[发明专利]具有共享电流路径和隔离势垒的转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括具有磁耦合到至少一个次级侧的至少一个初级侧的至少一个或者多个变压器，其中，初级侧通过隔离势垒(isolation barrier)与次级侧电隔离，其中，第一变压器包括第一组线圈和第二组线圈，并且第二变压器包括第三组线圈和第四组线圈，其中，第一组线圈串联连接至第三组线圈，其中，次级之一配置为连接至外部输出单元。

背景技术

众所周知，在信号或者电力变压器系统内在磁(或者感应)耦合中使用隔离势垒，以将初级侧与次级侧电隔离，从而保护次级侧上的电路并且消除共模噪声。

US5097229A公开一种具有高精度和10K伏特输入-输出隔离的模拟直流至1MHz信息通道。该信息通道具有接收模拟输入信号并且其输出由方波发生器调制并且提供给变压器的初级绕组的中心接头的电压至电流转换器。在输出侧，变压器的次级绕组提供信号给恢复模拟输入信号的精密整流器。该配置没有公开次级侧上的输入和输出之间的隔离势垒，由此使得电路易受潜在损害的外部影响。该配置不包括测量装置或能够根据输出侧的负载电阻调整到变压器的电力的调节装置。

发明内容

本发明的目的

本发明的目的是提供一种能够以高精度复制输入电流的转换器。

本发明的目的是提供一种使用具有共享电流路径的两个变压器从初级单元向两个次级单元传递(transfer)能量的转换器。

本发明的目的是提供一种能够补偿输出侧处的负载阻抗的转换器。

本发明的目的是提供一种能够维持到输入变压器的调节后的能量供应的转换器。

本发明的描述

如上提及，本发明涉及一种转换器，该转换器特征在于，另一次级侧配置为连接至外部输入源，其中，两个次级侧通过第二隔离势垒相互电隔离，其中，配置为连接至外部电源的初级侧包括配置为驱动变压器的装置。

这提供特别适用于电流至电流变换的转换器，其中，输出侧与输入侧电隔离。这提供次级输入侧和次级输出侧之间的隔离的电流至电流传递，其中，输入电流以高精度复制为输出电流。该配置使得输入电流能够传递至初级侧并且然后传递至输出侧，这是因为相同电流流过两个变压器。

根据本发明的一个实施例，第二组线圈连接至第一整流电路。

这使得从初级侧传递至输出侧的能量能够被整流为输出电流。可以使用连接至整流电路的平滑电路使整流后的输出电流平滑，以使得输出电流的波纹进一步被减小。可替代地，如果期望很低的波纹，则电压调节电路或者另一滤波装置可以连接至整流电路。第一组线圈的极性可以相对于第二组线圈和/或第三组线圈布置，以使得它们具有相同的极性或者相反的极性。

根据本发明的一个实施例，第四组线圈连接至第二整流电路。

这使得从初级侧传递至输入侧的能量能够被整流为输入电流。可以使用连接至整流电路的平滑电路使整流后的输出电流平滑，以使得输出电流或电压的波纹进一步被减小。可替代地，如果期望很低的波纹，则电压调节电路或者另一滤波装置可以连接至整流电路。第四组线圈的极性可以相对于第二组线圈和/或第三组线圈布置，以使得它们具有或者相同的极性或者相反的极性。这使得两个变压器中的多组线圈能够根据转换器的期望配置相互相对布置。在一个实施例中，初级侧上的多组线圈具有与次级侧上的多组线圈相反的极性。

根据本发明的一个实施例，第一组线圈连接至配置为驱动初级侧并且配置为连接至外部电源的开关模式电路。

这使得开关模式电路能够使用开关模式信号基于由电源施加的电力驱动第一组线圈和第三组线圈。可以使用滤波装置(诸如电容器)对开关模式信号进行滤波，以使得仅AC信号被传送至第一变压器。

根据本发明的一个实施例，至少一个测量电路布置在初级侧并且配置为测量通过互连的两组线圈中的至少一个的能量，其中测量电路连接至配置为连接至外部电源并且配置为基于来自测量电路的测量信号驱动开关模式电路的电力转换单元。

这使得能够使用测量电路测量传递至次级侧中的至少一个的能量。电力转换单元然后使用该测量信号控制施加至开关模式电路的电力。通过测量通过充当输入变压器的第二变压器的能量的量，能够补偿将另外导致引入不希望的对输入侧的影响(诸如由于负载电阻的变化引起的输入电压电平的波动或者由于负载阻抗的相移/频移或波动或者其他变化引起的输入侧和输出侧之间的组件特定非线性度)的未知负载阻抗。如果需要，来自测量电路的信号可以在被传送至电力转换单元之前例如通过AD转换器解调或者数字化。