IT202000014608A1 - SYSTEM FOR TRANSFERRING ELECTRIC POWER TO AN ELECTRIC LOAD - Google Patents

SYSTEM FOR TRANSFERRING ELECTRIC POWER TO AN ELECTRIC LOAD Download PDF

Info

Publication number
IT202000014608A1
IT202000014608A1 IT102020000014608A IT202000014608A IT202000014608A1 IT 202000014608 A1 IT202000014608 A1 IT 202000014608A1 IT 102020000014608 A IT102020000014608 A IT 102020000014608A IT 202000014608 A IT202000014608 A IT 202000014608A IT 202000014608 A1 IT202000014608 A1 IT 202000014608A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
voltage
electric
electrical
inductance
circuit
Prior art date
Application number
IT102020000014608A
Other languages
Italian (it)
Inventor
Igor Spinella
Giovanni Mascia
Enrico Dente
Original Assignee
Eggtronic Eng S P A
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 Eggtronic Eng S P A filed Critical Eggtronic Eng S P A
Priority to IT102020000014608A priority Critical patent/IT202000014608A1/en
Publication of IT202000014608A1 publication Critical patent/IT202000014608A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion 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
    • H02M3/325Conversion 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
    • H02M3/335Conversion 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
    • H02M3/337Conversion 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
    • H02M3/3372Conversion 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 of the parallel type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion 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
    • H02M3/325Conversion 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
    • H02M3/335Conversion 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
    • H02M3/33507Conversion 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
    • H02M3/33523Conversion 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies 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

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

del Brevetto Italiano per Invenzione Industriale dal titolo: of the Italian Patent for Industrial Invention entitled:

?SISTEMA PER TRASFERIRE POTENZA ELETTRICA ?SYSTEM TO TRANSFER ELECTRIC POWER

AD UN CARICO ELETTRICO? TO AN ELECTRIC LOAD?

Campo della tecnica field of technique

La presente invenzione riguarda un sistema per trasferire potenza elettrica ad un carico elettrico. Il carico elettrico pu? essere ad esempio un qualunque dispositivo elettrico o elettronico che debba essere alimentato elettricamente per consentirne il funzionamento e/o per caricare le batterie interne del dispositivo stesso. Classici esempi di questo tipo di dispositivi elettrici/elettronici includono, ma non sono limitati a, smartphone, computer, laptop, tablet, televisori, elettrodomestici, sistemi domotici, server e tanti altri dispositivi affini. The present invention relates to a system for transferring electric power to an electric load. The electrical load can be, for example, any electrical or electronic device that must be electrically powered to allow it to function and/or to charge the internal batteries of the device itself. Classic examples of this type of electrical/electronic devices include, but are not limited to, smartphones, computers, laptops, tablets, televisions, household appliances, home automation systems, servers and many other similar devices.

Tecnica nota Known technique

Una soluzione attualmente molto diffusa per trasferire potenza elettrica ad un carico elettrico ? quella di utilizzare un convertitore, ovvero un circuito elettrico configurato in modo da trasformare una tensione d?ingresso in un una tensione adatta ad alimentare il carico. A currently widespread solution for transferring electrical power to an electrical load? that of using a converter, or rather an electrical circuit configured in such a way as to transform an input voltage into a voltage suitable for supplying the load.

Ad esempio, sono noti convertitori AC/DC atti a trasformare una tensione alternata in una tensione continua, convertitori DC/AC atti a trasformare una tensione continua in una tensione alternata e anche convertitori DC/DC o AC/AC atti a trasformare una tensione continua/alternata in un?altra tensione continua/alternata ma avente caratteristiche differenti. For example, AC/DC converters suitable for transforming an alternating voltage into a direct voltage, DC/AC converters suitable for transforming a direct voltage into an alternating voltage and also DC/DC or AC/AC converters suitable for transforming a direct voltage are known. / alternating into another direct / alternating voltage but having different characteristics.

Per garantire maggiore sicurezza d?uso e robustezza, tutti questi convertitori possono essere realizzati secondo una configurazione isolata, ossia possono comprendere un circuito elettrico primario collegato alla tensione di ingresso ed un circuito elettrico secondario collegato al carico elettrico, i quali sono isolati galvanicamente tra loro. To guarantee greater safety of use and robustness, all these converters can be made according to an isolated configuration, i.e. they can include a primary electric circuit connected to the input voltage and a secondary electric circuit connected to the electric load, which are galvanically isolated from each other .

Una strategia molto diffusa per isolare galvanicamente il circuito primario dal circuito secondario di un convertitore ? quella di utilizzare un accoppiamento di tipo induttivo. A very popular strategy to galvanically isolate the primary circuit from the secondary circuit of a converter? to use inductive coupling.

Una tipica implementazione di questa strategia ? costituita dal convertitore AC/DC di tipo flyback, in cui l?isolamento galvanico ? ottenuto mediante un trasformatore che permette un accoppiamento elettromagnetico tra il circuito primario ed il circuito secondario. A typical implementation of this strategy ? constituted by the flyback type AC/DC converter, in which the galvanic isolation ? obtained by means of a transformer which allows an electromagnetic coupling between the primary circuit and the secondary circuit.

Un altro esempio di questa strategia ? fornito dai sistemi di trasmissione wireless di potenza elettrica che utilizzano bobine induttive, di cui almeno una bobina di trasmissione posta nel circuito primario ed almeno una bobina di ricezione posta nel circuito secondario. Another example of this strategy? provided by wireless transmission systems of electric power which use inductive coils, of which at least one transmission coil placed in the primary circuit and at least one receiving coil placed in the secondary circuit.

Quando le due bobine induttive vengono avvicinate l?una dell?altra, esse realizzano un accoppiamento elettromagnetico che garantisce il trasferimento di potenza elettrica tra i due circuiti. When the two inductive coils are brought near each other, they create an electromagnetic coupling which guarantees the transfer of electric power between the two circuits.

Un?altra strategia per isolare galvanicamente il circuito primario dal circuito secondario di un convertitore ? quella di separarli mediante una coppia di capacit? di isolamento, le quali realizzano un accoppiamento capacitivo in grado di trasmettere la potenza elettrica. Another strategy to galvanically isolate the primary circuit from the secondary circuit of a converter? that of separating them by means of a pair of capacities? insulation, which create a capacitive coupling capable of transmitting electrical power.

I vantaggi dei convertitori isolati per via capacitiva sono molteplici ma si concretizzano principalmente nella possibilit? di ridurre molto gli ingombri, grazie all?eliminazione del trasformatore e alla possibilit? di incrementare le frequenze di funzionamento (raggiungendo ad esempio centinaia di kHz, MHz, decine di MHz o centinaia di MHz). The advantages of capacitively isolated converters are many, but they mainly materialize in the possibility? to greatly reduce the overall dimensions, thanks to the elimination of the transformer and the possibility? to increase the operating frequencies (reaching for example hundreds of kHz, MHz, tens of MHz or hundreds of MHz).

Un ulteriore vantaggio di questi convertitori isolati per via capacitiva ? nel fatto di poter raggiungere un?efficienza di funzionamento pi? alta, che rimane tipicamente stabile sia per carichi elettrici leggeri sia per carichi elettrici pesanti, anzich? una efficienza tendenzialmente bassa con dei picchi solo per certi intervalli determinati di carico, come avviene tipicamente nei convertitori isolatici mediante trasformatore. Another advantage of these capacitively isolated converters? in the fact of being able to achieve a? functioning efficiency pi? high, which typically remains stable for both light electrical loads and heavy electrical loads, rather than? a tendentially low efficiency with peaks only for certain specific load ranges, as typically occurs in transformer-isolated converters.

A prescindere da queste considerazioni, in entrambe le categorie di convertitori isolati, sia quelli basati su accoppiamento induttivo sia quelli basati su accoppiamento capacitivo, il circuito primario si concretizza generalmente in un generatore di onde, ossia in un circuito elettrico di tipo switching in grado di eccitare gli elementi di trasmissione della potenza, ossia le induttanze o le capacit?, con un?onda di tensione ad alta frequenza. Regardless of these considerations, in both categories of isolated converters, both those based on inductive coupling and those based on capacitive coupling, the primary circuit generally takes the form of a wave generator, i.e. a switching type electric circuit capable of excite the power transmission elements, i.e. inductances or capacitors, with a high-frequency voltage wave.

In particolare, per tutte le tipologie di convertitori sopra delineati, ? generalmente vantaggioso incrementare il pi? possibile la frequenza dell?onda di tensione, in modo da rendere pi? compatti tutti i componenti e trasmettere maggiore potenza al carico elettrico. In particular, for all the types of converters outlined above, ? generally advantageous to increase the pi? possible the frequency of the voltage wave, in order to make it more? compact all components and transmit more power to the electrical load.

Per questa ragione, specialmente nei convertitori con accoppiamento capacitivo, ma anche nei convertitori con accoppiamento induttivo, risulta utile utilizzare dei generatori di onde basati su schemi circuitali risonanti, ad esempio basati su circuiti in classe D risonanti, E, F, E/F, E<-1>, F<-1 >o simili. For this reason, especially in converters with capacitive coupling, but also in converters with inductive coupling, it is useful to use wave generators based on resonant circuit diagrams, for example based on resonant class D circuits, E, F, E/F, E<-1>, F<-1 >or similar.

Questa tipologia di circuiti consente infatti di ridurre drasticamente le perdite dinamiche nei componenti attivi (interruttori, ad esempio MOSFET), cos? come le emissioni elettromagnetiche (EMI), e di incrementare notevolmente la frequenza massima di funzionamento del circuito, a tutto vantaggio degli ingombri, del peso e dei costi. In fact, this type of circuit allows to drastically reduce the dynamic losses in the active components (switches, for example MOSFET), so such as electromagnetic emissions (EMI), and to considerably increase the maximum operating frequency of the circuit, to the benefit of overall dimensions, weight and costs.

Un esempio di circuito risonante, che viene utilizzato come generatore di onde in un convertitore isolato mediante accoppiamento capacitivo, ? illustrato nella domanda di brevetto internazionale WO2013150352. An example of a resonant circuit, which is used as a wave generator in a converter isolated by capacitive coupling, ? illustrated in international patent application WO2013150352.

Uno dei pochi inconvenienti di questa architettura ? rappresentata tuttavia dalla necessit? di porre una induttanza di choke di grande valore tra la tensione di alimentazione del circuito e l?interruttore attivo. One of the few drawbacks of this architecture? represented however by the necessity? to put a choke inductance of great value between the supply voltage of the circuit and the active switch.

Questa induttanza di choke dovrebbe infatti avere un valore teoricamente infinito, al fine di comportarsi sostanzialmente da generatore di corrente, che si carica, durante l?intervallo di tempo in cui l?interruttore attivo ? acceso, e si scarica alimentando il circuito con una corrente grossomodo costante, durante l?intervallo di tempo in cui l?interruttore attivo ? spento. This choke inductance should in fact have a theoretically infinite value, in order to substantially behave as a current generator, which charges itself, during the time interval in which the active switch is? turned on, and is discharged by feeding the circuit with a roughly constant current, during the time interval in which the active switch is? worn out.

Chiaramente nei circuiti reali l?induttanza di choke non ha un valore infinito ma comunque molto grande. Clearly in real circuits the choke inductance does not have an infinite value but still very large.

La presenza di questa grande induttanza di choke, attraverso la quale circolano le correnti utili ad alimentare il carico, incrementa notevolmente gli ingombri del circuito e, a causa dei fenomeni parassiti tipici delle induttanze reali, come ad esempio l?isteresi magnetica, le correnti parassite nei materiali magnetici, l?effetto pelle e l?effetto Joule, ne riduce sensibilmente l?efficienza. The presence of this large choke inductance, through which the currents useful for powering the load circulate, considerably increases the dimensions of the circuit and, due to the parasitic phenomena typical of real inductances, such as magnetic hysteresis for example, the parasitic currents in magnetic materials, the skin effect and the Joule effect significantly reduce their efficiency.

Esposizione dell?invenzione Exhibition of the invention

Alla luce di quanto sopra esposto, uno scopo della presente invenzione ? quello di fornire una soluzione che permetta di risolvere, o quantomeno di ridurre sensibilmente, i menzionati inconvenienti della tecnica nota. In the light of the foregoing, an object of the present invention is that of providing a solution which allows the aforementioned drawbacks of the prior art to be resolved, or at least significantly reduced.

Un altro scopo ? quello di raggiungere tale obiettivo nell?ambito di una soluzione semplice, razionale e dal costo il pi? possibile contenuto. Another purpose? that of achieving this objective in the ambit of a simple, rational and cost-effective solution? possible content.

Questi ed altri scopi sono raggiunti dalle caratteristiche dell?invenzione riportate nella rivendicazione indipendente 1. Le rivendicazioni dipendenti delineano aspetti preferiti e/o particolarmente vantaggiosi dell?invenzione. These and other objects are achieved by the characteristics of the invention set forth in the independent claim 1. The dependent claims outline preferred and/or particularly advantageous aspects of the invention.

In particolare, una forma di attuazione della presente invenzione rende disponibile un sistema per il trasferimento di potenza elettrica ad un carico elettrico, comprendente: In particular, an embodiment of the present invention provides a system for transferring electric power to an electric load, comprising:

- una sorgente di tensione elettrica continua, ed - a source of direct electric voltage, ed

- almeno un generatore di onde atto a convertire la tensione elettrica continua in onde di tensione da trasmettere al carico elettrico, - at least one wave generator capable of converting the direct electric voltage into voltage waves to be transmitted to the electric load,

in cui detto generatore di onde comprende almeno: wherein said wave generator comprises at least:

- un interruttore attivo provvisto di due terminali di collegamento e atto ad essere comandato da un segnale elettrico di pilotaggio tra una condizione di saturazione, in cui consente il passaggio di corrente elettrica tra detti terminali di collegamento, ed una condizione di interdizione, in cui impedisce detto passaggio di corrente elettrica, ed - an active switch provided with two connection terminals and able to be controlled by an electric piloting signal between a saturation condition, in which it allows the passage of electric current between said connection terminals, and an interdiction condition, in which it prevents said passage of electric current, ed

- un circuito risonante dimensionato per ridurre (preferibilmente annullare) la potenza elettrica applicata a detto interruttore attivo negli istanti in cui detto interruttore attivo commuta dalla condizione di saturazione alla condizione di interdizione e viceversa, - a resonant circuit sized to reduce (preferably cancel) the electric power applied to said active switch in the instants in which said active switch switches from the saturation condition to the cut-off condition and vice versa,

in cui detto circuito risonante comprende almeno: wherein said resonant circuit comprises at least:

- un nodo elettrico centrale al quale ? collegato un primo terminale di collegamento dell?interruttore attivo, - a central electrical node to which ? connected a first connection terminal of the active switch,

- un primo ramo elettrico estendentesi tra detto nodo elettrico centrale ed un primo terminale, - a first electrical branch extending between said central electrical node and a first terminal,

- un secondo ramo elettrico estendentesi tra detto nodo elettrico centrale ed il primo terminale oppure tra detto nodo elettrico centrale ed un ulteriore terminale collegato ad una tensione di riferimento, - a second electrical branch extending between said central electrical node and the first terminal or between said central electrical node and a further terminal connected to a reference voltage,

- una induttanza di risonanza posta sul primo ramo elettrico, ed - a resonance inductance placed on the first electric branch, ed

- una capacit? di risonanza posta sul secondo ramo elettrico. - a capacity? of resonance placed on the second electrical branch.

Grazie a questa soluzione, in corrispondenza del nodo elettrico centrale del circuito risonante, ? vantaggiosamente possibile ottenere una forma d?onda della tensione elettrica uguale, o comunque del tutto analoga, a quella ottenibile mediante un generatore di onde basato su una struttura circuitale risonante, dunque Zero Voltage o Zero Current Switching (ZVS o ZCS) ad esempio in classe E o similare. Thanks to this solution, at the central electrical node of the resonant circuit, it is advantageously possible to obtain a waveform of the electric voltage equal, or in any case completely analogous, to that obtainable by means of a wave generator based on a resonant circuit structure, therefore Zero Voltage or Zero Current Switching (ZVS or ZCS) for example in class And or similar.

Di conseguenza, il generatore di onde sopra proposto presenta il vantaggio di ridurre le perdite elettriche durante le fasi di commutazione dell?interruttore e di poter quindi aumentare le frequenze di funzionamento. Consequently, the wave generator proposed above has the advantage of reducing the electrical losses during the switching phases of the switch and therefore of being able to increase the operating frequencies.

Rispetto ai generatori di onde tradizionali, il generatore di onde sopra proposto ha inoltre il notevole vantaggio di non richiedere ingombranti induttanze di choke, conseguendo una significativa riduzione delle dimensioni e dei costi del sistema, nonch? aumentandone l?efficienza. Compared to traditional wave generators, the wave generator proposed above also has the notable advantage of not requiring bulky choke inductances, achieving a significant reduction in the dimensions and costs of the system, as well as increasing its efficiency.

A partire dallo schema di base sopra delineato, il generatore di onde pu? essere collegato al carico in svariati modi differenti. Starting from the basic scheme outlined above, the wave generator can? be connected to the load in several different ways.

Secondo una forma di attuazione dell?invenzione, il carico elettrico pu? essere collegato al primo o al secondo ramo elettrico del circuito risonante, in modo che detto primo o secondo ramo elettrico sia atto ad assorbire energia elettrica attiva in virt? del carico elettrico ad esso collegato. According to one embodiment of the invention, the electrical load can be connected to the first or second electrical branch of the resonant circuit, so that said first or second electrical branch is capable of absorbing active electrical energy in virtue of of the electrical load connected to it.

In questo modo, ? infatti possibile ridurre il numero e le dimensioni dei componenti che costituiscono l?intero sistema, il quale pu? risultare pi? compatto ed economico. In this way, ? in fact, it is possible to reduce the number and dimensions of the components that make up the entire system, which can? be more? compact and economical.

Ad esempio, un aspetto di questa forma di attuazione prevede che il carico elettrico possa essere posto sul primo ramo elettrico del circuito risonante in serie con l?induttanza di risonanza. For example, one aspect of this embodiment provides that the electrical load may be placed on the first electrical branch of the resonant circuit in series with the resonant inductance.

Grazie a questa soluzione, ? possibile ottenere un sistema strutturalmente molto semplice. Thanks to this solution, ? possible to obtain a structurally very simple system.

Secondo una variante di questa soluzione, il carico elettrico potrebbe essere posto in un circuito secondario, il quale ? galvanicamente isolato dal primo ramo elettrico a cui ? magneticamente collegato mediante accoppiamento induttivo. In questo modo, si ottiene un sistema di tipo isolato che permette di aumentare la sicurezza d?uso e la robustezza. According to a variant of this solution, the electric load could be placed in a secondary circuit, which is galvanically isolated from the first electrical branch to which ? magnetically connected by inductive coupling. In this way, an isolated type system is obtained which allows to increase the safety of use and the sturdiness.

L?accoppiamento induttivo pu? comprendere ad esempio l?induttanza di risonanza ed una induttanza di accoppiamento posta nel circuito secondario e atta ad accoppiarsi induttivamente con l?induttanza di risonanza. The inductive coupling can? comprising for example the resonance inductance and a coupling inductance located in the secondary circuit and capable of inductively coupling with the resonance inductance.

Grazie a questa soluzione, l?induttanza di risonanza pu? svolgere la duplice funzione di risuonatore e di elemento trasmittente della potenza elettrica, risparmiando componenti e quindi semplificando il sistema. Thanks to this solution, the resonance inductance can? perform the dual function of resonator and transmitter of the electric power, saving components and therefore simplifying the system.

Pi? nello specifico, l?accoppiamento induttivo pu? comprendere un trasformatore provvisto di un nucleo magnetico su cui ? avvolto un avvolgimento primario, che costituisce almeno parzialmente l?induttanza di risonanza, ed un avvolgimento secondario, che costituisce almeno parzialmente l?induttanza di accoppiamento. Pi? specifically, the inductive coupling pu? include a transformer equipped with a magnetic core on which ? wound a primary winding, which forms at least partially the resonance inductance, and a secondary winding, which forms at least partially the coupling inductance.

In questo modo ? possibile garantire un accoppiamento induttivo particolarmente sicuro ed efficiente. In this way ? it is possible to guarantee particularly safe and efficient inductive coupling.

In alternativa, l?accoppiamento induttivo potrebbe comprendere una bobina di trasmissione wireless, che costituisce almeno parzialmente l?induttanza di risonanza, ed una bobina di ricezione wireless, che costituisce almeno parzialmente l?induttanza di accoppiamento. Alternatively, the inductive coupling could comprise a wireless transmit coil, which forms at least partially the resonant inductance, and a wireless receive coil, which forms at least partially the coupling inductance.

In questo modo, si realizza un sistema di trasmissione wireless della potenza elettrica per via induttiva che consente, ad esempio, di installare il carico elettrico e la bobina di ricezione wireless in un dispositivo (es. smartphone, computer portatile o altro) che ? separato e mobile rispetto al dispositivo (es. base di ricarica) in cui ? installata la bobina di ricezione wireless ed il generatore di onde collegato alla sorgente di tensione continua. In this way, a wireless transmission system of the electrical power is created by inductive way which allows, for example, to install the electrical load and the wireless receiving coil in a device (e.g. smartphone, laptop or other) which is separate and mobile with respect to the device (e.g. charging base) where? installed the wireless receiving coil and the wave generator connected to the DC voltage source.

Una variante della forma di attuazione in esame prevede che il carico elettrico possa essere posto sul secondo ramo elettrico del circuito risonante in serie con la capacit? di risonanza. A variant of the embodiment under examination provides that the electric load can be placed on the second electric branch of the resonant circuit in series with the capacitance? of resonance.

Anche questa soluzione permette infatti di ottenere un sistema strutturalmente molto semplice. In fact, this solution also allows to obtain a structurally very simple system.

Ad esempio, il carico elettrico potrebbe essere posto in un circuito secondario, il quale ? galvanicamente isolato dal secondo ramo elettrico a cui ? elettricamente collegato mediante accoppiamento capacitivo. For example, the electrical load could be placed in a secondary circuit, which is galvanically isolated from the second electrical branch to which ? electrically connected by capacitive coupling.

In questo modo, si ottiene un sistema di tipo isolato che permette di aumentare la sicurezza d?uso e la robustezza. In this way, an isolated type system is obtained which allows to increase the safety of use and the sturdiness.

Rispetto all?accoppiamento induttivo menzionato in precedenza, questo accoppiamento capacitivo ha inoltre il vantaggio di ridurre gli ingombri, di aumentare la efficienza e di permettere frequenze di funzionamento superiori. Compared to the previously mentioned inductive coupling, this capacitive coupling also has the advantage of reducing overall dimensions, increasing efficiency and allowing higher operating frequencies.

L?accoppiamento capacitivo pu? comprendere ad esempio almeno una coppia di capacit? di isolamento, ciascuna delle quali costituisce almeno parzialmente la capacit? di risonanza. The capacitive coupling can? include, for example, at least one pair of capabilities? isolation, each of which constitutes at least partially the capacity? of resonance.

In questo modo ? infatti vantaggiosamente possibile ottenere un sistema completamente isolato. In this way ? in fact it is advantageously possible to obtain a completely isolated system.

Le capacit? di isolamento possono essere costituite da capacit? discrete, ossia da componenti capacitivi inscindibili. The capabilities? insulation can be made up of capacitance? discrete, i.e. from inseparable capacitive components.

In alternativa, ciascuna di dette capacit? di isolamento potrebbe comprendere una armatura di trasmissione wireless ed una armatura di ricezione wireless atta ad affacciarsi a detta armatura di trasmissione wireless. Alternatively, each of these capacities? isolation could comprise a wireless transmission frame and a wireless reception frame able to face said wireless transmission frame.

In questo modo si realizza un sistema di trasmissione wireless della potenza elettrica per via capacitiva che consente, ad esempio, di installare il carico elettrico e la armatura di ricezione wireless in un dispositivo (es. smartphone, computer portatile o altro) che ? separato e mobile rispetto al dispositivo (es. base di ricarica) in cui sono installate la armatura di trasmissione wireless ed il generatore di onde collegato alla sorgente di tensione continua. In this way a wireless transmission system of the electrical power is created via capacitance which allows, for example, to install the electrical load and the wireless reception array in a device (e.g. smartphone, laptop or other) which is separate and mobile with respect to the device (e.g. charging base) in which the wireless transmission frame and the wave generator connected to the DC voltage source are installed.

Una forma di attuazione alternativa della presente invenzione prevede che il sistema possa comprendere un ramo elettrico di connessione estendentesi tra il nodo elettrico centrale ed il primo terminale oppure tra il nodo elettrico centrale ed un ulteriore terminale collegato ad una tensione di riferimento, e che il carico elettrico possa essere collegato a detto ramo elettrico di connessione, in modo che il ramo elettrico di connessione sia atto ad assorbire energia elettrica attiva in virt? del carico elettrico ad esso collegato. An alternative embodiment of the present invention provides that the system can comprise an electrical connection branch extending between the central electrical node and the first terminal or between the central electrical node and a further terminal connected to a reference voltage, and that the load electricity can be connected to said electrical connection branch, so that the electrical connection branch is able to absorb active electrical energy in virtue of of the electrical load connected to it.

Anche in questo modo ? infatti possibile trasmette efficacemente al carico elettrico l?onda di tensione generata dal generatore di onde, utilizzando sempre un numero ridotto di componenti. Even like this? in fact, it is possible to effectively transmit the voltage wave generated by the wave generator to the electric load, always using a reduced number of components.

Ad esempio, il carico elettrico pu? essere posto direttamente su detto ramo elettrico di connessione. For example, the electrical load can? be placed directly on said electrical connection branch.

Grazie a questa soluzione ? possibile ottenere un sistema strutturalmente molto semplice. Thanks to this solution ? possible to obtain a structurally very simple system.

Secondo una variante di questa soluzione, il carico elettrico potrebbe essere posto in un circuito secondario, il quale ? galvanicamente isolato dal ramo elettrico di connessione a cui ? elettricamente collegato mediante accoppiamento capacitivo o induttivo. According to a variant of this solution, the electric load could be placed in a secondary circuit, which is galvanically isolated from the electrical connection branch to which ? electrically connected by capacitive or inductive coupling.

In questo modo, si ottiene infatti un sistema di tipo isolato che permette di aumentare la sicurezza d?uso e la robustezza. In this way, in fact, an isolated type system is obtained which allows to increase the safety of use and the sturdiness.

Anche in questo caso, l?accoppiamento induttivo o capacitivo pu? essere realizzato mediante componenti inseparabili (es. trasformatore o capacit? discrete) o mediante componenti separabili (es. bobine o armature wireless), secondo le stesse modalit? delineate in precedenza. Also in this case, the inductive or capacitive coupling can? be realized by inseparable components (e.g. transformer or discrete capacitors) or by separable components (e.g. wireless coils or armatures), according to the same modalities? outlined above.

Un diverso aspetto dell?invenzione prevede che il sistema possa comprendere almeno due o pi? dei generatori di onde sopra delineati, i quali sono configurati per trasmettere al carico elettrico onde di tensione sfasate tra loro, preferibilmente in controfase. A different aspect of the invention provides that the system can comprise at least two or more? of the wave generators outlined above, which are configured to transmit voltage waves out of phase with each other, preferably in push-pull, to the electric load.

In questo modo, si ottiene un sistema multifase che permette di conseguire molteplici vantaggi, tra cui quello di incrementare la potenza trasmessa al carico elettrico a parit? di tensione di alimentazione, di ridurre il ripple di tensione sul carico elettrico e/o di migliorare il fattore di potenza del sistema. In this way, a multi-phase system is obtained which allows to achieve multiple advantages, including that of increasing the power transmitted to the electrical load for the same of supply voltage, to reduce the voltage ripple on the electrical load and/or to improve the power factor of the system.

Un altro aspetto dell?invenzione, applicabile a tutte le forme di attuazione delineate in precedenza e alla loro varianti, prevede che il sistema possa comprende un rettificatore atto a ricevere l?onda di tensione generata dal generatore di onde, a convertire detta onde di tensione in una tensione rettificata e ad applicare detta tensione rettificata al carico elettrico. Another aspect of the invention, applicable to all the embodiments outlined above and to their variants, provides that the system can comprise a rectifier adapted to receive the voltage wave generated by the wave generator, to convert said voltage wave into a rectified voltage and to apply said rectified voltage to the electrical load.

Grazie a questa soluzione il carico elettrico pu? essere alimentato con una tensione continua o assimilabile ad una tensione continua. Thanks to this solution, the electrical load can be supplied with a direct voltage or similar to a direct voltage.

Secondo un altro aspetto dell?invenzione, la sorgente di tensione continua pu? comprende a sua volta un rettificatore atto a ricevere in ingresso una tensione alternata e a convertire detta tensione alternata nella tensione continua che alimenta il generatore di onde. According to another aspect of the invention, the DC voltage source can in turn, it comprises a rectifier adapted to receive an alternating voltage at the input and to convert said alternating voltage into the direct voltage which feeds the wave generator.

In questo modo il sistema diventa in pratica un convertitore AC/DC o AC/AC che pu? essere vantaggiosamente collegato ad una comune rete di distribuzione elettrica. In this way the system becomes in practice an AC/DC or AC/AC converter that can? be advantageously connected to a common electrical distribution network.

Non si esclude tuttavia che, in altre forme di attuazione, la sorgente di tensione continua possa comprende un generatore di tensione continua o una batteria. Un ulteriore aspetto dell?invenzione prevede che il circuito risonante del generatore di onde possa comprendere una capacit? di tank collegata in parallelo all?interruttore attivo. However, it is not excluded that, in other embodiments, the direct voltage source may comprise a direct voltage generator or a battery. A further aspect of the invention provides that the resonant circuit of the wave generator can comprise a capacitance of tank connected in parallel to the active switch.

La presenza di questa capacit? di tank permette di ridurre le perdite elettriche che si possono verificare nell?interruttore attivo durante i transitori dalla condizione di saturazione (acceso) alla condizione di interdizione (spento). The presence of this ability? of tank allows to reduce the electrical losses that can occur in the active switch during the transients from the saturation condition (on) to the interdiction condition (off).

Infatti, nell?istante di spegnimento dell?interruttore attivo, la capacit? di tank ? scarica e costituisce un percorso a bassa impedenza capace di ridurre la corrente nell?interruttore attivo e quindi le perdite. In fact, in the moment of shutdown of the active switch, the capacitance? of tanks ? discharges and forms a low impedance path capable of reducing the current in the active switch and therefore the losses.

Qualora la capacit? di tank non fosse sufficiente, il circuito risonante potrebbe comprendere una ulteriore induttanza posta in serie tra il nodo elettrico centrale e l?interruttore attivo. If the capacity of tank were not sufficient, the resonant circuit could include a further inductance placed in series between the central electrical node and the active switch.

In questo modo, il circuito risonante comprender? sostanzialmente un primo risuonatore LC realizzato dall?induttanza di risonanza e dalla capacit? di risonanza ed un secondo risuonatore LC realizzato dalla capacit? di tank e da detta ulteriore induttanza. In this way, the resonant circuit will understand? substantially a first LC resonator realized by the resonance inductance and by the capacitance? resonance and a second resonator LC made by the capacity? of tank and from said further inductance.

Questi due risuonatori LC, possono essere accordati in modo da garantire sull?interruttore sostanzialmente la stessa forma d?onda di un circuito ZVS in fase di accensione (dunque tensione nulla e basse perdite in accensione) e per ridurre sensibilmente o annullare la corrente sull?interruttore attivo in fase di spegnimento, cos? da garantire o avvicinarsi in fase di spegnimento ad una condizione ZCS particolarmente vantaggiosa perch? a bassa perdita. These two LC resonators can be tuned in such a way as to ensure substantially the same waveform on the switch as a ZVS circuit in the ignition phase (therefore zero voltage and low losses in ignition) and to significantly reduce or cancel the current on the circuit-breaker. switch active in the shutdown phase, cos? to ensure or approach in the shutdown phase to a particularly advantageous ZCS condition why? low loss.

Breve descrizione delle figure Brief description of the figures

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno evidenti dalla lettura della descrizione seguente fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con l?ausilio delle figure illustrate nelle tavole allegate. Further characteristics and advantages of the invention will become apparent from reading the following description provided by way of non-limiting example, with the aid of the figures illustrated in the attached tables.

La figura 1 ? lo schema generale di un sistema per il trasferimento di potenza elettrica secondo una forma di attuazione della presente invenzione. Figure 1 ? the general diagram of a system for transferring electric power according to an embodiment of the present invention.

La figura 2 ? lo schema elettrico di un generatore di onde utilizzabile nel sistema di figura 1. Figure 2 ? the electrical diagram of a wave generator usable in the system of figure 1.

La figura 3 ? lo schema elettrico di un altro generatore di onde utilizzabile nel sistema di figura 1. Figure 3 ? the electrical diagram of another wave generator that can be used in the system of figure 1.

Le figure 4 e 5 mostrano due varianti rispettivamente del generatore di onde di figura 2 e di figura 3. Figures 4 and 5 show two variants respectively of the wave generator of figure 2 and of figure 3.

La figura 6 ? un grafico che mostra una possibile forma dell?onda di tensione ottenibile in corrispondenza del nodo elettrico centrale dei generatori di onde secondo le figure 2 e 3 in funzione del segnale di pilotaggio. Figure 6 ? a graph showing a possible shape of the voltage wave obtainable at the central electrical node of the wave generators according to figures 2 and 3 as a function of the driving signal.

La figura 7 ? lo schema elettrico di una prima modalit? di collegamento del carico elettrico ai generatori di onde delle figure 1 e 2. Figure 7 ? the wiring diagram of a first mode? connection of the electric load to the wave generators of figures 1 and 2.

Le figure da 8 a 10 mostrano altrettante varianti allo schema di figura 7. Figures 8 to 10 show as many variants to the scheme of figure 7.

La figura 11 ? lo schema elettrico di una seconda modalit? di collegamento del carico elettrico ai generatori di onde delle figure 1 e 2. Figure 11 ? the wiring diagram of a second mode? connection of the electric load to the wave generators of figures 1 and 2.

Le figure da 12 a 15 mostrano altrettante varianti allo schema di figura 11. Figures 12 to 15 show as many variants to the diagram in figure 11.

La figura 16 ? lo schema elettrico di una terza modalit? di collegamento del carico elettrico ai generatori di onde delle figure 1 e 2. Figure 16 ? the wiring diagram of a third mode? connection of the electric load to the wave generators of figures 1 and 2.

Le figure da 17 a 21 mostrano altrettante varianti allo schema di figura 16. Figures 17 to 21 show as many variants to the diagram of figure 16.

La figura 22 ? lo schema elettrico di una quarta modalit? di collegamento del carico elettrico ai generatori di onde delle figure 1 e 2. Figure 22 ? the wiring diagram of a fourth mode? connection of the electric load to the wave generators of figures 1 and 2.

Le figure da 23 a 29 mostrano altrettante varianti allo schema di figura 22. Figures 23 to 29 show as many variants of the diagram in figure 22.

La figura 30 ? lo schema elettrico di un sistema atto ad alimentare due carichi elettrici contemporaneamente. Figure 30 ? the wiring diagram of a system capable of supplying two electrical loads at the same time.

La figura 31 ? lo schema elettrico di una ulteriore forma di attuazione della presente invenzione. Figure 31 ? the electrical diagram of a further embodiment of the present invention.

Le figure da 32 a 36 mostrano altrettante varianti della forma di attuazione di figura 31. Figures 32 to 36 show as many variants of the embodiment of figure 31.

Descrizione dettagliata Detailed description

Una forma di attuazione della presente invenzione rende disponibile un sistema 100 per il trasferimento di potenza elettrica da una sorgente di tensione elettrica continua 105, o almeno assimilabile ad una tensione continua, ad un carico elettrico 110. An embodiment of the present invention provides a system 100 for transferring electric power from a source of direct electric voltage 105, or at least comparable to a direct voltage, to an electric load 110.

Il carico elettrico 110, che ? genericamente rappresentato con il simbolo di una resistenza elettrica, pu? essere qualunque dispositivo elettrico o elettronico che debba essere alimentato elettricamente per consentirne il funzionamento e/o per caricare le batterie interne del dispositivo stesso. The electric load 110, which ? generally represented with the symbol of an electric resistance, pu? be any electrical or electronic device that must be electrically powered to allow it to function and/or to charge the internal batteries of the device itself.

Classici esempi di dispositivi elettrico/elettronici di questo tipo sono i computer, i tablet, gli smartphone, i televisori, gli elettrodomestici, i sistemi domotici, i server e tanti altri. Classic examples of electrical/electronic devices of this type are computers, tablets, smartphones, televisions, household appliances, home automation systems, servers and many others.

In alcune forme di realizzazione, la sorgente di tensione continua 105 pu? essere un generatore di tensione continua o una batteria. In some embodiments, the DC voltage source 105 can be a DC generator or a battery.

In altre forme di realizzazione, la sorgente di tensione continua 105 pu? invece comprendere un rettificatore 115 atto a ricevere in ingresso una tensione alternata proveniente da una sorgente di tensione alternata 120, a convertire detta tensione alternata in una tensione rettificata pi? o meno assimilabile ad una tensione continua e a fornire in uscita detta tensione continua. In other embodiments, the DC voltage source 105 can instead comprise a rectifier 115 able to receive an alternating voltage at the input coming from an alternating voltage source 120, to convert said alternating voltage into a rectified voltage more? or less assimilable to a direct voltage and to supply said direct voltage at the output.

La sorgente di tensione alternata 120 pu? essere ad esempio una comune rete di distribuzione elettrica, la quale pu? essere atta a fornire una tensione alternata di valore variabile a seconda dei Paesi o degli usi (es. industriale o domestico). A titolo puramente esemplificativo, la sorgente di tensione alternata 120 pu? essere una rete 50-60Hz, 90-260V AC. The alternating voltage source 120 can? be, for example, a common electrical distribution network, which pu? be capable of supplying an alternating voltage of variable value depending on the country or use (e.g. industrial or domestic). Purely by way of example, the alternating voltage source 120 can? be a 50-60Hz, 90-260V AC network.

In termini generali, il rettificatore 115 pu? comprendere un primo terminale di ingresso 125 ed un secondo terminale di ingresso 130, i quali sono collegabili alla sorgente di tensione alternata 120, in modo tale che quest?ultima sia atta ad applicare tra questi due terminali una differenza di tensione elettrica variabile in modo alternativo nel tempo (tensione alternata). In general terms, the rectifier 115 pu? comprising a first input terminal 125 and a second input terminal 130, which can be connected to the alternating voltage source 120, so that the latter is capable of applying an alternatively variable electric voltage difference between these two terminals over time (alternating voltage).

Ad esempio, il secondo terminale di ingresso 130 del rettificatore 115 pu? essere collegato ad una tensione di riferimento, e viene generalmente definito terminale di neutro, e la sorgente di tensione alternata 120 pu? essere atta ad applicare al primo terminale di ingresso 125, detto in genere terminale di fase, una tensione che varia in modo sinusoidale nel tempo intorno al valore medio definito dalla tensione di riferimento. E? da notare come il generatore 120 possa essere collegato ai terminali 125 e 130 scambiando i terminali senza che ci? influisca sull?uscita del rettificatore 115. For example, the second input terminal 130 of the rectifier 115 can be connected to a reference voltage, and is generally referred to as the neutral terminal, and the alternating voltage source 120 can? be capable of applying to the first input terminal 125, generally known as the phase terminal, a voltage which varies in a sinusoidal manner over time around the average value defined by the reference voltage. AND? it should be noted how the generator 120 can be connected to the terminals 125 and 130 by exchanging the terminals without there? affects the output of the rectifier 115.

Il rettificatore 115 pu? ulteriormente comprendere un primo terminale di uscita 135 ed un secondo terminale di uscita 140, tra i quali viene applicata la differenza di tensione elettrica continua ottenuta dalla conversione della tensione alternata ricevuta in ingresso, dove il valore della tensione elettrica applicata al primo terminale di uscita 135 ? generalmente non-inferiore al valore di tensione elettrica applicata al secondo terminale di uscita 140. The rectifier 115 pu? further comprising a first output terminal 135 and a second output terminal 140, between which the direct electric voltage difference obtained by converting the alternating voltage received at the input is applied, where the value of the electric voltage applied to the first output terminal 135 ? generally not less than the electric voltage value applied to the second output terminal 140.

Ad esempio, il secondo terminale di uscita 140 pu? essere collegato alla tensione di riferimento mentre al primo terminale di uscita 135 pu? essere applicata una tensione costante (a meno del ripple), di valore non-inferiore al valore della tensione di riferimento, la quale ? ottenuta dalla rettifica della tensione alternata di ingresso. For example, the second output terminal 140 can be connected to the reference voltage while the first output terminal 135 can? be applied a constant voltage (unless the ripple), of value non-inferior to the value of the reference voltage, which ? obtained by rectifying the alternating input voltage.

Il rettificatore 115 pu? realizzato sotto forma di un ponte a diodi (ad esempio di Graez) ma non si esclude che, in altre forme di realizzazione, esso possa essere un rettificatore a singolo diodo, a doppio diodo abbinato, un rettificatore sincrono o altro. The rectifier 115 pu? realized in the form of a diode bridge (for example by Graez) but it is not excluded that, in other embodiments, it could be a single diode rectifier, a combined double diode rectifier, a synchronous rectifier or other.

Eventualmente, il rettificatore 115 pu? essere provvisto di un circuito di filtraggio, ad esempio un filtro capacitivo, la cui funzione ? quella di stabilizzare la differenza di tensione tra il primo ed il secondo terminale di uscita 135 e 140, riducendo il ripple e quindi livellando la tensione ad un valore sostanzialmente costante nel tempo. Possibly, the rectifier 115 pu? be provided with a filtering circuit, for example a capacitive filter, whose function ? that of stabilizing the voltage difference between the first and second output terminals 135 and 140, reducing the ripple and therefore leveling the voltage at a substantially constant value over time.

Il sistema 100 comprende inoltre almeno un generatore di onde, indicato globalmente con 145, ovvero un circuito elettrico che ? alimentato dalla sorgente di tensione continua 105, ad esempio dal rettificatore 115, per generare un?onda di tensione, ovvero una successione di impulsi di tensione che si susseguono con una prefissata frequenza temporale. The system 100 further comprises at least one wave generator, globally indicated with 145, ie an electric circuit which is powered by the direct voltage source 105, for example by the rectifier 115, to generate a voltage wave, ie a succession of voltage pulses which follow one another with a predetermined time frequency.

Preferibilmente, il generatore di onde 145 ? atto a generare un?onda di tensione ad alta frequenza, tipicamente dell?ordine delle centinaia di KHz, dei MHz, delle decine di MHz o delle centinaia di MHz. Preferably, the wave generator 145 ? capable of generating a high-frequency voltage wave, typically of the order of hundreds of KHz, MHz, tens of MHz or hundreds of MHz.

In termini generali, il generatore di onde 145 pu? comprendere un primo terminale di ingresso 150 ed un secondo terminale di ingresso 155, tra i quali viene applicata una differenza di tensione sostanzialmente costante, ottenuta a partire dalla tensione fornita dalla sorgente di tensione continua 105, dove il valore della tensione elettrica applicata al primo terminale di ingresso 150 ? generalmente superiore al valore di tensione elettrica applicata al secondo terminale di ingresso 155 In general terms, the 145 wave generator can? comprise a first input terminal 150 and a second input terminal 155, between which a substantially constant voltage difference is applied, obtained starting from the voltage supplied by the direct voltage source 105, where the value of the electric voltage applied to the first terminal entrance fee 150 ? generally higher than the electric voltage value applied to the second input terminal 155

Ad esempio, il secondo terminale di ingresso 155 pu? essere collegato alla tensione di riferimento mentre il primo terminale di ingresso 150 pu? essere collegato al primo terminale di uscita 135 del rettificatore 115. For example, the second input terminal 155 can? be connected to the reference voltage while the first input terminal 150 can? be connected to the first output terminal 135 of the rectifier 115.

Eventualmente, tra il rettificatore 115 ed il generatore di onde 145 pu? essere interposto un convertitore intermedio 160, il quale ? atto a ricevere in ingresso la tensione fornita dal rettificatore 115 e a convertirla in un?altra tensione, ad esempio in una tensione di valore ridotto, pi? idonea per alimentare il generatore di onde 145 e/o utile per altri fini, ad esempio per migliorare il fattore di potenza e/o per agevolare il controllo del sistema 100. Eventually, between the rectifier 115 and the wave generator 145 can? be interposed an intermediate converter 160, which ? adapted to receive in input the voltage supplied by the rectifier 115 and to convert it into another voltage, for example in a voltage of reduced value, more? suitable for powering the wave generator 145 and/or useful for other purposes, for example to improve the power factor and/or to facilitate the control of the system 100.

L?onda di tensione prodotta in uscita dal generatore di onde 145 viene poi trasferita al carico elettrico 110. The voltage wave produced at the output of the wave generator 145 is then transferred to the electric load 110.

Eventualmente, tra il generatore di onde 145 ed il carico elettrico 110 pu? essere interposto un rettificatore 175, il quale ? atto a rettificare l?onda di tensione proveniente dal generatore di onde 145, in modo da convertirla e ottenere in uscita una tensione rettificata, ad esempio assimilabile ad una tensione continua, utile ad alimentare il carico elettrico 110. Eventually, between the wave generator 145 and the electric load 110 can? be interposed a rectifier 175, which ? adapted to rectify the voltage wave coming from the wave generator 145, so as to convert it and obtain a rectified voltage output, for example comparable to a direct voltage, useful for powering the electric load 110.

Il rettificatore 175 pu? essere un rettificatore basato su ponte a diodi (ad esempio di Graez), un rettificatore a singolo diodo, a doppio diodo abbinato, un rettificatore sincrono o altro. The rectifier 175 pu? be a diode bridge based rectifier (e.g. by Graez), single diode rectifier, dual diode matched rectifier, synchronous rectifier or other.

Anche in questo caso, il rettificatore 175 pu? essere provvisto di uno stadio di filtraggio in grado di stabilizzare la tensione in uscita, livellandola ad un valore sostanzialmente costante o comunque assimilabile a costante nel tempo (a meno di eventuali ripple residui anche significativi). Also in this case, the rectifier 175 pu? be provided with a filtering stage capable of stabilizing the output voltage, leveling it to a substantially constant value or in any case comparable to constant over time (except for any residual ripple, even if significant).

Si desidera osservare che, in alcune forme di realizzazione, il rettificatore 175 potrebbe essere assente, ottenendo cos? un sistema 100 capace di alimentare il carico elettrico 110 con una tensione alternata. It should be noted that, in some embodiments, the rectifier 175 could be absent, thus obtaining a system 100 capable of supplying the electric load 110 with an alternating voltage.

Per generare l?onda di tensione, il generatore di onde 145 comprende almeno un interruttore attivo 180, ad esempio un transistor (es. transistor a giunzione bipolare BJT, transistor ad effetto di campo FET, MOSFET, GaN, SiC, MESFET, JFET, IGBT ed altri), il quale ? atto ad accendersi e spegnersi (ossia passare da una condizione di interdizione ad una condizione di saturazione e viceversa) dietro comando di un opportuno segnale elettrico di pilotaggio. To generate the voltage wave, the wave generator 145 comprises at least one active switch 180, for example a transistor (e.g. BJT bipolar junction transistor, field effect transistor FET, MOSFET, GaN, SiC, MESFET, JFET, IGBT and others), which ? adapted to turn on and off (ie to pass from an interdiction condition to a saturation condition and vice versa) upon command of a suitable electric piloting signal.

Pi? in particolare, l?interruttore attivo 180 pu? comprendere un primo terminale di collegamento 185 (es. il drain di un MOSFET di tipo N), un secondo terminale di collegamento 190 (es. la source di un MOSFET di tipo N), ed un terminale di controllo 195 (es. il gate di un MOSFET di tipo N). Pi? in particular, the? active switch 180 pu? comprise a first connection terminal 185 (e.g. the drain of an N-type MOSFET), a second connection terminal 190 (e.g. the source of an N-type MOSFET), and a control terminal 195 (e.g. the gate of an N-type MOSFET).

Quando l?interruttore attivo 180 ? spento, ovvero si trova in condizione di interdizione, la corrente elettrica non pu? scorrere tra il primo ed il secondo terminale di collegamento 185 e 190. When is the switch active 180 ? off, or is in a state of interdiction, the electric current can not? slide between the first and second connection terminals 185 and 190.

Viceversa, quando l?interruttore attivo 180 ? acceso, ovvero si trova in condizione di saturazione, la corrente elettrica scorre liberamente tra il primo ed il secondo terminale di collegamento 185 e 190. Conversely, when the active switch 180 ? on, i.e. is in saturation condition, the electric current flows freely between the first and second connection terminals 185 and 190.

La commutazione dell?interruttore attivo 180 tra queste due condizioni ? comandata dal segnale elettrico di pilotaggio, il quale viene applicato al terminale di controllo 195. The commutation of the active switch 180 between these two conditions? controlled by the electric drive signal, which is applied to the control terminal 195.

In pratica, quando la tensione del segnale elettrico di pilotaggio ? superiore o uguale ad un certo valore di soglia, l?interruttore attivo 180 si trova in condizione di saturazione (acceso e capace di condurre corrente elettrica). In practice, when is the voltage of the electric driving signal ? greater than or equal to a certain threshold value, the active switch 180 is in a saturation condition (turned on and capable of conducting electric current).

Quando viceversa la tensione del segnale elettrico di pilotaggio ? inferiore al valore di soglia, l?interruttore attivo 180 si trova in condizione di interdizione (spento). When vice versa the voltage of the electric driving signal ? lower than the threshold value, the active switch 180 is in the interdiction condition (off).

Per generare l?onda di tensione, il segnale elettrico di pilotaggio pu? essere un segnale periodico che varia con una prefissata frequenza tra un valore di tensione minimo (eventualmente nullo) inferiore al valore di soglia dell?interruttore attivo 180 ed un valore massimo superiore a detto valore di soglia. To generate the voltage wave, the electrical driving signal can? be a periodic signal which varies with a predetermined frequency between a minimum voltage value (possibly zero) lower than the threshold value of the active switch 180 and a maximum value higher than said threshold value.

Ad esempio, il segnale elettrico di pilotaggio pu? essere un segnale ad onda quadra avente frequenza costante e, generalmente ma non necessariamente, duty cycle pari al 50%. For example, the electrical driving signal can? be a square wave signal having a constant frequency and, generally but not necessarily, a duty cycle equal to 50%.

La frequenza del segnale elettrico di pilotaggio, che corrisponde in pratica alla frequenza di commutazione dell?interruttore attivo 180 e, quindi, alla frequenza dell?onda di tensione generata, ? preferibilmente scelta di valore piuttosto elevato, ad esempio dell?ordine delle centinaia di KHz, dei MHz, delle decine di MHz o delle centinaia di MHz. The frequency of the electric driving signal, which in practice corresponds to the switching frequency of the active switch 180 and, therefore, to the frequency of the voltage wave generated, is preferably a choice of rather high value, for example of the order of hundreds of KHz, MHz, tens of MHz or hundreds of MHz.

Il segnale elettrico di pilotaggio pu? essere generato da un apposito driver (non illustrato), il quale pu? essere opportunamente collegato al terminale di controllo 195 dell?interruttore attivo 180 attraverso qualunque sistema in grado di trasferire segnali elettrici (anche wireless). The electric pilot signal can? be generated by a special driver (not shown), which pu? be suitably connected to the control terminal 195 of the active switch 180 via any system capable of transferring electrical signals (including wireless).

Oltre all?interruttore attivo 180, il generatore di onde 145 comprende anche un circuito risonante 200, ad esempio un circuito reattivo completamente risonante o quasi risonante. In addition to the active switch 180, the wave generator 145 also includes a resonant circuit 200, such as a fully resonant or nearly resonant reactive circuit.

Il circuito risonante 200 ? in generale un circuito elettrico che comprende una o pi? reattanze, ad esempio una o pi? capacit? e/o induttanze, le quali sono opportunamente collegate tra loro e accordate in modo da risuonare ad una data frequenza. The 200 resonant circuit ? in general, an electrical circuit that includes one or more? reactors, for example, one or more? capacity? and/or inductances, which are suitably connected to each other and tuned so as to resonate at a given frequency.

L?accordatura del circuito risonante 200 consiste essenzialmente nel dimensionamento delle suddette reattanze, in termini rispettivamente di capacit? e induttanza elettrica. The tuning of the resonant circuit 200 consists essentially in the sizing of the aforementioned reactors, in terms of capacitance respectively? and electrical inductance.

In questo caso, il circuito risonante 200 ? collegato all?interruttore attivo 180 ed ? accordato in modo da ridurre la potenza elettrica (es. tensione e/o corrente) che viene applicata all?interruttore attivo 180, durante ogni fase di commutazione da spento ad acceso e viceversa. In this case, the resonant circuit 200 ? connected to the active switch 180 and ? tuned so as to reduce the electrical power (eg voltage and/or current) which is applied to the active switch 180, during each switching phase from off to on and vice versa.

Preferibilmente, il circuito risonante 200 ? accordato in modo che, durante ogni fase di commutazione dell?interruttore attivo 180, la potenza elettrica (es. la tensione e/o la corrente) applicata all?interruttore attivo 180 sia ridotta ad un valore pari a zero o sostanzialmente pari a zero, ottenendo in questo modo un generatore di onde 145 operante in modalit? zero voltage switching (ZVS) o zero current switching (ZCS). Preferably, the resonant circuit 200 ? tuned so that, during each switching phase of the active switch 180, the electric power (e.g. voltage and/or current) applied to the active switch 180 is reduced to a value equal to zero or substantially equal to zero, obtaining in this way a generator of waves 145 operating in modality? zero voltage switching (ZVS) or zero current switching (ZCS).

Ad esempio, il circuito risonante 200 pu? essere accordato in modo da risuonare ad una frequenza uguale o prossima alla frequenza di pilotaggio dell?interruttore attivo 180. For example, the 200 resonant circuit can? be tuned to resonate at a frequency equal to or close to the driving frequency of the active switch 180.

In questo modo, si abbattono notevolmente le perdite elettriche durante i cicli di commutazione dell?interruttore attivo 180, consentendo di aumentare la frequenza di tali cicli e quindi la frequenza dell?onda di tensione da essi generata, con il risultato di poter aumentare la potenza elettrica trasmessa, a parit? di tensione applicata, oppure di poter abbassare la tensione applicata, a parit? di potenza elettrica trasmessa. In this way, the electrical losses are considerably reduced during the switching cycles of the active switch 180, allowing to increase the frequency of these cycles and therefore the frequency of the voltage wave generated by them, with the result of being able to increase the power electricity transmitted, on equal terms? of applied voltage, or to be able to lower the applied voltage, to the parity? of transmitted electrical power.

A partire da queste considerazioni generali, una possibile forma di realizzazione del generatore di onde 145 e del relativo circuito risonante 200 ? illustrata in figura 2. Starting from these general considerations, a possible embodiment of the wave generator 145 and of the relative resonant circuit 200 ? illustrated in figure 2.

In questa forma di realizzazione, il circuito risonante 200 comprende un nodo elettrico centrale 215, al quale pu? essere collegato il primo terminale di collegamento 185 dell?interruttore attivo 180 (ad esempio il drain di un MOSFET di tipo N). In this embodiment, the resonant circuit 200 includes a central electrical node 215, to which it can connect. the first connection terminal 185 of the active switch 180 (for example the drain of an N-type MOSFET) must be connected.

Il secondo terminale di collegamento 190 dell?interruttore attivo 180 (ad esempio la source di un MOSFET di tipo N) pu? essere collegato alla tensione di riferimento. The second connection terminal 190 of the active switch 180 (for example the source of an N-type MOSFET) can? be connected to the reference voltage.

Il circuito risonante 200 comprende inoltre un primo ramo elettrico 205, il quale si estende dal nodo elettrico centrale 215 ad un primo terminale 210 che pu? essere collegato (ovvero coincidere) con il primo terminale di ingresso 150 del generatore di onde 145. The resonant circuit 200 further comprises a first electrical branch 205, which extends from the central electrical node 215 to a first terminal 210 which can be connected (that is, coincide) with the first input terminal 150 of the wave generator 145.

Il circuito risonante 200 comprende inoltre un secondo ramo elettrico 220 che pu? estendersi anch?esso tra il primo terminale 210 ed il nodo elettrico centrale 215, in modo da risultare collegato in parallelo con il primo ramo elettrico 205. The resonant circuit 200 further comprises a second electrical branch 220 which can also extend between the first terminal 210 and the central electrical node 215, so as to be connected in parallel with the first electrical branch 205.

Sul primo ramo elettrico 205 pu? essere posta una induttanza di risonanza 225 mentre sul secondo ramo elettrico 220 pu? essere posta una capacit? di risonanza 230. On the first electrical branch 205 pu? be placed a resonance inductance 225 while on the second electrical branch 220 can? be placed a capacity? of resonance 230.

Come anticipato in precedenza, l?induttanza di risonanza 225 e la capacit? di risonanza 230 sono dimensionate (accordate) in modo da realizzare un risonatore che riduce, preferibilmente annulla, la potenza elettrica (ad esempio la tensione e/o la corrente) che ? applicata all?interruttore attivo 180 durante ogni singola fase di commutazione. As previously mentioned, the resonance inductance 225 and the capacitance? resonance sensors 230 are sized (tuned) in such a way as to form a resonator which reduces, preferably cancels, the electric power (for example the voltage and/or current) which ? applied to the active switch 180 during each single switching phase.

In questo modo, in corrispondenza del nodo elettrico centrale 215, ? vantaggiosamente possibile ottenere una tensione elettrica VD che, in funzione del segnale elettrico di pilotaggio VG dell?interruttore attivo 180, ? variabile nel tempo secondo la forma d?onda rappresentata in figura 6 o secondo forme d?onda simili ed in particolare capaci di garantire transizioni ZVS e/o ZCS dell?interruttore 180. In this way, at the central electrical node 215, ? it is advantageously possible to obtain an electric voltage VD which, as a function of the electric driving signal VG of the active switch 180, is variable over time according to the waveform represented in figure 6 or according to similar waveforms and in particular capable of guaranteeing ZVS and/or ZCS transitions of the switch 180.

In pratica, si tratta di una forma d?onda uguale o comunque analoga a quelle ottenibili mediante un generatore di onde basato su una struttura circuitale simile ad un amplificatore in classe E o basato su un qualunque altro amplificatore risonante ZVS e/o ZCS. In practice, it is a waveform equal or in any case analogous to those obtainable by means of a wave generator based on a circuit structure similar to a class E amplifier or based on any other ZVS and/or ZCS resonant amplifier.

Ottenendo la stessa forma d?onda, ovvero generando la stessa onda di tensione, il generatore di onde 145 sopra delineato ottiene gli stessi vantaggi dei generatori di onde risonanti poc?anzi menzionati, in particolare in termini di riduzione delle perdite elettriche durante le fasi di commutazione dell?interruttore attivo e quindi di aumento delle frequenze di funzionamento. By obtaining the same waveform, i.e. by generating the same voltage wave, the wave generator 145 outlined above obtains the same advantages as the resonant wave generators mentioned above, in particular in terms of reduction of electrical losses during the phases of commutation of the active switch and therefore of increase of the operating frequencies.

Rispetto a questi generatori di onde, il generatore di onde 145 ha tuttavia il notevole vantaggio di non necessitare di ingombranti induttanze di choke, consentendo una significativa riduzione delle dimensioni e dei costi. However, compared to these wave generators, the wave generator 145 has the notable advantage of not requiring bulky choke inductances, allowing for a significant reduction in size and cost.

La stessa forma d?onda, e quindi gli stessi vantaggi del generatore di onde 145 rappresentato in figura 2, possono essere ottenuti anche dal generatore di onde 145 illustrato in figura 3. The same waveform, and therefore the same advantages of the wave generator 145 shown in figure 2, can also be obtained from the wave generator 145 shown in figure 3.

Questo generatore di onde 145 differisce dal precedente unicamente per il fatto che il secondo ramo elettrico 220 del circuito risonante 200, con la relativa capacit? di risonanza 230, si estende tra il nodo elettrico centrale 215 ed un ulteriore terminale 235 collegato alla tensione di riferimento. This wave generator 145 differs from the previous one only in that the second electrical branch 220 of the resonant circuit 200, with its relative capacitance, is of resonance 230, extends between the central electric node 215 and a further terminal 235 connected to the reference voltage.

Una variante di entrambi i generatori di onde 145 sopra descritti ? illustrata rispettivamente in figura 4 e in figura 5. A variation of both of the 145 wave generators described above? illustrated respectively in figure 4 and in figure 5.

Gli schemi di figura 4 e 5 differiscono da quelli di figura 2 e 3 unicamente per il fatto che il primo terminale 210 del circuito risonante 200 ? collegato alla tensione di riferimento e che il secondo terminale di collegamento 190 dell?interruttore attivo 180 ? collegato al (ovvero coincide con il) primo terminale di ingresso 150 del generatore di onde 145. The diagrams of figures 4 and 5 differ from those of figures 2 and 3 only in that the first terminal 210 of the resonant circuit 200 ? connected to the reference voltage and that the second connection terminal 190 of the active switch 180 ? connected to (i.e. coincides with) the first input terminal 150 of the wave generator 145.

In questo modo, si ottengono dei generatori di onde 145 dal funzionamento analogo a quelli di figura 2 e 3 ma con lo svantaggio che l?interruttore attivo 180 risulta collegato in modo floating ed ? quindi pi? difficile da pilotare, richiedendo ad esempio l?utilizzo di un p-MOS o di un n-MOS pilotato attraverso opportuno un circuito di bootstrap. In this way, wave generators 145 are obtained which operate similarly to those of figures 2 and 3 but with the drawback that the active switch 180 is connected in floating mode and is ? then more difficult to drive, requiring for example the use of a p-MOS or an n-MOS driven through a suitable bootstrap circuit.

Per questa ragione, sebbene in tutte le implementazioni che verranno illustrate nel seguito sia possibile collegare l?interruttore attivo 180 in modo floating come mostrato illustrato in figura 4 o 5, ? generalmente sempre preferibile collegare l?interruttore attivo 180 alla tensione di riferimento come illustrato nelle figure 2 e 3 e in tutti gli esempi che seguiranno. For this reason, although in all the implementations that will be illustrated below it is possible to connect the active switch 180 in floating mode as shown illustrated in figure 4 or 5, it is possible to connect the active switch 180 in floating mode. it is generally always preferable to connect the active switch 180 to the reference voltage as illustrated in figures 2 and 3 and in all the examples which follow.

A partire dagli schemi di base illustrati in figura 2 e 3, il generatore di onde 145 pu? essere collegato al carico elettrico 110 in modi diversi. Starting from the basic diagrams illustrated in figures 2 and 3, the wave generator 145 can be connected to the electric load 110 in different ways.

Secondo una prima forma di realizzazione illustrata in figura 7, il carico elettrico 110 pu? essere posto su un ramo elettrico di connessione 240, il quale si estende tra il primo terminale 210 del circuito risonante 200 ed il nodo elettrico centrale 215, in modo che il carico elettrico 110 risulti sostanzialmente collegato in parallelo con l?induttanza di risonanza 225. According to a first embodiment illustrated in figure 7, the electric load 110 can be placed on an electrical connection branch 240, which extends between the first terminal 210 of the resonant circuit 200 and the central electrical node 215, so that the electrical load 110 is substantially connected in parallel with the resonant inductance 225.

La capacit? di risonanza 230 pu? essere collegata in parallelo all?induttanza di risonanza 225 secondo lo schema di figura 2 (linea continua), oppure pu? essere equivalentemente collegata alla tensione di riferimento secondo lo schema di figura 3 (linea tratteggiata). The capacity? of resonance 230 pu? be connected in parallel to the resonance inductance 225 according to the diagram in figure 2 (continuous line), or can? be equivalently connected to the reference voltage according to the diagram in figure 3 (dashed line).

Si noti che nella forma di realizzazione di figura 7, il carico elettrico 110 ? collegato in modo da ricevere direttamente l?onda di tensione generata dal generatore di onde 145 ed essere quindi alimentato sostanzialmente con una tensione alternata. Note that in the embodiment of Figure 7, the electrical load 110 is connected so as to directly receive the voltage wave generated by the wave generator 145 and therefore be supplied substantially with an alternating voltage.

Qualora tuttavia sia necessario alimentare il carico elettrico 110 con una tensione sostanzialmente continua, ? vantaggiosamente possibile inserire il rettificatore 175 lungo il ramo elettrico di connessione 240 a monte del carico elettrico 110, cos? come illustrato in figura 8. However, if it is necessary to supply the electric load 110 with a substantially direct voltage, ? it is advantageously possible to insert the rectifier 175 along the electrical connection branch 240 upstream of the electrical load 110, so as shown in figure 8.

In entrambe le forme di attuazione illustrate in figura 7 e 8, il carico elettrico 110 ? galvanicamente collegato alla sorgente di tensione continua 105, realizzando un sistema non isolato. In both embodiments illustrated in Figures 7 and 8, the electrical load 110 is galvanically connected to the direct voltage source 105, realizing a non-insulated system.

Gli schemi sopra descritti possono tuttavia essere modificati in modo da porre la sorgente di tensione continua 105 in un circuito elettrico primario ed il carico elettrico 110 in un circuito secondario che ? galvanicamente isolato rispetto al circuito primario. However, the diagrams described above can be modified so as to place the DC voltage source 105 in a primary electric circuit and the electric load 110 in a secondary circuit which ? galvanically isolated from the primary circuit.

Ad esempio, in figura 9 ? illustrato uno schema circuitale che differisce da quello di figura 8 per la presenza di due capacit? di isolamento, di cui una prima capacit? di isolamento 250 posta sul ramo elettrico di connessione 240 tra il primo terminale 210 ed il carico elettrico 110, ad esempio tra il primo terminale 210 ed rettificatore 175, ed una seconda capacit? di isolamento 255 posta sul ramo elettrico di connessione 240 tra il carico elettrico 110 ed il nodo elettrico centrale 215, ad esempio tra il rettificatore 175 ed il nodo elettrico centrale 215. For example, in figure 9 ? illustrated a circuit diagram which differs from that of figure 8 due to the presence of two capacitances? insulation, of which a first capacity? of insulation 250 located on the electrical connection branch 240 between the first terminal 210 and the electrical load 110, for example between the first terminal 210 and the rectifier 175, and a second capacitance? of insulation 255 located on the electrical connection branch 240 between the electrical load 110 and the central electrical node 215, for example between the rectifier 175 and the central electrical node 215.

Il valore delle due capacit? di isolamento 250 e 255 ? preferibilmente molto maggiore rispetto al valore della capacit? di risonanza 230, in modo da non interferire con la frequenza di risonanza del circuito risonante 200. The value of the two capacities? of insulation 250 and 255 ? preferably much greater than the value of the capacity? of resonance 230, so as not to interfere with the resonant frequency of the resonant circuit 200.

Ad esempio, il valore delle capacit? di isolamento 250 e 255 pu? essere scelto nell?ordine delle centinaia di nF o dei uF, a fronte di frequenze di risonanza nell?ordine dei MHz. For example, the value of the capabilities? insulation 250 and 255 pu? be chosen in the order of hundreds of nF or uF, against resonant frequencies in the order of MHz.

In questo modo, le due capacit? di isolamento 250 e 255 sono in grado di isolare galvanicamente in modo completo il circuito primario, comprendente la sorgente di tensione continua 105 ed il generatore di onde 145, dal circuito secondario, comprendente il carico elettrico 110 ed il rettificatore 175. In this way, the two capacities? of insulation 250 and 255 are capable of completely galvanically isolating the primary circuit, comprising the direct voltage source 105 and the wave generator 145, from the secondary circuit, comprising the electric load 110 and the rectifier 175.

Allo stesso tempo, le capacit? di isolamento 250 e 255 accoppiano elettricamente il circuito primario al circuito secondario per via capacitiva, consentendo all?onda di tensione generata dal generatore di onde 145 di essere trasmessa al carico elettrico 110. At the same time, the capabilities of insulation 250 and 255 electrically couple the primary circuit to the secondary circuit via capacitive means, allowing the voltage wave generated by the wave generator 145 to be transmitted to the electric load 110.

In alcune forme di realizzazione, le due capacit? di isolamento 250 e 255 possono essere delle capacit? discrete, ossia dei componenti inseparabili comprendenti un primo terminale collegato al circuito primario ed un secondo terminale collegato al circuito secondario. In some embodiments, the two capabilities insulation 250 and 255 can be capacity? discrete, i.e. inseparable components comprising a first terminal connected to the primary circuit and a second terminal connected to the secondary circuit.

In questo modo, il sistema 100 pu? essere realizzato sotto forma di un dispositivo unico e inscindibile, come ad esempio un alimentatore elettrico isolato. In this way, the system 100 can? be made in the form of a single and inseparable device, such as an isolated power supply.

In altre forme di realizzazione, ciascuna capacit? di isolamento 250 e 255 pu? essere realizzata da una coppia di armature reciprocamente separabili, di cui una armatura di trasmissione collegata al circuito primario ed una armatura di ricezione collegata al circuito secondario. In other embodiments, each capability? insulation 250 and 255 pu? be realized by a pair of mutually separable plates, of which a transmission plate connected to the primary circuit and a receiving plate connected to the secondary circuit.

In questo modo, il circuito primario, comprendente la sorgente di tensione continua 105, il generatore di onde 145 e le armature di trasmissione, pu? essere installato in un primo dispositivo, mentre il circuito secondario, comprendente almeno il carico elettrico 110, il rettificatore 175 e le armature di ricezione, pu? essere installato su un secondo dispositivo, fisicamente separato e mobile (allontanabile) rispetto al primo dispositivo. In this way, the primary circuit, including the DC voltage source 105, the wave generator 145 and the transmission plates, can be installed in a first device, while the secondary circuit, comprising at least the electric load 110, the rectifier 175 and the receiving plates, can? be installed on a second device, physically separate and movable (movable) from the first device.

Ad esempio, il primo dispositivo potrebbe essere configurato come una base di ricarica mentre il secondo dispositivo potrebbe essere un dispositivo da ricaricare o da alimentare, come uno smartphone, un computer portatile, un televisore e tanto altro. For example, the first device could be configured as a charging cradle while the second device could be a charging or powering device, such as a smartphone, laptop, TV, and more.

In questo modo, avvicinando opportunamente il secondo dispositivo al primo dispositivo risulterebbe possibile accostare e affacciare ciascuna armatura di trasmissione ad una corrispondente armatura di ricezione, ricostituendo le capacit? di isolamento 250 e 255 e realizzando cos? un sistema di trasmissione wireless della potenza elettrica per via capacitiva. In this way, by suitably approaching the second device to the first device, it would be possible to approach and face each transmission frame to a corresponding reception frame, reconstituting the capacitances? of insulation 250 and 255 and thus realizing? a wireless transmission system of electrical power via capacitance.

In altre forme di realizzazione, l?isolamento galvanico tra il circuito primario ed il circuito secondario potrebbe essere realizzato mediante un sistema di accoppiamento induttivo. In other embodiments, the galvanic isolation between the primary circuit and the secondary circuit could be achieved by an inductive coupling system.

Ad esempio, in figura 10 ? illustrato uno schema circuitale che differisce da quello di figura 6 per il fatto che sul ramo elettrico di connessione 240 ? posta una induttanza di accoppiamento 260 atta a realizzare un accoppiamento induttivo, ossia tramite induzione elettromagnetica, con una corrispondente induttanza di accoppiamento 265 collegata in circuito chiuso con il carico elettrico 110, ad esempio con l?interposizione del rettificatore 175. For example, in figure 10 ? illustrated a circuit diagram which differs from that of figure 6 due to the fact that on the electrical connection branch 240 ? a coupling inductance 260 is placed which is suitable for realizing an inductive coupling, i.e. through electromagnetic induction, with a corresponding coupling inductance 265 connected in a closed circuit with the electric load 110, for example with the interposition of the rectifier 175.

Il valore delle due induttanze di accoppiamento 260 e 265 ? preferibilmente molto maggiore rispetto al valore della induttanza di risonanza 225, in modo da non interferire con la frequenza di risonanza del circuito risonante 200. The value of the two coupling inductances 260 and 265 ? preferably much greater than the value of the resonant inductance 225, so as not to interfere with the resonant frequency of the resonant circuit 200.

In questo modo, le due induttanze di accoppiamento 260 e 265 sono in grado di isolare galvanicamente in modo completo il circuito primario, comprendente la sorgente di tensione continua 105 e il generatore di onde 145, dal circuito secondario, comprendente il carico elettrico 110 ed il rettificatore 175. In this way, the two coupling inductances 260 and 265 are capable of completely galvanically isolating the primary circuit, comprising the direct voltage source 105 and the wave generator 145, from the secondary circuit, comprising the electric load 110 and the rectifier 175.

Allo stesso tempo, le induttanze di accoppiamento 260 e 265 collegano elettricamente il circuito primario al circuito secondario per via induttiva, consentendo all?onda di tensione generata dal generatore di onde 145 di essere trasmessa al carico elettrico 110. At the same time, the coupling inductances 260 and 265 electrically connect the primary circuit to the secondary circuit inductively, allowing the voltage wave generated by the wave generator 145 to be transmitted to the electrical load 110.

In alcune forme di realizzazione, le induttanze di accoppiamento 260 e 265 possono essere almeno parzialmente costituite rispettivamente dall?avvolgimento primario e dall?avvolgimento secondario di un trasformatore, ad esempio avvolte intorno ad uno stesso nucleo magnetico. In some embodiments, the coupling inductances 260 and 265 can be at least partially constituted respectively by the primary winding and the secondary winding of a transformer, for example wound around the same magnetic core.

In questo modo, il sistema 100 pu? essere realizzato sotto forma di un dispositivo unico e inscindibile, come ad esempio un alimentatore elettrico isolato. In this way, the system 100 can? be made in the form of a single and inseparable device, such as an isolated power supply.

In altre forme di realizzazione, ciascuna induttanza di accoppiamento 260 e 265 pu? essere almeno parzialmente costituita rispettivamente da una bobina (es. antenna) di trasmissione wireless e da una bobina (es. antenna) di ricezione wireless della potenza elettrica. In other embodiments, each coupling inductor 260 and 265 can be at least partially constituted respectively by a wireless transmission coil (e.g. antenna) and a wireless electrical power reception coil (e.g. antenna).

In questo modo, il circuito primario, comprendente la sorgente di tensione continua 105, il generatore di onde 145 e l?induttanza di accoppiamento 260, pu? essere installato in un primo dispositivo (es. base di ricarica), mentre il circuito secondario, comprendente almeno il carico elettrico 110, il rettificatore 175 e l?induttanza di accoppiamento 265, pu? essere installato su un secondo dispositivo (es. smartphone, computer portatile o televisore), fisicamente separato e mobile (allontanabile) rispetto al primo dispositivo. In this way, the primary circuit, comprising the DC voltage source 105, the wave generator 145 and the coupling inductance 260, can be installed in a first device (e.g. recharging base), while the secondary circuit, comprising at least the electric load 110, the rectifier 175 and the coupling inductance 265, can? be installed on a second device (e.g. smartphone, laptop or TV), physically separate and movable (movable) from the first device.

In questo modo, avvicinando opportunamente il secondo dispositivo al primo dispositivo ? possibile ristabilire l?accoppiamento induttivo tra le induttanze di accoppiamento 260 e 265, le quali realizzano cos? un sistema di trasmissione wireless della potenza elettrica per via induttiva. In this way, suitably approaching the second device to the first device ? Is it possible to re-establish the inductive coupling between the coupling inductances 260 and 265, which thus realize? a wireless transmission system of electrical power by induction.

Si desidera qui osservare che, sebbene le soluzioni isolate descritte con riferimento alle figure 9 e 10 prevedano la presenza del rettificatore 175, quest?ultimo potrebbe essere omesso qualora fosse richiesto di alimentare il carico elettrico 110 con una tensione alternata. It should be noted here that, although the isolated solutions described with reference to figures 9 and 10 provide for the presence of the rectifier 175, the latter could be omitted if it were required to supply the electric load 110 with an alternating voltage.

Inoltre, sebbene le suddette soluzioni isolate prevedano (in linea continua) che la capacit? di risonanza 230 sia collegata in parallelo con l?induttanza di risonanza 225, in alternativa la capacit? di risonanza 230 potrebbe essere collegata alla tensione di riferimento (in linea tratteggiata). Furthermore, although the aforementioned isolated solutions provide (in a continuous line) that the capacity? of resonance 230 is connected in parallel with the? resonance inductance 225, alternatively the capacitance? of resonance 230 could be connected to the reference voltage (in dashed line).

Come illustrato in figura 11, una seconda modalit? per collegare il carico elettrico 110 ai generatori di onde 145 illustrati negli schemi di figura 2 e 3 prevede che il ramo elettrico di connessione 240, su cui ? posto il carico elettrico 110, si estenda dal nodo elettrico centrale 215 del circuito risonante 200 ed un ulteriore terminale 245 collegato con la tensione di riferimento. As illustrated in figure 11, a second modality? to connect the electric load 110 to the wave generators 145 illustrated in the diagrams of figures 2 and 3 provides that the electric connection branch 240, on which ? placed the electric load 110, extends from the central electric node 215 of the resonant circuit 200 and a further terminal 245 connected to the reference voltage.

Rispetto alla forma di realizzazione di figura 7, questa soluzione ha dunque il notevole vantaggio di avere il carico elettrico 110 riferito alla tensione di riferimento anzich? floating. Compared to the embodiment of figure 7, this solution therefore has the considerable advantage of having the electric load 110 referred to the reference voltage instead of floating.

Anche in questo caso, la capacit? di risonanza 230 pu? essere collegata in parallelo all?induttanza di risonanza 225 secondo lo schema di figura 2 (linea continua), oppure pu? essere equivalentemente collegata alla tensione di riferimento secondo lo schema di figura 3 (linea tratteggiata). Also in this case, the capacity? of resonance 230 pu? be connected in parallel to the resonance inductance 225 according to the diagram in figure 2 (continuous line), or can? be equivalently connected to the reference voltage according to the diagram in figure 3 (dotted line).

Secondo lo schema di figura 11, il carico elettrico 110 riceve direttamente l?onda di tensione generata dal generatore di onde 145 ed ? quindi alimentato sostanzialmente in tensione alternata. According to the diagram of figure 11, the electric load 110 directly receives the voltage wave generated by the wave generator 145 and is therefore powered substantially in alternating voltage.

Qualora tuttavia fosse necessario alimentare il carico elettrico 110 con una tensione sostanzialmente continua, ? vantaggiosamente possibile inserire il rettificatore 175 lungo il ramo elettrico di connessione 240 a monte del carico elettrico 110, cos? come illustrato in figura 12. However, should it be necessary to supply the electric load 110 with a substantially direct voltage,? it is advantageously possible to insert the rectifier 175 along the electrical connection branch 240 upstream of the electrical load 110, so as shown in figure 12.

Nelle soluzioni descritte con riferimento alle figure 11 e 12, il carico elettrico 110 risulta galvanicamente collegato alla sorgente di tensione continua 105, realizzando un sistema non isolato. In the solutions described with reference to figures 11 and 12, the electric load 110 is galvanically connected to the direct voltage source 105, realizing a non-insulated system.

Anche in questo caso, ? tuttavia possibile modificare ciascuno degli schemi sopra descritti, in modo che la sorgente di tensione continua 105 sia posta in un circuito primario e che il carico elettrico 110 sia posto in un circuito secondario galvanicamente isolato rispetto al circuito primario. Also in this case, ? however, it is possible to modify each of the diagrams described above, so that the DC voltage source 105 is placed in a primary circuit and that the electric load 110 is placed in a secondary circuit galvanically isolated with respect to the primary circuit.

Ad esempio, in figura 13 ? illustrato uno schema circuitale che differisce da quello di figura 12 per la presenza di due capacit? di isolamento, di cui una prima capacit? di isolamento 250 posta sul ramo elettrico di connessione 240 tra il nodo elettrico centrale 215 ed il carico elettrico 110, ad esempio tra il nodo elettrico centrale 215 ed rettificatore 175, ed una seconda capacit? di isolamento 255 posta sul ramo elettrico di connessione 240 tra il carico elettrico 110 e il terminale 245 collegato alla tensione di riferimento, ad esempio tra il rettificatore 175 e detto terminale 245. For example, in figure 13 ? illustrated a circuit diagram which differs from that of figure 12 due to the presence of two capacitances? insulation, of which a first capacity? of insulation 250 located on the electrical connection branch 240 between the central electrical node 215 and the electrical load 110, for example between the central electrical node 215 and the rectifier 175, and a second capacitance? of insulation 255 located on the electrical connection branch 240 between the electrical load 110 and the terminal 245 connected to the reference voltage, for example between the rectifier 175 and said terminal 245.

Il valore delle due capacit? di isolamento 250 e 255 ? preferibilmente molto maggiore rispetto al valore della capacit? di risonanza 230, in modo da non interferire con la frequenza di risonanza del circuito risonante 200, ad esempio nell?ordine delle centinaia di nF o dei uF, a fronte di frequenze di risonanza nell?ordine dei MHz. The value of the two capacities? of insulation 250 and 255 ? preferably much greater than the value of the capacity? of resonance 230, so as not to interfere with the resonant frequency of the resonant circuit 200, for example in the order of hundreds of nF or uF, compared with resonant frequencies in the order of MHz.

In questo modo, le due capacit? di isolamento 250 e 255 sono in grado di isolare galvanicamente in modo completo il circuito primario, comprendente la sorgente di tensione continua 105 ed il generatore di onde 145, dal circuito secondario, comprendente il carico elettrico 110 ed il rettificatore 175. In this way, the two capacities? of insulation 250 and 255 are capable of completely galvanically isolating the primary circuit, comprising the direct voltage source 105 and the wave generator 145, from the secondary circuit, comprising the electric load 110 and the rectifier 175.

Allo stesso tempo, le capacit? di isolamento 250 e 255 accoppiano elettricamente il circuito primario al circuito secondario per via capacitiva, consentendo all?onda di tensione generata dal generatore di onde 145 di essere trasmessa al carico elettrico 110. At the same time, the capabilities of insulation 250 and 255 electrically couple the primary circuit to the secondary circuit via capacitive means, allowing the voltage wave generated by the wave generator 145 to be transmitted to the electric load 110.

In alcune forme di realizzazione, le due capacit? di isolamento 250 e 255 possono essere capacit? discrete. In some embodiments, the two capabilities insulation 250 and 255 can be capacity? discreet.

In altre forme di realizzazione, ciascuna capacit? di isolamento 250 e 255 pu? essere realizzata una coppia di armature reciprocamente separabili, di cui una armatura di trasmissione collegata al circuito primario ed una armatura di ricezione collegata al circuito secondario. In other embodiments, each capability? insulation 250 and 255 pu? a pair of mutually separable plates can be made, of which a transmission plate connected to the primary circuit and a receiving plate connected to the secondary circuit.

In questo modo, il circuito primario, comprendente la sorgente di tensione continua 105, il generatore di onde 145 e le armature di trasmissione, pu? essere installato in un primo dispositivo (es. base di ricarica), mentre il circuito secondario, comprendente almeno il carico elettrico 110, il rettificatore 175 e le armature di ricezione, pu? essere installato su un secondo dispositivo (es. smartphone, computer portatile o televisore), fisicamente separato e mobile (allontanabile) rispetto al primo dispositivo. In this way, the primary circuit, including the DC voltage source 105, the wave generator 145 and the transmission plates, can be installed in a first device (e.g. recharging base), while the secondary circuit, comprising at least the electric load 110, the rectifier 175 and the receiving fixtures, can? be installed on a second device (e.g. smartphone, laptop or TV), physically separate and movable (movable) from the first device.

In questo modo, avvicinando opportunamente il secondo dispositivo al primo dispositivo ? possibile accostare e affacciare ciascuna armatura di trasmissione ad una corrispondente armatura di ricezione, ricostituendo le capacit? di isolamento 250 e 255 che realizzano cos? un sistema di trasmissione wireless della potenza elettrica per via capacitiva. In this way, suitably approaching the second device to the first device ? Is it possible to approach and face each transmission frame to a corresponding receiving frame, reconstituting the capacities? of insulation 250 and 255 that realize cos? a wireless transmission system of electrical power via capacitance.

Qualora tuttavia non fosse necessario realizzare una trasmissione wireless della potenza elettrica e/o non fosse necessario un isolamento galvanico completo tra il circuito primario ed il circuito secondario, la capacit? di isolamento 255 potrebbe essere eliminata come illustrato in figura 14. However, if it were not necessary to realize a wireless transmission of the electric power and/or it was not necessary a complete galvanic isolation between the primary circuit and the secondary circuit, the capacitance? of insulation 255 could be eliminated as illustrated in figure 14.

In questo modo si avrebbe un?unica capacit? di isolamento 250 atta a fungere da blocco della tensione continua, la quale ? posta sul ramo elettrico di connessione 240 tra il nodo elettrico centrale 215 ed il carico elettrico 110, ad esempio tra il nodo elettrico centrale 215 ed rettificatore 175. In this way you would have a single capacity? insulation 250 designed to act as a block of direct voltage, which ? located on the electrical connection branch 240 between the central electrical node 215 and the electrical load 110, for example between the central electrical node 215 and the rectifier 175.

In alternativa, si potrebbe equivalentemente omettere la capacit? di isolamento 250 e lasciare solamente la capacit? di isolamento 255 atta a fungere da blocco della tensione continua. Alternatively, one could equivalently omit the ability? of insulation 250 and leave only the capacity? of insulation 255 suitable for blocking the direct voltage.

In altre forme di realizzazione, l?isolamento galvanico tra il circuito primario ed il circuito secondario potrebbe essere realizzato mediante un sistema di accoppiamento induttivo. In other embodiments, the galvanic isolation between the primary circuit and the secondary circuit could be achieved by an inductive coupling system.

Ad esempio, in figura 15 ? illustrato uno schema circuitale che differisce da quello di figura 11 per il fatto che sul ramo elettrico di connessione 240 ? posta una induttanza di accoppiamento 260 atta a realizzare un accoppiamento induttivo, ossia tramite induzione elettromagnetica, con una corrispondente induttanza di accoppiamento 265 collegata in circuito chiuso con il carico elettrico 110, ad esempio con l?interposizione del rettificatore 175. For example, in figure 15 ? illustrated a circuit diagram which differs from that of figure 11 due to the fact that on the electrical connection branch 240 ? a coupling inductance 260 is placed which is suitable for realizing an inductive coupling, i.e. through electromagnetic induction, with a corresponding coupling inductance 265 connected in a closed circuit with the electric load 110, for example with the interposition of the rectifier 175.

Il valore delle due induttanze di accoppiamento 260 e 265 ? preferibilmente molto maggiore rispetto al valore della induttanza di risonanza 225, in modo da non interferire con la frequenza di risonanza del circuito risonante 200. The value of the two coupling inductances 260 and 265 ? preferably much greater than the value of the resonant inductance 225, so as not to interfere with the resonant frequency of the resonant circuit 200.

In questo modo, le due induttanze di accoppiamento 260 e 265 sono in grado di isolare galvanicamente in modo completo il circuito primario, comprendente la sorgente di tensione continua 105 ed il generatore di onde 145, dal circuito secondario, comprendente il carico elettrico 110 ed il rettificatore 175. In this way, the two coupling inductances 260 and 265 are capable of completely galvanically isolating the primary circuit, comprising the direct voltage source 105 and the wave generator 145, from the secondary circuit, comprising the electric load 110 and the rectifier 175.

Allo stesso tempo, le induttanze di accoppiamento 260 e 265 collegano elettricamente il circuito primario al circuito secondario per via induttiva, consentendo all?onda di tensione generata dal generatore di onde 145 di essere trasmessa al carico elettrico 110. At the same time, the coupling inductances 260 and 265 electrically connect the primary circuit to the secondary circuit inductively, allowing the voltage wave generated by the wave generator 145 to be transmitted to the electrical load 110.

In alcune forme di realizzazione, le induttanze di accoppiamento 260 e 265 possono essere almeno parzialmente costituite rispettivamente dall?avvolgimento primario e dall?avvolgimento secondario di un trasformatore, ad esempio avvolte intorno ad uno stesso nucleo magnetico. In some embodiments, the coupling inductances 260 and 265 can be at least partially constituted respectively by the primary winding and the secondary winding of a transformer, for example wound around the same magnetic core.

In questo modo, il sistema 100 pu? essere realizzato sotto forma di un dispositivo unico e inscindibile, come ad esempio un alimentatore elettrico isolato. In this way, the system 100 can? be made in the form of a single and inseparable device, such as an isolated power supply.

In altre forme di realizzazione, ciascuna induttanza di accoppiamento 260 e 265 pu? essere almeno parzialmente costituita rispettivamente da una bobina (es. antenna) di trasmissione wireless e da una bobina (es. antenna) di ricezione wireless della potenza elettrica. In other embodiments, each coupling inductor 260 and 265 can be at least partially constituted respectively by a wireless transmission coil (e.g. antenna) and a wireless electrical power reception coil (e.g. antenna).

In questo modo, il circuito primario, comprendente la sorgente di tensione continua 105, il generatore di onde 145 e la l?induttanza di accoppiamento 260, pu? essere installato in un primo dispositivo (es. base di ricarica), mentre il circuito secondario, comprendente almeno il carico elettrico 110, il rettificatore 175 e la induttanza di accoppiamento 265, pu? essere installato su un secondo dispositivo (es smartphone, computer portatile o televisore), fisicamente separato e mobile (allontanabile) rispetto al primo dispositivo. In this way, the primary circuit, comprising the DC voltage source 105, the wave generator 145 and the coupling inductor 260, can be installed in a first device (e.g. recharging base), while the secondary circuit, comprising at least the electric load 110, the rectifier 175 and the coupling inductance 265, can? be installed on a second device (e.g. smartphone, laptop or television), physically separate and movable (movable) from the first device.

In questo modo, avvicinando opportunamente il secondo dispositivo al primo dispositivo ? possibile ristabilire l?accoppiamento induttivo tra le induttanze di accoppiamento 260 e 265, le quali realizzano cos? un sistema di trasmissione wireless della potenza elettrica per via induttiva. In this way, suitably approaching the second device to the first device ? Is it possible to re-establish the inductive coupling between the coupling inductances 260 and 265, which thus realize? a wireless transmission system of electrical power by induction.

Sebbene tutte le soluzioni isolate descritte con riferimento alle figure 13, 14 e 15 prevedano la presenza del rettificatore 175, quest?ultimo potrebbe essere omesso qualora fosse richiesto di alimentare il carico elettrico 110 con una tensione alternata. Although all the isolated solutions described with reference to figures 13, 14 and 15 provide for the presence of the rectifier 175, the latter could be omitted if it were required to supply the electric load 110 with an alternating voltage.

Inoltre, sebbene le suddette soluzioni prevedano che la capacit? di risonanza 230 sia collegata in parallelo con l?induttanza di risonanza 225 (linea continua), in alternativa la capacit? di risonanza 230 potrebbe essere collegata alla tensione di riferimento (linea tratteggiata). Furthermore, although the aforementioned solutions provide that the capacity? of resonance 230 is connected in parallel with the resonance inductance 225 (continuous line), alternatively the capacitance? of resonance 230 could be connected to the reference voltage (dashed line).

Una terza modalit? per collegare il carico elettrico 110 ai generatori di onde 145 illustrati negli schemi di figura 2 e 3 ? rappresentata in figura 16 e prevede che il carico elettrico 110 possa essere posto direttamente sul primo ramo elettrico 205 in serie con l?induttanza di risonanza 225. A third way? to connect the electric load 110 to the wave generators 145 illustrated in the diagrams of figures 2 and 3 ? represented in figure 16 and provides that the electric load 110 can be placed directly on the first electric branch 205 in series with the resonance inductance 225.

Anche in questo caso, la capacit? di risonanza 230 pu? essere collegata in parallelo all?induttanza di risonanza 225 secondo lo schema di figura 2 (linea continua), oppure pu? essere equivalentemente collegata alla tensione di riferimento secondo lo schema di figura 3 (linea tratteggiata). Also in this case, the capacity? of resonance 230 pu? be connected in parallel to the resonance inductance 225 according to the diagram in figure 2 (continuous line), or can? be equivalently connected to the reference voltage according to the diagram in figure 3 (dotted line).

Nello schema di figura 16, il carico elettrico 110 ? collegato in modo da ricevere direttamente l?onda di tensione generata dal generatore di onde 145 ed essere quindi alimentato sostanzialmente in tensione alternata. In the diagram of figure 16, the electric load 110 ? connected so as to directly receive the voltage wave generated by the wave generator 145 and therefore be supplied substantially with alternating voltage.

Qualora tuttavia fosse necessario alimentare il carico elettrico 110 con una tensione sostanzialmente continua, ? vantaggiosamente possibile inserire il rettificatore 175 lungo il primo ramo elettrico 205 a monte del carico elettrico 110, cos? come illustrato in figura 17. However, should it be necessary to supply the electric load 110 with a substantially direct voltage,? it is advantageously possible to insert the rectifier 175 along the first electrical branch 205 upstream of the electrical load 110, so as shown in figure 17.

A partire da questi schemi non-isolati ? poi possibile sviluppare delle soluzioni in cui la sorgente di tensione continua 105 sia posta su un circuito primario ed in cui il carico elettrico 110 sia posto in un circuito secondario, il quale ? galvanicamente isolato rispetto al circuito primario. Starting from these non-isolated schemes ? Is it then possible to develop solutions in which the direct voltage source 105 is placed on a primary circuit and in which the electric load 110 is placed in a secondary circuit, which ? galvanically isolated from the primary circuit.

Ad esempio, in figura 18 ? illustrato uno schema circuitale che differisce da quello di figura 17 per il fatto che l?induttanza di risonanza 225, posta sul primo ramo elettrico 205, ? atta a realizzare un accoppiamento induttivo, ossia tramite induzione elettromagnetica, con una corrispondente induttanza di accoppiamento 300, la quale ? collegata in circuito chiuso con il carico elettrico 110, ad esempio con l?interposizione del rettificatore 175. For example, in figure 18 ? illustrated a circuit diagram which differs from that of figure 17 due to the fact that the resonance inductance 225, located on the first electrical branch 205, is suitable for realizing an inductive coupling, ie through electromagnetic induction, with a corresponding coupling inductance 300, which ? connected in closed circuit with the electric load 110, for example with the interposition of the rectifier 175.

In questo modo, l?induttanza di risonanza 225 e l?induttanza di accoppiamento 300 sono in grado di isolare galvanicamente in modo completo il circuito primario, comprendente la sorgente di tensione continua 105 ed il generatore di onde 145, dal circuito secondario, comprendente il carico elettrico 110 ed il rettificatore 175. Allo stesso tempo, l?induttanza di risonanza 225 e l?induttanza di accoppiamento 300 collegano elettricamente il circuito primario al circuito secondario per via induttiva, consentendo all?onda di tensione generata dal generatore di onde 145 di essere trasmessa al carico elettrico 110. In this way, the resonant inductance 225 and the coupling inductance 300 are capable of completely galvanically isolating the primary circuit, comprising the direct voltage source 105 and the wave generator 145, from the secondary circuit, comprising the load circuit 110 and the rectifier 175. At the same time, the resonant inductance 225 and the coupling inductance 300 electrically connect the primary circuit to the secondary circuit by induction, allowing the voltage wave generated by the wave generator 145 to be transmitted to the electrical load 110.

Rispetto ai sistemi isolati per via induttiva illustrati nelle figure 9 e 14, questa soluzione consente di ridurre il numero di componenti, in quanto una delle induttanze di accoppiamento coincide con l?induttanza di risonanza 225, e consente inoltre di ridurre notevolmente le dimensioni ed i costi dell?intero sistema, in quanto le induttanze 225 e 300 dello schema di figura 18, avendo anche la funzione di induttanze di risonanza, possono essere molto pi? piccole di quelle utilizzate negli schemi precedenti. Compared to the inductively isolated systems illustrated in Figures 9 and 14, this solution allows for a reduction in the number of components, since one of the coupling inductances coincides with the resonance inductance 225, and also allows for a considerable reduction in the dimensions and costs of the entire system, as the inductances 225 and 300 of the diagram of figure 18, also having the function of resonance inductances, can be much more? smaller than those used in the previous diagrams.

Osservando lo schema di figura 18, ? infatti evidente come l?induttanza di risonanza complessiva sia data, non solo dall?induttanza indicata come induttanza di risonanza 225 del circuito primario, ma anche dall?induttanza di accoppiamento 300 del circuito secondario, la quale ? accoppiata magneticamente con un coefficiente di accoppiamento k tipicamente inferiore all?unit? (dove k=1 corrisponderebbe ad un accoppiamento ideale). Observing the scheme of figure 18, ? in fact it is evident how the overall resonance inductance is given, not only by the inductance indicated as resonance inductance 225 of the primary circuit, but also by the coupling inductance 300 of the secondary circuit, which is? magnetically coupled with a coupling coefficient k typically lower than the unit? (where k=1 would correspond to an ideal match).

Analogamente ai casi precedenti, alcune forme di realizzazione possono prevedere che l?induttanza di risonanza 225 e l?induttanza di accoppiamento 300 siano almeno parzialmente costituite rispettivamente dall?avvolgimento primario e dall?avvolgimento secondario di un trasformatore, ad esempio avvolte intorno ad uno stesso nucleo magnetico. Similarly to the previous cases, some embodiments can provide that the resonant inductance 225 and the coupling inductance 300 are at least partially constituted respectively by the primary winding and the secondary winding of a transformer, for example wound around the same core magnetic.

Altre forme di realizzazione possono invece prevedere che l?induttanza di risonanza 225 e l?induttanza di accoppiamento 300 possono essere almeno parzialmente costituite rispettivamente da una bobina (es. antenna) di trasmissione wireless e da una bobina (es. antenna) di ricezione wireless della potenza elettrica. In questo modo, il circuito primario, comprendente almeno la sorgente di tensione continua 105, il generatore di onde 145 e la induttanza di risonanza 225, pu? essere installato in un primo dispositivo, mentre il circuito secondario, comprendente almeno il carico elettrico 110, il rettificatore 175 e la induttanza di accoppiamento 300, pu? essere installato su un secondo dispositivo, fisicamente separato e mobile (allontanabile) rispetto al primo dispositivo. Other embodiments can instead provide that the resonant inductance 225 and the coupling inductance 300 can be at least partially constituted respectively by a wireless transmission coil (e.g. antenna) and a wireless reception coil (e.g. antenna) of the electric power. In this way, the primary circuit, comprising at least the DC voltage source 105, the wave generator 145 and the resonant inductance 225, can be installed in a first device, while the secondary circuit, comprising at least the electric load 110, the rectifier 175 and the coupling inductance 300, can? be installed on a second device, physically separate and movable (movable) from the first device.

Ad esempio, il primo dispositivo potrebbe essere configurato come una base di ricarica mentre il secondo dispositivo potrebbe essere un dispositivo da ricaricare o da alimentare, come uno smartphone, un computer portatile, un televisore e tanto altro. For example, the first device could be configured as a charging cradle while the second device could be a charging or powering device, such as a smartphone, laptop, TV, and more.

In questo modo, avvicinando opportunamente il secondo dispositivo al primo dispositivo ? possibile ristabilire l?accoppiamento induttivo tra l?induttanza di risonanza 225 e l?induttanza di accoppiamento 300, le quali realizzano cos? un sistema di trasmissione wireless della potenza elettrica per via induttiva. In this way, suitably approaching the second device to the first device ? Is it possible to re-establish the inductive coupling between the resonance inductance 225 and the coupling inductance 300, which thus realize? a wireless transmission system of electrical power by induction.

Sebbene la soluzione di figura 18 preveda che la capacit? di risonanza 230 sia collegata in parallelo con l?induttanza di risonanza 225 (linea continua), in alternativa la capacit? di risonanza 230 potrebbe essere collegata alla tensione di riferimento (linea tratteggiata). Although the solution of figure 18 provides that the capacity? of resonance 230 is connected in parallel with the resonance inductance 225 (continuous line), alternatively the capacitance? of resonance 230 could be connected to the reference voltage (dashed line).

A partire dallo schema isolato sopra illustrato ? inoltre possibile sviluppare degli schemi concettualmente analoghi ma basati su un maggior numero di fasi, ad esempio ma non esclusivamente basati su due fasi. Starting from the isolated scheme shown above ? it is also possible to develop schemes conceptually similar but based on a greater number of phases, for example but not exclusively based on two phases.

Un esempio di questa soluzione ? illustrato in figura 19, in cui il sistema 100 comprende almeno due generatori di onde 145 del tipo di quello illustrato in figura 18. An example of this solution? illustrated in figure 19, in which the system 100 comprises at least two wave generators 145 of the type shown in figure 18.

In particolare, i primi terminali 210 di entrambi i generatori di onde 145 possono coincidere e formare un unico nodo comune, il quale ? collegato con il primo terminale di ingresso 150, ovvero con la sorgente di tensione continua 105, mentre gli interruttori attivi 180 e le capacit? di risonanza 230 possono essere collegate alla tensione di riferimento. In particular, the first terminals 210 of both wave generators 145 can coincide and form a single common node, which ? connected with the first input terminal 150, or with the direct voltage source 105, while the active switches 180 and the capacitances? of resonance 230 can be connected to the reference voltage.

Naturalmente le capacit? di risonanza 230 potrebbero essere alternativamente connesse in parallelo alle corrispondenti induttanze di risonanza 225 ed eventualmente essere sostituite da un?unica capacit? di risonanza 230 avente i terminali collegati rispettivamente ai nodi elettrici centrali 215 dei due generatori di onde 145, cos? come illustrato in figura 20. Of course the skills of resonance 230 could alternatively be connected in parallel to the corresponding resonance inductances 225 and eventually be replaced by a single? of resonance 230 having the terminals respectively connected to the central electrical nodes 215 of the two wave generators 145, so? as shown in figure 20.

A prescindere da queste considerazioni, l?induttanza di risonanza 225 posta sul primo ramo elettrico 205 di ciascun generatore di onde 145 pu? essere atta a realizzare un accoppiamento induttivo, ossia tramite induzione elettromagnetica, con una corrispondente induttanza di accoppiamento 300, la quale ? collegata in circuito chiuso con il carico elettrico 110, ad esempio con l?interposizione del rettificatore 175. Regardless of these considerations, the resonance inductance 225 placed on the first electric branch 205 of each wave generator 145 can be capable of realizing an inductive coupling, ie through electromagnetic induction, with a corresponding coupling inductance 300, which ? connected in closed circuit with the electric load 110, for example with the interposition of the rectifier 175.

Anche in questo caso, l?accoppiamento induttivo tra le induttanze di risonanza 225 e l?induttanza di accoppiamento 300 pu? essere ottenuto mediante trasformatore o mediante una soluzione di trasferimento wireless, esattamente come descritto in precedenza. Also in this case, the inductive coupling between the resonant inductances 225 and the coupling inductance 300 can be achieved by transformer or by a wireless transfer solution, exactly as described above.

Gli interruttori attivi 180 possono essere controllati mediante rispettivi segnali di pilotaggio, in modo tale da accendersi e spegnersi con la stessa frequenza ma non in fase tra loro, ovvero in modo che gli interruttori attivi 180 non siano sempre accesi o spenti contemporaneamente ma ci sia sempre almeno un piccolo lasso di tempo, all?interno di ogni periodo di funzionamento, in cui un interruttore attivo 180 ? acceso e l?altro ? spento e viceversa. The active switches 180 can be controlled by respective driving signals, so that they turn on and off with the same frequency but not in phase with each other, i.e. so that the active switches 180 are not always on or off at the same time but there is always at least a small period of time, within each period of operation, in which an active switch 180 ? turned on and the other ? off and vice versa.

In questo modo, regolando opportunamente questo lasso di tempo, ovvero lo sfasamento tra i segnali di pilotaggio dei due interruttori attivi 180, ? vantaggiosamente possibile incrementare la potenza trasmessa al carico elettrico 110 a parit? di tensione di alimentazione, ridurre il ripple di tensione sul carico elettrico 110 e/o migliorare il fattore di potenza del circuito. In this way, by suitably adjusting this period of time, ie the phase shift between the driving signals of the two active switches 180, ? is it advantageously possible to increase the power transmitted to the electric load 110 with parity? of supply voltage, reduce the voltage ripple on the electrical load 110 and/or improve the power factor of the circuit.

Qualora il livello di potenza da trasferire il carico elettrico 110 sia particolarmente elevato, ? altres? possibile comandare i due interruttori attivi 180 con segnali di pilotaggio in controfase tra loro, in modo tale che, quando un interruttore attivo 180 ? acceso, l?altro sia costantemente spento e viceversa, ottenendo una modalit? di funzionamento di tipo Push-Pull. If the power level to be transferred to the electric load 110 is particularly high, ? otherwise? It is possible to command the two active switches 180 with driving signals in push-pull with each other, in such a way that, when an active switch 180 is turned on, the other is constantly off and vice versa, obtaining a mode? of Push-Pull type operation.

Affinch? queste implementazioni multifase possano funzionare correttamente, ? tuttavia preferibile che, a partire dal primo terminale comune 210, collegato con la tensione di alimentazione, le due induttanze di risonanza 225 (ovvero i due avvolgimenti primari di trasformatore o alternativamente le due bobine induttive primarie di trasmissione wireless) siano avvolte in versi discordi, cos? come illustrato nello schema di figura 21. so that can these multiphase implementations work properly, ? however, it is preferable that, starting from the first common terminal 210, connected to the supply voltage, the two resonant inductances 225 (i.e. the two primary transformer windings or alternatively the two primary wireless transmission inductive coils) are wound in discordant directions, what? as shown in the diagram in figure 21.

Ad esempio, le due induttanze di risonanza 225 possono essere rispettivamente avvolte con verso destrorso e sinistrorso. For example, the two resonant inductances 225 can be wound respectively with a right-hand and left-hand direction.

In questo modo, ? infatti possibile garantire l?inversione del campo magnetico generato dalle due induttanze di risonanza 225 e, al contempo, l?inversione delle correnti, migliorando il fattore di potenza del circuito ed evitando che la tensione indotta nella induttanza di risonanza 225 non attiva vada a far circolare corrente nel diodo di body degli interruttori attivi 180. In this way, ? in fact, it is possible to guarantee the inversion of the magnetic field generated by the two resonance inductances 225 and, at the same time, the inversion of the currents, improving the power factor of the circuit and preventing the voltage induced in the inactive resonance inductance 225 from causing current circulates in the body diode of the active switches 180.

Si desidera qui osservare che, sebbene tutte le soluzioni isolate illustrate nelle figure da 18 a 20 prevedano la presenza del rettificatore 175 nel circuito secondario, tale rettificatore 175 potrebbe essere omesso qualora fosse richiesto di alimentare il carico elettrico 110 con una tensione alternata. It should be noted here that, although all the isolated solutions illustrated in figures 18 to 20 provide for the presence of the rectifier 175 in the secondary circuit, this rectifier 175 could be omitted if it were required to supply the electric load 110 with an alternating voltage.

Come illustrato nelle figure 22 e 23, una quarta modalit? per collegare il carico elettrico 110 ai generatori di onde 145 illustrati negli schemi di figura 2 e 3 prevede che il carico elettrico 110 possa essere posto direttamente sul secondo ramo elettrico 220 in serie con la capacit? di risonanza 230. As illustrated in figures 22 and 23, a fourth modality? to connect the electric load 110 to the wave generators 145 illustrated in the diagrams of figures 2 and 3, it provides that the electric load 110 can be placed directly on the second electric branch 220 in series with the capacitance? of resonance 230.

In particolare, nella forma di realizzazione di figura 22, il secondo ramo elettrico 220, su cui sono posti in serie la capacit? di risonanza 230 ed il carico elettrico 110, si estende tra il primo terminale 210 ed il nodo elettrico centrale 215 del circuito risonante 200, secondo lo schema generale di figura 2. In particular, in the embodiment of figure 22, the second electrical branch 220, on which the capacitors are placed in series of resonance 230 and the electric load 110, extends between the first terminal 210 and the central electric node 215 of the resonant circuit 200, according to the general scheme of figure 2.

Nella forma di realizzazione di figura 23, il secondo ramo elettrico 220, su cui sono posti in serie la capacit? di risonanza 230 ed il carico elettrico 110, si estende invece tra il nodo elettrico centrale 215 del circuito risonante 200 ed il terminale 235 che ? collegato con la tensione di riferimento, secondo lo schema generale di figura 3. In the embodiment of figure 23, the second electrical branch 220, on which the capacitors are placed in series of resonance 230 and the electric load 110, extends instead between the central electric node 215 of the resonant circuit 200 and the terminal 235 which ? connected with the reference voltage, according to the general diagram in figure 3.

Rispetto alla forma di realizzazione di figura 22, questa seconda variante ha quindi il notevole vantaggio di avere il carico elettrico 110 riferito alla tensione di riferimento anzich? floating. Compared to the embodiment of figure 22, this second variant therefore has the considerable advantage of having the electric load 110 referred to the reference voltage instead of floating.

Nelle soluzioni di figura 22 e 23, il carico elettrico 110 ? collegato in modo da ricevere direttamente l?onda di tensione generata dal generatore di onde 145 ed essere quindi alimentato sostanzialmente in tensione alternata. In the solutions of figures 22 and 23, the electric load 110 ? connected so as to directly receive the voltage wave generated by the wave generator 145 and therefore be supplied substantially with alternating voltage.

Qualora tuttavia fosse necessario alimentare il carico elettrico 110 con una tensione sostanzialmente continua, ? vantaggiosamente possibile inserire il rettificatore 175 lungo il secondo ramo elettrico 220 a monte del carico elettrico 110, cos? come illustrato negli esempi di figura 24 e 25. However, should it be necessary to supply the electric load 110 with a substantially direct voltage,? it is advantageously possible to insert the rectifier 175 along the second electrical branch 220 upstream of the electrical load 110, so as illustrated in the examples of figures 24 and 25.

A prescindere dalla presenza del rettificatore 175, lo schema di figura 24 corrisponde esattamente allo schema di figura 22 mentre lo schema di figura 25 corrisponde esattamente allo schema di figura 23. Regardless of the presence of the rectifier 175, the diagram of figure 24 corresponds exactly to the diagram of figure 22 while the diagram of figure 25 corresponds exactly to the diagram of figure 23.

Secondo una variante particolarmente vantaggiosa, il rettificatore 175, che ? rappresentato in figura 25 come un generico stadio di rettifica, pu? essere realizzato come illustrato in figura 26. According to a particularly advantageous variant, the rectifier 175, which ? represented in figure 25 as a generic stage of rectification, pu? be made as shown in figure 26.

In pratica, il rettificatore 175 pu? comprendere un diodo 305 avente anodo collegato alla tensione di riferimento e catodo collegato ad un nodo elettrico 310 posto sul secondo ramo elettrico 220 tra la capacit? di risonanza 230 ed il carico elettrico 110. In practice, the rectifier 175 pu? include a diode 305 having anode connected to the reference voltage and cathode connected to an electrical node 310 located on the second electrical branch 220 between the capacitance? of resonance 230 and the electric load 110.

Il rettificatore 175 pu? inoltre comprendere una induttanza 315 posta lungo il secondo ramo elettrico 220 tra il nodo elettrico 310 ed il carico elettrico 110, ed eventualmente una capacit? 320 avente un primo terminale riferito alla tensione di riferimento ed un secondo terminale collegato ad un nodo elettrico 325 interposto tra l?induttanza 315 ed il carico elettrico 110. The rectifier 175 pu? further comprise an inductance 315 located along the second electrical branch 220 between the electrical node 310 and the electrical load 110, and possibly a capacitance? 320 having a first terminal referred to the reference voltage and a second terminal connected to an electrical node 325 interposed between the inductance 315 and the electrical load 110.

Grazie a questa soluzione si realizza un circuito molto versatile, il quale ? in grado di realizzare sostanzialmente tutte le funzionalit? di un convertitore Buck-Boost non invertente, ma che, rispetto ad un convertitore Buck-Boost non invertente convenzionale, presenta un numero inferiore di componenti, riducendone vantaggiosamente gli ingombri ed i costi. Thanks to this solution, a very versatile circuit is created, which ? able to realize substantially all the functionalities? of a non-inverting Buck-Boost converter, but which, compared to a conventional non-inverting Buck-Boost converter, has fewer components, advantageously reducing its overall dimensions and costs.

Normalmente, infatti, un convertitore Buck-Boost non invertente si compone di due stadi in cascata, di cui un primo stadio di Boost ed un secondo stadio di Buck, i quali richiedono quindi la presenza di almeno due interruttori attivi e di almeno due diodi. Normally, in fact, a non-inverting Buck-Boost converter consists of two stages in cascade, of which a first Boost stage and a second Buck stage, which therefore require the presence of at least two active switches and at least two diodes.

Gli interruttori attivi di questo convertitore Buck-Boost tradizionale sono inoltre degli interruttori floating, i quali risultano difficili da pilotare e necessitano di circuiti di bootstrap. The active switches of this traditional Buck-Boost converter are also floating switches, which are difficult to drive and require bootstrap circuitry.

Un?altra soluzione nota per ottenere l?effetto Buck-Boost non invertente ? quella di utilizzate un convertitore SEPIC, il quale per? necessit? di un costoso ed ingombrante trasformatore. Another known solution to obtain the non-inverting Buck-Boost effect? that of using a SEPIC converter, which for? need? of an expensive and bulky transformer.

Il circuito illustrato in figura 26 ottiene invece l?effetto Buck-Boost non invertente con una ridottissima complessit? circuitale, comparabile con un classico circuito Buck-Boost invertente o con un convertitore di Cuk. The circuit illustrated in figure 26 instead obtains the non-inverting Buck-Boost effect with a very reduced complexity. circuitry, comparable with a classic inverting Buck-Boost circuit or with a Cuk converter.

Rispetto al convertitore di Cuk, il circuito illustrato in figura 26 si differenzia tuttavia per il verso del diodo 305 e, soprattutto, per un dimensionamento completamente diverso dei componenti reattivi, da cui consegue un principio di funzionamento estremamente differente. Compared to the Cuk converter, the circuit illustrated in figure 26 differs however in the direction of the diode 305 and, above all, in a completely different dimensioning of the reactive components, from which an extremely different operating principle follows.

Il convertitore di Cuk basa infatti il suo funzionamento a regime sull?utilizzo delle induttanze come sorgenti continue di corrente e sull?utilizzo di queste correnti per una carica e scarica controllata degli elementi capacitivi nelle sotto-fasi del periodo di funzionamento. In fact, the Cuk converter bases its steady state operation on the use of inductances as continuous sources of current and on the use of these currents for a controlled charge and discharge of the capacitive elements in the sub-phases of the operating period.

Al contrario, il circuito di figura 26 si basa sulla risonanza tra l?induttanza di risonanza 225 e la capacit? di risonanza 230 e sul fatto che la capacit? di risonanza 230 viene utilizzata sia come capacit? di risonanza sia come barriera di blocco della tensione continua (DC), ottenendo forme d?onda delle tensioni e delle correnti elettriche che sono completamente diverse da quelle ottenibili dal convertitore di Cuk. On the contrary, the circuit of figure 26 is based on the resonance between the resonant inductance 225 and the capacitance? of resonance 230 and on the fact that the capacity? of resonance 230 is used both as a capacity? of resonance and as a blocking barrier of the direct voltage (DC), obtaining waveforms of the voltages and of the electric currents which are completely different from those obtainable by the Cuk converter.

Questo approccio risonante si riflette naturalmente anche sul dimensionamento dei componenti reattivi coinvolti, i quali risultano notevolmente pi? piccoli di quelli del convertitore di Cuk. This resonant approach is naturally also reflected in the sizing of the reactive components involved, which are considerably more? smaller than those of the Cuk converter.

Grazie alla risonanza si riesce inoltre a garantire un?efficienza notevolmente maggiore rispetto al convertitore di Cuk, riducendo sensibilmente anche le emissioni elettromagnetiche (EMI), poich? le commutazioni dell?interruttore attivo 180 sono di tipo soft switching, ad esempio zero voltage switching (ZVS) e/o zero current switching (ZCS). Thanks to the resonance it is also possible to guarantee a considerably higher efficiency than the Cuk converter, significantly reducing also the electromagnetic emissions (EMI), since? the commutations of the active switch 180 are of the soft switching type, for example zero voltage switching (ZVS) and/or zero current switching (ZCS).

L?onda di tensione a valle della capacit? di risonanza 230 viene poi rettificata dal rettificatore 175, in cui l?induttanza 315, al contrario dell?induttanza di risonanza 225, pu? essere dimensionata in modo da fungere sostanzialmente da generatore di corrente. The voltage wave downstream of the capacitance? of resonance 230 is then rectified by the rectifier 175, in which the inductance 315, contrary to the resonance inductance 225, can? be sized so as to essentially act as a current generator.

In altre parole, l?induttanza 315 pu? avere un elevato valore induttivo, ad esempio sufficientemente grande da rendere trascurabile il ripple di corrente rispetto al valor medio di corrente nell?induttanza 315 stessa.Naturalmente, lo schema illustrato in figura 26, in cui il rettificatore 175 ? composto da un semplice diodo 35 e da un filtro LC formato dalla induttanza 315 e dalla capacit? 320, rappresenta la versione pi? semplice del circuito Buck-Boost non invertente che pu? essere ottenuto a partire dal generatore di onde 145 sopra proposto. In other words, the inductance 315 can? have a high inductive value, for example large enough to make the current ripple negligible with respect to the average current value in the inductance 315 itself. Naturally, the diagram illustrated in figure 26, in which the rectifier 175 is composed of a simple diode 35 and an LC filter formed by the inductance 315 and the capacitance? 320, represents the version pi? simple circuit Buck-Boost non-inverting that can? be obtained starting from the wave generator 145 proposed above.

In altre forme di attuazione pi? complesse e pi? efficienti dal punto di vista energetico ? almeno per bassi valori di correnti, il diodo 305 potrebbe ad esempio essere sostituito con un ulteriore interruttore attivo pilotato in modo da realizzare una rettifica sincrona. In other embodiments pi? complex and more energy efficient? at least for low current values, the diode 305 could for example be replaced with a further active switch controlled so as to carry out a synchronous rectification.

Anche in questo caso, il circuito non risulterebbe comunque particolarmente complesso, giacch? l?ulteriore interruttore attivo sarebbe riferito al potenziale di riferimento e sarebbe quindi estremamente semplice da pilotare anche ad alta frequenza. Also in this case, the circuit would not result however particularly complex, since? the further active switch would be referred to the reference potential and would therefore be extremely easy to drive, even at high frequencies.

Una possibile variante che consente di incrementare ulteriormente le prestazioni del circuito Buck-Boost di figura 26 consiste nel rendere risonante anche il rettificatore 175, in modo simile a quanto si realizza con un rettificatore in classe E o comunque con rettificatori risonanti. A possible variant which allows to further increase the performance of the Buck-Boost circuit of Figure 26 consists in making the rectifier 175 resonant as well, in a similar way to what is achieved with a class E rectifier or in any case with resonant rectifiers.

Dal punto di vista circuitale lo schema resterebbe sostanzialmente il medesimo (eventualmente con ulteriori componenti reattivi utili a semplificare il tuning, ad esempio una o pi? ulteriori capacit? in parallelo al diodo 305), ma l?induttanza 315 avrebbe un ridotto valore induttivo, utile in particolare a risuonare con la restante rete circuitale, al fine di ridurre e possibilmente annullare le perdite dinamiche nel diodo 305 o, nel caso di rettifica sincrona, nell?ulteriore interruttore attivo che sostituirebbe il diodo 305. From the circuit point of view, the scheme would remain substantially the same (possibly with additional reactive components useful to simplify the tuning, for example one or more additional capacitors in parallel with the diode 305), but the inductance 315 would have a reduced inductive value, useful in particular to resonate with the remaining circuit network, in order to reduce and possibly cancel the dynamic losses in the diode 305 or, in the case of synchronous rectification, in the further active switch which would replace the diode 305.

A partire dagli schemi illustrati nelle figure da 22 a 26 ? poi possibile sviluppare delle soluzioni isolate, in cui la sorgente di tensione continua 105 ? posta in un circuito primario ed in cui il carico elettrico 110 ? posto in un circuito secondario, il quale ? galvanicamente isolato rispetto al circuito primario ma ? elettricamente accoppiato ad esso mediante un sistema di accoppiamento capacitivo. Starting from the diagrams illustrated in figures 22 to 26 ? then is it possible to develop isolated solutions, in which the DC voltage source 105 ? placed in a primary circuit and in which the electric load 110 ? placed in a secondary circuit, which ? galvanically isolated with respect to the primary circuit but ? electrically coupled to it by means of a capacitive coupling system.

Ad esempio, in figura 27 ? illustrato uno schema circuitale identico a quello di figura 24 ad eccezione del fatto che la capacit? di risonanza 230 ? suddivisa in due capacit? di risonanza 230A e 230B, le quali sono poste sul secondo ramo elettrico 220, rispettivamente tra il primo terminale 210 del circuito risonante 200 ed il carico elettrico 110, ad esempio a monte del rettificatore 175, e tra il carico elettrico 110 ed il nodo elettrico centrale 215, ad esempio a valle del rettificatore 175. For example, in figure 27 ? illustrated a circuit diagram identical to that of figure 24 with the exception of the fact that the capacitance? of resonance 230 ? divided into two capacities? of resonance 230A and 230B, which are placed on the second electrical branch 220, respectively between the first terminal 210 of the resonant circuit 200 and the electrical load 110, for example upstream of the rectifier 175, and between the electrical load 110 and the electrical node plant 215, for example downstream of the rectifier 175.

In questo modo, le due capacit? di risonanza 230A e 230B fungono anche da capacit? di isolamento e sono in grado di isolare galvanicamente in modo completo il circuito primario, comprendente la sorgente di tensione continua 105 ed il generatore di onde 145, dal circuito secondario, comprendente il carico elettrico 110 ed il rettificatore 175. In this way, the two capacities? of resonance 230A and 230B also act as capacitance? insulation and are capable of completely galvanically isolating the primary circuit, comprising the direct voltage source 105 and the wave generator 145, from the secondary circuit, comprising the electric load 110 and the rectifier 175.

Allo stesso tempo, le capacit? di risonanza 230A e 230B collegano elettricamente il circuito primario al circuito secondario per via capacitiva, consentendo all?onda di tensione generata dal generatore di onde 145 di essere trasmessa al carico elettrico 110. At the same time, the capabilities resonance coils 230A and 230B electrically connect the primary circuit to the secondary circuit via capacitance, allowing the voltage wave generated by the wave generator 145 to be transmitted to the electric load 110.

Una soluzione alternativa, ma che consegue gli stessi effetti sopra esposti, ? illustrata in figura 28 e prevede uno schema circuitale identico a quello di figura 25 (e quindi eventualmente realizzabile come quello di figura 26) ad eccezione del fatto che, anche in questo caso, la capacit? di risonanza 230 ? suddivisa in due capacit? di risonanza 230A e 230B, le quali sono poste sul secondo ramo elettrico 220, rispettivamente tra il nodo elettrico centrale 215 del circuito risonante 200 ed il carico elettrico 110, ad esempio a monte del rettificatore 175, e tra il carico elettrico 110 ed il terminale 235 che ? collegato alla tensione di riferimento, ad esempio a valle del rettificatore 175. An alternative solution, but which achieves the same effects set out above, ? illustrated in figure 28 and provides a circuit diagram identical to that of figure 25 (and therefore possibly feasible as that of figure 26) with the exception of the fact that, also in this case, the capacitance? of resonance 230 ? divided into two capacities? of resonance 230A and 230B, which are placed on the second electric branch 220, respectively between the central electric node 215 of the resonant circuit 200 and the electric load 110, for example upstream of the rectifier 175, and between the electric load 110 and the terminal 235 what? connected to the reference voltage, for example downstream of the rectifier 175.

In entrambe le forme di realizzazione illustrate, le due capacit? di risonanza 230A e 230B possono essere capacit? discrete, ossia dei componenti inseparabili comprendenti un primo terminale collegato al circuito primario ed un secondo terminale collegato al circuito secondario. In both embodiments shown, the two capacities? of resonance 230A and 230B can be capacitance? discrete, i.e. inseparable components comprising a first terminal connected to the primary circuit and a second terminal connected to the secondary circuit.

In questo modo, il sistema 100 pu? essere realizzato sotto forma di un dispositivo unico e inscindibile, come ad esempio un alimentatore elettrico isolato. In this way, the system 100 can? be made in the form of a single and inseparable device, such as an isolated power supply.

In altre forme di realizzazione, ciascuna capacit? di risonanza 230A e 230B pu? essere realizzata da una coppia di armature reciprocamente separabili, di cui una armatura di trasmissione collegata al circuito primario ed una armatura di ricezione collegata al circuito secondario. In other embodiments, each capability? of resonance 230A and 230B pu? be realized by a pair of mutually separable plates, of which a transmission plate connected to the primary circuit and a receiving plate connected to the secondary circuit.

In questo modo, il circuito primario, comprendente la sorgente di tensione continua 105, il generatore di onde 145 e le armature di trasmissione, pu? essere installato in un primo dispositivo, mentre il circuito secondario, comprendente almeno il carico elettrico 110, il rettificatore 175 e le armature di ricezione, pu? essere installato su un secondo dispositivo, fisicamente separato e mobile (allontanabile) rispetto al primo dispositivo. In this way, the primary circuit, including the DC voltage source 105, the wave generator 145 and the transmission plates, can be installed in a first device, while the secondary circuit, comprising at least the electric load 110, the rectifier 175 and the receiving plates, can? be installed on a second device, physically separate and movable (movable) from the first device.

Ad esempio, il primo dispositivo potrebbe essere configurato come una base di ricarica mentre il secondo dispositivo potrebbe essere un dispositivo da ricaricare o da alimentare, come uno smartphone, un computer portatile, un televisore e tanto altro. For example, the first device could be configured as a charging cradle while the second device could be a charging or powering device, such as a smartphone, laptop, TV, and more.

In questo modo, avvicinando opportunamente il secondo dispositivo al primo dispositivo ? possibile accostare e affacciare ciascuna armatura di trasmissione ad una corrispondente armatura di ricezione, ricostituendo le capacit? di risonanza 230A e 230B che realizzano cos? un sistema di trasmissione wireless della potenza elettrica per via capacitiva. In this way, suitably approaching the second device to the first device ? Is it possible to approach and face each transmission frame to a corresponding receiving frame, reconstituting the capacities? of resonance 230A and 230B that realize cos? a wireless transmission system of electrical power via capacitance.

? da notare come, rispetto ai sistemi isolati per via induttiva illustrati in figura 18, i sistemi isolati con accoppiamento capacitivo illustrati nelle figure 27 e 28 presentano notevoli vantaggi in termini di riduzione degli ingombri, aumentata efficienza e possibilit? di operare ad alta frequenza. ? it should be noted that, compared to the inductively isolated systems illustrated in figure 18, the isolated systems with capacitive coupling illustrated in figures 27 and 28 have considerable advantages in terms of space reduction, increased efficiency and the possibility of to operate at high frequency.

I sistemi illustrati nelle figure 27 e 28 sono vantaggiosi anche rispetto agli altri sistemi isolati capacitivamente che sono stati illustrati con riferimento alle figure 9 e 13. The systems illustrated in Figures 27 and 28 are also advantageous over the other capacitively isolated systems which have been illustrated with reference to Figures 9 and 13.

I sistemi di figura 27 e 28 prevedono infatti che le capacit? di risonanza 230A e 230B fungano contemporaneamente da risuonatori e da capacit? di isolamento e barriera per la tensione continua DC. The systems of figure 27 and 28 foresee in fact that the capacities? of resonance 230A and 230B act simultaneously as resonators and capacitance? insulation and barrier for DC voltage.

In questo modo, viene vantaggiosamente ridotto il numero dei componenti del circuito e le capacit? di risonanza 230A e 230B possono essere molto pi? piccole rispetto alla capacit? di isolamento 250 e 255 di figura 9 o di figura 13 (ad esempio possono essere scelte nell?ordine dei pF, decine di pF, centinaia di pF, nF o decine di nF). In this way, the number of circuit components and the capacitances are advantageously reduced. of resonance 230A and 230B can be much more? small compared to the capacity? of insulation 250 and 255 of figure 9 or of figure 13 (for example they can be selected in the order of pF, tens of pF, hundreds of pF, nF or tens of nF).

Capacit? di piccole dimensioni riducono gli ingombri ed i costi, hanno meno perdite per fenomeni parassiti e soprattutto rendono possibile la realizzazione di circuiti privi di problematiche dal punto di vista certificativo nel caso si realizzino convertitori isolati. Capacity? small in size, they reduce overall dimensions and costs, have fewer losses due to parasitic phenomena and above all make it possible to create circuits without problems from a certification point of view in the case of isolated converters.

Esistono infatti delle norme che limitano il valore delle capacit? che collegano il circuito primario al circuito secondario dei convertitori isolati, al fine da non introdurre problemi di sicurezza ed emissioni elettromagnetiche. There are indeed rules that limit the value of the capabilities? which connect the primary circuit to the secondary circuit of isolated converters, in order not to introduce safety problems and electromagnetic emissions.

Analogamente, il fatto di poter utilizzare capacit? di piccole dimensioni rende pi? semplice la realizzazione di un sistema di trasmissione della potenza elettrica di tipo wireless capacitivo tra dispositivi fisicamente separati, in quanto le geometrie dei dispositivi, e dunque le aree disponibili sugli stessi, non consentono generalmente l?installazione di armature trasmittenti e/o riceventi di grandi dimensioni, necessarie per ottenere capacit? di grande valore, mentre sono assolutamente compatibili con le dimensioni di armature trasmittenti e/o riceventi che devono realizzare capacit? piccole come quelle generalmente sufficienti per gli schemi di figura 27 e 28. Similarly, the fact of being able to use capacity? small size makes it more? It is simple to create a capacitive wireless electric power transmission system between physically separate devices, since the geometries of the devices, and therefore the areas available on them, generally do not allow the installation of transmitting and/or receiving fixtures of large dimensions, necessary to obtain capacity? of great value, while they are absolutely compatible with the dimensions of the transmitting and/or receiving armatures that must realize capacitance? small as those generally sufficient for the diagrams of figures 27 and 28.

Sebbene i sistemi di figura 27 e 28 prevedano la presenza del rettificatore 175, quest?ultimo potrebbe naturalmente essere omesso qualora si volesse alimentare il carico elettrico 110 con una tensione alternata. Although the systems of figures 27 and 28 provide for the presence of the rectifier 175, the latter could naturally be omitted if one wanted to supply the electric load 110 with an alternating voltage.

A partire dagli schemi isolati sopra illustrati ? poi possibile sviluppare degli schemi concettualmente analoghi ma basati su un maggior numero di fasi, ad esempio ma non esclusivamente basati su due fasi. Starting from the isolated schemes shown above ? then it is possible to develop schemes conceptually similar but based on a greater number of phases, for example but not exclusively based on two phases.

Un esempio di questa soluzione ? illustrato in figura 29, in cui il sistema 100 comprende almeno due generatori di onde 145 sostanzialmente identici a quello illustrato in figura 23, ad eccezione del fatto che le capacit? di risonanza 230 di questi due generatori di onde 145 sono collegate ai capi opposti dell?unico carico elettrico 110. An example of this solution? illustrated in figure 29, in which the system 100 comprises at least two wave generators 145 substantially identical to the one illustrated in figure 23, with the exception of the fact that the capacitances? of resonance 230 of these two wave generators 145 are connected to the opposite ends of the single electric load 110.

In pratica, i primi terminali 210 dei circuiti risonanti 200 dei due generatori di onde 145 possono essere entrambi collegati con il primo terminale di ingresso 150, ovvero con la sorgente di tensione continua 105, mentre i nodi elettrici centrali 215 possono essere reciprocamente collegati da un unico secondo ramo elettrico 220, comune ad entrambi i generatori di onde 145, sul quale sono poste entrambe le capacit? di risonanza 230 dei due generatori di onde 145 e, in posizione interposta tra dette capacit? di risonanza 230, il carico elettrico 110. In practice, the first terminals 210 of the resonant circuits 200 of the two wave generators 145 can both be connected to the first input terminal 150, i.e. with the direct voltage source 105, while the central electrical nodes 215 can be mutually connected by a single second electric branch 220, common to both wave generators 145, on which both capacitors are placed? of resonance 230 of the two wave generators 145 and, in an interposed position between said capacitances? of resonance 230, the electric load 110.

In questo modo, le capacit? di risonanza 230 fungono anche da capacit? di isolamento, isolando galvanicamente un circuito primario, che comprende la sorgente di tensione continua 105 ed i generatori di onde 145, da un circuito secondario, che comprende il carico elettrico 110. In this way, the capabilities of resonance 230 also act as capacity? insulation, galvanically isolating a primary circuit, which includes the DC voltage source 105 and the wave generators 145, from a secondary circuit, which includes the electric load 110.

Anche in questo caso, le due capacit? di risonanza 230 possono essere capacit? discrete oppure possono essere singolarmente realizzate da una armatura di trasmissione e da una armatura di ricezione, nell?ambito di un sistema di trasmissione wireless della potenza elettrica per via capacitiva come gi? descritto pi? volte in precedenza. Also in this case, the two capacities? of resonance 230 may be capacity? discrete or they can be individually realized by a transmission plate and a receiving plate, in the ambit of a wireless transmission system of the electric power by capacitive way as already? described more times previously.

Gli interruttori attivi 180 dei due generatori di onde 145 possono essere controllati da rispettivi segnali di pilotaggio, in modo tale da accendersi e spegnersi con la stessa frequenza ma non in fase tra loro, ovvero in modo tale che gli interruttori attivi 180 non siano sempre accesi o spenti contemporaneamente ma ci sia sempre almeno un piccolo lasso di tempo, all?interno di ogni periodo di funzionamento, in cui un interruttore attivo 180 ? acceso mentre l?altro interruttore attivo 180 ? spento e viceversa. The active switches 180 of the two wave generators 145 can be controlled by respective driving signals, in such a way that they turn on and off with the same frequency but not in phase with each other, i.e. in such a way that the active switches 180 are not always on or off simultaneously but there is always at least a small period of time, within each period of operation, in which an active switch 180 ? turned on while the other switch is active 180 ? off and vice versa.

In questo modo, regolando opportunamente questo lasso di tempo, ovvero lo sfasamento tra i segnali di pilotaggio dei due interruttori attivi 180, ? vantaggiosamente possibile incrementare la potenza trasmessa al carico elettrico 110 a parit? di tensione di alimentazione, ridurre il ripple di tensione sul carico elettrico 110 e/o migliorare il fattore di potenza del circuito. In this way, by suitably adjusting this period of time, ie the phase shift between the driving signals of the two active switches 180, ? is it advantageously possible to increase the power transmitted to the electric load 110 with parity? of supply voltage, reduce the voltage ripple on the electrical load 110 and/or improve the power factor of the circuit.

Qualora il livello di potenza da trasferire il carico elettrico 110 sia particolarmente elevato, ? altres? possibile comandare i due interruttori attivi 180 con segnali di pilotaggio in controfase tra loro, in modo tale che, quando un interruttore attivo 180 ? acceso, l?altro sia costantemente spento e viceversa, ottenendo una modalit? di funzionamento di tipo Push-Pull. If the power level to be transferred to the electric load 110 is particularly high, ? otherwise? It is possible to command the two active switches 180 with driving signals in push-pull with each other, in such a way that, when an active switch 180 is turned on, the other is constantly off and vice versa, obtaining a mode? of Push-Pull type operation.

Si desidera qui osservare che, sebbene la soluzione di figura 29 non preveda la presenza del rettificatore 175, qualora fossa necessario, il rettificatore 175 potrebbe essere inserito nel circuito secondario tra le capacit? di risonanza 230 ed il carico elettrico 110. It should be noted here that, although the solution of figure 29 does not provide for the presence of the rectifier 175, if necessary, the rectifier 175 could be inserted in the secondary circuit between the capacitors of resonance 230 and the electric load 110.

? da notare che, in tutte le forme di realizzazione illustrate con riferimento alle figure da 16 a 29, il carico elettrico 110 risulta collegato al primo ramo elettrico 205 o al secondo ramo elettrico 220, in modo tale che detto primo o secondo ramo elettrico 205 o 220 sia atto ad assorbire energia elettrica attiva in virt? del carico elettrico 110 ad esso collegato. ? it should be noted that, in all the embodiments illustrated with reference to figures from 16 to 29, the electric load 110 is connected to the first electric branch 205 or to the second electric branch 220, in such a way that said first or second electric branch 205 or 220 is capable of absorbing active electrical energy in virtue? of the electric load 110 connected to it.

Questa caratteristica, che per molti aspetti risulta vantaggiosa, pu? avere la controindicazione di ridurre l?effetto reattivo della induttanza di risonanza 225 o, rispettivamente, della capacit? di risonanza 230. This feature, which in many respects is advantageous, can? have the contraindication of reducing the? reactive effect of the resonance inductance 225 or, respectively, of the capacitance? of resonance 230.

Di conseguenza, il tuning dei circuiti descritti nelle figure da 16 a 29 pu? risultare pi? complesso e pi? dipendente dal carico elettrico 110 e dalla sue possibili variazioni, rispetto a quello dei circuiti descritti nelle figure da 7 a 15.. Consequently, the tuning of the circuits described in figures 16 to 29 can be more? complex and more dependent on the electric load 110 and its possible variations, with respect to that of the circuits described in figures 7 to 15..

Al fine di ridurre la sensibilit? al carico elettrico 110 e alle sue variazioni, in tutti i suddetti circuiti ? quindi possibile introdurre degli ulteriori componenti reattivi di tuning, ovvero delle ulteriori induttanze e/o capacit?, i quali possono essere posti in serie o in parallelo con l?induttanza di risonanza 225 e/o con la capacit? di risonanza 230. In order to reduce the sensitivity? to the electric load 110 and its variations, in all the aforementioned circuits ? therefore it is possible to introduce further reactive tuning components, or rather further inductances and/or capacities?, which can be placed in series or in parallel with the resonance inductance 225 and/or with the capacity? of resonance 230.

Un esempio ? fornito dalla soluzione illustrata in figura 30, in cui, a puro tiolo di esempio, il generatore di onde 145 ? collegato contemporaneamente a due carichi elettrici 110, rispettivamente per via induttiva e per via capacitiva, secondo la combinazione degli schemi gi? illustrati nelle figure 18 e 27. An example ? provided by the solution illustrated in figure 30, in which, purely as an example, the wave generator 145 ? connected simultaneously to two electric loads 110, respectively inductively and capacitively, according to the combination of the diagrams already illustrated in figures 18 and 27.

Come si pu? capire dagli elementi in linea tratteggiata, che sono tutti opzionali, ? ad esempio possibile aggiungere una induttanza di tuning 330 sul primo ramo elettrico 205 in serie con l?induttanza di risonanza 225, e/o aggiungere una capacit? di tuning 335 tra il nodo elettrico centrale 215 ed una tensione di riferimento (ovvero in parallelo con l?interruttore attivo 180), e/o aggiungere una induttanza di tuning 340 e/o una capacit? di tuning 345 in parallelo con la induttanza di risonanza 225. How can you? understand from the dotted line items, which are all optional, ? for example, is it possible to add a tuning inductance 330 on the first electric branch 205 in series with the resonance inductance 225, and/or add a capacitance? tuning 335 between the central electrical node 215 and a reference voltage (or in parallel with the? Active switch 180), and/or add a tuning inductance 340 and/or a capacitance? of tuning 345 in parallel with the resonance inductance 225.

Ulteriori componenti reattivi possono essere previsti anche sui circuiti secondari, in quando, essendo accoppiati al circuito primario, ne influenzano la risonanza in funzione dei parametri di accoppiamento. Further reactive components can also be provided on the secondary circuits, since, being coupled to the primary circuit, they influence its resonance as a function of the coupling parameters.

La funzione dei componenti reattivi addizionali, che naturalmente possono essere utilizzati in tutti i circuiti descritti in precedenza, ? quello di facilitare il tuning del circuito per raggiungere una molteplicit? di scopi, quali ad esempio: rendere il circuito poco sensibile alle variazioni di carico, massimizzare la potenza trasferita al carico, massimizzare l?efficienza del circuito per garantire accensioni e spegnimenti degli interruttori in condizioni di tensione nulla (Zero Voltage Switching) e/o di corrente nulla (Zero Current Switching), ridurre la tensione di picco sull?interruttore attivo 180, ridurre le correnti medie nei componenti, ridurre la sensibilit? del circuito alle tolleranze dei componenti, ridurre la sensibilit? del circuito ai parametri parassiti dei componenti (ad esempio, nel caso si utilizzi come interruttore attivo 180 un MOSFET, la capacit? parassita tra il terminale di drain e il terminale di source). The function of the additional reactive components, which of course can be used in all circuits described above, is to facilitate the tuning of the circuit to achieve a multiplicity? purposes, such as, for example: making the circuit less sensitive to load variations, maximizing the power transferred to the load, maximizing the efficiency of the circuit to guarantee switching on and off of the switches in zero voltage conditions (Zero Voltage Switching) and/or zero current (Zero Current Switching), reduce the peak voltage on? active switch 180, reduce the average currents in the components, reduce the sensitivity? of the circuit to the tolerances of the components, reduce the sensitivity? of the circuit to the parasitic parameters of the components (for example, if a MOSFET is used as active switch 180, the parasitic capacitance between the drain terminal and the source terminal).

Nonostante lo schema di figura 30 sia puramente esemplificativo, essa dimostra inoltre come tutti i circuiti e le soluzioni descritte in precedenza possano essere combinati tra loro, in modo da ottenere un sistema 100 in grado di alimentare contemporaneamente due o pi? carichi elettrici 110 distinti. Although the diagram of figure 30 is purely exemplifying, it also demonstrates how all the circuits and solutions described above can be combined with each other, so as to obtain a system 100 capable of simultaneously supplying two or more circuits. electrical loads 110 distinct.

Una forma di attuazione particolarmente vantaggiosa del generatore di onde 145 secondo la presente invenzione ? illustrata in figura 31 e rappresenta una evoluzione della forma di attuazione di figura 23. A particularly advantageous embodiment of the wave generator 145 according to the present invention ? illustrated in figure 31 and represents an evolution of the embodiment of figure 23.

Pur garantendo la risonanza utile ad avere transizioni ZVS e/o ZCS, il generatore di onde 145 illustrato in figura 23 ? caratterizzato da correnti elettriche piuttosto alte nell?induttanza di risonanza 225 e nell?interruttore attivo 180 che raggiungono il loro valore massimo al momento dello spegnimento dell?interruttore attivo 180, ossia durante la transizione tra la condizione di saturazione (acceso) e la condizione di interdizione (spento). While guaranteeing the resonance useful for having ZVS and/or ZCS transitions, the wave generator 145 illustrated in figure 23 ? characterized by rather high electric currents in the resonant inductance 225 and in the active switch 180 which reach their maximum value when the active switch 180 is turned off, i.e. during the transition between the saturation condition (on) and the condition of interdiction (turned off).

Nella condizione di saturazione (acceso), la resistenza dell?interruttore attivo 180 ? quasi nulla o trascurabile, da cui consegue che le perdite in questo componente sono estremamente basse anche per correnti alte. In the saturation condition (on), the resistance of the active switch 180 ? almost nil or negligible, from which it follows that the losses in this component are extremely low even for high currents.

Le perdite P sono infatti quantificate dalla seguente equazione P=R*I<2 >dove R ? la resistenza e I ? la corrente elettrica. The losses P are in fact quantified by the following equation P=R*I<2 >where R ? the resistance and I ? the electric current.

Nella condizione di interdizione (spento), la resistenza dell?interruttore attivo 180 ? sostanzialmente infinita ma la corrente elettrica ? nulla, per cui anche in questo caso le perdita nell?interruttore sono sostanzialmente trascurabili. In the interdiction condition (off), the resistance of the active switch 180 ? essentially infinite, but the electric current ? nothing, so that also in this case the losses in the switch are substantially negligible.

Nella transizione tra acceso e spento, si verifica invece una variazione della resistenza dell?interruttore attivo 180 in un tempo finito. On the other hand, in the transition between on and off, there is a variation in the resistance of the active switch 180 in a finite time.

Considerando il caso di interruttori attivi veloci, ad esempio MOSFET di tipo N, l?interruttore opportunamente pilotato passa da acceso a spento in un tempo di ns, decine di ns o centinaia di ns. Considering the case of fast active switches, for example N-type MOSFETs, the suitably driven switch goes from on to off in a time of ns, tens of ns or hundreds of ns.

Durante questo tempo finito di transitorio, la resistenza dell?interruttore attivo 180 aumenta progressivamente e, al contempo, la corrente diminuisce in proporzione, provocando un picco di dissipazione che non ? mitigato dalla condizione di transizione ZVS. During this finite transient time, the resistance of the active switch 180 increases progressively and, at the same time, the current decreases proportionally, causing a dissipation peak which is not? mitigated by the transition condition ZVS.

Per fronteggiare questa problematica, pu? essere utilizzato il generatore di onde 145 illustrato in figura 31, il quale si differenzia da quello descritto con riferimento alla figura 23 per il fatto di comprendere una ulteriore capacit? di tank 350 avente un primo terminale connesso con il primo terminale 185 dell?interruttore attivo 180 ed un secondo terminale connesso con il secondo terminale 190, ad esempio collegato ad una stessa tensione di riferimento. To deal with this problem, pu? be used the wave generator 145 illustrated in figure 31, which differs from the one described with reference to figure 23 in that it comprises a further capacitance? of tank 350 having a first terminal connected to the first terminal 185 of the active switch 180 and a second terminal connected to the second terminal 190, for example connected to the same reference voltage.

Questa capacit? di tank 350, collegata in parallelo all?interruttore attivo 180, permette di ridurre le perdite durante i transitori sopra menzionati, in quanto nell?istante di spegnimento dell?interruttore attivo 180 la capacit? di tank 350 ? scarica e costituisce un percorso a bassa impedenza capace di ridurre la corrente nell?interruttore attivo 180 e quindi le perdite. This ability? of tank 350, connected in parallel to the active switch 180, allows to reduce the losses during the transients mentioned above, since in the instant of switching off of the active switch 180 the capacitance? of tanks 350 ? discharges and forms a low impedance path capable of reducing the current in the active switch 180 and therefore the losses.

Tuttavia, la capacit? di tank 350 ? spesso troppo piccola per ridurre la perdite in modo significativo. However, the capacity of tanks 350 ? often too small to reduce losses significantly.

Pertanto, ? preferibile che il circuito risonante 200 comprenda anche una ulteriore induttanza 355 in serie all?interruttore attivo 180, la quale presenta un primo terminale connesso al nodo centrale 215 ed un secondo terminale connesso al primo terminale dell?interruttore attivo 180, risultando quindi collegati in serie al parallelo formato dall?interruttore attivo 180 e dalla capacit? di tank 350. Therefore, ? preferably the resonant circuit 200 also comprises a further inductance 355 in series with the active switch 180, which has a first terminal connected to the central node 215 and a second terminal connected to the first terminal of the active switch 180, thus resulting connected in series to the parallel formed by the active switch 180 and by the capacitance? of 350 tanks.

In questo modo, il circuito risonante 200 del generatore di onde 145 comprender? sostanzialmente un primo risuonatore LC realizzato dall?induttanza di risonanza 225 e dalla capacit? di risonanza 230 ed un secondo risuonatore LC realizzato dall?induttanza 355 e dalla capacit? di tank 350. In this way, the resonant circuit 200 of the wave generator 145 will comprise substantially a first resonator LC realized by the resonance inductance 225 and by the capacitance? of resonance 230 and a second resonator LC made by? inductance 355 and by the capacitance? of 350 tanks.

Questi due risuonatori LC, le cui induttanze 225 e 355 sono entrambe di piccolo valore, possono essere accordati in modo da avere sostanzialmente la stessa forma d?onda di un circuito ZVS in fase di accensione (dunque tensione nulla e basse perdite in accensione). These two LC resonators, whose inductances 225 and 355 are both of small value, can be tuned so as to have substantially the same waveform as a ZVS circuit in the ignition phase (therefore zero voltage and low losses in ignition).

Contestualmente, i due risuonatori LC possono essere accordati in modo da risultare sfasati tra loro, per ridurre sensibilmente la corrente sull?interruttore in fase di spegnimento, cos? da avvicinarsi in fase di spegnimento ad una condizione ZCS particolarmente vantaggiosa perch? a bassa perdita. At the same time, the two LC resonators can be tuned so as to be out of phase with each other, in order to significantly reduce the current on the switch in the turning off phase, thus to be approached in the shutdown phase to a particularly advantageous ZCS condition, why? low loss.

Il maggior numero di gradi di libert? di questo circuito garantisce inoltre la possibilit? di implementare molte soluzioni che garantiscono ZVS in fase di accensione dell?interruttore attivo 180 e ZCS in fase di spegnimento, o comunque corrente ridotta rispetto al caso di figura 23. Most degrees of freedom? of this circuit also guarantees the possibility? to implement many solutions which guarantee ZVS in the switch-on phase of the active switch 180 and ZCS in the switch-off phase, or in any case reduced current with respect to the case of figure 23.

La possibile presenza della capacit? di tank 350 e dell?induttanza 355 non ? naturalmente limitata a questa forma di attuazione ma potrebbe essere applicata a tutti i circuiti descritti nella presente trattazione. The possible presence of the ability? of tank 350 and of the inductance 355 not ? naturally limited to this embodiment but could be applied to all the circuits described in the present disclosure.

Si osserva che nella soluzione di figura 31, il carico elettrico 110 ? collegato in modo da ricevere direttamente l?onda di tensione generata dal generatore di onde 145 ed essere quindi alimentato sostanzialmente in tensione alternata. It can be observed that in the solution of figure 31, the electric load 110 ? connected so as to directly receive the voltage wave generated by the wave generator 145 and therefore be supplied substantially with alternating voltage.

Qualora tuttavia fosse necessario alimentare il carico elettrico 110 con una tensione sostanzialmente continua, ? vantaggiosamente possibile inserire il rettificatore 175 lungo il secondo ramo elettrico 220 a monte del carico elettrico 110, cos? come illustrato negli esempi di figura 32. However, should it be necessary to supply the electric load 110 with a substantially direct voltage,? it is advantageously possible to insert the rectifier 175 along the second electrical branch 220 upstream of the electrical load 110, so as illustrated in the examples in figure 32.

Secondo una variante particolarmente vantaggiosa, il rettificatore 175, che ? rappresentato in figura 32 come un generico stadio di rettifica, pu? essere realizzato come illustrato in figura 33. According to a particularly advantageous variant, the rectifier 175, which ? represented in figure 32 as a generic stage of rectification, pu? be made as shown in figure 33.

In pratica, il rettificatore 175 pu? comprendere un diodo 360 avente anodo collegato alla tensione di riferimento e catodo collegato ad un primo terminale di una induttanza 365, il cui secondo terminale ? collegato ad un nodo elettrico 370 posto sul secondo ramo elettrico 220 tra la capacit? di risonanza 230 ed il carico elettrico 110. In practice, the rectifier 175 pu? comprising a diode 360 having anode connected to the reference voltage and cathode connected to a first terminal of an inductance 365, the second terminal of which ? connected to an electrical node 370 placed on the second electrical branch 220 between the capacitance? of resonance 230 and the electric load 110.

Il rettificatore 175 pu? inoltre comprendere una capacit? 375 avente un primo terminale connesso ad un nodo elettrico 380, compreso tra il diodo 360 e l?induttanza 365, ed un secondo terminale collegato con la tensione di riferimento, in modo da risultare in parallelo al diodo 360. The rectifier 175 pu? also understand a capacity? 375 having a first terminal connected to an electrical node 380, comprised between the diode 360 and the inductance 365, and a second terminal connected to the reference voltage, so as to be in parallel with the diode 360.

Il rettificatore 175 pu? inoltre comprendere una induttanza 385 posta lungo il secondo ramo elettrico 220 tra il nodo elettrico 370 ed il carico elettrico 110, ed eventualmente una capacit? 390 avente un primo terminale riferito alla tensione di riferimento ed un secondo terminale collegato ad un nodo elettrico 395 interposto tra l?induttanza 385 ed il carico elettrico 110. The rectifier 175 pu? further comprise an inductance 385 placed along the second electrical branch 220 between the electrical node 370 and the electrical load 110, and possibly a capacitance? 390 having a first terminal referred to the reference voltage and a second terminal connected to an electrical node 395 interposed between the inductance 385 and the electrical load 110.

In alternativa, il diodo 360 del rettificatore 175 pu? essere sostituito con un interruttore attivo di rettifica 400 (ad esempio un MOSFET), cos? come illustrato in figura 34. Alternatively, rectifier 175 diode 360 can be replaced with an active rectification switch 400 (for example a MOSFET), cos? as shown in figure 34.

Entrambe queste forme di attuazione risultano particolarmente vantaggiose poich? consentono di creare transizioni ZVS e ZCS o, comunque, transizioni con basse correnti e basse perdite nel diodo 360 o, rispettivamente, nell?interruttore di rettifica 395. Both of these embodiments are particularly advantageous since allow to create ZVS and ZCS transitions or, in any case, transitions with low currents and low losses in the diode 360 or, respectively, in the rectifying switch 395.

E? da notare tuttavia che l?uso dell?interruttore di rettifica 400 al posto del diodo 360 permette di operare a frequenze pi? alte, ad esempio MHz, decine di MHz o centinaia di MHz e permette, tipicamente, di ridurre le perdite statiche. AND? however, it should be noted that the use of the rectification switch 400 instead of the diode 360 allows you to operate at frequencies lower than the others. high, for example MHz, tens of MHz or hundreds of MHz and typically allows to reduce static losses.

Infatti, se si considera il caso esemplificativo di usare come interruttore 400 un transistor MOSFET di tipo N o GaN, ? possibile avere una bassa resistenza di canale, che consente di limitare le perdite rispetto ai diodi. In fact, if we consider the exemplary case of using a MOSFET transistor of the N or GaN type as switch 400, ? possible to have a low channel resistance, which allows to limit losses compared to diodes.

Grazie alla presenza dell?interruttore di rettifica 400, il circuito di figura 34 consente inoltre due tipi diversi di pilotaggio. Thanks to the presence of the rectification switch 400, the circuit of figure 34 also allows two different types of driving.

Un primo pilotaggio, ? quello che prevede di simulare con l?interruttore di rettifica 400 un diodo ideale, ossia accendendo l?interruttore di rettifica 400 quando la tensione sul drain scende sotto a 0V e spegnendolo quando la tensione sale sopra a 0V. A first piloting, ? the one which involves simulating an ideal diode with the rectification switch 400, ie turning on the rectification switch 400 when the voltage on the drain drops below 0V and turning it off when the voltage rises above 0V.

Un secondo possibile pilotaggio consiste nel riferire il segnale di pilotaggio dell?interruttore di rettifica 400 rispetto al segnale di pilotaggio dell?interruttore attivo 180 del generatore di onde 145, con uno sfasamento tra questi due segnali di pilotaggio variabile tra un valore minimo ed un valore massimo, al fine di regolare la potenza trasferita al carico elettrico 110. A second possible driving consists in referring the driving signal of the rectification switch 400 with respect to the driving signal of the active switch 180 of the wave generator 145, with a phase shift between these two driving signals which varies between a minimum value and a maximum, in order to adjust the power transferred to the electrical load 110.

A partire dagli schemi illustrati nelle figure da 31 a 34 ? poi possibile sviluppare delle soluzioni isolate, in cui la sorgente di tensione continua 105 ? posta in un circuito primario ed in cui il carico elettrico 110 ? posto in un circuito secondario, il quale ? galvanicamente isolato rispetto al circuito primario ma ? elettricamente accoppiato ad esso mediante un sistema di accoppiamento capacitivo. Starting from the diagrams illustrated in figures 31 to 34 ? then is it possible to develop isolated solutions, in which the DC voltage source 105 ? placed in a primary circuit and in which the electric load 110 ? placed in a secondary circuit, which ? galvanically isolated with respect to the primary circuit but ? electrically coupled to it by means of a capacitive coupling system.

Ad esempio, in figura 35 ? illustrato uno schema circuitale identico a quello di figura 32 ad eccezione del fatto che la capacit? di risonanza 230 ? suddivisa in due capacit? di risonanza 230A e 230B, le quali sono poste sul secondo ramo elettrico 220, rispettivamente tra il nodo elettrico centrale 215 del circuito risonante 200 ed il carico elettrico 110, ad esempio a monte del rettificatore 175, e tra il carico elettrico 110 ed il terminale 235 che ? collegato alla tensione di riferimento, ad esempio a valle del rettificatore 175. For example, in figure 35 ? illustrated a circuit diagram identical to that of figure 32 with the exception of the fact that the capacitance? of resonance 230 ? divided into two capacities? of resonance 230A and 230B, which are placed on the second electric branch 220, respectively between the central electric node 215 of the resonant circuit 200 and the electric load 110, for example upstream of the rectifier 175, and between the electric load 110 and the terminal 235 what? connected to the reference voltage, for example downstream of the rectifier 175.

Anche nel caso isolato, il rettificatore 175 potr? essere eventualmente realizzato come descritto in precedenza per il caso non isolato, con l?unica differenza che, come illustrato in figura 35, il secondo terminale dell?interruttore di rettifica 400, il secondo terminale delle capacit? 375 e 390 (se presenti) ed il secondo terminale del carico 110 sono tutti riferiti ad un nodo elettrico collegato alla seconda capacit? di risonanza 230B. Even in the isolated case, the rectifier 175 will be able? be possibly made as previously described for the non-isolated case, with the only difference that, as illustrated in figure 35, the second terminal of the rectification switch 400, the second terminal of the capacitances? 375 and 390 (if present) and the second terminal of the load 110 are all referred to an electrical node connected to the second capacitance? of resonance 230B.

Naturalmente, anche in questo caso, l?interruttore di rettifica 400 potrebbe essere sostituito dal diodo 360, in modo analogo a quanto illustrato in figura 33. Naturally, also in this case, the rectification switch 400 could be replaced by the diode 360, in a similar way to what is illustrated in figure 33.

A partire dagli schemi isolati sopra illustrati ? possibile sviluppare degli schemi concettualmente analoghi ma basati su un maggior numero di fasi, ad esempio ma non esclusivamente basati su due fasi, al fine di garantire maggiore potenza trasmessa al carico elettrico 110 a parit? di tensione. Starting from the isolated schemes shown above ? Is it possible to develop schemes that are conceptually similar but based on a greater number of phases, for example but not exclusively based on two phases, in order to ensure greater power transmitted to the electric load 110 on equal terms? of tension.

Un esempio di questa soluzione ? illustrato in figura 36, in cui il sistema 100 comprende almeno due generatori di onde 145 sostanzialmente identici a quello illustrato in figura 31, ad eccezione del fatto che le capacit? di risonanza 230 di questi due generatori di onde 145 sono collegate ai capi opposti dell?unico carico elettrico 110, in modo da fungere anche da capacit? di isolamento. An example of this solution? illustrated in figure 36, in which the system 100 comprises at least two wave generators 145 substantially identical to the one illustrated in figure 31, with the exception of the fact that the capacitances? resonance 230 of these two wave generators 145 are connected to the opposite ends of the single electric load 110, so as to also act as a capacitance? of isolation.

Gli interruttori attivi 180 dei due generatori di onde 145 possono essere controllati da rispettivi segnali di pilotaggio, in modo tale da accendersi e spegnersi con la stessa frequenza ma non in fase tra loro, ovvero in modo tale che gli interruttori attivi 180 non siano sempre accesi o spenti contemporaneamente ma ci sia sempre almeno un piccolo lasso di tempo, all?interno di ogni periodo di funzionamento, in cui un interruttore attivo 180 ? acceso mentre l?altro interruttore attivo 180 ? spento e viceversa. The active switches 180 of the two wave generators 145 can be controlled by respective driving signals, in such a way that they turn on and off with the same frequency but not in phase with each other, i.e. in such a way that the active switches 180 are not always on or off simultaneously but there is always at least a small period of time, within each period of operation, in which an active switch 180 ? turned on while the other switch is active 180 ? off and vice versa.

In questo modo, regolando opportunamente questo lasso di tempo, ovvero lo sfasamento tra i segnali di pilotaggio dei due interruttori attivi 180, ? vantaggiosamente possibile incrementare la potenza trasmessa al carico elettrico 110 a parit? di tensione di alimentazione, ridurre il ripple di tensione sul carico elettrico 110 e/o migliorare il fattore di potenza del circuito. In this way, by suitably adjusting this period of time, ie the phase shift between the driving signals of the two active switches 180, ? is it advantageously possible to increase the power transmitted to the electric load 110 with parity? of supply voltage, reduce the voltage ripple on the electrical load 110 and/or improve the power factor of the circuit.

Qualora il livello di potenza da trasferire il carico elettrico 110 sia particolarmente elevato, ? altres? possibile comandare i due interruttori attivi 180 con segnali di pilotaggio in controfase tra loro, in modo tale che, quando un interruttore attivo 180 ? acceso, l?altro sia costantemente spento e viceversa, ottenendo una modalit? di funzionamento di tipo Push-Pull. If the power level to be transferred to the electric load 110 is particularly high, ? otherwise? It is possible to command the two active switches 180 with driving signals in push-pull with each other, in such a way that, when an active switch 180 is turned on, the other is constantly off and vice versa, obtaining a mode? of Push-Pull type operation.

Anche in questo caso, tra le capacit? di risonanza 230 ed il carico 110 pu? essere eventualmente interposto un rettificatore 175, il quale pu? essere realizzato secondo una qualunque delle forme di realizzazione illustrate in precedenza o in qualunque altro modo. Also in this case, among the capacities? of resonance 230 and the load 110 pu? possibly be interposed a rectifier 175, which can? be made according to any of the embodiments illustrated above or in any other way.

Ad esempio, il rettificatore 175 pu? essere realizzato secondo una delle forme di attuazione illustrate nella domanda di brevetto italiana No. 102017000139734 depositata dalla stessa richiedente, la quale domanda di brevetto si intende inclusa per riferimento. For example, the rectifier 175 pu? be made according to one of the embodiments illustrated in the Italian patent application No. 102017000139734 filed by the same Applicant, which patent application is understood to be included by reference.

In particolare, come illustrato in figura 36, il rettificatore 175 pu? comprendere un primo ramo elettrico 500 atto a collegare una capacit? di risonanza e isolamento 230 con un nodo di riferimento 505, ossia riferito ad una tensione di riferimento, ed un secondo ramo elettrico 510 atto a collegare detto nodo di riferimento 505 con l?altra capacit? di risonanza e isolamento 230. In particular, as illustrated in figure 36, the rectifier 175 can include a first electrical branch 500 adapted to connect a capacitance? of resonance and insulation 230 with a reference node 505, ie referred to a reference voltage, and a second electrical branch 510 able to connect said reference node 505 with the other capacitance? of resonance and isolation 230.

Il rettificatore 175 comprende inoltre un terzo ramo elettrico 515 atto a collegare un nodo intermedio 520 del primo ramo elettrico 500 con un nodo intermedio 525 del secondo ramo elettrico 510. The rectifier 175 also comprises a third electrical branch 515 capable of connecting an intermediate node 520 of the first electrical branch 500 with an intermediate node 525 of the second electrical branch 510.

Su questo terzo ramo elettrico 515 sono poste due induttanze, di cui una prima induttanza 530 avente un terminale connesso con il nodo intermedio 520 ed una seconda induttanza 535 avente un terminale connesso con il nodo intermedio 252. Two inductances are placed on this third electrical branch 515, of which a first inductance 530 has a terminal connected to the intermediate node 520 and a second inductance 535 has a terminal connected to the intermediate node 252.

Gli opposti terminali di dette due induttanze 530 e 535 sono reciprocamente collegati in un nodo centrale 540 del terzo ramo elettrico 515. The opposite terminals of said two inductances 530 and 535 are mutually connected in a central node 540 of the third electrical branch 515.

Tra il nodo centrale 540 ed il nodo di riferimento 505 ? connesso il carico elettrico 110 ed, eventualmente, una capacit? 545 collegata in parallelo al carico elettrico 110. Between the central node 540 and the reference node 505 ? connected the electric load 110 and, possibly, a capacitance? 545 connected in parallel to the electric load 110.

Il rettificatore 175 comprende inoltre due interruttori attivi, di cui un primo interruttore attivo 550 disposto sul primo ramo elettrico 500, connesso tra il nodo intermedio 520 ed il nodo di riferimento 505, ed un secondo interruttore attivo 555 disposto sul secondo ramo elettrico 510, connesso tra il nodo intermedio 525 ed il nodo di riferimento. The rectifier 175 also comprises two active switches, of which a first active switch 550 arranged on the first electric branch 500, connected between the intermediate node 520 and the reference node 505, and a second active switch 555 arranged on the second electric branch 510, connected between the intermediate node 525 and the reference node.

In dettaglio, ciascun interruttore attivo 550 e 555 comprende un primo terminale di conduzione connesso al nodo di riferimento 505 e un secondo terminale di conduzione connesso al rispettivo nodo intermedio 520 o 525. In detail, each active switch 550 and 555 comprises a first conduction terminal connected to the reference node 505 and a second conduction terminal connected to the respective intermediate node 520 or 525.

In aggiunta, ciascun interruttore attivo 550 e 555 comprende un terminale di controllo accoppiato ad un modulo di controllo (non illustrato) per ricevere un rispettivo segnale di pilotaggio. In addition, each active switch 550 and 555 includes a control terminal coupled to a control module (not shown) for receiving a respective drive signal.

Eventualmente, sul primo ramo elettrico 500, tra il nodo intermedio 520 ed il nodo di riferimento 505, pu? essere presente una ulteriore induttanza 560 collegata in serie all?interruttore attivo 550 e/o una capacit? di ponte 565 collegata in parallelo all?interruttore attivo 550. Possibly, on the first electrical branch 500, between the intermediate node 520 and the reference node 505, can? be present a further inductance 560 connected in series to the active switch 550 and/or a capacitance? of bridge 565 connected in parallel to the active switch 550.

Analogamente, sul secondo ramo elettrico 510, tra il nodo intermedio 525 ed il nodo di riferimento 505, pu? essere presente una ulteriore induttanza 570 collegata in serie all?interruttore attivo 555 e/o una capacit? di ponte 575 collegata in parallelo all?interruttore attivo 555. Similarly, on the second electrical branch 510, between the intermediate node 525 and the reference node 505, it can is there a further inductance 570 connected in series to the active switch 555 and/or a capacitance? of bridge 575 connected in parallel to the active switch 555.

Nel funzionamento, i due interruttori attivi 550 e 555 possono essere accesi e spenti in modo alternato, al fine di raddrizzare rispettive semionde dell?onda di tensione applicata tra le capacit? 230. In operation, the two active switches 550 and 555 can be switched on and off alternately, in order to rectify respective half-waves of the voltage wave applied between the capacitors? 230.

Ad esempio, ciascuno dei due interruttori attivi 550 e 555 pu? essere pilotato in modo da simulare un diodo ideale, ossia accendendolo quando la tensione nel rispettivo nodo intermedio 520 e 525 scende sotto a 0V e spegnendolo quando la tensione sale sopra a 0V. For example, each of the two active switches 550 and 555 can? be driven so as to simulate an ideal diode, ie turning it on when the voltage in the respective intermediate node 520 and 525 drops below 0V and turning it off when the voltage rises above 0V.

In questo modo, il raddrizzatore 175 pu? essere configurato per raddrizzare l?onda di tensione di ingresso con modalit? analoghe a quelle di un raddrizzamento a doppia semionda basata su trasformatore a presa centrale, ma senza la necessit? di un elemento trasformatore, con capacit? di raddrizzamento sincrono particolarmente efficiente anche ad altissima frequenza e dunque con riduzione degli ingombri, dei costi e delle dissipazioni energetiche. In this way, the rectifier 175 can? be configured to rectify the? input voltage wave with mode? similar to those of a double half-wave rectifier based on a center tap transformer, but without the need? of a transformer element, with capacity? particularly efficient synchronous rectification system even at very high frequencies and therefore with a reduction in overall dimensions, costs and energy dissipation.

Naturalmente questo tipo di raddrizzatore 175 ? solo un esempio non limitativo che, peraltro, non ? applicabile solo al sistema secondo lo schema di figura 36 ma potrebbe essere applicato a tutte le altre forme di realizzazione nella presente trattazione. Naturally this type of rectifier 175 ? only a non-limiting example which, however, is not ? applicable only to the system according to the scheme of Figure 36 but could be applied to all other embodiments in the present discussion.

Ci? premesso, si osserva che nelle forme di realizzazione isolate illustrate nelle figure 35 e 36, le due capacit? di risonanza/isolamento possono essere capacit? discrete, ossia dei componenti inseparabili comprendenti un primo terminale collegato al circuito primario ed un secondo terminale collegato al circuito secondario, in modo da realizzare un dispositivo unico e inscindibile, come ad esempio un alimentatore elettrico isolato. There? premised, it is observed that in the isolated embodiments illustrated in figures 35 and 36, the two capacities? of resonance/isolation can be capacity? discrete, i.e. inseparable components comprising a first terminal connected to the primary circuit and a second terminal connected to the secondary circuit, so as to create a single and inseparable device, such as for example an isolated electric power supply.

In altre forme di realizzazione, ciascuna capacit? di risonanza/isolamento potrebbe tuttavia essere realizzata da una coppia di armature reciprocamente separabili, di cui una armatura di trasmissione collegata al circuito primario ed una armatura di ricezione collegata al circuito secondario. In other embodiments, each capability? resonance/insulation could however be achieved by a pair of mutually separable plates, of which a transmit plate connected to the primary circuit and a receive plate connected to the secondary circuit.

In questo modo, il circuito primario, comprendente la sorgente di tensione continua 105, il generatore di onde 145 e le armature di trasmissione, pu? essere installato in un primo dispositivo, mentre il circuito secondario, comprendente almeno il carico elettrico 110, il rettificatore 175 e le armature di ricezione, pu? essere installato su un secondo dispositivo, fisicamente separato e mobile (allontanabile) rispetto al primo dispositivo. In this way, the primary circuit, including the DC voltage source 105, the wave generator 145 and the transmission plates, can be installed in a first device, while the secondary circuit, comprising at least the electric load 110, the rectifier 175 and the receiving plates, can? be installed on a second device, physically separate and movable (movable) from the first device.

Ad esempio, il primo dispositivo potrebbe essere configurato come una base di ricarica mentre il secondo dispositivo potrebbe essere un dispositivo da ricaricare o da alimentare, come uno smartphone, un computer portatile, un televisore e tanto altro. For example, the first device could be configured as a charging cradle while the second device could be a charging or powering device, such as a smartphone, laptop, TV, and more.

In questo modo, avvicinando opportunamente il secondo dispositivo al primo dispositivo ? possibile accostare e affacciare ciascuna armatura di trasmissione ad una corrispondente armatura di ricezione, ricostituendo le capacit? di risonanza/isolamento che realizzano cos? un sistema di trasmissione wireless della potenza elettrica per via capacitiva. In this way, suitably approaching the second device to the first device ? Is it possible to approach and face each transmission frame to a corresponding receiving frame, reconstituting the capacities? of resonance/isolation that make cos? a wireless transmission system of electrical power via capacitance.

In un dimensionamento alternativo dei circuiti illustrati nelle Figure da 31 a 36, le induttanze di risonanza 225 e 385 hanno valori induttivi molto pi? alti delle induttanze 355 e 365, in modo da avere tutti i vantaggi illustrati precedentemente e solo due induttori 355 e 365 di piccolissime dimensioni e attraversati da correnti caratterizzate da ampie variazioni nel tempo (alto rapporto tra corrente RMS e corrente media), mentre gli induttori 225 e 385 possono essere pi? grandi, al fine di limitare la corrente media in tutti i componenti comportandosi da generatori di corrente, e caratterizzati da basso ripple. In an alternate sizing of the circuits illustrated in FIGS. 31 to 36, the resonant inductors 225 and 385 have inductive values much greater than higher than the inductors 355 and 365, so as to have all the previously illustrated advantages and only two very small inductors 355 and 365 crossed by currents characterized by large variations over time (high ratio between RMS current and average current), while the inductors 225 and 385 can be more? large, in order to limit the average current in all the components acting as current generators, and characterized by low ripple.

Questo tipo di dimensionamento garantisce ad esempio l?uso di piccoli induttori avvolti in aria per gli induttori 355 e 365, caratterizzati da alte oscillazioni della corrente al alta frequenza, e di induttori avvolti su nucleo ferromagnetico per gli induttori 225 e 385, caratterizzati da basso ripple di corrente utile a limitare le perdite nel nucleo. This type of sizing guarantees, for example, the use of small air-wound inductors for inductors 355 and 365, characterized by high current oscillations at high frequency, and inductors wound on a ferromagnetic core for inductors 225 and 385, characterized by low current ripple useful to limit losses in the core.

In alternativa, tutti gli induttori possono essere avvolti in aria, purch? la frequenza di funzionamento sia sufficientemente alta da consentire dimensionamenti caratterizzati da piccoli valori di induttanza (decine o centinaia di nH). Alternatively, all inductors can be wound in air, as long as? the operating frequency is high enough to allow sizing characterized by small inductance values (tens or hundreds of nH).

Ovviamente a tutto quanto descritto un tecnico del settore potr? apportare numerose modifiche di natura tecnico-applicativa, senza per questo uscire dall?ambito dell?invenzione come sotto rivendicata. Obviously to everything described a technician of the sector will be able? make numerous modifications of a technical-application nature, without thereby departing from the scope of the invention as claimed below.

Claims (9)

RIVENDICAZIONI 1. Un sistema (100) per il trasferimento di potenza elettrica ad un carico elettrico (110), comprendente:1. A system (100) for transferring electrical power to an electrical load (110), comprising: - una sorgente di tensione elettrica continua (105), ed- a source of direct electric voltage (105), ed - almeno un generatore di onde (145) atto a convertire la tensione elettrica continua in onde di tensione da trasmettere al carico elettrico (110), detto generatore di onde (145) comprendendo un primo terminale di ingresso (150) ed un secondo terminale di ingresso (155), i quali sono collegati alla sorgente di tensione elettrica continua (105) in modo da essere sottoposti ad una differenza di tensione sostanzialmente costante fornita dalla sorgente di tensione elettrica continua (105) stessa,- at least one wave generator (145) able to convert the direct electric voltage into voltage waves to be transmitted to the electric load (110), said wave generator (145) comprising a first input terminal (150) and a second input terminal input (155), which are connected to the direct electric voltage source (105) so as to be subjected to a substantially constant voltage difference supplied by the direct electric voltage source (105) itself, in cui detto generatore di onde (145) comprende almeno:wherein said wave generator (145) comprises at least: - un interruttore attivo (180) provvisto di due terminali di collegamento (185, 190) e atto ad essere comandato da un segnale elettrico di pilotaggio tra una condizione di saturazione, in cui consente il passaggio di corrente elettrica tra detti terminali di collegamento (185, 190), ed una condizione di interdizione, in cui impedisce detto passaggio di corrente elettrica, ed - un circuito risonante (200) accordato per ridurre la potenza elettrica applicata a detto interruttore attivo (180) negli istanti in cui detto interruttore attivo commuta dalla condizione di saturazione alla condizione di interdizione e viceversa,- an active switch (180) provided with two connection terminals (185, 190) and able to be controlled by an electric pilot signal between a saturation condition, in which it allows the passage of electric current between said connection terminals (185 , 190), and an interdiction condition, in which it prevents said passage of electric current, and - a resonant circuit (200) tuned to reduce the electric power applied to said active switch (180) in the instants in which said active switch switches from saturation condition to interdiction condition and vice versa, in cui detto circuito risonante (200) comprende almeno:wherein said resonant circuit (200) comprises at least: - un nodo elettrico centrale (215) al quale ? collegato un primo terminale di collegamento (185) dell?interruttore attivo (180), il secondo terminale di collegamento (190) dell?interruttore attivo (180) essendo collegato al secondo terminale di ingresso (155),- a central electrical node (215) to which ? connected a first connection terminal (185) of the active switch (180), the second connection terminal (190) of the active switch (180) being connected to the second input terminal (155), - un primo ramo elettrico (205) estendentesi tra detto nodo elettrico centrale (215) ed il primo terminale di ingresso (150),- a first electrical branch (205) extending between said central electrical node (215) and the first input terminal (150), - un secondo ramo elettrico (220) estendentesi tra detto nodo elettrico centrale (215) ed il primo terminale di ingresso (150) oppure tra detto nodo elettrico centrale (215) ed un ulteriore terminale (235) collegato ad una tensione di riferimento,- a second electrical branch (220) extending between said central electrical node (215) and the first input terminal (150) or between said central electrical node (215) and a further terminal (235) connected to a reference voltage, - una induttanza di risonanza (225) posta sul primo ramo elettrico (205), ed - una capacit? di risonanza (230) posta sul secondo ramo elettrico (220) in cui il carico elettrico (110) ? posto in un circuito secondario, il quale ? galvanicamente isolato dal primo ramo elettrico (205) a cui ? elettricamente collegato mediante accoppiamento induttivo.- a resonance inductance (225) placed on the first electric branch (205), and - a capacitance? of resonance (230) placed on the second electric branch (220) in which the electric load (110) ? placed in a secondary circuit, which ? galvanically isolated from the first electrical branch (205) to which ? electrically connected by inductive coupling. 2. Un sistema (100) secondo la rivendicazione 1, in cui detto accoppiamento induttivo comprende l?induttanza di risonanza (225) ed una induttanza di accoppiamento (300) posta nel circuito secondario e atta ad accoppiarsi induttivamente con l?induttanza di risonanza (225).2. A system (100) according to claim 1, wherein said inductive coupling comprises the resonant inductance (225) and a coupling inductance (300) located in the secondary circuit and suitable for inductive coupling with the resonant inductance ( 225). 3. Un sistema (100) secondo la rivendicazione 2, in cui detto accoppiamento induttivo comprende un trasformatore provvisto di un nucleo magnetico su cui ? avvolto un avvolgimento primario, che costituisce almeno parzialmente l?induttanza di risonanza (225), ed un avvolgimento secondario, che costituisce almeno parzialmente l?induttanza di accoppiamento (300).3. A system (100) according to claim 2, wherein said inductive coupling comprises a transformer provided with a magnetic core on which wound a primary winding, which forms at least partially the resonant inductance (225), and a secondary winding, which forms at least partially the coupling inductance (300). 4. Un sistema (100) secondo la rivendicazione 2, in cui l?accoppiamento induttivo comprende una bobina di trasmissione wireless, che costituisce almeno parzialmente l?induttanza di risonanza (225), ed una bobina di ricezione wireless, che costituisce almeno parzialmente l?induttanza di accoppiamento (300).A system (100) according to claim 2, wherein the inductive coupling comprises a wireless transmit coil, which forms at least partially the resonant inductance (225), and a wireless receive coil, which forms at least partially the ?coupling inductance (300). 5. Un sistema (100) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno due di detti generatori di onde (145), i quali sono configurati per trasmettere al carico elettrico onde di tensione sfasate tra loro.5. A system (100) according to any one of the preceding claims, comprising at least two of said wave generators (145), which are configured to transmit phase-shifted voltage waves to the electric load. 6. Un sistema (100) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendente un rettificatore (175) atto a ricevere l?onda di tensione generata dal generatore di onde (145), a convertire detta onde di tensione in una tensione rettificata e ad applicare detta tensione rettificata al carico elettrico (110).6. A system (100) according to any one of the preceding claims, comprising a rectifier (175) adapted to receive the voltage wave generated by the wave generator (145), to convert said voltage wave into a rectified voltage and to apply said rectified voltage to the electrical load (110). 7. Un sistema (100) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui la sorgente di tensione continua (105) comprende un rettificatore atto a ricevere in ingresso una tensione alternata e a convertire detta tensione alternata nella tensione continua.7. A system (100) according to any one of the preceding claims, wherein the direct voltage source (105) comprises a rectifier adapted to receive an alternating voltage at the input and to convert said alternating voltage into direct voltage. 8. Un sistema (100) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto circuito risonante (200) comprende una capacit? di tank (350) collegata in parallelo all?interruttore attivo (180).8. A system (100) according to any one of the preceding claims, wherein said resonant circuit (200) comprises a capacitance? of tank (350) connected in parallel to the active switch (180). 9. Un sistema (100) secondo la rivendicazione 8, in cui il circuito risonante (200) comprende una induttanza (355) posta in serie tra il nodo elettrico centrale (215) e l?interruttore attivo (180). A system (100) according to claim 8, wherein the resonant circuit (200) comprises an inductance (355) placed in series between the central electrical node (215) and the active switch (180).
IT102020000014608A 2020-06-18 2020-06-18 SYSTEM FOR TRANSFERRING ELECTRIC POWER TO AN ELECTRIC LOAD IT202000014608A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102020000014608A IT202000014608A1 (en) 2020-06-18 2020-06-18 SYSTEM FOR TRANSFERRING ELECTRIC POWER TO AN ELECTRIC LOAD

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102020000014608A IT202000014608A1 (en) 2020-06-18 2020-06-18 SYSTEM FOR TRANSFERRING ELECTRIC POWER TO AN ELECTRIC LOAD

Publications (1)

Publication Number Publication Date
IT202000014608A1 true IT202000014608A1 (en) 2021-12-18

Family

ID=72356372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT102020000014608A IT202000014608A1 (en) 2020-06-18 2020-06-18 SYSTEM FOR TRANSFERRING ELECTRIC POWER TO AN ELECTRIC LOAD

Country Status (1)

Country Link
IT (1) IT202000014608A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2811160A1 (en) * 2000-06-30 2002-01-04 Magneti Marelli France Resonant supply circuit with controllable output wave shape for use in motor vehicles, uses switched capacitors in resonant circuit providing opposing primary polarities and has auxiliary resonant circuit in secondary
WO2013150352A1 (en) 2012-04-02 2013-10-10 Igor Spinella Method and apparatus for transferring electrical power by means of capacitive coupling
CN103701316A (en) * 2013-12-30 2014-04-02 杭州士兰微电子股份有限公司 Quasi-resonance flyback converter as well as controller thereof and control method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2811160A1 (en) * 2000-06-30 2002-01-04 Magneti Marelli France Resonant supply circuit with controllable output wave shape for use in motor vehicles, uses switched capacitors in resonant circuit providing opposing primary polarities and has auxiliary resonant circuit in secondary
WO2013150352A1 (en) 2012-04-02 2013-10-10 Igor Spinella Method and apparatus for transferring electrical power by means of capacitive coupling
CN103701316A (en) * 2013-12-30 2014-04-02 杭州士兰微电子股份有限公司 Quasi-resonance flyback converter as well as controller thereof and control method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BOONYAROONATE I ET AL: "A new ZVCS resonant push-pull DC/DC converter topology", APEC 2002. 17TH. ANNUAL IEEE APPLIED POWER ELECTRONICS CONFERENCE AND EXPOSITION. DALLAS, TX, MARCH 10 - 14, 2002; [ANNUAL APPLIED POWER ELECTRONICS CONFERENCE], NEW YORK, NY : IEEE, US, vol. 2, 10 March 2002 (2002-03-10), pages 1097 - 1100, XP010583053, ISBN: 978-0-7803-7404-1, DOI: 10.1109/APEC.2002.989380 *
YUAN YISHENG ET AL: "A parallel front-end LCL resonant push-pull converter with a coupled inductor for automotive applications", APPLIED POWER ELECTRONICS CONFERENCE AND EXPOSITION (APEC), 2010 TWENTY-FIFTH ANNUAL IEEE, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 21 February 2010 (2010-02-21), pages 1460 - 1463, XP031649622, ISBN: 978-1-4244-4782-4 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10734905B2 (en) Direct current-direct current converter
US9048741B2 (en) Switching power supply device
US9450506B2 (en) Apparatus for multi-level switched-capacitor rectification and DC-DC conversion
KR102087283B1 (en) High efficiency voltage mode class d topology
US9130467B2 (en) Switching power supply device
CN103580493B (en) high power converter architecture
CN103856041A (en) AC/DC power converter arrangement
KR20130114694A (en) Power transmission system
RU2565664C1 (en) Control method for systems of wireless power transmission
TW202030963A (en) Dc/dc converting system
CN109089343B (en) Power supply device for light emitting diode
CN100474753C (en) Power supply circuit and electronic device
US20150280452A1 (en) Wireless power system
US20230155510A1 (en) Switching power supply circuit
TW202015304A (en) Apparatus for transferring electrical power to an electrical load with converter
US11569757B2 (en) System for transferring electrical power to an electrical load
KR101456654B1 (en) A common-core power factor correction resonant converter
Amler et al. Improved capacitive power transfer with non-resonant power transfer link using radio frequency push-pull inverter
IT202000014635A1 (en) SYSTEM FOR TRANSFERRING ELECTRIC POWER TO AN ELECTRIC LOAD
IT202000014608A1 (en) SYSTEM FOR TRANSFERRING ELECTRIC POWER TO AN ELECTRIC LOAD
IT202000014626A1 (en) SYSTEM FOR TRANSFERRING ELECTRIC POWER TO AN ELECTRIC LOAD
CN109713908A (en) Reconstruct the resonance converter of line modulation
TWI543513B (en) Resonant converter
KR20180000943A (en) Single phase trans Z source AC-AC converter
CN114930703A (en) DC power converter