包含两个谐振储能电路的电源制造技术

本发明专利技术提供一种向负载提供电功率的电源，包括具有一共同谐振频率并在两个“主时段”中重复工作的第１和第２谐振储能电路。在第１主时段中，第１谐振储能电路与负载断开，而第２谐振储能电路向负载供电并对第１谐振储能电路充电。在第２主时段中，第２谐振储能电路与负载断开，而第１谐振储能电路向负载供电并对第２谐振储能电路充电。谐振储能电路配置有恒流控制器和开关。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及向负载提供电力的电源，尤其涉及一种包含多个储能电路的高效率电源，其功能和相互作用由一套专门控制的开关和恒电流控制器进行控制。包括电荷存储元件(或者更概括地说，能量存储元件)的电源是公知的。例如，美国专利No.4，628，284(布吕宁)揭示了一种高频率高电压电源，它用了例如微波炉的磁控管的晶体管开关。在一个或另一个晶体管截止时的时间间隔之间提供一个“空载时间”。美国专利No.4，319，315(小肯尼等)揭示了一种具有相反导电晶体管对的直流一直流转换器。美国专利No.3，886，429(迈拉德等)揭示了一种适合不同电源的对称电源组。电源组有交替截止和饱和的开关晶体管对。美国专利No.4，748，311(托马斯等)揭示了一种具有推挽频率为f。和并联调谐电路调谐频率为2×f。的斩波电路。托马斯等设计的电路的目的是减少其开关装置的功率损失。美国专利No.4，542，440(查泰等)揭示了一种电流传感器，它包含两个电源开关和两个关联缓冲电路，它们工作时相互之间相位差为180°。美国专利No.5，513，226(约瑟夫逊)揭示了一种包含两个储能电路的镇流倒相电路。两储能电路工作在同一谐振频率。一对晶体管反相转换，以推挽方式工作。美国专利4，709，323(廉)揭示了一种并联谐振转换器，在此转换器中，谐振电路回收了在电路的开关操作时本来要损失掉的能量。电源的效率是根据电源内部消耗的能量值来测定的。人们当然希望把内部消耗的能量降到最小，因为内部消耗的能量不能传送到负载中。人们始终期望具有较高效率的电源。本专利技术的目的就是为了满足这种需要。本专利技术涉及一种为负载提供电能的电源。本电源包括具有共同谐振频率的第一和第二谐振储能电路，在两个“主时段”内反复起作用。在第一主时段内，第一谐振储能电路断开，不向负载供电，而由第二谐振储能电路向负载供电，同时向第一谐振储能电源充电。在第二主时段内，第二谐振储能电路断开，不向负载供电，而由第一谐振储能电路向负载供电，与此同时向第二谐振储能电路充电。在特定的实施例中，本专利技术的电源可以包括多个恒电路控制器以把谐振储能电路连到负载上。恒电流控制器可以是金属氧化半导体场效应晶体管(MOSFETS)。本专利技术的电源也可以包括一组开关，以有选择地连接谐振储能电路、恒电流控制器和负载。谐振储能电路、恒电流控制器和开关安排成在第一和第二“主时段”起作用，每个“主时段”包括第一和第二“次时段”。第一谐振储能电路包含第一电容器和电感器，而第二谐振储能电路包含第二电容器和电感器。第一主时段的第一次时段定义为第二电容器同时向第二电感器提供电流，向负载提供电能和对第一谐振储能电路充电的时间;第一主时段的第二次时段定义为第二电感器同时向第一谐振储能电路充电和向负载提供电能的时间。第二主时段的第一次时段定义为第一电容器同时通过第一电感器提供电流，对第二谐振储能电路充电和向负载提供电能的时间;第二主时段的第二次时段定义为第一电感器向第二储能电路充电和向负载供电的时间。通过阅读下面结合附图对最佳实施例的详细说明将能更好地理解本专利技术，图中相同的参考编号对应于相同的元部件。附图说明图1是一高层次框图，示出了本专利技术的电源的一个实施例。图2更详细地图示了图1的实施例。图2A和图2B示出了如图3所示的第一主时段的第一和第二次时段期间的电流流向。图2C和图2D示出了如图3所示的第二主时段的第一和第二次时段(第三和第四时段)期间的电流流向。图3是某些电压信号波形和时间图，电压信号由栅极信号发生器提供并送到图1和图2所示的开关和恒电流控制器的控制端(栅极)。图4示出了图1和图2所示的最佳的栅极信号放大器，图4A和图4B示出了它们的详图。图5A、图5B和图5C分别示出了图1和图2所示的最佳的栅极信号发生器、谐振储能充电器和交流负载定时电路。在描述图示的本专利技术的最佳实施例时，为清楚起见，使用了专门的术语来描述最佳元件和电路。然而，本专利技术不受这样选择的专门术语的限制，并且，应予理解的是，每个专门的元件和电路包括所有的以相似方式工作以实现相似目的的技术等同物。此外还应予以理解的是，详细说明中所用的“栅极信号发生器和谐振储能充电器”、“栅极信号放大器”、“反馈控制器”和“恒电流控制器”包括所有与之相关的电路，但本专利技术的范围和权利要求中的元件的解释不应受这样的限制。而且，“节点”、“通路”和“路径”应理解为任一合适的把电流从一个电路元件或电路传导到另一个电路元件或电路的方法和/或用作由两个或更多个这样的导线连接在一起的一个点的手段。术语“通路”和“路径”应作广义的解释，它们可以包括导电节点以外的电路元件。按照习惯，详细描述中描述了正电流流动，但是，该
的那些熟练人员应理解，与负电荷电子流动方向相反的正电流流动仅是习惯，本专利技术的操作不受此限制。图1是本专利技术的电源的最佳实施例的高层次框图。把电源设计成向负载100提供电能。图2更详细地图示了电源实施例。电源自身分别包括第一和第二谐振储能电路101、102。谐振储能电路101、102通过各自的恒电流控制电路103、104和隔离开关13(图2)连接到负载100的负端。共同支路105通过隔离开关14(图2)把负载的正端连接到谐振储能电路101、102。谐振储能电路101、102分别通过共同支路106和专用通路107、108连接到栅极信号发生器和谐振储能充电器114。负载两端分别通过路径220和222连接到反馈控制器110。反馈控制器110分别通过路径226、224连接到栅极信号发生器和谐振储能充电器114。由反馈控制器110(它可以是MOSFET栅极驱动电路)或电池118之一向栅极信号发生器和谐振储能充电器114供电。栅极信号发生器和谐振谐振储能充电器114通过栅极信号放大器116控制恒流控制电路103、104以及各个开关(图1中未具体示出)的工作。为清楚起见，图1中特意略去了各个开关和恒电流控制元件(它们可以是MOSFETs)以及电流方向控制器(最好是肖特基二极管)。现在参照图2，图2更详细地图示了图1的电源。所示的第一谐振储能电路101包括两支路202、204之间的多个元件。电感L1与节点424、支路202、204之间的开关1和二极管38串联连接。相似地，二极管206与节点428、支路202、204之间的电容器C1和节点426串联连接。二极管37和开关2在节点424(电感C1和开关1之间)和节点426(电容C1和支路204之间)之间串联连接。第二谐振储能电路102以与谐振储能电路101相似的方法构成。具体地说，支路212、214对应于支路202，204。相似地，第二电感器L2和第二电容器C2分别对应第一电感器L1和第二电容器C1。开关7和8、和二极管42、41和216分别对应开关1和2和二极管38、37和206。二极管206、216的方向排列得可以允许电流从支路202、212分别通过节点428、414流到各自的电容器C1、C2。电容器C1和C2的正端分别通过节点428、414连接到二极管206和216;电容器的负端分别通过节点426、418连接到支路204、214。电感器L1和L2的极性随着电路工作时段而变化。在第一和第三次时段(下面将更详细描述)期间，这两时段分别与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于向负载供电的电源，其特征在于，它包括：ａ）具有一谐振频率的第１谐振储能电路；ｂ）具有与第１谐振储能电路的谐振频率基本相同的谐振频率的第２谐振储能电路，其中，这两个谐振储能电路构造成适合于在两个主时段中重复工作，其中，Ａ）在第１主时段中，第１谐振储能电路不向负载供电，而第２谐振储能电路向负载供电并对第１谐振储能电路充电；Ｂ）在第２主时段中，第２谐振储能电路不向负载供电，而第１谐振储能电路向负载供电并对第２谐振储能电路充电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1991-8-9 07/742,7611.一种用于向负载供电的电源，其特征在于，它包括a)具有一谐振频率的第1谐振储能电路；b)具有与第1谐振储能电路的谐振频率基本相同的谐振频率的第2谐振储能电路，其中，这两个谐振储能电路构造成适合于在两个主时段中重复工作，其中，A)在第1主时段中，第1谐振储能电路不向负载供电，而第2谐振储能电路向负载供电并对第1谐振储能电路充电；B)在第2主时段中，第2谐振储能电路不向负载供电，而第1谐振储能电路向负载供电并对第2谐振储能电路充电。2.如权利要求1所述的电源，其特征在于，它还包括c)用于有选择地将谐振储能电路与负载互连的多个开关;和d)用于产生控制所述开关的栅极信号的栅极信号发生器。3.如权利要求2所述的电源，其特征在于，它还包括e)一个栅极信号放大器，它从栅极信号发生器接收栅极信号，用于产生通到所述开关的放大后的栅极信号。4.如权利要求2所述的电源，其特征在于，它还包括f)一个用于向第1和第2谐振储能电路供电的谐振储能充电器;g)用于有选择地向栅极信号发生器和谐振储能电路充电器供电的电池;和h)连在负载与谐振储电路充电器之间的反馈控制器，用于有选择地从谐振储能电路向栅极信号发生器和谐振储能电路充电器提供更多的电力。5.如权利要求4所述的电源，其特征在于，它还包括至少一个稳压电路，响应电池或反馈控制器，以产生栅极信号发生器和谐振储能电路充电器所采用的稳压后的电压。6.如权利要求4所述的电源，其特征在于，所述谐振储能电路充电器包括1)一个降压电路，用于将来自至少一个稳压电路的稳压后的电压转换成小于该稳压后的电压的一个电压;和2)一个升压电路，响应降压电路的输出，产生一个大于该稳压后的电压的谐振储能电路驱动电压，其中，第1谐振储能电路和第2谐振储能电路响应该谐振储能电路驱动电压而动作。7.如权利要求2所述的电源，其特征在于，栅极信号发生器包括一个用于产生多个次时段信号的电路，在一个时候仅有一个次时段信号有效，有效的那个次时段信号在多个次时段信号中依次连续重复地进行扫描，该扫描在大致等于两个主时段的时间内完成。8.如权利要求7所述的电源，其特征在于，用于产生多个次时段信号的电路包括具有第1、第2、第3和第4次时段输出的多路输出选择器，其中1)第1和第2输出依次分别在第1主时段的第1和第2次时段中有效;和2)第3和第4输出依次分别在第2主时段的第3和第4次时段中有效。9.如权利要求2所述的电源，其特征在于，栅极信号发生器包括一个用于产生第1和第2主时段信号的电路，其中1)第1主时段信号在第1主时段中有效而在第2主时段中无效;和2)第2...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德L迈克凯，
申请(专利权)人：理查德L迈克凯，
类型：发明
国别省市：US[美国]