專(zhuān)利名稱(chēng)：超高效率切換的功率逆變器和功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)內(nèi)容總體涉及功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，具體而言，涉及高效率的單級(jí)逆變器或放大器。
背景技術(shù)：
本公開(kāi)內(nèi)容總體針對(duì)電源電路，在一個(gè)實(shí)施方式中，針對(duì)實(shí)現(xiàn)超高效率的單級(jí)電源或功率放大器。根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面，提供了一種用于產(chǎn)生與源信號(hào)成比例的功率輸出的裝置。該裝置包括一個(gè)相位調(diào)制器，該相位調(diào)制器控制上功率驅(qū)動(dòng)器和下功率驅(qū)動(dòng)器，所述上功率驅(qū)動(dòng)器和下功率驅(qū)動(dòng)器又驅(qū)動(dòng)上變壓器和下變壓器。所述上變壓器和下變壓器用來(lái)至少電氣隔離輸出與輸入電壓，并且還可用于通過(guò)改變?cè)褦?shù)比在輸出上提供增益匹配或阻抗匹配或者二者。此外，在本公開(kāi)內(nèi)容中，用于上功率驅(qū)動(dòng)器和下功率驅(qū)動(dòng)器的載波信號(hào)之間的相位差可用于“微調(diào)”輸出電壓。然而，因?yàn)橄辔徽{(diào)制器優(yōu)選利用具有固定預(yù)設(shè)占空比的載波，所以避免了調(diào)制器和電路的其余部分的復(fù)雜性。此外，尤其與大部分傳統(tǒng)的功率放大器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，本公開(kāi)內(nèi)容中的移相式功率轉(zhuǎn)換一般不產(chǎn)生任何交越失真。上述上變壓器和下變壓器中的每一個(gè)的次級(jí)側(cè)的電路是基本對(duì)稱(chēng)的，并且包括一個(gè)整流器級(jí)，該整流器級(jí)電連接至電感器，該電感器與電容器串聯(lián)以形成低通濾波器(該低通濾波器具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)(substantially)大于源信號(hào)的頻率且小于相位調(diào)制器生成的載波的頻率的轉(zhuǎn)折頻率)，該低通濾波器進(jìn)一步用于對(duì)源信號(hào)進(jìn)行積分(integrate)。次級(jí)電路還包括半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電連接至電感器和整流器級(jí)之間的電接點(diǎn)，以提供一個(gè)供高頻電流到地的返回路徑。使用這樣的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)還允許輸出以實(shí)現(xiàn)雙向電流流動(dòng)。

與上次級(jí)電路和下次級(jí)電路相關(guān)聯(lián)的電感器相互高度耦合(即，大于或等于0. 99)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，上電感器和下電感器都被纏繞在同一芯上，所述芯可以是例如E形芯，或者是環(huán)形的。此外，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)優(yōu)選被物理地設(shè)置在由上電感器和下電感器產(chǎn)生的磁場(chǎng)內(nèi)，使得這些半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)也作為基本零電壓零電流的開(kāi)關(guān)元件工作。此外，使用相連接的電感器以及半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)允許電路實(shí)現(xiàn)雙向能量循環(huán)。在一些實(shí)施方式中，所述裝置還可包括電流檢測(cè)電路，所述電流檢測(cè)電路被可操作地連接以測(cè)量上功率驅(qū)動(dòng)器和下功率驅(qū)動(dòng)器的電流輸出，以給相位調(diào)制器提供反饋從而提供過(guò)電流保護(hù)。在一些實(shí)施方式中，所述裝置還可使用誤差校正電路，所述誤差校正電路可操作地連接在完全平衡的差分輸出(fully balanced differentialoutput)和相位調(diào)制器之間，以減少失真和校正平衡。在包括功率因數(shù)校正電路的某些實(shí)施方式中，一個(gè)阻尼控制器可被可操作地連接在誤差校正電路和功率因數(shù)校正電路之間，以通過(guò)所述功率因數(shù)校正電路調(diào)整DC端電壓輸出。如根據(jù)上述內(nèi)容容易明了的，本公開(kāi)內(nèi)容的方面包括，所有的開(kāi)關(guān)元件(在裝置的初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)上的)都作為基本零電壓零電流的開(kāi)關(guān)元件工作。這樣的“軟”開(kāi)關(guān)不僅更加高效，還降低了 EMC噪聲。而且，本發(fā)明的電路不要求單獨(dú)的電源和開(kāi)關(guān)功率放大級(jí)，從而避免了額外的部件成本以及增加的空間需求。此外，由于在變壓器的次級(jí)側(cè)不需要高壓DC源，所以在本公開(kāi)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中不存在過(guò)電壓情況的風(fēng)險(xiǎn)。再者，因?yàn)楸竟_(kāi)內(nèi)容使用兩個(gè)開(kāi)關(guān)變壓器并在次級(jí)電路中使用對(duì)稱(chēng)電路，所以其產(chǎn)生在上次級(jí)電路和下次級(jí)電路的輸出之間形成完全平衡的差分輸出。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一方面，提供了一種可用于各種設(shè)備的新穎的功率轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)和系統(tǒng)，所述各種設(shè)備包括逆變器、轉(zhuǎn)換器、放大器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等。通常，所述系統(tǒng)通過(guò)接收來(lái)自一個(gè)源的一個(gè)信號(hào)來(lái)運(yùn)行，所述信號(hào)通過(guò)具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所述信號(hào)的頻率的基頻或高頻信號(hào)分別被調(diào)制在兩個(gè)基本相似的(優(yōu)選相同的)、周期性的交流信號(hào)上。由此，所述高頻信號(hào)中的每個(gè)都用作載波。這些載波信號(hào)的相位可以相對(duì)于彼此移動(dòng)(例如，從1°到89° )，以在次級(jí)電路中的輸出上提供某些增益。如下文進(jìn)一步討論的，總的電路輸出基于這些信號(hào)之間的相位差。兩個(gè)經(jīng)調(diào)制的高頻信號(hào)中的每一個(gè)都被供給至初級(jí)側(cè)的相應(yīng)的諧振器電路，所述諧振器電路為基本零電壓和零電流開(kāi)關(guān)建立必要的電學(xué)條件。所述信號(hào)中的每一個(gè)接下來(lái)被供給至相應(yīng)的變壓器的初級(jí)繞組。所述變壓器提供隔離，并且在一些實(shí)現(xiàn)中還可用于提供增益(例如，升壓或降壓變壓器)。所述兩個(gè)經(jīng)調(diào)制的高頻信號(hào)由此耦合至次級(jí)電路。 次級(jí)電路輸出是基本對(duì)稱(chēng)的,這意味著次級(jí)電路中的兩個(gè)輸出被用于產(chǎn)生一個(gè)完全平衡的差分輸出信號(hào)。次級(jí)電路中的二極管保證電流僅從每個(gè)變壓器的次級(jí)繞組的兩端朝向電路輸出端正向流出，確保在幾乎整個(gè)循環(huán)中有電流。所述二極管將正脈沖和負(fù)脈沖都轉(zhuǎn)換為正脈沖。結(jié)果，次級(jí)電路中載波頻率加倍。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解的，其他的電路或半導(dǎo)體元件或這二者可被用于替代二極管來(lái)在變壓器的次級(jí)輸出上形成這樣的整流器。在輸出端口的兩側(cè)形成有兩個(gè)低通濾波器電路(例如，

圖1A中的L5/C1和L10/C2)。電容(Cl和C2)和電感(L5和L10)的值被選擇為使轉(zhuǎn)折頻率(與這些電容器-電感器電路的低通濾波功能度有關(guān))遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于預(yù)期的輸出信號(hào)的頻率(如果不是，高于預(yù)期的輸出信號(hào)的頻率至少一數(shù)量級(jí))。這些電容器-電感器對(duì)(L5/C1和L10/C2)還用于將與信號(hào)源104成比例的電壓累積(integrate)在電路輸出上。在低通濾波器中使用的電感器L5和LlO被非常緊密地磁耦合，但是未被電連接。優(yōu)選地，電感器L5和LlO具有0. 99或更好的耦合系數(shù)，并且被繞同一物理芯纏繞(優(yōu)選，非常緊地)。這些電感器的強(qiáng)耦合和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用于基本避免電路的輸出上的雙向電流。另外，借助電感器L5和LlO的運(yùn)行建立的磁場(chǎng)有助于使高速半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的內(nèi)部體二極管導(dǎo)通。通過(guò)將FET從“截止”轉(zhuǎn)變到“導(dǎo)通”方面的內(nèi)在的惰性最小化，可以基本避免半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的硬開(kāi)關(guān)和相關(guān)的功率損失。這使得電路更加高效，尤其在交叉點(diǎn)處。結(jié)果，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)——例如，圖1A中的Ml和M2——作為基本零電壓的開(kāi)關(guān)元件工作。優(yōu)選地，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Ml和M2是高速開(kāi)關(guān)，例如nMOSFET。然而，可使用任何能夠以期望速度工作的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)——例如像IGBT加額外的二極管——實(shí)現(xiàn)相同的運(yùn)作。
具體實(shí)施方式
由此，如根據(jù)下文的討論將明了的，這樣的設(shè)計(jì)相對(duì)于現(xiàn)有系統(tǒng)提供了效率上的顯著提高以及顯著的成本和空間節(jié)約。圖1A提供了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，系統(tǒng)100包括初級(jí)級(jí)和次級(jí)級(jí)。在圖1A的初級(jí)級(jí)中，系統(tǒng)100具有DC輸入102、信號(hào)源104、相位調(diào)制器106、兩個(gè)功率驅(qū)動(dòng)器108和110、兩個(gè)諧振器電路112和116，以及兩個(gè)開(kāi)關(guān)變壓器114和118的初級(jí)繞組。在圖1A的次級(jí)級(jí)中，系統(tǒng)100包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)變壓器114和118各自的兩個(gè)次級(jí)繞組L3/L4和L8/L9，這些次級(jí)繞組L3/L4和L8/L9中的每一個(gè)通過(guò)二極管電連接至第一節(jié)點(diǎn)(“節(jié)點(diǎn)A”)或第三節(jié)點(diǎn)(“節(jié)點(diǎn)B”)中的相應(yīng)一個(gè)，所述節(jié)點(diǎn)是相應(yīng)的整流器和低通濾波器之間的電連接，于是這些次級(jí)繞組中的每一個(gè)被接入由分立的電感器-電容器對(duì)(即，電感器-電容器對(duì)L5/C1和L10/C2)形成的低通濾波器。為每一個(gè)分立的電感器-電容器對(duì)L5/C1和L10/C2選擇的標(biāo)稱(chēng)值使得每一個(gè)低通濾波器的截止或轉(zhuǎn)折頻率低于載波的高基頻，并且優(yōu)選地遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于所述信號(hào)的頻率。這些低通濾波器提供高頻濾波，以在傳送來(lái)自源104的信號(hào)時(shí)基本去除載波信號(hào)。一般而言，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的電容器Cl和C2僅將小的電流紋波傳導(dǎo)至地。在圖1A-1C的電路中，電感器L5和LlO優(yōu)選地繞同一芯的平行芯柱(leg)緊緊地纏繞，以實(shí)現(xiàn)高耦合系數(shù)，該高耦合系數(shù)優(yōu)選好于0. 99。利用這樣的設(shè)計(jì)，L5和LlO —起保證圖1A的次級(jí)電路中的基本完整的能量流。如圖1B和IC中所示，所述芯可以是環(huán)形的或者是E形芯，E形芯類(lèi)型目前是優(yōu)選的，但并不限于這種芯形狀。所述芯可由鐵氧體、鐵粉或用于制造電力電感器的任何其他材料制成。優(yōu)選地，L5和LlO的電感基本相等，并且在20微亨到50微亨的范圍內(nèi)。上電感器L5和上電容器Cl之間的電連接形成第二節(jié)點(diǎn)，該第二節(jié)點(diǎn)是兩個(gè)輸出端子中的第一個(gè)，下電感器LlO和相應(yīng)的下電容器C2之間的電連接形成第四節(jié)點(diǎn)，該第四節(jié)點(diǎn)是兩個(gè)輸出端子中的第二個(gè)。電路的差分輸出信號(hào)是這兩個(gè)輸出端子上的輸出。圖1A的次級(jí)級(jí)還包括半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Ml和M2，所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Ml和M2優(yōu)選是高速n型MOSFET (如圖中所示)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Ml和M2還可使用高速I(mǎi)GBT (加上額外的二極管，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在閱讀了本說(shuō)明書(shū)后將理解的)或者提供高速切換的任何其他半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Ml和M2中的每一個(gè)的柵極都通過(guò)R+和二極管相應(yīng)地連接至次級(jí)變壓器繞組L3和L4或者L8和L9的最后一匝。晶體管Ml和M2在工作中提供從節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B到地的雙向高頻電流。在優(yōu)選實(shí)施方式中，R大約為100千歐，而R+大約為10歐。晶體管M1/M2電路被配置為使得在任意時(shí)刻，或者晶體管Ml導(dǎo)通，或者晶體管M2導(dǎo)通，但是優(yōu)選這二者不同時(shí)導(dǎo)通。DC輸入可以由諸如電池的任意DC源、將交流電(AC)轉(zhuǎn)換為DC的半橋或全橋整流器(通常也稱(chēng)為AC/DC轉(zhuǎn)換器)等提供。DC電壓的振幅可以基于對(duì)系統(tǒng)100的預(yù)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇，不過(guò)通常預(yù)期，DC電壓可以大約為數(shù)百伏特。信號(hào)源輸入104處的信號(hào)輸入也可以是任意類(lèi)型的信號(hào)，取決于使用系統(tǒng)100所針對(duì)的應(yīng)用。例如，在其中系統(tǒng)100待被用作DC-AC逆變器的一部分的一個(gè)實(shí)施方式中，信號(hào)源可以由正弦波發(fā)生器生成。另一方面，在其中系統(tǒng)100待被用作功率放大器的一部分的一個(gè)實(shí)施方式中，信號(hào)源可由待被系統(tǒng)100放大的音頻信號(hào)(通常被認(rèn)為在4§ 20HZ到20kHz的范圍內(nèi))組成。當(dāng)然，其他信號(hào)可以和系統(tǒng)100 —起使用；然而，這些信號(hào)應(yīng)優(yōu)選具有這樣的基頻，該基頻比載波信號(hào)的基頻低至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。相位調(diào)制器106產(chǎn)生具有基本相同的占空比和頻率的妾掩周期性信號(hào)(在本文中也被稱(chēng)為載波信號(hào)或載波)，功率驅(qū)動(dòng)器輸出108a和IlOa分別表示各個(gè)相應(yīng)的功率驅(qū)動(dòng)器的高輸出端子，輸出108b和IlOb分別表示低輸出端子。每個(gè)功率驅(qū)動(dòng)器都由相位調(diào)制器驅(qū)動(dòng)，所述相位調(diào)制器可用于控制每個(gè)功率驅(qū)動(dòng)器108、110產(chǎn)生的信號(hào)的最大振幅電壓。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，每個(gè)功率驅(qū)動(dòng)器108、110都由相位調(diào)制器106驅(qū)動(dòng)，以生成具有50%占空比的方波。相位調(diào)制器106產(chǎn)生的信號(hào)的基頻基于其中將使用電路的應(yīng)用，優(yōu)選地，該基頻比信號(hào)源的頻率高至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。例如，在其中信號(hào)源具有60Hz的頻率的一個(gè)實(shí)施方式中，希望功率驅(qū)動(dòng)器108和110產(chǎn)生的信號(hào)的頻率是至少600Hz，優(yōu)選高于1kHz。類(lèi)似地，在其中信號(hào)源可以是可聽(tīng)信號(hào)——其通常被認(rèn)為在20Hz到20kHz的范圍內(nèi)——的一個(gè)實(shí)施方式中，希望相位調(diào)制器106產(chǎn)生的載波信號(hào)的頻率是至少200kHz，更優(yōu)選在400kHz到IMHz之間。針對(duì)相位調(diào)制器106輸出的載波信號(hào)使用較高的頻率范圍提供多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，其在載波頻率和信號(hào)源的頻率之間提供足夠的間隔，以使電力頻率或載波頻率能夠在輸出120處被濾除。其次，較高的載波頻率為使用較小的變壓器114和118創(chuàng)造條件，從而進(jìn)一步減少系統(tǒng)100的費(fèi)用、重量和物理占地面積。方波驅(qū)動(dòng)器在本領(lǐng)域是公知的，并且預(yù)期可使用任意類(lèi)型的方波驅(qū)動(dòng)器。例如，每一個(gè)功率驅(qū)動(dòng)器可以是使用MOSFET (或其他場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的推挽電路、全橋電路、半橋電路等。在又一實(shí)施方式中，功率驅(qū)動(dòng)器`108和110還可被配置為產(chǎn)生其他類(lèi)型的周期性信號(hào)(不限于方波)，只要每一個(gè)相位調(diào)制器106提供具有基本相同的占空比和相同的基頻的基本相同的周期性信號(hào)。相位調(diào)制器106被配置為接收信號(hào)源104，生成第一和第二載波信號(hào)，并控制相位調(diào)制和所述載波信號(hào)之間的相對(duì)相位。在一個(gè)實(shí)施方式中，相位調(diào)制器106優(yōu)選是由數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)形成的數(shù)字相位調(diào)制器，該數(shù)字信號(hào)處理器以預(yù)定速率對(duì)信號(hào)源104進(jìn)行采樣?？梢允褂萌我獾牟蓸铀俾剩?yàn)樗霾蓸铀俾薀o(wú)需與任何系統(tǒng)部件中使用的頻率相關(guān)，優(yōu)選使用較高的采樣速率以便實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)104的較低失真。在一個(gè)替代實(shí)施方式中，可以改為使用模擬相位調(diào)制器。在圖1A的實(shí)施方式中，相位調(diào)制器106還被示為由DC信號(hào)供電，不過(guò)預(yù)期也可提供單獨(dú)的電源。各個(gè)開(kāi)關(guān)變壓器114、118優(yōu)選包括連接至相應(yīng)的功率驅(qū)動(dòng)器108、110的初級(jí)繞組L1、L6，以及連接至次級(jí)電路中的正向偏壓整流器的次級(jí)繞組L3/L4、L8/L9。這些變壓器114、118提供電路輸出120與電源電壓的電隔離，并且實(shí)際上消除輸出120處的任何潛在過(guò)電壓情形。通過(guò)使用兩個(gè)單獨(dú)的變壓器114、118，該電路還實(shí)現(xiàn)了完全平衡的差分輸出。如本領(lǐng)域技術(shù)人員充分理解的，平衡輸出是希望的，因?yàn)橛绕涫?，它允許使用較長(zhǎng)的電纜，同時(shí)降低了對(duì)外部噪聲的敏感性。這在音頻應(yīng)用以及冗長(zhǎng)的電力傳輸線(xiàn)路中是尤其有利的。在圖1A中，變壓器114、118的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組被示為利用相同數(shù)目的圈數(shù)。然而，預(yù)期變壓器114、118可以是升壓或降壓變壓器，在這樣的情況下，初級(jí)繞組和次級(jí)繞組將具有不同數(shù)目的匝數(shù)。通過(guò)改變變壓器114、118中的匝數(shù)，輸出120處的信號(hào)增益量可以增加或減小，以便實(shí)現(xiàn)輸出120兩端的期望電壓范圍，以及可期望的匹配輸出阻抗。為提供完全隔離，還希望每個(gè)開(kāi)關(guān)變壓器114、118的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組以最小物理距離隔開(kāi)，所述最小物理距離被認(rèn)為足以提供最高達(dá)3000VAC的隔離。在一個(gè)實(shí)施方式中，變壓器114,118還可利用鐵氧體芯，不過(guò)也可使用其他芯，包括但不限于空心。還預(yù)期可使用變壓器的內(nèi)部雜散元件來(lái)幫助濾除噪聲。系統(tǒng)100的運(yùn)行如下。相位調(diào)制器106生成兩個(gè)基本相似的交流信號(hào)，這兩個(gè)交流信號(hào)相互有1°至89°的相位差異，并且具有基于DC電源的振幅。在1°和89°的相對(duì)相位差下，圖1A的電路將導(dǎo)致最大電壓增益(變壓器中產(chǎn)生的任何增益都不包括在內(nèi))，而45°的相位差將實(shí)際上導(dǎo)致在電路輸出120處沒(méi)有輸出電壓。這是因?yàn)檩敵鍪怯扇缦聝蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)形成的平衡輸出，每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)包括次級(jí)電路的兩個(gè)基本對(duì)稱(chēng)的電路中與之相應(yīng)的一個(gè)電路的電壓。以這樣的方式，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的電壓差吝由相位調(diào)制器106生成的載波的周期循環(huán)中的任意給定時(shí)間形成輸出電壓(或信號(hào))。相應(yīng)地，在初級(jí)電路中相位調(diào)制器106生成的載波之間的相位差是45°的情況下，由于圖1A的次級(jí)電路中的倍頻，在所述周期循環(huán)中的任意時(shí)刻，在共同形成電路輸出120的節(jié)點(diǎn)上的信號(hào)之間將沒(méi)有電壓差。由此，供給到相位調(diào)制器106的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)(未不出)控制載波之間的相對(duì)相移,這又控制輸出端子120上的增益的狀況(aspect)，所述增益與相移成比例。由此，通過(guò)連續(xù)地或周期性地調(diào)節(jié)相位調(diào)制器106的輸出上的相移，可以生成與信號(hào)源104成比例的輸出信號(hào)。輸出信號(hào)120的電壓范圍還可以如下方式調(diào)整或者通過(guò)改變DC輸入電平，或者如上所述，通過(guò)改變開(kāi)關(guān)變壓器114和118的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組之間的匝數(shù)比。此外，通過(guò)相位調(diào)制器106在信號(hào)源104上接收的任何信號(hào)相對(duì)于信號(hào)源104調(diào)制載波。上述電路設(shè)計(jì)可用于高效地提供外部電源的放大、將DC信號(hào)逆變?yōu)锳C信號(hào)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等。使用相移控制輸出信號(hào)的增益還有許多優(yōu)點(diǎn)。例如，它使系統(tǒng)能夠提供高效的功率轉(zhuǎn)換。它還消除目前在實(shí)際中使用開(kāi)關(guān)晶體管的功率放大器電路中常見(jiàn)的交越失真。通過(guò)限制相位調(diào)制器的相移范圍，還可實(shí)現(xiàn)軟信號(hào)限幅和音頻信號(hào)增益壓縮。更重要的是，本公開(kāi)內(nèi)容使所有開(kāi)關(guān)器件都基本在零電壓和零電流狀況下工作，這在至少現(xiàn)有技術(shù)的D類(lèi)放大結(jié)構(gòu)中是很難實(shí)現(xiàn)的。圖2示出了利用本公開(kāi)內(nèi)容的電路設(shè)計(jì)的單級(jí)DC-AC逆變器200的一個(gè)實(shí)施方案。逆變器200包括相位調(diào)制器106、兩個(gè)功率驅(qū)動(dòng)器108、110，以及兩個(gè)開(kāi)關(guān)變壓器114、118，它們以類(lèi)似于上文關(guān)于圖1A-1C的系統(tǒng)100所述的方式工作。在這個(gè)實(shí)施方式中，DC輸入由外部DC電源提供，并且被傳送通過(guò)一個(gè)濾波器，諸如EMC濾波器202。所述信號(hào)源由正弦波發(fā)生器204提供。由正弦波發(fā)生器204輸出的正弦波的頻率基于輸出120處希望的AC信號(hào)的頻率進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇。例如，作為非限制性實(shí)例，世界上許多地方的消費(fèi)設(shè)備通常以50Hz的AC信號(hào)工作。在這樣的情況下，正弦波發(fā)生器可被配置為產(chǎn)生50Hz的正弦波。相比之下，在美國(guó)，消費(fèi)設(shè)備通常被配置為以60Hz的信號(hào)工作。在又一個(gè)實(shí)施方式中，正弦波發(fā)生器可被配置為使用10-30HZ的頻率，以使熒光燈工作。如圖2的實(shí)施方式中所示，根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容，DC-AC逆變器還可包括一個(gè)或多個(gè)可選部件。這些部件可包括電流檢測(cè)電路206、208以及輸出誤差校正電路212。在一個(gè)實(shí)施方式中，電流檢測(cè)電路206、208可以連接至相應(yīng)的功率驅(qū)動(dòng)器108、110，以為相位調(diào)制器106提供反饋回路從而提供過(guò)電流保護(hù)。電流檢測(cè)電路的各種結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域是公知的，在本文中將不作詳細(xì)描述。例如，在其中功率驅(qū)動(dòng)器是推挽MOSFET結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)電流檢測(cè)電路206、208可以是單個(gè)電阻器。從而,可以使用非常簡(jiǎn)單和有成本效益的電流檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)完全的過(guò)電流保護(hù)。當(dāng)然，如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，對(duì)于其他類(lèi)型的功率驅(qū)動(dòng)器，電流檢測(cè)電路可包括其他部件。在圖2的實(shí)施方式中，次級(jí)電路在設(shè)計(jì)和運(yùn)行方面與關(guān)于圖1A所討論的次級(jí)電路相同。不過(guò)，在該實(shí)施方式中，可設(shè)置誤差校正電路212以形成從輸出120到相位調(diào)制器106的反饋回路，以減少失真和校正平衡。圖3示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的單級(jí)功率放大器300的一個(gè)實(shí)施方式。放大器300包括相位調(diào)制器106、兩個(gè)功率驅(qū)動(dòng)器108、110、以及兩個(gè)開(kāi)關(guān)變壓器114、118，它們以類(lèi)似于上文關(guān)于圖1A的系統(tǒng)100所述的方式工作。在這個(gè)實(shí)施方式中，放大器300的DC輸入由一個(gè)將AC輸入轉(zhuǎn)換為DC信號(hào)的輸入整流器302提供，然后被傳送通過(guò)一個(gè)功率因數(shù)校正電路304?？梢允褂帽绢I(lǐng)域公知的任意類(lèi)型的功率因數(shù)校正電路。例如，功率因數(shù)校正電路304可包括自動(dòng)功率因數(shù)校正單元(例如，一個(gè)或多個(gè)由接觸器切換的電容器，所述接觸器又由一個(gè)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)的調(diào)整器控制);無(wú)源功率因數(shù)校正單元(例如，電感器);有源功率因數(shù)校正單元(例如，升壓轉(zhuǎn)換器、降壓轉(zhuǎn)換器或者降壓-升壓轉(zhuǎn)換器)；或諸如此類(lèi)。在圖3的系統(tǒng)中，信號(hào)源由外部音頻源提供，并且被傳送通過(guò)音頻輸入級(jí)306。在所示的實(shí)施方式中，音頻輸入級(jí)306可以是運(yùn)算放大器，但是也可使用任何其他的音頻輸入級(jí)306。外部音頻源可以是待使用功率放大器300放大的任何源。

如示出的，放大 器300還可包括可選的電流檢測(cè)電路206和208以及輸出誤差校正電路212，它們以類(lèi)似于關(guān)于圖2所述的方式工作。另外，如圖3中所示，輸出校正電路212還可連接至一個(gè)阻尼控制器310，該阻尼控制器又連接至功率因數(shù)校正電路304。阻尼控制器310利用從輸出校正電路212提供的誤差信號(hào)控制放大器的阻尼因數(shù)，所述放大器于是可用于調(diào)整正從功率因數(shù)校正電路輸出的電壓。通過(guò)基于輸出120上的負(fù)載來(lái)控制功率因數(shù)校正電路輸出的輸入電壓，可以改善輸出120處的信號(hào)質(zhì)量。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4、5和6，這些圖示出了在圖1A的電路的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)中多個(gè)節(jié)點(diǎn)處的以及通過(guò)多個(gè)部件的多個(gè)電壓和電流波形，這些電壓和電流波形通過(guò)LTspice IV建模軟件產(chǎn)生。具體地，為了對(duì)圖1A的工作建模，(&)0(輸入電壓被選為20￥;03)在相位調(diào)制器106中生成具有50%的占空比的IOOkHz的方波載波信號(hào)；(c)源信號(hào)是60Hz的正弦波；(d)以10°的相對(duì)相位差驅(qū)動(dòng)功率驅(qū)動(dòng)器108、110 ； (e)開(kāi)關(guān)變壓器114、118的初級(jí)次級(jí)之比為1:1 ;以及，(f)分立部件被賦予以下值
權(quán)利要求
1.一種用于提供與源信號(hào)成比例的功率輸出的裝置，所述源信號(hào)具有源頻率，所述裝置包括相位調(diào)制器，其被構(gòu)造為生成第一載波信號(hào)和第二載波信號(hào)，每個(gè)所述載波信號(hào)具有基本相同的載波波形、載波頻率和占空比，所述第一載波信號(hào)和第二載波信號(hào)具有相對(duì)相位差，所述相位調(diào)制器還被構(gòu)造為利用所述源信號(hào)調(diào)制所述第一載波信號(hào)和第二載波信號(hào)，并輸出第一經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)和第二經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)；上變壓器和下變壓器，所述上變壓器具有上變壓器初級(jí)繞組和上變壓器次級(jí)繞組，所述下變壓器具有下變壓器初級(jí)繞組和下變壓器次級(jí)繞組，所述上變壓器和下變壓器被構(gòu)造成相互基本上電磁相同，并在所述裝置的初級(jí)和次級(jí)之間提供電氣隔離；上功率驅(qū)動(dòng)器電路，其被構(gòu)造成由所述第一經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)驅(qū)動(dòng)，并從DC電源提取功率以向所述上變壓器初級(jí)繞組輸出有功率的經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)，所述上功率驅(qū)動(dòng)器電路可操作地連接至一個(gè)上諧振器電路，所述上功率驅(qū)動(dòng)器電路被構(gòu)造成作為基本零電壓零電流的開(kāi)關(guān)元件工作；下功率驅(qū)動(dòng)器電路，其被構(gòu)造成由所述第二經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)驅(qū)動(dòng)，并從所述DC電源提取功率以向所述下變壓器初級(jí)繞組輸出有功率的經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)，所述下功率驅(qū)動(dòng)器電路可操作地連接至下諧振器電路，所述下功率驅(qū)動(dòng)器電路被構(gòu)造成作為基本零電壓零電流的開(kāi)關(guān)元件工作；上次級(jí)電路，其電連接至所述上變壓器次級(jí)繞組，該上次級(jí)電路繞組具有上整流器級(jí)，所述上整流器級(jí)電連接至上電感器，所述上電感器與上電容器串聯(lián)以形成上低通濾波器，所述上低通濾波器具有大于所述源頻率且小于所述第一載波信號(hào)和第二載波信號(hào)頻率的轉(zhuǎn)折頻率，所述上低通濾波器還被構(gòu)造為累積與所述源信號(hào)成比例的電壓；上半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，所述上半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)連接至地和上電感器與所述上整流器級(jí)之間的第一節(jié)點(diǎn)，并被構(gòu)造為提供高頻電流到地的返回通路；上輸出元件，所述上輸出元件連接至所述上電感器和所述上電容器之間的第二節(jié)點(diǎn)；下次級(jí)電路，其連接至所述下變壓器次級(jí)繞組，所述下次級(jí)電路包括下整流器級(jí)，所述下整流器級(jí)連接至下電感器，所述下電感器與下電容器串聯(lián)以形成下低通濾波器，所述下低通濾波器被構(gòu)造為具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所述源頻率且小于所述第一載波信號(hào)和第二載波信號(hào)頻率的轉(zhuǎn)折頻率，所述下低通濾波器還被構(gòu)造為累積與所述源信號(hào)成比例的電壓；下半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，其連接至所述下電感器和所述下整流器級(jí)之間的第三節(jié)點(diǎn)，并被構(gòu)造為提供高頻電流到地的返回通路；下輸出元件，其連接至所述下電感器和所述下電容器之間的第四節(jié)點(diǎn)；其中所述上電感器和所述下電感器被構(gòu)造為相互磁耦合，并且所述上高速半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和所述下高速半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)被構(gòu)造為被物理地設(shè)置在由所述上電感器和所述下電感器產(chǎn)生的磁場(chǎng)內(nèi)，使得所述上高速半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和所述下高速半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)都被構(gòu)造為作為基本零電壓零電流的開(kāi)關(guān)元件工作，其中所述上高速半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和所述下高速半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)被構(gòu)造為當(dāng)由所述上變壓器次級(jí)電路和所述下變壓器次級(jí)電路中的相應(yīng)一個(gè)上的正電壓的增加控制時(shí)，在基本互補(bǔ)的時(shí)間導(dǎo)通；以及所述上輸出元件和所述下輸出元件處的輸出端子，在所述輸出端子上生成完全平衡的差分輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述上變壓器和所述下變壓器具有基本相同的線(xiàn)圈匝數(shù)比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述上變壓器和所述下變壓器的線(xiàn)圈匝數(shù)比被構(gòu)造為實(shí)現(xiàn)期望的輸出電壓范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述輸出被構(gòu)造為完全差分輸出，所述線(xiàn)圈匝數(shù)比還被構(gòu)造為匹配所述完全平衡的差分輸出上的期望阻抗。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述相對(duì)相位差是可調(diào)節(jié)的，以實(shí)現(xiàn)期望的輸出電壓范圍，同時(shí)維持所述完全平衡的差分輸出上的期望阻抗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述上變壓器和所述下變壓器的線(xiàn)圈匝數(shù)比被構(gòu)造為匹配所述完全平衡的差分輸出上的期望阻抗。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，由所述相位調(diào)制器生成的所述第一載波信號(hào)和第二載波信號(hào)具有固定占空比。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述源信號(hào)是包含小于20kHz的頻率的數(shù)據(jù)信號(hào)，并且所述相位調(diào)制器被構(gòu)造為在為20kHz的兩倍以上的基頻下運(yùn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述上電感器和下電感器都被纏繞在同一芯上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述芯為E形芯。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述芯是環(huán)形的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括上電流檢測(cè)電路，所述上電流檢測(cè)電路連接至所述上功率驅(qū)動(dòng)器，并被構(gòu)造為測(cè)量所述上功率驅(qū)動(dòng)器的電流輸出以及向所述相位調(diào)制器提供反饋以提供過(guò)電流保護(hù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，還包括下電流檢測(cè)電路，所述下電流檢測(cè)電路連接至所述下功率驅(qū)動(dòng)器，并被構(gòu)造為測(cè)量所述下功率驅(qū)動(dòng)器的電流輸出以及向所述相位調(diào)制器提供反饋以提供過(guò)電流保護(hù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括誤差校正電路，所述誤差校正電路連接在所述完全平衡的差分輸出和所述相位調(diào)制器之間，并且被構(gòu)造為減少失真和校正平衡。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，還包括功率因數(shù)校正電路和阻尼控制器，所述阻尼控制器連接在所述誤差校正電路和所述功率因數(shù)校正電路之間，并且被構(gòu)造為調(diào)整通過(guò)所述功率因數(shù)校正電路輸出的DC端電壓。
16.藝余)
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述上整流器級(jí)和所述下整流器級(jí)被構(gòu)造為分別使所述上次級(jí)電路和所述下次級(jí)電路中存在的所述第一載波信號(hào)和所述第二載波信號(hào)的載波頻率加倍。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述上整流器級(jí)和下整流器級(jí)是使用多個(gè)分立的二極管形成的。
19.藝余)
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述輸出被構(gòu)造為由于所述上高速半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和所述下高速半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)與相互高度連接的所述上電感器和所述下電感器的相互作用，而傳導(dǎo)雙向電流。
21.—種電路,包括第一變壓器電路和第二變壓器電路，所述第一變壓器電路和第二變壓器電路具有第一初級(jí)繞組和第二初級(jí)繞組以及第一次級(jí)繞組和第二次級(jí)繞組；初級(jí)電路，其包括具有輸入的相位調(diào)制器電路，所述相位調(diào)制器電路被構(gòu)造為接收源信號(hào)以及輸出具有可改變的相對(duì)相位差的第一和第二經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)；以及第一和第二諧振器電路，所述第一和第二諧振器電路連接至所述相位調(diào)制器以接收所述第一和第二經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)，并進(jìn)一步連接至所述第一變壓器電路和第二變壓器電路的相應(yīng)的第一初級(jí)繞組和第二初級(jí)繞組；以及第一次級(jí)電路和第二次級(jí)電路，其連接至所述第一變壓器和第二變壓器的相應(yīng)的第一次級(jí)繞組和第二次級(jí)繞組，所述第一次級(jí)電路和所述第二次級(jí)電路中的每一個(gè)都包括整流器級(jí)和低通濾波器，所述低通濾波器由電容器和電感器構(gòu)成，并被構(gòu)造為具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所述源信號(hào)的頻率且小于所述第一和第二經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)的頻率的轉(zhuǎn)折頻率，所述第一次級(jí)電路和所述第二次級(jí)電路中的每一個(gè)還包括相應(yīng)的第一和第二開(kāi)關(guān)，所述第一和第二開(kāi)關(guān)被構(gòu)造為提供到地的返回通路，所述第一次級(jí)電路和所述第二次級(jí)電路的各個(gè)低通濾波器的電感器被構(gòu)造為相互磁耦合，所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)被構(gòu)造為被物理地設(shè)置在由所述磁耦合的電感器產(chǎn)生的磁場(chǎng)內(nèi)，使得所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)被構(gòu)造為作為基本零電壓零電流的開(kāi)關(guān)元件工作，以在基本互補(bǔ)的時(shí)間傳導(dǎo)電流，并且在形成于所述低通濾波器上的輸出端子處生成完全平衡的差分輸出信號(hào)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電路，其中，所述低通濾波器電感器被纏繞在共同的芯上，并且具有至少O. 99的耦合系數(shù)，并且其中由所述低通濾波器電感器形成的磁場(chǎng)有助于所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)的內(nèi)部體二極管的導(dǎo)通。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電路，其中，所述低通濾波器電感器被纏繞在所述芯的平行芯柱上，且所述低通濾波器電感器的電感基本相同。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電路，其中，所述第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)被構(gòu)造為提供分別從所述第一次級(jí)電路的低通濾波器電感器和整流器級(jí)之間的第一節(jié)點(diǎn)流向地和從所述第二次級(jí)電路的低通濾波器電感器和整流器級(jí)之間的第二節(jié)點(diǎn)流向地的雙向高頻電流。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電路，還包括第一和第二功率驅(qū)動(dòng)器電路，所述第一和第二功率驅(qū)動(dòng)器電路連接至所述相位調(diào)制器電路以接收相應(yīng)的第一和第二經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)，并且具有連接至相應(yīng)的所述第一變壓器電路和第二變壓器電路的所述第一初級(jí)繞組和第二初級(jí)繞組的相應(yīng)輸出端。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電路，其中，所述相位調(diào)制器輸出所述第一和第二經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)，所述第一和第二經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)是相互有I度至89度的相位差異的基本相似的交流信號(hào)，I度和89度的相對(duì)相位差將導(dǎo)致所述完全平衡的差分輸出信號(hào)的最大電壓增益，45度的相對(duì)相位差將導(dǎo)致所述輸出信號(hào)基本無(wú)輸出電壓。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電路，還包括源信號(hào)發(fā)生器，該源信號(hào)發(fā)生器具有連接至所述相位調(diào)制器電路的輸出端，所述源信號(hào)發(fā)生器被構(gòu)造為生成正弦波信號(hào)形式的所述源信號(hào)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的電路，還包括第一和第二檢測(cè)電路，該第一和第二檢測(cè)電路分別連接至所述第一和第二功率驅(qū)動(dòng)器電路，以為所述相位調(diào)制器提供反饋回路，該相位調(diào)制器又被構(gòu)造為響應(yīng)于由所述第一和第二電流檢測(cè)電路提供的反饋回路而提供過(guò)電流保護(hù)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的電路，還包括輸出誤差校正電路，所述輸出誤差校正電路接收所述差分輸出信號(hào)作為輸入，并且具有連接至所述相位調(diào)制器電路的輸出端，以提供反饋回路從而減少失真和校正平衡。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的電路，包括阻尼控制器電路，所述阻尼控制器電路連接至所述誤差校正電路的輸出端，并且具有連接至功率因數(shù)校正電路的輸出端，所述功率因數(shù)校正電路連接至所述相位調(diào)制器電路和所述第一和第二功率驅(qū)動(dòng)器電路，所述阻尼控制器電路被構(gòu)造為接收來(lái)自所述誤差校正電路的誤差信號(hào)，并控制阻尼因數(shù)以調(diào)整所述功率因數(shù)校正電路的輸出端的電壓。
31.一種系統(tǒng),包括一個(gè)電路，其被構(gòu)造為提供與源信號(hào)成比例的功率輸出，所述源信號(hào)具有源頻率，所述功率輸出電路包括相位調(diào)制器，其被構(gòu)造為接收所述源信號(hào)并輸出第一和第二經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)以驅(qū)動(dòng)第一功率驅(qū)動(dòng)器電路和第二功率驅(qū)動(dòng)器電路，所述第一功率驅(qū)動(dòng)器電路和第二功率驅(qū)動(dòng)器電路又分別連接至相應(yīng)的第一變壓器電路和第二變壓器電路的第一初級(jí)繞組和第二初級(jí)繞組；以及第一整流器級(jí)和第二整流器級(jí)，所述第一整流器級(jí)和第二整流器級(jí)分別連接至相應(yīng)的所述第一變壓器電路和第二變壓器電路的第一次級(jí)繞組和第二次級(jí)繞組；第一低通濾波器和第二低通濾波器，所述第一低通濾波器和第二低通濾波器連接至相應(yīng)的第一整流器級(jí)和第二整流器級(jí)，所述第一低通濾波器和第二低通濾波器中的每一個(gè)都具有與電容器串聯(lián)連接的電感器，并被構(gòu)造為具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所述源信號(hào)的頻率且小于所述第一和第二經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)的頻率的轉(zhuǎn)折頻率；以及第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)，所述第一和第二開(kāi)關(guān)連接至所述第一和第二低通濾波器電感器與相應(yīng)的所述第一和第二整流器級(jí)之間的相應(yīng)接點(diǎn)，以提供到地的路徑，所述開(kāi)關(guān)具有控制端子，所述控制端子連接至所述第一和第二變壓器的相應(yīng)的所述第一和第二次級(jí)繞組，以在互補(bǔ)時(shí)間交替?zhèn)鲗?dǎo)電流至所述低通濾波器上的輸出端子，從而提供一個(gè)完全平衡的差分輸出信號(hào)，所述第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)被構(gòu)造為被物理地設(shè)置在由所述第一和第二低通濾波器中的第一和第二電感器產(chǎn)生的磁場(chǎng)內(nèi)，使得所述第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)被構(gòu)造為作為基本零電壓零電流的開(kāi)關(guān)元件工作，并且其中所述相位調(diào)制器電路被構(gòu)造為在所述第一和第二經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)之間提供相對(duì)相位差，所述相對(duì)相位差可改變以調(diào)整所述差分輸出信號(hào)的增益。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，所述功率輸出電路包括第一和第二功率驅(qū)動(dòng)器電路，所述第一和第二功率驅(qū)動(dòng)器電路串聯(lián)連接至相應(yīng)的第一和第二諧振器電路，所述第一和第二諧振器電路連接在所述相位調(diào)制器電路和所述第一和第二變壓器電路的所述應(yīng)的第一和第二初級(jí)繞組之間。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中，所述第一低通濾波器和第二低通濾波器的所述第一和第二電感器被纏繞在同一芯上，以獲得O. 99或更大的磁耦合系數(shù)。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，所述相位調(diào)制器電路被構(gòu)造為在I度到89度——包括89度——的范圍內(nèi)改變所述第一和第二經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)之間的相對(duì)相位差，并且其中所述功率輸出電路被構(gòu)造為當(dāng)所述第一和第二經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)之間的相對(duì)相位差是I度和89度時(shí)獲得所述差分輸出信號(hào)的最大增益， 并且當(dāng)所述第一和第二經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)之間的相對(duì)相位差是45度時(shí)不在所述差分輸出信號(hào)中輸出電壓。
全文摘要
一種用于提供與源信號(hào)成比例的功率輸出的裝置，包括相位調(diào)制器，該相位調(diào)制器以具有相對(duì)相位差和具有調(diào)制在其上的信號(hào)的載波波形驅(qū)動(dòng)上功率驅(qū)動(dòng)器和下功率驅(qū)動(dòng)器，并連接至一個(gè)諧振器電路以作為一個(gè)基本零電壓零電流的開(kāi)關(guān)元件工作，其中輸出被供給到相應(yīng)的上變壓器和下變壓器。所述變壓器上的相同的對(duì)稱(chēng)次級(jí)電路具有整流器級(jí)，該整流器級(jí)電連接至一個(gè)電感器，該電感器與上電容器串聯(lián)以形成上低通濾波器；以及高速半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，該高速半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)連接至所述電感器與所述整流器之間的節(jié)點(diǎn)，提供到地的返回通路。下次級(jí)電路電感器與所述上電感器高度連接(≥0.99)，并且在上輸出元件和下輸出元件之間形成的輸出與端電壓隔離，并利用雙向電流得以平衡。
文檔編號(hào)H02J1/10GK103038968SQ201180024110
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者陳學(xué)健 申請(qǐng)人:Ip音樂(lè)集團(tuán)有限公司