涉及使用多个整流器电路的功率转换的装置和方法制造方法及图纸

一种装置，该装置包括直流(DC)‑交流(AC)逆变器电路、第一电路和第二电路、以及输出电路。该DC‑AC逆变器电路将对应于输入电压的DC输入信号反转为AC信号。该第一电路和该第二电路分别包括：响应于来自该至少一个AC信号的功率而被驱动的电感隔离电路；以及通过输出第一整流信号和第二整流信号来响应该电感隔离电路的整流器电路，其中该第一整流器电路和该第二整流器电路中的至少一个被表征为受额定击穿电压限制。该输出电路提供DC输出电压信号并级联包括该第一整流信号和该第二整流信号的多个信号，以提供取决于该第一整流信号和该第二整流信号且大于额定击穿电压的电压源。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涉及使用多个整流器电路的功率转换的装置和方法概述高压(例如，10-100千伏)低电流(1-100毫安)电源在许多应用中可以是有益的，其中包括医疗、环境、安全和航空航天领域等。此外，高压设备的增强的便携性可以导致该技术的新用途、更好的性能和/或新的应用。上述问题以及其他问题对各种应用的功率转换提出了挑战。
技术实现思路
各种实施例的各方面针对涉及使用多个整流器电路的功率转换的装置和/或方法。在接下来的讨论中，公开了各种实施方式和应用以通过非限制性示例实施例提供对即时公开的理解。各方面针对和/或涉及由多个堆叠整流器电路提供的功率转换，整流器电路中的至少一个在前端部分和后端部分之间具有电感隔离，以便能够使用后端部分来递送功率转换输出级信号，其稳态电压远大于与前端部分的一个或多个部件相关联的电压应力/额定击穿电压。许多方面针对具有DE类谐振整流器的功率转换器，该DE类谐振整流器具有生成数百伏特的电容性直流(DC)隔离。由于整流器二极管和输出端子与输入是DC隔离的，因此可以堆叠数十个单元的整流器，使得这些单元输出的信号串联从而生成数千伏的输出电压。在这种构造中，输出电压可以达到DC隔离电容器额定电压的两倍，因为顶部和底部整流器电容器上的电压应力是总输出电压的一半，前提是隔离的总输出电压向正方向和负方向对称地发散。为了获得较高的输出电压，各种实施例包括空芯变压器，该空芯变压器用作附加DC隔离屏障。如上文所描述的，可以级联多级DE类整流器的多个单元。使用此类示例构造，可以生成高输出电压，因为可实现电压的限制现在是变压器的主级绕组和次级绕组之间的电感隔离屏障的击穿电压。更具体的方面涉及一种装置，该装置包括DC-交流(AC)逆变器电路、第一电路和第二电路、以及输出电路。DC-AC逆变器电路将对应于输入电压的至少一个DC输入信号反转为至少一个AC信号。第一电路包括第一电感隔离电路和第一整流器电路，该第一电感隔离电路响应于来自至少一个AC信号的功率而被驱动。该第一整流器电路通过在第一对输出端子处输出第一整流信号来响应该第一电感隔离电路。第二电路包括响应于来自至少一个AC信号的功率而被驱动的第二电感隔离电路并且包括第二整流器电路。该第二整流器电路通过在第二对输出端子处输出第二整流信号来响应该第二电感隔离电路。该第一整流器电路和该第二整流器电路中的至少一个被表征为受额定击穿电压限制。该输出电路在电压源端子之间提供DC输出电压信号，并且通过诸对输出端子中的一对输出端子中的一个输出端子作为对该诸对输出端子中的另一对输出端子中的一个输出端子的供应源来级联包括该第一整流信号和该第二整流信号的多个信号。该电压源端子提供取决于该第一整流信号和该第二整流信号并且大于该第一整流器电路和第二整流器电路中的至少一个整流器电路的额定击穿电压的电压源。在相关的和更具体的方面中，该第一整流器电路和该第二整流器电路中的每一个都包括或被配置为DE类整流器和/或整流器电路中的每一个都是并联连接的多个整流器级中的一个。额定击穿电压由DC阻断电容器来限定，该DC阻断电容器在该第一电路和该第二电路中的一个中的信号路径中、在该电感隔离电路的输出端子和整流器电路中的二极管之间使用。在具体实施例中，该第一整流器电路和该第二整流器电路中的该至少一个整流器电路在相关联的整流信号中递送大于该第一整流器电路和该第二整流器电路中的该至少一个整流器电路的该额定击穿电压两倍的DC输出电压信号。在更具体和相关的实施例中，DC输出电压信号大于额定击穿电压的三倍、四倍、五倍、六倍或更多倍。该第一电感隔离电路和该第二电感隔离电路中的至少一个与另一个额定击穿电压相关联，该另一个额定击穿电压大于该第一整流器电路和该第二整流器电路中的该至少一个整流器电路的该额定击穿电压。例如，该第一电感隔离电路和该第二电感隔离电路中的每一个都包括具有相关联的额定击穿电压的空芯变压器，该相关联的额定击穿电压大于该第一整流器电路和该第二整流器电路中的至少一个流器电路的该额定击穿电压，并且限定了被包括在该电感隔离电路中的电路的最小总额定击穿电压。在多个相关方面中，该装置进一步包括具有与第一整流器电路和第二整流器电路级联的输出的附加整流器电路。该整流器电路中的每一个都包括或被配置为DE类整流器，与输入电压DC隔离，和/或额定电压不低于300伏。例如，该装置进一步包括至少一个附加电路，该至少一个附加电路包括第三电路，该第三电路具有响应于来自该至少一个AC信号的功率而被驱动的第三电感隔离电路，并且包括通过在第三对输出端子处输出第三整流信号来响应该第三电感隔离电路的第三整流器电路。该输出电路在电压源端子之间提供DC输出电压信号，并且通过将第一、第二和第三对输出端子中的所选的输出端子耦合为级联供应源来将包括第一、第二和第三整流信号的多个信号级联，其中第一、第二和第三电压源端子共同布置以提供取决于该第一、第二和第三整流信号并且大于额定击穿电压的电压源。在此类构造中，该多个整流器电路的输入端子并联并且输出端子串联。其他方面针对用于响应于与输入电压信号相关联的至少一个AC信号来提供DC电压的DC功率源。该DC功率源包括第一电路、第二电路和输出电路。该第一电路包括响应于来自该至少一个AC信号的功率而被驱动的第一电感隔离电路，并且包括通过在第一对输出端子处输出第一整流信号来响应该第一电感隔离电路的第一整流器电路；该第二电路包括响应于来自该至少一个AC信号的功率而被驱动的第二电感隔离电路，并且包括通过在第二对输出端子处输出第二整流信号来响应该第二电感隔离电路的第二整流器电路，并且该第一整流器电路和该第二整流器电路中的至少一个整流器电路被表征为受额定击穿电压限制。该输出电路在电压源端子之间提供DC输出电压信号，并且通过诸对输出端子中的一对输出端子中的一个输出端子作为对该诸对输出端子中的另一对输出端子中的一个输出端子的供应源来级联多个信号，该多个信号包括该第一整流信号和该第二整流信号，其中该电压源端子提供取决于该第一整流信号和该第二整流信号并且大于该第一整流器电路和该第二整流器电路中的该至少一个整流器电路的额定击穿电压的电压源。如上文所描述的，该第一电感隔离电路和该第二电感隔离电路中的每一个包括空芯变压器，该空芯变压器具有与空芯变压器绕组之间的材料相关联的另一个额定击穿电压，并且该另一个额定击穿电压大于该第一整流器电路和第二整流器电路中的该至少一个整流器电路的额定击穿电压。该第一整流器电路和该第二整流器电路中的该至少一个整流器电路包括DC阻断电容器，该DC阻断电容器在该第一电路和该第二电路中的一个中的信号路径中、在该电感隔离电路的输出端子和该整流器电路中的二极管之间使用。该DC阻断电容器被表征为受额定击穿电压限制。该装置可以进一步包括多个电路，该多个电路包括在电压轨之间呈级联布置的第一电路和第二电路，并且该第一整流器电路和第二整流器电路中的至少一个整流器电路分别位于最靠近电压轨中的一个。在许多相关的和更具体的实施例中，该DC功率源和/或包括该DC功率源的装置进一步包括前端驱动器电路，该前端驱动器电路向该第一电感隔离电路和该第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/nDC-AC逆变器电路，所述DC-AC逆变器电路被配置为将对应于输入电压的至少一个直流(DC)输入信号反转为至少一个交流(AC)信号；/n第一电路，所述第一电路包括响应于来自所述至少一个AC信号的功率而被驱动的第一电感隔离电路，并且包括通过在第一对输出端子处输出第一整流信号来响应所述第一电感隔离电路的第一整流器电路；/n第二电路，所述第二电路包括响应于来自所述至少一个AC信号的功率而被驱动的第二电感隔离电路，并且包括通过在第二对输出端子处输出第二整流信号来响应所述第二电感隔离电路的第二整流器电路，并且所述第一整流器电路和所述第二整流器电路中的至少一个整流器电路被表征为受额定击穿电压限制；以及/n输出电路，所述输出电路被配置和被布置为在电压源端子之间提供DC输出电压信号，并且通过所述诸对输出端子中的一对输出端子中的一个输出端子作为对所述诸对输出端子中的另一对输出端子中的一个输出端子的供应源来级联多个信号，所述多个信号包括所述第一整流信号和所述第二整流信号，其中所述电压源端子提供取决于所述第一整流信号和所述第二整流信号并且大于所述第一整流器电路和所述第二整流器电路中的所述至少一个整流器电路的额定击穿电压的电压源。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180307 US 62/639,8651.一种装置，包括：
DC-AC逆变器电路，所述DC-AC逆变器电路被配置为将对应于输入电压的至少一个直流(DC)输入信号反转为至少一个交流(AC)信号；
第一电路，所述第一电路包括响应于来自所述至少一个AC信号的功率而被驱动的第一电感隔离电路，并且包括通过在第一对输出端子处输出第一整流信号来响应所述第一电感隔离电路的第一整流器电路；
第二电路，所述第二电路包括响应于来自所述至少一个AC信号的功率而被驱动的第二电感隔离电路，并且包括通过在第二对输出端子处输出第二整流信号来响应所述第二电感隔离电路的第二整流器电路，并且所述第一整流器电路和所述第二整流器电路中的至少一个整流器电路被表征为受额定击穿电压限制；以及
输出电路，所述输出电路被配置和被布置为在电压源端子之间提供DC输出电压信号，并且通过所述诸对输出端子中的一对输出端子中的一个输出端子作为对所述诸对输出端子中的另一对输出端子中的一个输出端子的供应源来级联多个信号，所述多个信号包括所述第一整流信号和所述第二整流信号，其中所述电压源端子提供取决于所述第一整流信号和所述第二整流信号并且大于所述第一整流器电路和所述第二整流器电路中的所述至少一个整流器电路的额定击穿电压的电压源。


2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电感隔离电路和所述第二电感隔离电路中的至少一个与另一个额定击穿电压相关联，所述另一个额定击穿电压大于所述第一整流器电路和所述第二整流器电路中的所述至少一个整流器电路的所述额定击穿电压。


3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一整流器电路和所述第二整流器电路中的所述至少一个整流器电路被配置和被布置为在相关联的整流信号中递送大于所述第一整流器电路和所述第二整流器电路中的所述至少一个整流器电路的所述额定击穿电压两倍的DC输出电压信号。


4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电感隔离电路和所述第二电感隔离电路中的每一个都包括具有相关联的额定击穿电压的空芯变压器，所述相关联的额定击穿电压：
大于所述第一整流器电路和所述第二整流器电路中的所述至少一个整流器电路的额定击穿电压，以及
限定被包括在所述第一电感隔离电路和所述第二电感隔离电路中的电路的最小总额定击穿电压。


5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述额定击穿电压由DC阻断电容器来限定，所述DC阻断电容器在所述第一电路和所述第二电路中的一个中的信号路径中、在所述电感隔离电路的输出端子和所述整流器电路中的二极管之间使用。


6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一整流器电路和所述第二整流器电路中的每一个都包括或被配置为DE类整流器。


7.如权利要求1所述的装置，进一步包括具有与所述第一整流器电路和所述第二整流器电路级联的输出的附加整流器电路，并且其中所述整流器电路中的每一个都包括或被配置为DE类整流器，与所述输入电压DC隔离并且额定电压不低于300伏。


8.如权利要求1所述的装置，进一步包括至少一个附加电路，所述至少一个附加电路包括第三电路，所述第三电路具有响应于来自所述至少一个AC信号的功率而被驱动的第三电感隔离电路并且包括通过在第三对输出端子处输出第三整流信号来响应所述第三电感隔离电路的第三整流器电路；以及
其中所述输出电路被进一步配置为和被布置为在电压源端子之间提供DC输出电压信号，并且通过将所述第一、第二和第三对输出端子中的所选的输出端子耦合为级联供应源来将包括所述第一、第二和第三整流信号的多个信号级联，其中所述第一、第二和第三电压源端子共同布置以提供取决于所述第一、第二和第三整流信号并且大于所述额定击穿电压的电压源。


9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一整流器电路和所述第二整流器电路中的每一个是并联连接的多个整流器级中的一个。


10.一种方法，包括：
从直流(DC)电压输入信号提供至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·里瓦斯达维拉，顾磊，L·C·雷蒙德，朴尚贤，
申请(专利权)人：小利兰·斯坦福大学托管委员会，
类型：发明
国别省市：美国;US