CN106170958A - 用于提供馈送和数据信号的变压器 - Google Patents

用于提供馈送和数据信号的变压器 Download PDF

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CN106170958A CN201580008574.6A CN201580008574A CN106170958A CN 106170958 A CN106170958 A CN 106170958A CN 201580008574 A CN201580008574 A CN 201580008574A CN 106170958 A CN106170958 A CN 106170958A
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Abstract

变压器（1）包括初级部分和次级部分，其中第一和第二抽头（11,12）用于向开关电路（22,26）和负载（21）的组合提供馈送信号，并且其中第三和第四抽头（13,14）用于向接收器（23）提供数据信号。第三和第四抽头（13,14）中的至少一个不同于第一和第二抽头（11,12）。在该情况中，数据信号将更好地可得到，甚至在第一和第二抽头（11,12）被短路的情况下也如此。初级部分可以包括初级绕组（15），次级部分可以包括次级绕组（16）。第一至第四抽头（11‑14）可以是次级绕组（16）的抽头。第一和第三抽头（11,13）可以是相同的抽头，并且第二和第四抽头（12,14）可以是不同的抽头。第一和第二抽头（11,12）可以是外部抽头并且第四抽头可以是中心抽头。

Description

用于提供馈送和数据信号的变压器
技术领域
本发明涉及包括初级和次级部分的变压器。本发明还涉及包括变压器的接口、负载和系统。这样的负载的示例是灯。这样的系统的示例是耦合到线缆的变压器，以及耦合到线缆的接口。
背景技术
EP 0 637 877 B1公开了一种用于电力和数据的无接触传送的设备。这以相对复杂的方式通过两个电力线圈并且通过两个数据线圈来完成。
发明内容
本发明的目标是提供一种用于提供馈送和数据信号的变压器。本发明另外的目标是提供一种接口、负载和系统。
根据第一方面，提供了一种变压器，包括初级和次级部分，次级部分包括
– 用于向开关电路和负载的组合提供馈送信号的第一和第二抽头，以及
– 用于向接收器提供数据信号的第三和第四抽头，第三和第四抽头中的至少一个不同于第一和第二抽头。
变压器包括初级部分和次级部分。次级部分包括用于向开关电路和负载的组合提供馈送信号的第一和第二抽头。次级部分还包括用于向接收器提供数据信号的第三和第四抽头。第三和第四抽头中的至少一个不同于第一和第二抽头。
相比于相对复杂的现有技术中的通过两个电力线圈并且通过两个数据线圈来无接触传送电力和数据，所述变压器引入电力和数据的相对简单的传送，其是巨大的改进。
附加优点在于，只要第三和第四抽头中的至少一个不同于第一和第二抽头，数据信号就将更好地可得到，例如甚至在第一和第二抽头被短路的情况下也如此。
开关电路和负载的第一组合可以是配置成耦合到第一和第二抽头的负载和开关的并联组合。开关电路和负载的第二组合可以包括开关、整流器电桥和负载，其中开关的电极配置成耦合到第一和第二抽头并且耦合到整流器电桥的输入电极，并且其中整流器电桥的输出电极耦合到负载。开关电路和负载的第三组合可以包括整流器电桥、开关、二极管和负载，其中整流器电桥的输入电极配置成耦合到第一和第二抽头，其中整流器电桥的输出电极耦合到开关的第一和第二电极，并且其中开关的第一电极经由二极管耦合到负载的第一电极，并且其中开关的第二电极耦合到负载的第二电极。开关电路和负载的第四组合可以包括第一和第二开关、第一和第二二极管和负载，其中第一二极管和第一开关的第一电极配置成耦合到第一抽头，其中第二二极管和第二开关的第一电极配置成耦合到第二抽头，其中第一和第二二极管的第二电极耦合到负载的第一电极并且其中第一和第二开关的第二电极耦合到负载的第二电极。开关电路和负载的第五组合可以包括第一和第二开关、第一和第二二极管和负载，其中第一和第二二极管的第一电极配置成耦合到第一抽头，其中第一和第二开关的第一电极配置成耦合到第二抽头，其中第一二极管和第一开关的第二电极耦合到负载的第一电极并且其中第二二极管和第二开关的第二电极耦合到负载的第二电极。不排除其它组合。并且，可以存在另外的元件，其串联或并联耦合到开关中的一个或多个、二极管中的一个或多个和/或负载，诸如例如并联耦合到负载的电容器以用于平滑目的等。
变压器的实施例由以下限定：初级部分包括一个初级绕组，次级部分包括一个次级绕组，第一、第二、第三和第四抽头是次级绕组的抽头。优选地，初级部分包括（仅）一个初级绕组，并且次级部分包括（仅）一个次级绕组。第一、第二、第三和第四抽头是次级绕组的抽头。
变压器的实施例由以下限定：第一和第三抽头是相同的抽头，第二和第四抽头是不同的抽头。该变压器在次级部分处具有（仅）三个不同的抽头。
变压器的实施例由以下限定：第四抽头位于第一和第二抽头之间。该第四抽头是位于第一和第二抽头之间的某处的中间抽头。
变压器的实施例由以下限定：第一和第二抽头是外部抽头并且第四抽头是中心抽头。这些第一和第二抽头是外部抽头并且该第四抽头是位于外部抽头的中部的中心抽头。
变压器的实施例由以下限定：初级和次级部分被电流隔离。该变压器提供电流隔离。
根据第二方面，提供了一种用于对接线缆和负载的接口，接口包括如以上限定的变压器，初级部分配置成耦合到线缆。
接口的实施例由以下限定：其还包括耦合到第一和第二抽头中的至少一个并且配置成耦合到负载的开关电路。开关电路耦合到第一和第二抽头中的至少一个并且配置成耦合到负载，其中也可以存在整流器电桥、一个或多个二极管和电容器，如以上在第一至第五组合的方面描述的那样。
接口的实施例由以下限定：其还包括耦合到第三和第四抽头的接收器，接收器配置成控制开关电路。只要第三和第四抽头中的至少一个不同于第一和第二抽头，数据信号将更好地可得到，并且接收器可以与开关电路的模式独立地控制开关电路。
接口的实施例由以下限定：接收器经由第一电容器耦合到第三抽头并且经由第二电容器耦合到第四抽头。第一和第二电容器阻挡相对低频馈送信号（例如，分别地1kHz或10kHz或100kHz）并且让相对高频数据信号（例如，分别地10kHz或100kHz或1MHz）通过。
接口的实施例由以下限定：初级部分包括一个初级绕组，次级部分包括一个次级绕组，第一、第二、第三和第四抽头是次级绕组的抽头。
接口的实施例由以下限定：第一和第三抽头是相同的抽头，第二和第四抽头是不同的抽头。
根据第三方面，提供了一种负载，包括如以上限定的变压器或包括如以上限定的接口。
负载的实施例由以下限定：其还包括发光二极管电路。发光二极管电路包括无论什么种类和无论什么组合的一个或多个发光二极管。
根据第四方面，提供了一种系统，包括如以上限定的接口并且还包括线缆。
系统的实施例由以下限定：其还包括耦合到线缆的驱动器。
洞悉在于馈送信号和数据信号可以经由变压器被提供。基本想法是第一和第二抽头可以向开关电路和负载的组合提供馈送信号，并且第三和第四抽头可以向接收器提供数据信号，其中第三和第四抽头中的至少一个应当不同于第一和第二抽头。
已经解决了提供变压器的问题。另外的优点在于数据信号将更好地可得到，并且接收器可以与开关电路的模式独立地控制开关电路。
本发明的这些和其它方面将从以下描述的实施例是明显的并且将参照以下描述的实施例进行阐述。
附图说明
在附图中：
图1示出现有技术系统，
图2示出现有技术变压器以及开关电路和负载的第一组合，
图3示出变压器以及开关电路和负载的第一组合的实施例，
图4示出接口的实施例，
图5示出系统，
图6示出现有技术变压器以及开关电路和负载的第二组合，
图7示出现有技术变压器以及开关电路和负载的第三组合，
图8示出现有技术变压器以及开关电路和负载的第四组合，以及
图9示出现有技术变压器以及开关电路和负载的第五组合。
具体实施方式
在图1中，示出现有技术系统。现有技术系统包括耦合到线缆24的导体的第一端的驱动器25。诸如例如变压器100的初级绕组之类的初级部分被耦合到线缆24，并且诸如例如变压器100的次级绕组之类的次级部分被耦合到负载21，所述负载21例如包括发光二极管电路。诸如例如变压器100'的初级绕组之类的初级部分耦合到线缆24，并且诸如例如变压器100'的次级绕组之类的次级部分耦合到负载21'，负载21'例如包括发光二极管电路。初级部分每一个在不同位置处中断线缆24的导体中的一个并且因而被串联耦合。线缆24的导体的第二端互连。不排除其它耦合和其它连接。在最小情形中，可以存在一个驱动器25、一条线缆24、一个变压器100和一个负载21。在扩展情形中，可以存在更多驱动器和/或每个驱动器可以存在多于一条线缆和/或每条线缆存在多于一个变压器和/或每个变压器存在多于一个负载。
在图2中，示出现有技术变压器100以及开关电路22和负载21的第一组合。变压器100包括初级和次级部分。初级部分包括例如一个初级绕组15，并且次级部分包括例如一个次级绕组16。次级部分包括第一和第二抽头11,12以用于向开关电路22和负载21的组合提供馈送信号。初级和次级部分可以提供电流隔离。开关电路22在此包括一个开关。
归因于初级绕组15、次级绕组16及其感应耦合可能不是理想的这一事实，另外示出的是并联耦合到初级绕组15的虚拟电感31，以及串联耦合到次级绕组16的一侧的虚拟电感32和虚拟电阻35的串联组合。
开关电路22并联耦合到负载21，使得对于处于相对高阻抗模式的开关电路22，经由诸如例如经由第一和第二抽头11,12提供的馈送电压或馈送电流之类的馈送信号向负载21提供电力。对于处于相对低阻抗模式的开关电路22，向负载21提供较少电力或者完全不向其提供电力。诸如例如经由第一和第二抽头11,12提供的数据电压之类的数据信号只有开关电路22处于相对高阻抗模式才可得到。一旦开关电路22已经进入相对低阻抗模式，在该现有技术情形中数据信号不再可得到，这归因于第一和第二抽头11,12已经被短路这一事实。
在图3中，示出变压器1以及开关电路22和负载21的第一组合的实施例。变压器1包括初级和次级部分。初级部分包括例如一个初级绕组15，并且次级部分包括例如一个次级绕组16。次级部分包括第一和第二抽头11,12以用于向开关电路22和负载21的组合提供馈送信号。次级部分还包括第三和第四抽头13,14以用于向接收器23提供数据信号，接收器23在此未示出，但是在图4方面进一步讨论。
归因于初级绕组15、次级绕组16及其感应耦合可能不是理想的这一事实，进一步示出的是并联耦合到初级绕组15的虚拟电感31，以及串联耦合到次级绕组16的第一侧的虚拟电感33和虚拟电阻36的第一串联组合，以及串联耦合到次级绕组16的第二侧的虚拟电感34和虚拟电阻37的第二串联组合。
第一、第二、第三和第四抽头11-14是次级绕组16的抽头。第三和第四抽头13,14中的至少一个不同于第一和第二抽头11,12。作为结果，诸如例如经由第三和第四抽头13,14提供的数据电压之类的数据信号现在更好地可得到，诸如在增加的时间量期间可得到，并且独立于开关电路22的模式。
第一和第三抽头11,13可以例如是相同的抽头，并且第二和第四抽头12,14可以例如是不同的抽头。第四抽头14可以例如位于第一与第二抽头11,12之间。第一和第二抽头11,12可以是外部抽头并且第四抽头14可以是中心抽头。在该情况中，虚拟电感33,34的值可以相同并且等于虚拟电感32的值的一半。类似地，虚拟电阻36,37的值然后可以相同并且等于虚拟电阻35的值的一半。
可替换地，第一和第二抽头11,12可以是外部抽头，并且第三和第四抽头13,14可以是（不同的）中间抽头。可替换地，第一和第四抽头11,14可以是外部抽头，并且第二抽头12可以是中间抽头等。可替换地，第一和第四抽头11,14可以是外部抽头，并且第二和第三抽头12,13可以是（不同的）中间抽头等。可替换地，第二和第四抽头12,14可以是外部抽头，并且第一抽头11可以是中间抽头等。可替换地，第二和第四抽头12,14可以是外部抽头，并且第一和第三抽头11,13可以是（不同的）中间抽头等。一般地，第一至第四抽头11-14中的每一个可以具有次级部分中的任意位置，只要第三和第四抽头13,14中的至少一个（的位置）不同于第一和第二抽头11,12（的位置）即可。
在图4中，示出接口2的实施例。接口2包括在图3中示出并且在图3方面讨论的变压器1。接口2还可以包括开关电路22并且还可以包括用于控制开关电路22的接收器23。接收器23的第一输入端可能地经由第一电容器耦合到第三抽头13，诸如例如第一抽头11，并且接收器23的第二输入端可能地经由第二电容器耦合到第四抽头14。接收器23可以例如包括放大器，所述放大器具有耦合到第三和第四抽头13,14的输入端并且具有耦合到用于控制开关电路22的控制单元的输入端的输出端。所述控制可以例如包括向采用灯的形式的负载21提供的电力的控制，而没有排除其它种类的控制和其它种类的负载。接收器23与负载21之间的一个或多个耦合（未示出）可以针对一个或多个其它种类的控制存在，诸如例如负载21在采用灯的形式时的强度的控制和颜色的控制。
在图5中，示出系统。该系统包括耦合到线缆24的导体的第一端的驱动器25。负载21耦合到线缆24，并且负载21'耦合到线缆24。负载21,21'每一个在不同位置处中断线缆24的导体中的一个并且因而被串联耦合。线缆24的导体的第二端互连。不排除其它耦合和其它连接。负载21,21'每一个包括变压器1（在此未示出）并且然后还可以每一个都包括开关电路22（在此未示出）和/或接收器23（在此未示出）。可替换地，负载21,21'可以每一个包括接口2（在此未示出）并且然后还可以每一个包括——如果不是已经存在于接口2中的话——开关电路22（在此未示出）和/或接收器23（在此未示出）。在最小情形中，可以存在一个驱动器25、一条线缆24和一个负载21。在扩展情形中，可以存在更多驱动器和/或每个驱动器可以存在多于一条线缆和/或每条线缆可以存在多于一个负载。
在图6中，示出现有技术变压器100以及开关电路22和负载21的第二组合。第二组合可以包括开关22、整流器电桥41和负载21，其中开关22的电极耦合到第一和第二抽头11,12，并且耦合到整流器电桥41的输入电极，并且其中整流器电桥41的输出电极耦合到负载21。与负载21并联地，存在电容器51以用于平滑目的。
在图7中，示出现有技术变压器100以及开关电路22和负载21的第三组合。第三组合可以包括整流器电桥41、开关22、二极管42和负载21，其中整流器电桥41的输入电极耦合到第一和第二抽头11,12，其中整流器电桥41的输出电极耦合到开关22的第一和第二电极，并且其中开关22的第一电极经由二极管42耦合到负载21的第一电极，并且其中开关22的第二电极耦合到负载21的第二电极。与负载21并联地，存在电容器51以用于平滑目的。二极管42防止电容器51的经由开关22的不想要的放电。
在图8中，示出现有技术变压器100以及开关电路22,26和负载21的第四组合。第四组合可以包括第一和第二开关22,26、第一和第二二极管43,44和负载21，其中第一二极管43和第一开关22的第一电极耦合到第一抽头11，其中第二二极管44和第二开关26的第一电极耦合到第二抽头12，其中第一和第二二极管43,44的第二电极耦合到负载21的第一电极，并且其中第一和第二开关22,26的第二电极耦合到负载21的第二电极。与负载21并联地，存在电容器51以用于平滑目的。相比于具有整流器电桥41的第二和第三组合，第四组合示出减少的损失。开关电路22,26在此包括两个开关22,26。
在图9中，示出现有技术变压器100以及开关电路22,26和负载21的第五组合。第五组合可以包括第一和第二开关22,26、第一和第二二极管43,44和负载21，其中第一和第二二极管43,44的第一电极耦合到第一抽头11，其中第一和第二开关22,26的第一电极耦合到第二抽头12，其中第一二极管43和第一开关22的第二电极耦合到负载21的第一电极，并且其中第二二极管44和第二开关26的第二电极耦合到负载21的第二电极。与负载21并联地，存在电容器51以用于平滑目的。在第五组合中，第一和第二开关22,26需要以反相方式操作，以防止电容器51的经由第一和第二开关22,26的不想要的放电。开关电路22,26在此包括两个开关22,26。
第二到第五组合中的每一个可以被引入到图3和4中。在存在可能需要分离控制的两个开关22,26的情况中，接收器23可能需要被给出附加输出端等。不排除其它组合。并且可以存在另外的元件，其串联或并联耦合到开关22,26中的一个或多个、整流器电桥41、二极管42-44中的一个或多个和/或负载21等。电容器51是可选的。多于两个开关22,26也可以是可能的。第一和第二元件可以直接耦合而没有第三元件在其间，或者可以经由第三元件间接耦合。另外的元件可以存在于变压器1中和接口2中，诸如例如用于阻挡DC分量的一个或多个电容器等。
总结来说，变压器1包括初级部分和次级部分，其中第一和第二抽头11,12用于向开关电路22,26和负载21的组合提供馈送信号，并且其中第三和第四抽头13,14用于向接收器23提供数据信号。第三和第四抽头13,14中的至少一个不同于第一和第二抽头11,12。在该情况中，数据信号将更好地可得到，甚至在第一和第二抽头11,12被短路的情况下也如此。初级部分可以包括初级绕组15，次级部分可以包括次级绕组16。第一至第四抽头11-14可以是次级绕组16的抽头。第一和第三抽头11,13可以是相同的抽头，并且第二和第四抽头12,14可以是不同的抽头。第一和第二抽头11,12可以是外部抽头并且第四抽头可以是中心抽头。
虽然已经在附图和前述描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述要被视为是说明性或示例性而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和随附权利要求，可以理解和实现对所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的仅有事实不指示这些措施的组合不能用来获益。权利要求中的任何参考标记不应当解释为限制范围。

Claims (15)

1. 一种变压器（1），包括初级和次级部分，次级部分包括
– 用于向开关电路（22,26）和负载（21）的组合提供馈送信号的第一和第二抽头（11,12），以及
– 用于向接收器（23）提供数据信号的第三和第四抽头（13,14），第三和第四抽头（13,14）中的至少一个不同于第一和第二抽头（11,12）。
2.如权利要求1中所限定的变压器（1），初级部分包括一个初级绕组（15），次级部分包括一个次级绕组（16），第一、第二、第三和第四抽头（11-14）是次级绕组（16）的抽头。
3.如权利要求1中所限定的变压器（1），第一和第三抽头（11,13）是相同的抽头，第二和第四抽头（12,14）是不同的抽头。
4.如权利要求3中所限定的变压器（1），第四抽头（14）位于第一和第二抽头（11,12）之间。
5.如权利要求4中所限定的变压器（1），第一和第二抽头（11,12）是外部抽头并且第四抽头（14）是中心抽头。
6.如权利要求1中所限定的变压器（1），初级和次级部分被电流隔离。
7.一种用于对接线缆（24）和负载（21）的接口（2），接口（2）包括如权利要求1中所限定的变压器（1），初级部分配置成耦合到线缆（24）。
8.如权利要求7中所限定的接口（2），还包括耦合到第一和第二抽头（11,12）中的至少一个并且配置成耦合到负载（21）的开关电路（22,26）。
9.如权利要求7中所限定的接口（2），还包括耦合到第三和第四抽头（13,14）的接收器（23），接收器（23）配置成控制开关电路（22,26）。
10.如权利要求9中所限定的接口（2），接收器（23）经由第一电容器耦合到第三抽头（13）并且经由第二电容器耦合到第四抽头（14）。
11.如权利要求7中所限定的接口（2），初级部分包括一个初级绕组（15），次级部分包括一个次级绕组（16），第一、第二、第三和第四抽头（11-14）是次级绕组（16）的抽头。
12.一种负载（21），包括如权利要求1中所限定的变压器（1）或包括如权利要求7中所限定的接口（2）。
13.如权利要求12中所限定的负载（21），还包括发光二极管电路。
14.一种系统，包括如权利要求7中所限定的接口（2）并且还包括线缆（24）。
15.如权利要求14中所限定的系统，还包括耦合到线缆（24）的驱动器（25）。
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