DE102015106335A1 (de) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betreiben eines Gleichstromwandlers |
| US10264664B1 (en) | 2015-06-04 | 2019-04-16 | Vlt, Inc. | Method of electrically interconnecting circuit assemblies |
| US20180175741A1 (en) * | 2015-06-16 | 2018-06-21 | Npc Tech Aps | A galvanically isolated resonant power converter assembly |
| FR3041190B1 (fr) * | 2015-09-16 | 2018-11-09 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Procede et dispositif d'alimentation d'un circuit electronique dans un vehicule automobile, et module de controle electronique correspondant |
| CN105356564B (zh) * | 2015-12-09 | 2019-04-09 | 深圳市英特源电子有限公司 | 无线能量接收系统 |
| DE102016222408A1 (de) * | 2016-11-15 | 2018-05-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Energieversorgungsvorrichtung und Verfahren zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung |
| TWI666969B (zh) * | 2017-01-06 | 2019-07-21 | 日商東芝照明技術股份有限公司 | 電源裝置以及具備此電源裝置的照明裝置 |
| US11038477B2 (en) * | 2017-06-30 | 2021-06-15 | Airily Technologies, LLC | High gain resonant amplifier for resistive output impedance |
| US10277140B2 (en) | 2017-08-31 | 2019-04-30 | Google Llc | High-bandwith resonant power converters |
| US10298138B2 (en) | 2017-08-31 | 2019-05-21 | Google Llc | Programmable power adapter |
| JP6380637B1 (ja) * | 2017-09-21 | 2018-08-29 | オムロン株式会社 | 絶縁型双方向ｄｃ／ｄｃ変換装置及び絶縁型双方向ｄｃ／ｄｃ変換回路の制御方法 |
| US10461651B2 (en) * | 2017-12-05 | 2019-10-29 | Abb Schweiz Ag | Soft-switching power converters using air-core resonant inductor |
| US10476367B2 (en) * | 2018-03-23 | 2019-11-12 | National Research Council Of Canada | Voltage and current triggered switch, and step-down DC-DC converters containing such a switch |
| WO2019202354A1 (ja) * | 2018-04-20 | 2019-10-24 | 日産自動車株式会社 | 共振型電力変換装置の制御方法および共振型電力変換装置 |
| JP6858725B2 (ja) * | 2018-04-20 | 2021-04-14 | 株式会社京三製作所 | Ｄｃ／ｄｃコンバータ、及びｄｃ／ｄｃコンバータの制御方法 |
| US11296529B2 (en) | 2018-05-21 | 2022-04-05 | Scandinova Systems Ab | Output rectifier and arrangement comprising an output rectifier |
| TWI840390B (zh) * | 2018-09-26 | 2024-05-01 | 義大利商埃格特羅尼克工程股份公司 | 用於傳送電力至電力負載之系統 |
| US10666147B1 (en) * | 2018-11-14 | 2020-05-26 | Navitas Semiconductor, Inc. | Resonant converter control based on zero current detection |
| US11057074B2 (en) * | 2019-07-18 | 2021-07-06 | Cosemi Technologies, Inc. | Data and power communication cable with galvanic isolation protection |
| EP4107848A4 (en) * | 2020-03-04 | 2024-03-20 | Redisem Ltd. | CONTROLLER, CURRENT TRANSFORMER AND ASSOCIATED METHODS |
| IT202000016423A1 (it) * | 2020-07-07 | 2022-01-07 | St Microelectronics Srl | Circuito generatore di impulsi, sistema e procedimento corrispondenti |
| US11394302B2 (en) | 2020-08-10 | 2022-07-19 | Terminal Power LLC | DC-DC auto-converter module |
| EP3982513B1 (en) * | 2020-10-08 | 2022-12-14 | Melexis Technologies NV | Transmitter for power line communication |
| US11258296B1 (en) * | 2020-11-20 | 2022-02-22 | Abb Schweiz Ag | Shared resonant turn off circuit |
| TWI772180B (zh) * | 2021-09-13 | 2022-07-21 | 群光電能科技股份有限公司 | 應用在led照明裝置的電源轉換器 |
| CN114583932B (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-26 | 茂睿芯（深圳）科技有限公司 | 一种用于llc谐振变换器的控制电路和控制方法 |
| FR3135368A1 (fr) * | 2022-05-03 | 2023-11-10 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Convertisseur d’énergie électrique et système de conversion d’énergie électrique associé |
| CN114884352B (zh) * | 2022-05-07 | 2024-06-11 | 浙江大学 | 一种具有升降压功能的部分功率变换器及其控制方法 |
| CN115765453B (zh) * | 2023-01-10 | 2023-04-21 | 陕西中科天地航空模块有限公司 | 一种零电流开关谐振dc/dc电源的控制电路 |
| CN117811335B (zh) * | 2023-12-29 | 2024-07-19 | 无锡中感微电子股份有限公司 | 低电压纹波的直流-直流转换器 |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1225479B (it) | 1987-11-19 | 1990-11-14 | Fiar Fabbrica Italiana Apparec | Convertitore risonante perfezionato, ad alta efficacia di conversione e bassa impedenza d'uscita |
| US5991171A (en) * | 1998-02-05 | 1999-11-23 | Pi Electronics (H.K.) Ltd. | DC-to-DC converters |
| US6084792A (en) * | 1998-08-21 | 2000-07-04 | Vpt, Inc. | Power converter with circuits for providing gate driving |
| EA008526B1 (ru) * | 2002-05-16 | 2007-06-29 | СОВМЕСТНОЕ МОЛДО-РОССИЙСКОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ЭЛКОН", С.р.л. | Регулируемый резонансный преобразователь напряжения и способ регулируемого резонансного преобразования постоянного напряжения в постоянное |
| JP2005168167A (ja) * | 2003-12-02 | 2005-06-23 | Honda Motor Co Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| WO2006114719A1 (en) * | 2005-04-26 | 2006-11-02 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Resonant dc/dc converter with zero current switching |
| CN1992493B (zh) * | 2005-12-30 | 2011-05-18 | 艾默生网络能源系统北美公司 | 一种谐振直流/直流变换器及其控制方法 |
| US7889519B2 (en) * | 2006-01-12 | 2011-02-15 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparatus for a resonant converter |
| TWI314808B (en) | 2006-09-06 | 2009-09-11 | Delta Electronics Inc | Resonance converter and driving method for synchronous rectifier thereof |
| US8446744B2 (en) * | 2008-03-06 | 2013-05-21 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method for controlling a switching device of a resonant power converter, especially in order to provide a required power, especially for an X-ray generator |
| JP2010140675A (ja) * | 2008-12-09 | 2010-06-24 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 電源装置 |
| CN102136801B (zh) | 2010-01-21 | 2014-02-19 | 台达电子工业股份有限公司 | 谐振转换器以及其间歇模式控制方法 |
| US20150162840A1 (en) * | 2010-02-18 | 2015-06-11 | Arda Power Inc | Dc-dc converter circuit using an llc circuit in the region of voltage gain above unity |
| JP2013520148A (ja) * | 2010-02-18 | 2013-05-30 | ピーター ヴァルダマー レーン | 高入力対出力電圧変換のためのｄｃ−ｄｃコンバータ回路 |
| US9059636B2 (en) * | 2010-02-18 | 2015-06-16 | Peter Waldemar Lehn | DC-DC converter circuit using LLC circuit in the region of voltage gain above unity |
| JP5933548B2 (ja) | 2010-08-18 | 2016-06-08 | フィンシックス コーポレイションＦｉｎｓｉｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 超高周波スイッチングセルベースの電力変換器 |
| KR101516988B1 (ko) * | 2011-01-26 | 2015-05-04 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 스위칭 전원 장치 |
| TWI458234B (zh) * | 2011-03-28 | 2014-10-21 | Delta Electronics Shanghai Co | 直流對直流轉換器、電力變換器及其控制方法 |
| US10903753B2 (en) * | 2011-03-29 | 2021-01-26 | Texas Instruments Incorporated | Resonant isolated converters for power supply charge balancing systems and other systems |
| EP2732678A2 (en) | 2011-07-15 | 2014-05-21 | Nxp B.V. | Resonant converter control |
| US9343988B2 (en) * | 2011-08-05 | 2016-05-17 | Triune Systems, LLC | Current mode regulator |
| JP5549659B2 (ja) * | 2011-10-28 | 2014-07-16 | 株式会社村田製作所 | スイッチング電源装置 |
| ITRE20120021A1 (it) * | 2012-04-02 | 2013-10-03 | Igor Spinella | Metodo ed apparato per il trasferimento di potenza elettrica |
| US9484821B2 (en) * | 2013-11-04 | 2016-11-01 | Futurewei Technologies, Inc. | Adjustable resonant apparatus for power converters |
-
2015
- 2015-02-26 RU RU2016130008A patent/RU2672260C2/ru active
- 2015-02-26 CA CA2935806A patent/CA2935806A1/en not_active Abandoned
- 2015-02-26 CN CN201580010375.9A patent/CN106063104B/zh active Active
- 2015-02-26 WO PCT/EP2015/053977 patent/WO2015128397A1/en active Application Filing
- 2015-02-26 EP EP15709122.4A patent/EP3111546A1/en not_active Ceased
- 2015-02-26 MX MX2016011004A patent/MX357520B/es active IP Right Grant
- 2015-02-26 UA UAA201608172A patent/UA120844C2/uk unknown
- 2015-02-26 TW TW104106333A patent/TWI689165B/zh active
- 2015-02-26 US US15/110,002 patent/US9991805B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MX357520B (es) | 2018-07-12 |
| CN106063104B (zh) | 2020-01-17 |
| MX2016011004A (es) | 2016-11-30 |
| CN106063104A (zh) | 2016-10-26 |
| US9991805B2 (en) | 2018-06-05 |
| EP3111546A1 (en) | 2017-01-04 |
| US20160365795A1 (en) | 2016-12-15 |
| TWI689165B (zh) | 2020-03-21 |
| RU2016130008A3 (uk) | 2018-09-04 |
| TW201607226A (zh) | 2016-02-16 |
| CA2935806A1 (en) | 2015-09-03 |
| WO2015128397A1 (en) | 2015-09-03 |
| RU2672260C2 (ru) | 2018-11-13 |
| RU2016130008A (ru) | 2018-03-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| UA120844C2 (uk) | Резонансний dc-dc перетворювач потужності з керуванням включанням і виключанням | |
| EP1356575B1 (en) | Isolated drive circuitry used in switch-mode power converters | |
| JP6473756B2 (ja) | 共振降圧ｄｃ−ｄｃ電力コンバータ | |
| US6570343B1 (en) | Device for turning on light and illumination apparatus | |
| US7102898B2 (en) | Isolated drive circuitry used in switch-mode power converters | |
| US10038389B2 (en) | Method for controlling a converter | |
| EP1552595B1 (en) | Capacitively coupled power supply | |
| EP1130753B1 (en) | Switching power supply apparatus | |
| KR102432265B1 (ko) | 정류 회로 및 이를 포함하는 장치 | |
| KR20150031064A (ko) | 충전 제어 장치, 충전 제어 방법 및 이를 구비한 무선전력 수신장치 | |
| JP2017508437A (ja) | 共振コンバータにおける適応型同期スイッチング | |
| JP2017537588A (ja) | コンバータ | |
| CN109906538B (zh) | 功率发射器以及用于无线地传输功率的方法 | |
| KR20090069329A (ko) | 이차 회로를 피딩하기 위한 일차 회로 및 공급 회로 | |
| EP1820371A1 (en) | Method and a driver circuit for led operation | |
| KR101256032B1 (ko) | 솔리드 스테이트 스위칭 회로 | |
| JP2001161065A (ja) | スイッチング電源装置及びそれを用いたａｃアダプタ | |
| WO2019170781A1 (en) | A resonant power converter | |
| JP7185676B2 (ja) | 半導体リレー装置 | |
| WO2019016026A1 (en) | DC-DC POWER CONVERTER WITH ENHANCED OUTPUT CURRENT RESOLUTION | |
| JP2022535537A (ja) | 電気負荷に電力を供給するためのコンバータ |