CN104428851B - 具有共享电流路径和隔离势垒的转换器 - Google Patents

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Abstract

一种转换器(1)包括具有磁耦合到至少一个次级侧(10)的至少一个初级侧(8)的至少一个或者多个变压器(2,5),其中初级侧(8)通过隔离势垒(11)与次级侧(10)电隔离,其中第一变压器(2)包括第一组线圈(3)和第二组线圈(4),并且第二变压器(5)包括第三组线圈(6)和第四组线圈(7),其中第一组线圈(3)串联连接至第三组线圈(6),其中次级侧之一(9)配置为连接至外部输出单元(13),其中另一次级侧(10)配置为连接至外部输入源(14),其中两个次级侧(9,10)通过第二隔离势垒(12)相互电隔离,其中配置为连接至外部电源(17)的初级侧(8)包括配置为驱动变压器(2,5)的装置。该转换器使用输入侧和输出侧之间的共享电流路径和隔离的电流至电流传递从而以高精度复制输入电流为输出电流。

Description

具有共享电流路径和隔离势垒的转换器
技术领域
本发明涉及一种包括具有磁耦合到至少一个次级侧的至少一个初级侧的至少一个或者多个变压器,其中,初级侧通过隔离势垒(isolation barrier)与次级侧电隔离,其中,第一变压器包括第一组线圈和第二组线圈,并且第二变压器包括第三组线圈和第四组线圈,其中,第一组线圈串联连接至第三组线圈,其中,次级之一配置为连接至外部输出单元。
背景技术
众所周知,在信号或者电力变压器系统内在磁(或者感应)耦合中使用隔离势垒,以将初级侧与次级侧电隔离,从而保护次级侧上的电路并且消除共模噪声。
US5097229A公开一种具有高精度和10K伏特输入-输出隔离的模拟直流至1MHz信息通道。该信息通道具有接收模拟输入信号并且其输出由方波发生器调制并且提供给变压器的初级绕组的中心接头的电压至电流转换器。在输出侧,变压器的次级绕组提供信号给恢复模拟输入信号的精密整流器。该配置没有公开次级侧上的输入和输出之间的隔离势垒,由此使得电路易受潜在损害的外部影响。该配置不包括测量装置或能够根据输出侧的负载电阻调整到变压器的电力的调节装置。
发明内容
本发明的目的
本发明的目的是提供一种能够以高精度复制输入电流的转换器。
本发明的目的是提供一种使用具有共享电流路径的两个变压器从初级单元向两个次级单元传递(transfer)能量的转换器。
本发明的目的是提供一种能够补偿输出侧处的负载阻抗的转换器。
本发明的目的是提供一种能够维持到输入变压器的调节后的能量供应的转换器。
本发明的描述
如上提及,本发明涉及一种转换器,该转换器特征在于,另一次级侧配置为连接至外部输入源,其中,两个次级侧通过第二隔离势垒相互电隔离,其中,配置为连接至外部电源的初级侧包括配置为驱动变压器的装置。
这提供特别适用于电流至电流变换的转换器,其中,输出侧与输入侧电隔离。这提供次级输入侧和次级输出侧之间的隔离的电流至电流传递,其中,输入电流以高精度复制为输出电流。该配置使得输入电流能够传递至初级侧并且然后传递至输出侧,这是因为相同电流流过两个变压器。
根据本发明的一个实施例,第二组线圈连接至第一整流电路。
这使得从初级侧传递至输出侧的能量能够被整流为输出电流。可以使用连接至整流电路的平滑电路使整流后的输出电流平滑,以使得输出电流的波纹进一步被减小。可替代地,如果期望很低的波纹,则电压调节电路或者另一滤波装置可以连接至整流电路。第一组线圈的极性可以相对于第二组线圈和/或第三组线圈布置,以使得它们具有相同的极性或者相反的极性。
根据本发明的一个实施例,第四组线圈连接至第二整流电路。
这使得从初级侧传递至输入侧的能量能够被整流为输入电流。可以使用连接至整流电路的平滑电路使整流后的输出电流平滑,以使得输出电流或电压的波纹进一步被减小。可替代地,如果期望很低的波纹,则电压调节电路或者另一滤波装置可以连接至整流电路。第四组线圈的极性可以相对于第二组线圈和/或第三组线圈布置,以使得它们具有或者相同的极性或者相反的极性。这使得两个变压器中的多组线圈能够根据转换器的期望配置相互相对布置。在一个实施例中,初级侧上的多组线圈具有与次级侧上的多组线圈相反的极性。
根据本发明的一个实施例,第一组线圈连接至配置为驱动初级侧并且配置为连接至外部电源的开关模式电路。
这使得开关模式电路能够使用开关模式信号基于由电源施加的电力驱动第一组线圈和第三组线圈。可以使用滤波装置(诸如电容器)对开关模式信号进行滤波,以使得仅AC信号被传送至第一变压器。
根据本发明的一个实施例,至少一个测量电路布置在初级侧并且配置为测量通过互连的两组线圈中的至少一个的能量,其中测量电路连接至配置为连接至外部电源并且配置为基于来自测量电路的测量信号驱动开关模式电路的电力转换单元。
这使得能够使用测量电路测量传递至次级侧中的至少一个的能量。电力转换单元然后使用该测量信号控制施加至开关模式电路的电力。通过测量通过充当输入变压器的第二变压器的能量的量,能够补偿将另外导致引入不希望的对输入侧的影响(诸如由于负载电阻的变化引起的输入电压电平的波动或者由于负载阻抗的相移/频移或波动或者其他变化引起的输入侧和输出侧之间的组件特定非线性度)的未知负载阻抗。如果需要,来自测量电路的信号可以在被传送至电力转换单元之前例如通过AD转换器解调或者数字化。
根据本发明的特定实施例,测量电路配置为测量第三组线圈上的电压,并且连接至配置为至少控制电力转换单元的操作的调节单元。
这使得能够测量和使用施加至输入变压器的电压电平以调节至少从电力转换单元施加至开关模式电路的电力。这使得调节单元能够维持输入变压器上的恒定电压电平,由此补偿变压器中的误差和损耗。在简单实施例中,测量电路可以是与第三组线圈并联连接的高阻抗负载。
根据本发明的特定实施例,测量电路配置为测量经过第三组线圈的电流,并且连接至配置为至少控制经过第一变压器的电流的调节单元。
这使得能够测量和使用经过输入变压器的电流以控制经过输出变压器的电流。该测量可以优选与输入变压器上的电压测量组合,以使得测量单元能够检测负载阻抗的变化,而不只是负载电阻的变化。这使得调节单元能够更精确地调节输入变压器上的电压电平。测量电路可以包括用于检测时域和/或频域中的电压电平的任何变化。
根据本发明的特定实施例,调节单元是处理器单元,该处理器单元依次连接至电力转换单元和开关模式电路,其中处理器单元配置为控制开关模式电路和电力转换单元的操作。
这使得处理器单元能够管理施加至输入变压器和输出变压器的能量和由此的从初级侧传递至两个次级侧的能量的调节。该调节可以根据处理器单元中存储的一个或者多个参考参数自动执行。在一个实施例中,可以使用连接至处理器单元的用户接口调整参考参数中的一个或者多个。这允许处理器单元将测量信号的解调(采样)与开关模式电路的控制同步。通过使用逐次逼近程序(successive approximation routine,SAR)AD转换器,可以以相同的误差边际量解调测量信号。当测量信号具有比AD转换器的采样率能力更高的频率时,优选SAR AD转换器,这是因为由转换率而不是实际采样时间限制SAR AD转换器的采样率。然后处理器单元在例如经由DA转换器传送控制信号至电力转换单元之前,使用处理器单元中实现的算法处理采样信号。在优选实施例中,使用配置为补偿变压器的各种误差、损耗、容差或者其他非线性度的信号处理算法来处理采样信号,由此允许转换器更精确地在输出侧上复制输入电流。
根据本发明的另一特定实施例,开关连接至第一组线圈和第三组线圈之间的互连路径,并且还连接至处理器单元,其中,处理器单元配置为控制开关的操作。
这使得处理器单元能够使用开关解调电压信号,其中,开关的控制与开关模式电路的操作同步。可以根据处理器单元中实现的控制算法控制开关模式电路和/或电力转换模式的操作。
根据本发明的另一特定实施例,第一偏移电流发生器连接至第一整流电路,并且第二偏移电流发生器连接至调节单元和第一组线圈,其中,第一偏移电流发生器配置为生成静态偏移电流并且第二偏移电流发生器配置为生成可调整偏移电流,其中,调节单元配置为控制第二偏移电流发生器的操作。
这使得转换器能够通过向输出电流添加静态偏移电流并且向初级侧添加可调整偏移电流来控制由于输入变压器和输出变压器的差异引起的输入电流和输出电流之间的非线性度的影响,由此允许转换器能够更精确地在输出侧上复制输入电流。静态偏移电流用以偏置输出电流(和传递误差),以使得单极地执行电流调整(线性化)。可调整偏移电流布置为使得其对添加至输出电流的静态偏移有相反影响。这使得调节单元能够根据调节单元中实现的逻辑或者算法(例如,信号处理算法)动态调整偏移电流。
根据本发明的特定实施例,调节单元包括配置为补偿给定输入信号的输入侧和输出侧之间的传递误差的线性化函数。
这使得处理器单元能够调整电流至电流转换,以使得转换方案遵循线性化函数。处理器单元可以替代地使用不同的非线性化函数,以补偿输入侧和输出侧之间的传递误差。线性化函数可以配置为多维函数,该多维函数能够补偿给定输入电流的传递误差或者输入电流经过其的阻抗。在优选实施例中,线性化函数实现为完全查找表或者使用插值法/函数以表示至少两个表值之间的任何值的压缩查找表。如果需要,这使得能够在制造期间实现和/或在转换器的寿命期间更新线性化函数。
附图说明
现在将参考附图仅以示例的方式描述本发明的实施例,在附图中:
图1示出根据本发明的转换器的配置,
图2示出转换器的配置的第一示例性实施例,
图3示出转换器的配置的第二实施例,
图4示出初级侧的配置的第三实施例,
图5示出初级侧的配置的第四实施例,以及
图6示出第二偏移电流发生器的示例性实施例。
在下文中,将逐一描述附图,并且在不同附图中用相同的数字对附图中看到的不同部分和位置编号。特定附图中并非所有部分和位置都将有必要连同该附图一起被讨论。
具体实施方式
图1示出根据本发明的转换器1的一个示例性配置。转换器1包括具有磁耦合到至少一个次级侧的至少一个初级侧的至少两个变压器。充当输出变压器的第一变压器2可以包括第一组线圈3和第二组线圈4,其中这两组线圈3、4可以以至少一个预定图案布置在磁芯2a中或者该磁芯2a周围。充当输入变压器的第二变压器5可以包括第三组线圈6和第四组线圈7,其中这两组线圈6、7可以以至少一个预定图案布置在磁芯5a中或者该磁芯5a周围。变压器的磁芯2a、5a可以由电磁材料制成。第一组线圈3经由共享电流路径A串联连接到第三组线圈6,由此形成单一组合的初级侧8。初级侧8可以通过至少一个隔离势垒11与变压器2、5的次级侧9、10电隔离。第一变压器2的次级侧9可以通过至少一个隔离势垒12与第二变压器5的次级侧10电隔离。隔离势垒11、12可以是分离的隔离势垒或者形成共用隔离势垒的多个部分。隔离势垒11、12的配置和材料可以根据转换器的期望使用和放置确定。
转换器1可以配置为电流至电流转换器,该电流至电流转换器可以配置为传递DC输入电流为DC输出电流。DC电流可以与AC电流叠加。次级侧9可以配置为连接到测量电阻或阻抗或者另一适合负载电路或者负载单元的形式的外部输出单元13。另一次级侧10可以配置为连接到电流源、电压源或者另一适合能量源的形式的外部输入能量源14。转换器在优选实施例中被配置,以使得其提供能够连接/耦合到DC电流源的输入侧10和能够连接/耦合到负载单元/电路的输出侧9之间的隔离的电流至电流变换。这使得输入电流15能够以使用布置在配置为连接至外部电源17的初级侧8上的驱动装置生成的输出电流16的形式被复制在输出侧9上。
图2示出转换器1的配置的第一示例性实施例。次级侧9可以包括连接至第二组线圈4的电流整流电路的形式的整流电路18。整流电路18在一个实施例中可以包括整流二极管、电容器和/或其他适合组件的布置。第一组线圈3可以被布置为使得其具有与第二组线圈4或者第三组线圈6相同的极性,如图2中所示。
次级侧10可以包括连接至第四组线圈7的电流整流电路的形式的整流电路19。整流电路19可以具有与整流电路18相同的配置。第四组线圈7可以被配置为使得其具有与第三组线圈6或者第二组线圈4相同的极性,如图2中所示。初级侧8上的多组线圈3、6和次级侧上的多组线圈4、7可以具有相同或者相反的极性。可替代地,第一变压器2的多组线圈3、4和第二变压器5的多组线圈6、7可以具有相同或者相反的极性。这使得整流电路18、19能够将从初级侧8传递的AC电流整流为可以具有叠加的AC电流的DC电流。
信号处理电路20可以布置在整流电路18和外部输出单元13之间。信号处理电路20可以包括平滑电路(未示出)、滤波装置和/或其他已知部件,该平滑电路、滤波装置和/或其他已知部件布置为使得它们执行输出信号16的充分噪声抑制、平滑或者其他相关功能。第二信号处理电路21可以布置在整流电路19和外部输入源14之间。该信号处理电路21可以包括平滑电路(未示出)、滤波装置和/或其他已知部件,该平滑电路、滤波装置和/或其他已知部件布置为使得它们执行输入信号15的充分噪声抑制、平滑或者其他相关功能。这两个信号处理电路20、21可以具有根据预定规范集合确定的不同或者相同配置。
开关模式电路22可以布置在第一组线圈3的一端和外部电源17之间。开关模式电路22可以配置为驱动初级侧8。输出电流16由输入电流15并且部分由外部施加到开关模式电路22的电力的幅度设置。开关模式电路22可以通过调整施加的电压的采样幅度、开关模式输出信号的占空比或者频率来调节输入源14上的电压。来自开关模式电路22的开关模式输出信号生成变压器2、5中的电流,以使得相同的电流经由共用电流路径经过两个变压器2、5。
电容器或者另一AC耦合的形式的滤波装置23可以布置在开关模式电路22和第一组线圈3之间,以使得仅AC信号传送至第一组线圈3。滤波装置23可以配置为使得经过变压器2、5的电流是AC电流并且使得由于开关模式电力生成引起的任何开关误差(例如,谐波)被消除或者至少减小至最小。
测量电路24可以连接至共用电流路径A,例如,第一组线圈3和第三组线圈6的互连端。测量电路24可以配置为测量多组线圈3、6中的至少一组上的电压信号,并且可以传送该测量信号至电力转换单元25。在优选实施例中,测量电路24配置为测量第二变压器2和由此的第三组线圈6上的电压信号。在简单实施例中,测量电路24可以是与第三组线圈6并联连接的高阻抗负载。
第二测量电路26可以串联连接至第三组线圈和电源17。第二测量电路26可以配置为测量经过第二变换器5和由此的第三组线圈6的电流信号并且可以传送该测量信号至电力转换单元25。在优选实施例中,两个测量电路24、26都布置在初级侧8,以使得它们测量通过第二变换器5的能量的量。测量电路24、26可以包括用于检测时域和/或频域中的电压电平的任何变化的装置,以使得它们能够检测负载阻抗的变化,而不只是负载电阻的变化。
电力转换单元25可以布置在电源17和开关模式电路22之间。电力转换单元25可以配置为基于来自测量电路24、26的测量信号驱动开关模式电路22。电源17可以对电力转换单元25施加电力。
调节单元27可以布置在测量电路24、26和电力转换单元25之间。调节单元27可以配置为基于来自测量电路24、26的测量信号至少控制电力转换单元25的操作。调节单元27可以包括用于分析测量信号(例如,比较测量信号与一个或者多个参考参数并且生成传送到电力转换单元25的控制信号)的装置。这使得调节单元27能够更精确地调节施加于输入变压器5的电压电平。调节单元27可以配置为调节经由开关模式电路22施加于输入变压器5的能量的量,以使得调节单元27维持输入变压器5上的恒定电压电平,由此补偿变压器2、5中的误差/损耗和将另外导致引入不希望的对输入侧10的影响(诸如由于负载电阻的变化引起的输入电压电平的波动或者由于负载阻抗的相移/频移或波动或者其他变化引起的输入侧10和输出侧9之间的部件特定非线性度)的未知负载阻抗。
图3示出转换器1的配置的第二实施例。在该实施例中,AD转换器形式的解调电路28可以布置在共用电流路径A和调节单元27之间。解调电路28可以配置为在传送测量信号到调节单元27之前解调和/或采样输入变压器5上的电压信号。AD转换器形式的第二解调单元(未示出)可以布置在测量单元26和调节单元27之间并且可以配置为解调和/或采样通过输入变压器5的电流信号。
图4示出初级侧的配置的第三实施例。在该实施例中,调节单元27是配置为数字处理来自测量电路24、26的测量信号的处理器单元。处理器单元27可以连接到开关模式电路22、电力转换单元25和测量电路24、26。处理器单元27可以配置为经由在处理器单元27中实现的控制逻辑或控制算法29控制开关模式电路22的操作。
测量电路24、26可以连接到处理器单元27中实现的信号处理逻辑或者信号处理算法30。信号处理算法30可以配置为基于测量信号管理电力转换单元25的操作。该管理可以根据处理器单元27中存储的一个或者多个参考参数自动地执行,其中,可以使用连接到处理器单元27的用户接口(未示出)调整参考参数中的一个或者多个。这使得信号处理算法能够补偿变压器中的各种误差、损耗、容差或者其他非线性度,由此允许转换器更精确地复制输入电流15为输出侧9上的输出电流16。
在该实施例中,开关31可以布置在共用电流路径A和处理器单元27之间。可以使用控制开关模式电路22的操作的相同控制装置29或者实现在处理器单元27中的控制逻辑或者控制算法的独立控制装置(未示出)由处理器单元27控制开关31的操作。控制装置29可以传送控制信号到开关31,这可以与传送到开关模式电路22的控制信号同步。在该实施例中,开关31可以充当测量电路24的一部分。
电容器或者另一AC耦合形式的滤波装置32可以布置在开关31和共用电流路径A之间,以使得仅AC信号被传送至开关31。
信号处理电路33可以布置在开关31和处理器单元27之间。信号处理电路33可以包括滤波装置(未示出)和/或其他已知部件,该滤波装置和/或其他已知部件布置为使得它们根据预定规范执行开关信号的充分噪声抑制或其他相关功能。
AD转换器的形式的解调电路34a可以布置在信号处理电路33和处理器单元27之间。可以根据传送到开关模式电路22的控制信号解调来自开关31的开关信号。在一个实施例中,使用逐次逼近程序(SAR)来采样开关信号的AD转换器可以布置在处理器本身和开关31之间。如果需要,DA转换器35a可以布置在处理器本身和电力转换单元25之间并且可以调制传送到电力转换单元25的控制信号。SAR AD转换器34a的配置可以根据测量信号的波形特性确定。第二解调电路34b可以布置在测量电路26和处理器单元27之间。该解调电路也可以是SAR AD转换器。
图5示出初级侧的配置的第四实施例。在该实施例中,省略开关31、滤波装置32和信号处理电路33。控制算法29可以配置为控制开关模式电路22的操作。可以根据传送至开关模式电路22的控制信号同步测量信号24、26的解调。
信号处理电路36可以布置在处理器单元27和共用电流路径A之间。信号处理电路36可以包括滤波装置(未示出)和/或其他已知部件,该滤波装置和/或其他已知部件布置为使得它们根据预定规范执行开关信号的充分噪声抑制或者其他相关功能。信号处理电路36可以包括电容器或者另一AC耦合,并且可以布置在处理器单元27和共用电流路径A之间,以使得仅AC信号被传送至处理器单元27。
在一个实施例中,可以通过在单一处理器单元中实现配置为采集、处理和分析系统中的多个信号(例如,测量信号)的控制部件/智能,减小开关模式电路22、电力转换单元25和处理器单元27中使用的部件的数量。单一处理器单元执行系统的所有控制功能/操作,并且生成用以控制/激活开关模式电路22、电力转换单元25和处理器单元27中的受控部件的控制信号。可以由任何已知实现方式拓扑(诸如,SEPIC拓扑)完成开关模式电路22、电力转换单元25和处理器单元27的实现方式。这使得能够同步地执行数据处理,其将减小系统中生成的噪声,例如,施加到两个变压器2、5的能量的调节。这也将降低系统的制造成本。
在图3、图4和图5中所示的实施例中,第一偏移电流发生器37可以布置在第一整流电路18和输出单元13之间。第一偏移电流发生器37可以配置为生成施加到输出电流16的静态偏移电流。第二偏移电流发生器38可以布置在调节单元27和第一组线圈3或者测量电路24之间。第二偏移电流发生器38可以配置为生成施加到经过输出变压器2和由此的第一组线圈3的电流的可调整偏移电流。第二偏移发生器38可以配置为使得施加在初级侧8的偏移电流具有对施加在次级输出侧9的静态电流相反的效果。调节单元27可以配置为控制第二偏移电流发生器38的操作。可以基于来自测量电路26的测量信号由处理器单元27中的信号处理算法30管理第二电流发生器38的操作。如果需要,DA转换器35b可以布置在处理器本身和第二偏移电流发生器38之间,并且可以调制传送到第二偏移电流发生器38的控制信号。这减小由于两个变压器的差异引起的输入电流和输出电流之间的非线性度的误差,其可以由处理器单元27动态执行。
图4和图5中所示的处理器单元27可以包括线性化函数,该线性化函数配置为补偿与输入侧10和输出侧9之间的两个变压器和/或其他部件有关的传递误差(包括,其他误差、容差或者非线性度)。线性化函数可以用以基于测量信号(例如,测量电流信号)调整第二偏移发生器38的偏移电流值。线性化函数可以配置为多维函数,该多维函数能够补偿给定输入电流的传递误差或者输入电流15经过其的阻抗。在优选实施例中,线性化函数实现为完全查找表或者使用插值法/函数以表示至少两个表值之间的任何值的压缩查找表。线性化函数可以经由与处理器单元27连接的用户接口更新或者加载。
图6示出第二偏移电流发生器38的示例性实施例。测量电路24或者共用电流路径A可以经由第一端39a连接至滤波装置40。滤波装置40可以包括电容器或者另一AC耦合,以使得仅AC信号传送至第一组线圈3。
二极管布置的形式的整流电路41可以布置在滤波装置40、电压源单元42和信号处理电路43之间,如图6中所示。整流电路41可以配置为将电流从滤波装置40引导至信号处理电路43。
电压源单元42可以配置为连接至内部或者外部电源的形式的电源。电压源单元42可以包括连接至整流电路41和电源的第二二极管布置的形式的电压参考电路。第二二极管布置可以布置有与整流电路41相反的电流方向,以使得电压参考电路的温度漂移抵消整流电路41的温度漂移。
电压源单元42可以包括布置在整流电路和电源之间的滤波装置和/或其他已知部件。滤波装置和/或其他部件可以布置为使得它们执行从电源施加的电力的充分噪声抑制或其他相关功能。
信号处理电路43可以布置在整流电路41和开关44之间。信号处理电路43可以包括滤波装置和/或其他已知部件,该滤波装置和/或其他已知部件布置为使得它们根据预定规范执行信号的充分噪声抑制或其他相关功能。
晶体管形式的开关44可以经由通过连接到调节单元27的第二端39b传送的控制信号由调节单元27控制。开关44可以配置为控制从滤波装置40施加的电流。
本发明不限于本文描述的实施例,并且在不脱离下面的专利权利要求中描述的本发明的范围的情况下,可以被修改或者适配。

Claims (11)

1.一种转换器(1),包括具有磁耦合到至少一个次级侧的至少一个初级侧(8)的至少一个或者多个变压器(2,5),其中初级侧(8)通过隔离势垒(11)与次级侧电隔离,其中第一变压器(2)包括第一组线圈(3)和第二组线圈(4),并且第二变压器(5)包括第三组线圈(6)和第四组线圈(7),其中第一组线圈(3)串联连接至第三组线圈(6),其中第二次级侧(9)配置为连接至外部输出单元(13),其中,第一次级侧(10)配置为连接至外部输入源(14),其中第一和第二次级侧(9,10)通过第二隔离势垒(12)相互电隔离,其中配置为连接至外部电源(17)的初级侧(8)包括配置为驱动变压器(2,5)的装置,从而能够在能够连接/耦合到外部输入源(14)的第一次级侧(10)和能够连接/耦合到外部输出单元(13)的第二次级侧(9)之间产生隔离的电流至电流变换,从而使输入电流(15)能够以配置为连接至外部输出单元(13)的输出电流(16)的形式被复制在输出侧上。
2.如权利要求1所述的转换器,其中,第二组线圈(4)连接至第一整流电路(18)。
3.如权利要求1所述的转换器,其中,第四组线圈(7)连接至第二整流电路(19)。
4.如权利要求2所述的转换器,其中,第一组线圈(3)连接至配置为驱动初级侧(8)并且配置为连接至外部电源(17)的开关模式电路(22)。
5.如权利要求4所述的转换器,其中,至少一个测量电路(24,26)布置在初级侧(8)并且配置为测量通过互连的两组线圈(3,6)中的至少一个的能量,其中测量电路(24,26)至少连接至配置为连接至外部电源(17)并且配置为基于来自测量电路(24,26)的测量信号驱动开关模式电路(22)的电力转换单元(25)。
6.如权利要求5所述的转换器,其中,测量电路(24)配置为测量第三组线圈(6)上的电压,并且连接至配置为至少控制电力转换单元(25)的操作的调节单元(27)。
7.如权利要求5所述的转换器,其中,测量电路(26)配置为测量经过第三组线圈(6)的电流,并且连接至配置为至少控制经过第一变压器(2)的电流的调节单元(27)。
8.如权利要求6所述的转换器,其中,调节单元(27)是处理器单元,该处理器单元依次连接至电力转换单元(25)和开关模式电路(22),其中处理器单元(27)配置为控制开关模式电路(22)和电力转换单元(25)的操作。
9.如权利要求8所述的转换器,其中,开关(31)连接至第一组线圈(3)和第三组线圈(6)之间的互连路径(A),并且还连接至处理器单元(27),其中,处理器单元(27)配置为控制开关(31)的操作。
10.如权利要求6至9中任一项所述的转换器,其中,第一偏移电流发生器(37)连接至第一整流电路(18),并且第二偏移电流发生器(38)连接至调节单元(27)和第一组线圈(3),其中,第一偏移电流发生器(37)配置为生成静态偏移电流并且第二偏移电流发生器(38)配置为生成可调整偏移电流,其中,调节单元(27)配置为控制第二偏移电流发生器(38)的操作。
11.如权利要求10所述的转换器,其中,调节单元(27)包括配置为补偿给定输入信号的输入侧和输出侧之间的传递误差的线性化函数。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK177701B1 (en) * 2012-07-10 2014-03-24 Pr Electronics As Magnetic balanced converter with isolation barrier
CN106787847B (zh) * 2016-12-15 2019-02-01 宁波央腾汽车电子有限公司 一种变压器输出电压调节电路
US10903690B2 (en) * 2017-10-02 2021-01-26 Wireless Advanced Vehicle Electrification, Inc. Current sharing apparatus for wireless power transfer
CN108023467A (zh) * 2017-12-04 2018-05-11 山东航天电子技术研究所 一种双向磁化变压器隔离驱动电路
WO2024020681A1 (en) * 2022-07-27 2024-02-01 Queen's University At Kingston Methods and circuits for transferring a signal across an isolation barrier

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6023155A (en) * 1998-10-09 2000-02-08 Rockwell Collins, Inc. Utilizing a combination constant power flyback converter and shunt voltage regulator
CN101106333A (zh) * 2007-06-14 2008-01-16 崇贸科技股份有限公司 提供离线式功率转换器之同步整流电路的方法和设备
CN101783604A (zh) * 2009-09-16 2010-07-21 崇贸科技股份有限公司 离线式功率转换器的同步整流电路及同步整流方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4514686A (en) * 1981-08-31 1985-04-30 Duncan Electric Company, Inc. Power transducer
JPS6266707A (ja) * 1985-09-18 1987-03-26 Toshiba Corp 絶縁増幅器
US5097229A (en) * 1989-01-12 1992-03-17 Uniphase Corporation Modulator - demodulator transformer coupled d.c. to one mhz information channel
US5113333A (en) * 1990-01-08 1992-05-12 Intech, Inc. Magnetic DC-to-DC converter
JP2885099B2 (ja) * 1994-11-15 1999-04-19 松下電器産業株式会社 電源制御安定化回路
US6074783A (en) * 1996-12-19 2000-06-13 Duracell Inc. Hydrogen storage alloys for use in rechargeable electrochemical cells, and methods of producing them
US5793625A (en) * 1997-01-24 1998-08-11 Baker Hughes Incorporated Boost converter regulated alternator
US6438420B1 (en) * 2001-05-29 2002-08-20 Medtronic, Inc. High voltage switch isolation for implantable cardioverters/defibrillators
DE10218456A1 (de) * 2002-04-25 2003-11-06 Abb Patent Gmbh Schaltnetzteilanordnung
US6807076B1 (en) * 2003-05-30 2004-10-19 The Boeing Company Multiple mode universal power source
US8125802B2 (en) * 2007-03-26 2012-02-28 On-Bright Electronic (Shanghai) Co., Ltd. Systems and methods for reducing EMI in switch mode converter systems
US8310846B2 (en) * 2007-05-30 2012-11-13 Power-One Italy S.P.A. Single secondary rectification multi-outputs flyback converter adapted to minimize the number of components
US8112641B2 (en) * 2007-12-26 2012-02-07 Cisco Technology, Inc. Facilitating communication and power transfer between electrically-isolated powered device subsystems
US8004863B2 (en) * 2007-12-26 2011-08-23 Silicon Laboratories Inc. Circuit device and method of providing feedback across an isolation barrier
US8373301B2 (en) * 2009-10-06 2013-02-12 General Electric Company System and method for providing power to two loads from a single three-phase inverter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6023155A (en) * 1998-10-09 2000-02-08 Rockwell Collins, Inc. Utilizing a combination constant power flyback converter and shunt voltage regulator
CN101106333A (zh) * 2007-06-14 2008-01-16 崇贸科技股份有限公司 提供离线式功率转换器之同步整流电路的方法和设备
CN101783604A (zh) * 2009-09-16 2010-07-21 崇贸科技股份有限公司 离线式功率转换器的同步整流电路及同步整流方法

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