CN110089019B - 用于传输电力的电力转换器 - Google Patents

用于传输电力的电力转换器 Download PDF

Info

Publication number
CN110089019B
CN110089019B CN201780078066.4A CN201780078066A CN110089019B CN 110089019 B CN110089019 B CN 110089019B CN 201780078066 A CN201780078066 A CN 201780078066A CN 110089019 B CN110089019 B CN 110089019B
Authority
CN
China
Prior art keywords
comparator
input
power converter
input terminal
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780078066.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110089019A (zh
Inventor
安德斯·科斯特
伯恩特·阿尔贝加德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Assa Abloy AB
Original Assignee
Assa Abloy AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Assa Abloy AB filed Critical Assa Abloy AB
Publication of CN110089019A publication Critical patent/CN110089019A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110089019B publication Critical patent/CN110089019B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H02M3/02—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
    • H02M3/1563—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 without using an external clock
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C9/00309—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated with bidirectional data transmission between data carrier and locks
    • 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • E05B2047/0048—Circuits, feeding, monitoring
    • E05B2047/0057—Feeding
    • E05B2047/0062—Feeding by generator
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C2009/00634—Power supply for the lock
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C2009/00753—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys
    • G07C2009/00769—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys with data transmission performed by wireless means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

提出了用于将在输入端子上提供的电力传输到能量存储元件的电力转换器。该电力转换器包括：电感器；开关，其被连接以选择性地控制电感器与输入端子之间的连接；以及比较器，其中，比较器的输出控制开关，比较器的第一输入端被提供有与输入端子的电压成比例的电压，并且比较器的第二输入端被提供有与来自输入端子的电流成比例的电压；其中，能量存储元件连接至电感器与开关之间的点。

Description

用于传输电力的电力转换器
技术领域
本发明涉及用于传输电力的电力转换器。还提出了相应的能量收集装置和电子锁。
背景技术
各种类型的电子锁定系统在本领域中是已知的。代替利用纯机械锁，一些锁定系统包括锁定构件(例如锁定螺栓)的电子驱动器来解锁屏障以物理访问屏障后面的区域。
此外，代替利用传统钥匙来对门进行解锁，用于授权人员访问门后面的区域的各种类型的电子通信方法是已知的。这种通信方法可以基于无线通信，例如，射频识别(RFID)或蓝牙低功耗(BLE)。基于接触的通信也是可能的，其中，电子钥匙被插入锁中以实现通信。
为了对电子锁定系统供电，已经提出了所谓的“自供电”电子锁定系统，其中，通过用户的机械致动(例如门把手的，钥匙插入或门打开)产生电力，并且将所产生的电力用于对电子锁定系统供电。这个概念也被称为能量收集。
将所产生的电力存储在能量存储元件例如电容器中以由电子锁定系统使用。本领域已知的一种解决方案是简单地经由二极管将能量存储元件连接至发电机。然而，这种解决方案效率低，实现仅约50％的从发电机到能量存储元件的电力传输。
US 2006/261746 A1公开了一种电力控制电路，该电力控制电路包括：能够操作以启用和禁用从外部电源向LC电路的输入电压提供的电力开关单元；用于根据施加到负载并由LC电路输出的输出电压产生第一电压信号的电压检测单元；以及用于根据流过电力开关单元的电流产生第二电压信号的电流检测单元。驱动器从比较器接收根据第一电压信号和第二电压信号之和与参考电压之间的比较结果的脉冲宽度调制信号，并将驱动信号输出到电力开关单元的控制输入单元，以便控制电力开关单元的占空比，从而将提供给负载的额定电力控制成与参考电压对应。然而，所提出的解决方案聚焦于提供特定电压范围内的具有特定电力输出的电力。所提供的解决方案不提供优化电力传输的效率的解决方案。
由于能量预算通常非常有限，因此向能量存储元件的电力传输应当是尽可能高效的。
发明内容
目的是提供一种具有提高的能量传输效率的电力转换器。
根据第一方面，提出了用于将在输入端子上提供的电力传输至能量存储元件的电力转换器。电力转换器包括：电感器；开关，其被连接以选择性地控制电感器与输入端子之间的连接；以及比较器，其中，比较器的输出控制开关，比较器的第一输入端被提供有与输入端子的电压成比例的电压，并且比较器的第二输入端被提供有与来自输入端子的电流成比例的电压；其中，能量存储元件连接至电感器与开关之间的点。
可以在输入端子与开关之间设置第一电阻器，在这种情况下，比较器的第二输入端连接至第一电阻器与开关之间的点。
第二输入端可以连接至电感器与地之间的第一点，在这种情况下，第一点与地之间连接第一电阻器。
电力转换器还可以包括连接在输入端子与地之间的比较器输入电路，其中，比较器输入电路包括两个串联连接的电阻器，并且其中，比较器的第一输入端连接至两个串联连接的电阻器之间的第三点。
电力转换器还可以包括连接在输入端子与地之间的比较器输入电路，其中，使用微处理器实现比较器输入电路以向比较器的第一输入端提供输出电压。
微处理器可以被配置成提供与输入端子的电压成比例的输出电压，其中，输出电压被提供给比较器的第一输入端。
第一电阻器与比较器输入电路可以被定尺寸成使得从输入端子看到的阻抗与期望阻抗相匹配。期望阻抗可以被选择以与所连接的电源的阻抗匹配，这提供了高效的电力传输。
电力转换器还可以包括设置在能量存储元件与点之间的二极管，所述点在电感器与开关之间。
电力转换器还可以包括连接在输入端子与地之间的电容器。
比较器可以被实现成具有迟滞性。
根据第二方面，提出了一种能量收集装置，该能量收集装置包括根据第一方面的电力转换器。
能量收集设备还可以包括发电机，该发电机被配置成向电力转换器的输入端子提供电力。
根据第三方面，提出了一种电子锁，该电子锁包括：手柄、电子锁控制器和根据第二方面的能量收集装置，该能量收集装置机械连接至手柄以收集能量，并且其中，电力转换器的能量存储装置电连接至电子锁控制器以向电子锁控制器供电。
通常，除非本文另有明确定义，否则权利要求中使用的所有术语将根据它们在技术领域中的通常含义来解释。除非另外明确规定，否则对“一(a)/一个(an)/所述(the)元件、设备、部件、方法、步骤等”的所有提及将被开放式地解释为指代元件、设备、部件、方法、步骤等中的至少一个实例。除非明确规定，否则本文公开的任何方法的步骤不必以所公开的准确顺序执行。
附图说明
现在参照附图通过示例来描述本发明，在附图中：
图1是示出可以应用本文提出的实施方式的环境的示意图；
图2是更详细地示出图1的能量收集装置的示意图；
图3是示出根据一个实施方式的电力转换器的示意图；
图4A至图4B是示出图3的比较器输入电路的不同实施方式的示意图；
图5是示出根据一个实施方式的图3的电力转换器中的电力的传输期间的一些电压和电流的曲线图；
图6是示出根据一个实施方式的图3的电力转换器中的输出电压的曲线图；以及
图7是示出根据一个实施方式的电力转换器的示意图。
具体实施方式
现在将参照其中示出了本发明的某些实施方式的附图在下文中更全面地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施不应当被解释为限于本文阐述的实施方式；相反，将这些实施方式当作示例来提供，使得本公开内容将是详尽且完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。
本文提出的实施方式基于以下认识：在其输入上呈现基本恒定的阻抗的电力转换器实现了极大改善的电力传输效率。这是通过将与输入端子的成比例的电压和与来自输入端子的电流成比例的电压进行比较的电路实现的。该比较的输出控制负载电路与输入端子的连接或断开连接。
图1是示出可以应用本文呈现的实施方式的环境的示意图。对物理空间16的访问受到物理屏障15的限制，该物理屏障15可选择性地解锁。物理屏障15位于受限物理空间16和可访问的物理空间14之间。注意，可访问的物理空间14本身可以是受限物理空间，但是关于该物理屏障15，可访问的物理空间14是可访问的。屏障15可以是门、闸、闸门、柜门、抽屉、窗户等。为了通过选择性地解锁屏障15来控制对物理空间16的访问，提供了电子锁50。电子锁50包括执行访问控制的电子锁控制器52和电子可控锁定机构4，例如包括由电动机控制的螺栓。
可以将电子锁50设置在屏障15本身中或者设置在围绕屏障15的结构17(未示出)中。电子锁50能够被控制为处于锁定状态或处于解锁状态。
电子锁50可以通过接口3与便携式钥匙装置2通信，接口3可以是无线的或基于接触的。便携式钥匙装置2是可由用户携带的任何合适的装置并且可以用于通过无线接口3进行认证。便携式钥匙装置2通常由用户携带或佩戴并且可以实现为移动电话、智能手机、钥匙扣、可穿戴装置、智能手机壳、RFID(射频识别)卡等。替选地，例如，当便携式钥匙装置2被插入电子锁50时，电子锁50通过基于接触的接口(未示出)例如使用串行接口(例如RS485、RS232)、通用串行总线(USB)、以太网或者甚至简单的电连接与便携式钥匙装置2通信。使用接口3，可以在访问控制程序中例如使用质询响应方案检查便携式钥匙装置2的真实性，之后电子锁50允许或拒绝访问。
在访问控制程序产生允许访问的情况下，电子锁50向电子可控锁定机构4发送解锁信号，由此将电子锁50设置在解锁状态。
在电子锁50处于解锁状态的情况下，可以使用手柄51打开屏障15，并且在电子锁50处于锁定状态的情况下，不能打开屏障15。以这种方式，可以通过电子锁50来控制对受限物理空间16的访问。
电子锁50需要电力来操作。在该实施方式中，提供能量收集装置40来产生用于电子锁的电子锁控制器52的电力。能量收集装置40将机械运动转换成使得可用于电子锁控制器52的电力。机械运动可以例如是手柄51转动以及/或者当屏障15被打开和/或关闭时的旋转运动的结果。
图2是更详细地示出图1的能量收集装置40的示意图。此处的能量收集装置40包括发电机55。能量收集装置40机械连接至手柄51以收集(机械)能量并且电连接至电子锁控制器52以向电子锁控制器52供电。在手柄51与能量收集装置40之间可以有其它的机械部件例如弹簧、齿轮等以提高转速。将电力转换器1设置在发电机55和电子锁控制器52之间来以高效的方式将电力从发电机传输到锁控制器52。这可以包括在发电机与电力转换器1之间使用整流器(未示出)。应当注意，可以将发电机连接至除手柄51之外的其他机械能源(未示出)。
图3是示出根据一个实施方式的电力转换器1的示意图。可以将电力转换器1例如应用于图2的能量收集装置40中。
电力转换器1将在输入端子11上提供的电力传输至能量存储元件C1。该特定电力转换器1的一个作用还在于对电压进行反向。然后，可以根据应用例如用于如上所示的电子锁的需要来消耗提供给能量存储元件C1的电力。
提供电感器L1并且连接开关S1以选择性地控制该电感器L1与输入端子11之间的连接。例如可以使用诸如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的晶体管来实现上述开关。将比较器输入电路12连接在输入端子11与地之间。
能量存储元件C1是用于能量存储的任何合适的元件。例如，能量存储元件C1可以是电容器。替选地，能量存储元件C1可以是超级电容器、电池或者甚至(如果提供了略微不同的结构)是电感器。
提供比较器10，使得比较器10的输出对开关S1进行控制。将比较器的第一输入端例如正输入端连接至比较器输入电路并且将比较器的第二输入端例如负输入端连接至电感器L1与地之间的第一点P1。可以将第一电阻器R1连接在第一点P1与地之间。替选地，可以在第一点P1与地之间提供二极管。
将能量存储元件C1连接至电感器L1与开关S1之间的第二点P2和能量存储元件之间。可以将二极管D1设置在第二点P2与能量存储元件C1之间。该二极管D1防止任何正电流流到能量存储元件C1。
比较器输入电路12被配置成将与输入端子11的电压成比例的输出信号提供给比较器。
可选地提供连接在输入端子11与地之间的输入电容器C2。
可选地，比较器10被实现成具有迟滞性以防止开关S1的过多切换。
在图3的电力转换器1中，将与输入端子11成比例的电压和与具有电感器的负载电路的电压成比例的电压进行比较。该比较的输出控制负载电路与输入端子11的连接或断开连接。因此，从输入端子11看，电流和电压成比例地变化，从而从输入端子看，电力转换器1呈现出基本恒定的阻抗。这已被证明是极大地改善从输入端子11到能量存储元件C1的电力传输的特性。电力转换器专注于高效地传输电力。因此，提供给能量存储元件的电力的电压并不重要，并且例如不需要将该电压调节到特定电压电平或输入电压的特定因子。以这种方式，实现自由地对诸如第一电阻器和比较器输入电路的部件定尺寸以例如与期望阻抗匹配。期望阻抗可以是连接到输入端子的电源的阻抗，从而使到能量存储元件C1的电力传输最大化。
图4A至图4B是示出图3的比较器输入电路12的不同实施方式的示意图。
在图4A示出的实施方式中，比较器输入电路12包括两个串联连接的电阻器R2、R3，并且其中，将比较器10的第一输入端连接至两个串联连接的电阻器R2、R3之间的第三点P3。换句话说，使用分压器来实现图4A的比较器输入电路12。
在图4B示出的实施方式中，使用诸如MCU(微控制器单元)的微处理器13来实现比较器输入电路12。然后可以对微处理器13进行编程，使得来自比较器输入电路12的输出的电压与输入端子11的电压成比例。
当使用微处理器实现比较器输入电路12时，可选地还使用相同的微处理器来实现比较器10。在这种情况下，比较器输入电路12与比较器10之间的连接在微处理器内部，并且甚至可以是软件模块之间的通信。
现在还将参照图5和图6在示例中说明图3的电力转换器1的操作。图5是示出根据一个实施方式的图3的电力转换器中的电力的传输的曲线图。图6是示出根据一个实施方式的图4的电力转换器中的输出电压的曲线图。在图5和图6中，均沿水平轴指示时间并以ms为单位测量时间，图5和图6均指的是同一电力传输模拟。
在该示例中，能量存储元件C1的电容是100mF。输入电容器C2的电容为1mF。在此电感器L1的电感为2mH，这比通常使用的电感大。在该示例中电感器L1如此大的原因是为了使开关频率保持相对较慢以使得该示例更容易遵循图5和图6中的曲线图。
在时间0处，输入电容器C2具有10V的电压VC2(参见图5)，并且能量存储元件C1具有-4V的电压VC1(参见图6)。
在时间0ms处，第三点P3处的电压VP3为正(其值取决于第一电阻器R1和第二电阻器R2的大小)。同时，第一点P1处的电压VP1约为零。
因此，比较器10将产生使开关S1闭合(即，设置在导通状态)的高输出电压VCMP。然后，P2将具有与输入端子11相同的电压，并且电流将开始流过电感器L1和第一电阻器R1。二极管D1防止任何电流到达能量存储元件C1，这会使能量存储元件C1放电，因为其具有负电压。相反，通过电感器L1的电流IL1线性增加。由于电感器L1是电流刚性的，因此通过电感器L1的电流IL1的增加不是瞬时的并且取决于电感器L1的电感。因此，通过第一电阻器R1的电流也增加，这将使第一点P1处的电压VP1增加。这持续到第一点P1处的电压VP1超过第三点P3处的电压VP3，此时比较器10的输出电压VCMP变低。这使开关S1打开(即设置在阻断状态)。
电感器L1是电流刚性的，由此通过电感器L1的电流IL1将继续。由于开关S1现在是打开的，这导致点P2的负电压，因此将经由二极管D1从能量存储元件C1引出电流。由于能量存储元件C1的电压VC1为负，因此该电压VC1将变得甚至更负，从而增加存储在能量存储元件C1中的能量。通过电感器L1的电流IL1随时间减小，从而使第一点P1处的电压VP1减小，直到比较器的输出电压VCMP再次变高，使开关S1再次闭合，从而重复所述过程。
换句话说，来自输入端子11的能量被暂时存储为通过电感器L1的电流，其被转换并传输至能量存储元件C1。以这种方式，电力转换器可以用于输入端子11上的大范围的电压，并且仍然向能量存储元件C1提供有效的能量传输。
比较器10被提供为具有迟滞性以防止瞬时的来回切换。
如图5所见，通过电感器的电流IL1的平均值与输入电容器的电压VC2的减小成线性比例地减小。因此，从输入端子11角度来看，电力转换器呈现基本恒定的阻抗。这是重要的，因为基本恒定的阻抗提高了使用连接到转换器的发电机的能量传递的效率。
在大约35ms处，输入电容器没有足够的电压VC2来保持该过程的进行。此阶段的开关保持打开状态，这使得电流IL1看起来是这样的。
现在将介绍该模拟中效率的计算。所述计算基于根据E＝(C*V^2)/2计算的电容器的能量。在适当的情况下将数值四舍五入。
首先观察开始时(即，在0ms时)的能量，输入电容器C2具有(C2*VC2^2)/2＝(0.001*10^2)/2＝50mJ的能量EC2。能量存储元件C1具有(C1*VC1^2)/2＝(0.1*4^2)/2＝800mJ的能量EC1。
现在观察大约35ms时的末端能量，输入电容器C2具有(C2*VC2^2)/2＝(0.001*0.2^2)/2＝0.020mJ的末端能量EC2'。能量存储元件C1具有(C1*VC1^2)/2＝(0.1*4.11^2)/2＝845mJ的末端能量EC1'。
因此，输入电容器C2已经流失(50-0.020)mJ＝49.98mJ。同时，能量存储元件C1已经充入(845-800)mJ＝45mJ。因此，在该示例中电力转换器1的效率通过45/49.98＝90％来计算。该效率是不同于现有技术的能量转换器的效率的巨大收益。
虽然使用充至输入电容器C2的能量的量来说明上述示例，但是相同的原理能够适用于当发电机在输入端子11上提供输入电力时。通常通过恒定阻抗来加载发电机，并且该过程类似于上面所描述的过程来工作。
本文提出的电力转换器的实施方式提供基本恒定的阻抗和高效率。此外，电力转换器适用于宽范围的输入电压，从而产生到能量存储元件的高效的能量传输。电力转换器不依赖于特定的切换频率。
图7是示出根据一个实施方式的电力转换器1的示意图。该实施方式的电力转换器1类似于图3中示出并在上面说明的电力转换器，因此这里仅提及与该电力转换器的不同。
在该实施方式中，将第一电阻器设置在输入端子与开关S1之间。这里，将比较器10的第二输入端连接至第一电阻器R1与开关S1之间的点P4。比较器的第一输入端仍连接至电压与输入端子上的电压成比例的点。
与图3的实施方式相比，比较器10的输入的极性已被反转。
在该实施方式中，将第二输入端连接至点P4，点P4的电压与来自输入端子11的电流成比例，而不管第一开关的状态如何。这使得输入端子11的阻抗更加恒定，而不管开关的状态如何。
此外，由于在向能量存储元件C1加载能量期间没有与电感器L1串联的电阻器，所以提高了电力传输效率。
在一个实施方式中，第一电阻器和比较器输入电路12可以被定尺寸成与电源的阻抗匹配，从而使到电力转换器以及因此到能量存储元件C1的电力传输最大化。
应注意，虽然本文的实施方式的电力转换器在电子锁的上下文中呈现，但电力转换器也可应用于任何合适的上下文中。
这里现在接下来是用罗马数字列举的从另一个角度的实施方式的列表。
i.一种用于将在输入端子上提供的电力传输至能量存储元件的电力转换器，所述电力转换器包括：
电感器；
开关，其被连接以选择性地控制电感器与输入端子之间的连接；
比较器输入电路，其连接在输入端子与地之间；以及
比较器，其中，比较器的输出控制开关，比较器的第一输入端连接至比较器输入电路，并且比较器的第二输入端连接至电感器与地之间的第一点；
其中，能量存储元件连接至电感器与开关和能量存储元件之间的第二点。
ii.根据实施方式i所述的电力转换器，其中，第一电阻器连接在第一点与地之间。
iii.根据实施方式i或ii所述的电力转换器，其中，比较器输入电路包括两个串联连接的电阻器，并且其中，比较器的第一输入端连接至两个串联连接的电阻器之间的第三点。
iv.根据实施方式i或ii所述的电力转换器，其中，使用微处理器来实现比较器输入电路。
v.根据实施方式iv所述的电力转换器，其中，微处理器被配置成提供与输入端子的电压成比例的输出电压，其中，输出电压被提供给比较器的第一输入端。
vi.根据前述实施方式中任一项所述的电力转换器，还包括设置在第二点和能量存储元件之间的二极管。
vii.根据前述实施方式中任一项所述的电力转换器，其中，能量存储元件是电容器。
viii.根据前述实施方式中任一项所述的电力转换器，还包括连接在输入端子与地之间的电容器。
ix.根据前述实施方式中任一项所述的电力转换器，其中，比较器被实现成具有迟滞性。
x.一种能量收集装置，其包括根据前述实施方式中任一项所述的电力转换器。
xi.根据实施方式x所述的能量收集装置，还包括被配置成向电力转换器的输入端子提供电电力的发电机。
xii.一种电子锁，其包括：手柄、电子锁控制器和根据实施方式x或xi所述的能量收集装置，能量收集装置机械连接至手柄以收集能量，并且其中，电力转换器的能量存储装置电连接至电子锁控制器以向电子锁控制器供电。
以上主要参考几个实施方式描述了本发明。然而，如本领域技术人员容易理解的，除了上面公开的实施方式之外的其他实施方式同样可以在由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (19)

1.一种用于将在输入端子(11)上提供的电力传输至能量存储元件(C1)的电力转换器(1)，所述电力转换器(1)包括：
电感器(L1)；
二极管(D1)；
开关(S1)，其被连接以选择性地控制所述电感器(L1)与所述输入端子(11)之间的连接；以及
比较器(10)，其中，所述比较器的输出控制所述开关(S1)，所述比较器的第一输入端被提供有与所述输入端子的电压成比例的电压，并且所述比较器的第二输入端被提供有与在所述开关(S1)闭合的情况下的来自所述输入端子的电流成比例的电压，由此，来自所述输入端子的所述电流与所述输入端子的所述电压成比例地变化；
其中，所述能量存储元件(C1)的一端经由所述二极管(D1)连接至所述电感器(L1)与所述开关(S1)之间的点(P2)，并且所述能量存储元件(C1)的另一端连接至地，使得所述二极管(D1)的阳极侧连接至所述能量存储元件，并且所述二极管(D1)的阴极侧连接至所述电感器(L1)与所述开关(S1)之间的点(P2)。
2.根据权利要求1所述的电力转换器(1)，其中，在所述输入端子(11)与所述开关(S1)之间设置第一电阻器，并且其中，所述比较器的第二输入端连接至所述第一电阻器(R1)与所述开关(S1)之间的点(P4)。
3.根据权利要求1所述的电力转换器(1)，其中，所述第二输入端连接至所述电感器与地之间的第一点(P1)，并且其中，在所述第一点(P1)与地之间连接第一电阻器(R1)。
4.根据权利要求1所述的电力转换器(1)，还包括连接在所述输入端子(11)与地之间的比较器输入电路(12)，其中，所述比较器输入电路(12)包括两个串联连接的电阻器(R2、R3)，并且其中，所述比较器(10)的第一输入端连接至所述两个串联连接的电阻器(R2、R3)之间的第三点(P3)。
5.根据权利要求1所述的电力转换器(1)，还包括连接在所述输入端子(11)与地之间的比较器输入电路(12)，其中，使用微处理器(13)实现所述比较器输入电路(12)以向所述比较器(10)的第一输入端提供输出电压。
6.根据权利要求5所述的电力转换器(1)，其中，所述微处理器被配置成提供与所述输入端子(11)的电压成比例的输出电压，其中，所述输出电压被提供给所述比较器的第一输入端。
7.根据权利要求2所述的电力转换器(1)，还包括连接在所述输入端子(11)与地之间的比较器输入电路(12)，其中，所述比较器输入电路(12)包括两个串联连接的电阻器(R2、R3)，并且其中，所述比较器(10)的第一输入端连接至所述两个串联连接的电阻器(R2、R3)之间的第三点(P3)。
8.根据权利要求3所述的电力转换器(1)，还包括连接在所述输入端子(11)与地之间的比较器输入电路(12)，其中，所述比较器输入电路(12)包括两个串联连接的电阻器(R2、R3)，并且其中，所述比较器(10)的第一输入端连接至所述两个串联连接的电阻器(R2、R3)之间的第三点(P3)。
9.根据权利要求2所述的电力转换器(1)，还包括连接在所述输入端子(11)与地之间的比较器输入电路(12)，其中，使用微处理器(13)实现所述比较器输入电路(12)以向所述比较器(10)的第一输入端提供输出电压。
10.根据权利要求3所述的电力转换器(1)，还包括连接在所述输入端子(11)与地之间的比较器输入电路(12)，其中，使用微处理器(13)实现所述比较器输入电路(12)以向所述比较器(10)的第一输入端提供输出电压。
11.根据权利要求9所述的电力转换器(1)，其中，所述微处理器被配置成提供与所述输入端子(11)的电压成比例的输出电压，其中，所述输出电压被提供给所述比较器的第一输入端。
12.根据权利要求10所述的电力转换器(1)，其中，所述微处理器被配置成提供与所述输入端子(11)的电压成比例的输出电压，其中，所述输出电压被提供给所述比较器的第一输入端。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的电力转换器(1)，其中，所述第一电阻器(R1)和所述比较器输入电路(12)被定制成使得从所述输入端子(11)看到的阻抗与用于改善电力传输的期望阻抗匹配。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的电力转换器(1)，其中，所述能量存储元件(C1)是电容器。
15.根据权利要求1至12中任一项所述的电力转换器(1)，还包括连接在所述输入端子(11)与地之间的电容器(C2)。
16.根据权利要求1至12中任一项所述的电力转换器(1)，其中，所述比较器(10)被实现成具有迟滞性。
17.一种能量收集装置(40)，其包括根据前述权利要求中任一项所述的电力转换器(1)。
18.根据权利要求17所述的能量收集装置(40)，还包括被配置成向所述电力转换器(1)的输入端子提供电力的发电机(55)。
19.一种电子锁(50)，其包括：手柄(51)、电子锁控制器(52)和根据权利要求17或18所述的能量收集装置(40)，所述能量收集装置(40)机械连接至所述手柄(51)以收集能量，并且其中，所述电力转换器(1)的能量存储装置(C1)电连接至所述电子锁控制器(52)以向所述电子锁控制器(52)供电。
CN201780078066.4A 2016-12-21 2017-12-20 用于传输电力的电力转换器 Active CN110089019B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16205857 2016-12-21
EP16205857.2 2016-12-21
PCT/EP2017/083884 WO2018115159A1 (en) 2016-12-21 2017-12-20 Power converter for transferring power

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110089019A CN110089019A (zh) 2019-08-02
CN110089019B true CN110089019B (zh) 2021-02-26

Family

ID=57583094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780078066.4A Active CN110089019B (zh) 2016-12-21 2017-12-20 用于传输电力的电力转换器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11455850B2 (zh)
EP (1) EP3560087B1 (zh)
KR (1) KR102471045B1 (zh)
CN (1) CN110089019B (zh)
WO (1) WO2018115159A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11639617B1 (en) 2019-04-03 2023-05-02 The Chamberlain Group Llc Access control system and method
SE545909C2 (en) * 2022-02-22 2024-03-12 Assa Abloy Ab Energy harvesting system with adaptive input impedancee

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101459381A (zh) * 2008-12-10 2009-06-17 浙江大学 一种Boost型开关变换器的控制装置及控制方法
CN102523650A (zh) * 2011-12-02 2012-06-27 赵修平 一种led电流检测和控制电路

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2221362B (en) * 1988-07-30 1992-08-26 Marconi Gec Ltd Attenuator
GB9418135D0 (en) * 1994-09-08 1994-10-26 Lucas Ind Plc Control system
TWI260953B (en) * 2005-05-19 2006-08-21 Ligtek Electronics Co Ltd Constant power control circuit device and control method thereof
JP4811852B2 (ja) * 2005-08-29 2011-11-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 スイッチング電源と半導体集積回路
US7821333B2 (en) * 2008-01-04 2010-10-26 Texas Instruments Incorporated High-voltage differential amplifier and method using low voltage amplifier and dynamic voltage selection
US9642089B2 (en) * 2008-07-09 2017-05-02 Secureall Corporation Method and system for planar, multi-function, multi-power sourced, long battery life radio communication appliance
JP5151830B2 (ja) * 2008-09-08 2013-02-27 株式会社リコー 電流モード制御型ｄｃ−ｄｃコンバータ
US8575911B2 (en) * 2010-06-28 2013-11-05 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Digital hybrid V2 control for buck converters
US8441231B2 (en) * 2011-05-27 2013-05-14 Eta Semiconductor Inc. Bidirectional hysteretic power converter
US8569963B2 (en) * 2011-06-17 2013-10-29 Intersil Americas Inc. Cascade boost and inverting buck converter with independent control
US9281745B2 (en) * 2012-11-01 2016-03-08 Stellamar Llc Digital controller for switch-mode DC-DC converters and method
US9343964B2 (en) * 2013-03-29 2016-05-17 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. I2 average current mode (ACM) control for switching power converters
US9793829B2 (en) * 2013-09-25 2017-10-17 Prime Photonics, Lc Magneto-thermoelectric generator for energy harvesting
EP2999107A1 (en) 2014-09-18 2016-03-23 Stichting IMEC Nederland Energy harvesting circuit and method
WO2016180970A1 (en) * 2015-05-13 2016-11-17 Assa Abloy Ab Mechanical to electric power converter
US9667154B2 (en) * 2015-09-18 2017-05-30 Power Integrations, Inc. Demand-controlled, low standby power linear shunt regulator

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101459381A (zh) * 2008-12-10 2009-06-17 浙江大学 一种Boost型开关变换器的控制装置及控制方法
CN102523650A (zh) * 2011-12-02 2012-06-27 赵修平 一种led电流检测和控制电路

Also Published As

Publication number Publication date
US11455850B2 (en) 2022-09-27
EP3560087B1 (en) 2020-09-23
WO2018115159A1 (en) 2018-06-28
KR102471045B1 (ko) 2022-11-25
US20200090438A1 (en) 2020-03-19
KR20190094378A (ko) 2019-08-13
CN110089019A (zh) 2019-08-02
EP3560087A1 (en) 2019-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20130255335A1 (en) Systems and methods for electronic locking device power management
CN110089019B (zh) 用于传输电力的电力转换器
EP2506394A1 (en) Non-contact power transmission apparatus
US20070176491A1 (en) Digital doorlock having ultra capacitor
CN105656305A (zh) 车辆用电源系统
CN109391043B (zh) 无线电力接收设备
US11362543B2 (en) Wireless power receiver circuits that provide constant voltage or current to an electrical load, and methods
CN106786886B (zh) 一种基于负载识别技术的无线充电系统充电方法
CN107546786A (zh) 电源装置及供电方法
EP2132721A2 (de) Vorrichtung zum ansteuern eines aktuators
CN110463010B (zh) 电力转换装置及非接触供电系统
CN109716639B (zh) 电源电路
KR102131948B1 (ko) 용량 가변형 파워뱅크 시스템
US20200006987A1 (en) Wireless power receiver circuits that provide constant voltage or current to an electrical load, and methods
CN207518358U (zh) 一种充电电路、电子设备及无线充电系统
DE102009033309B4 (de) Tragbare Fernbedienungsvorrichtung
KR102380138B1 (ko) 전자장치의 전원공급 장치
US9502924B2 (en) Supply energy arrangement and method for providing a supply energy
CN107546835A (zh) 供电组件及方法
CN113965513B (zh) 用于激活nfc设备的电路和方法
SE544107C2 (en) Arrangement for electronic locking system with energy harvesting and feedback, and electronic locking system
CN110654251A (zh) 用于给牵引电网中的高压电池组充电的方法和牵引电网
US20160172872A1 (en) Battery charging apparatus using ultra capacitor
CN116686182A (zh) 一种双向dc/dc变换器及其控制方法及车辆
CN109391134A (zh) 用于无线电力传输的基于开路的rx功率限制器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant