[发明专利]带有隔离屏障的磁平衡转换器

说明书

技术领域

本发明涉及包含至少一个变压器的转换器，该转换器包含至少一个初级电路，该初级电路至少与第一组初级线圈连接，该转换器进一步包含至少一个第二初级电路，该第二初级电路至少与第二组初级线圈连接，该转换器包含次级电路，该电路与第三组次级线圈连接，通过隔离屏障将该第一初级线圈与次级线圈电隔离，通过第二隔离屏障使该第一和第二初级线圈相互电隔离，该三组线圈经由公共磁路相互磁耦合。

背景技术

众所周知，在信号或功率变压器系统内，将隔离屏障用在磁(或电感)耦合中使初级侧与次级侧电隔离，以保护次级侧的电路和消除共模噪声。

US 2008/0181361 A1公开了通过在保持初级和次级电路之间的隔离的同时，跨过初级电路和次级电路之间的功率传送隔离屏障地传送功率，以及跨过与功率传送隔离屏障不同的通信隔离屏障地在初级电路和次级电路之间传送数据来跨过隔离屏障传送功率和信息的方法。经由次级通信接口和初级通信接口将反馈控制信号传送给初级侧上控制功率传送的功率控制电路。初级通信接口由与功率传送隔离屏障连接的第二初级电路供电。这种配置需要使用两个单独隔离屏障以及需要在初级侧和次级侧实现附加通信组件，以便调节功率传送。

发明内容

本发明的一个目的是提供能够高精度地复制输入电流的转换器。

本发明的另一个目的是提供将能量从初级单元传送到具有公共磁路的两个次级单元的转换器。

本发明的另一个目的是提供能够不用将跨过隔离屏障的反馈环路用于调节磁耦合地平衡磁耦合的转换器。

该目的可以通过如权利要求1的前序部分所公开以及进一步修改成可以将第一组线圈与开关模式电路连接的转换器来实现，该开关模式电路可以配置成驱动初级电路和第一组初级线圈。

这提供了将输出侧与输入侧电隔离的尤其适合电流到电流变换的转换器。这提供了次级输入侧和次级输出侧之间的隔离电流到电流传送。这使转换器能够经由初级侧的调节高精度地将外加输入电流复制成隔离输出电流。该输出侧可能与外部负载电路的外部测量电阻或阻抗特性有关。在一个实施例中，该公共磁路是磁芯。这使转换器能够在操作期间具有最小能量传送损失。在另一个实施例中，该第一隔离屏障和该第二隔离屏障形成单个公共隔离屏障的一部分。

按照本发明的一个实施例，将第一组线圈与配置成与外部电源连接的功率调节单元连接。

这使转换器能够调节和磁平衡转换器在初级侧和两个次级侧之间的通过公共磁路的能量传送。这可以将初级侧和两个次级侧之间的能量损失降到最低程度。

按照本发明的一个实施例，将第二组线圈与第一整流电路连接，将第三组线圈与第二整流电路连接，该两组线圈具有相反极性。

这使转换器能够分开通过公共磁路的两个次级侧之间的从初级侧开始的能量传送。

按照本发明的一个特定实施例，可以将至少一组线圈与配置成限制输出电流或电压范围的阈值电路连接。

这使输出电流或电压的范围能够被限制成具有低或高值的电流或电压阈值，这又保证了转换器在加电情形下的额定操作。较低电流阈值可以是2mA。可替代地，该阈值电路可以取而代之地与第三组线圈连接，可以将输入范围限制成上电流或电压阈值，这又保护了转换器，例如，以防止过冲。该阈值电路可以被安排在初级侧，可以与第一组线圈连接。该阈值电路在这个实施例中可以被配置成限制初级侧的功率调节，例如，通过定义用于当测量的信号或确定的传送误差超过激活阈值时激活调节环路的激活阈值。

按照本发明的一个实施例，可以将第一组线圈与配置成驱动初级侧的开关模式电路连接。

这使转换器能够间接控制通过输入电流和开关模式电路的外加电压的幅度设置的输出电流。可替代地，该输出电流可以通过调整忙闲度或开关模式输出信号的频率来控制。在一个实施例中，该输出电流可以通过使用扩展谱信号控制开关模式电路的操作来控制。

在另一个实施例中，可以调整施加于变压器的脉冲信号的前沿和后沿之间的死时间，以便平衡能量传送。

按照本发明的一个特定实施例，可以进一步将第一组线圈与测量电路连接，该测量电路被配置成测量通过第一线圈的能量和与功率转换单元连接，该功率转换单元与开关模式电路连接和被配置成根据来自测量电路的测量信号驱动开关模式电路。