Контроллер коммутатора каскада повышающего преобразователя - заявка 2017100449 на патент на изобретение в РФ

1. Контроллер коммутатора, содержащий:
набор из одного или нескольких входов контроллера, включающий в себя:
вход для трансформатора, выполненный с возможностью приема сигнала трансформатора от электронного трансформатора; и
логическую схему контроллера, выполненную с возможностью:
обнаружения фронтовых переходов сигнала трансформатора;
генерации управляющего сигнала коммутатора для коммутатора, выполненного с возможностью влияния на путь тока катушки индуктивности, соединенной с электронным трансформатором; и
синхронизации подачи управляющего сигнала коммутатора с фронтовыми переходами.
2. Контроллер коммутатора по п. 1, в котором ток катушки индуктивности протекает через коммутатор в качестве тока коммутатора и возвращается к электронному трансформатору, когда коммутатор замкнут.
3. Контроллер коммутатора по п. 2, в котором ток катушки индуктивности выпрямляется и подается на нагрузку, когда коммутатор разомкнут.
4. Контроллер коммутатора по п. 3, в котором после подачи управляющего сигнала коммутатора ток катушки индуктивности увеличивается приблизительно линейно со скоростью, определенной в соответствии с напряжением сигнала трансформатора и индуктивностью катушки индуктивности.
5. Контроллер коммутатора по п. 4, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью задержки подачи управляющего сигнала коммутатора после фронтовых переходов сигнала трансформатора на интервал задержки, при этом интервал задержки приводит к пиковому току катушки индуктивности, при этом пиковый ток катушки индуктивности больше, чем порог минимального пикового тока катушки индуктивности, и меньше, чем порог максимального тока катушки индуктивности.
6. Контроллер коммутатора по п. 3, в котором:
входы контроллера включают в себя вход считывания, выполненный с возможностью приема сигнала считывания, указывающего на ток коммутатора; и
логическая схема контроллера выполнена с возможностью управления управляющим сигналом коммутатора дополнительно в соответствии с сигналом считывания.
7. Контроллер коммутатора по п. 6, в котором:
входы контроллера включают в себя вход для нагрузки, выполненный с возможностью приема сигнала нагрузки, указывающего на напряжение нагрузки; и
логическая схема контроллера выполнена с возможностью управления управляющим сигналом коммутатора дополнительно в соответствии с сигналом нагрузки.
8. Контроллер коммутатора по п. 7, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью подачи управляющего сигнала коммутатора один раз за полупериод сигнала трансформатора.
9. Контроллер коммутатора по п. 8, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью подачи управляющего сигнала коммутатора, предшествующего фронтовому переходу от положительного к отрицательному значению сигнала трансформатора на минимальный интервал, при этом минимальный интервал определяется в соответствии с порогом минимального пикового тока катушки индуктивности.
10. Контроллер коммутатора по п. 9, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью подачи управляющего сигнала коммутатора, предшествующего фронтовому переходу от положительного к отрицательному значению на максимальный период, при этом максимальный период определяется в соответствии с порогом максимального тока катушки индуктивности.
11. Контроллер коммутатора по п. 8, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью прекращения подачи управляющего сигнала коммутатора после фронтового перехода от положительного к отрицательному значению сигнала трансформатора.
12. Контроллер коммутатора по п. 11, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью прекращения подачи управляющего сигнала коммутатора после фронтового перехода от положительного к отрицательному значению в соответствии с инициирующим значением сигнала считывания.
13. Контроллер коммутатора по п. 12, в котором инициирующее значение сигнала считывания указывает на нулевой ток катушки индуктивности.
14. Контроллер коммутатора по п. 12, в котором инициирующее значение сигнала считывания соответствует положительному значению тока катушки индуктивности, и инициирующее значение передается в цепь нагрузки.
15. Контроллер коммутатора по п. 7, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью подачи и прекращения подачи управляющего сигнала коммутатора несколько раз за полупериод сигнала трансформатора.
16. Контроллер коммутатора по п. 15, в котором логическая схема контроллера включает в себя вход разрешения многоимпульсного режима, выполненный с возможностью предотвращения нескольких подач управляющего сигнала коммутатора за один полупериод сигнала трансформатора до обнаружения сигнала считывания, превышающего заданный порог.
17. Контроллер коммутатора по п. 15, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью сначала подавать управляющий сигнал коммутатора, предшествующий фронтовому переходу от положительного к отрицательному значению на величину многоимпульсного интервала, при этом многоимпульсный интервал включает в себя интервал зарядки и интервал рассеяния, при этом интервал зарядки достаточен для зарядки катушки индуктивности в соответствии с порогом минимального пикового тока катушки индуктивности, и при этом интервал рассеяния достаточен, чтобы охватить множество циклов рассеяния.
18. Контроллер коммутатора по п. 17, в котором каждый из циклов рассеяния включает в себя прекращение подачи управляющего сигнала коммутатора в течение первой продолжительности времени и подачу управляющего сигнала коммутатора в течение второй продолжительности времени.
19. Контроллер коммутатора по п. 17, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью определения продолжительности многоимпульсного интервала в соответствии с сигналом нагрузки.
20. Контроллер коммутатора по п. 7, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью:
инициализации в состояние "включено" с подачей управляющего сигнала коммутатора; и
отслеживания колебательного сигнала, указывающего осцилляцию трансформатора, и сигнала фронта, указывающего фронтовой переход сигнала трансформатора.
21. Контроллер коммутатора по п. 20, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью:
реагирования на обнаружение подачи и колебательного сигнала, и сигнала фронта при нахождении в состоянии "включено" следующим образом:
прекращение подачи управляющего сигнала коммутатора;
переход в состояние "фронт"; и
отслеживание сигнала "сравнение с нижним порогом", указывающего на то, что сигнал считывания ниже нижнего порога.
22. Контроллер коммутатора по п. 21, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью:
реагирования на обнаружение сигнала "сравнение с нижним порогом", поданного при нахождении в состоянии "фронт", следующим образом:
очистка счетчика "выключено";
переход в состояние "выключено"; и
отслеживание сигнала истечения времени для "выключено", указывающего на то, что счетчик "выключено" превышает максимальный порог.
23. Контроллер коммутатора по п. 22, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью:
реагирования на обнаружение сигнала истечения времени для "выключено" при нахождении в состоянии "выключено" следующим образом:
подача управляющего сигнала коммутатора; и
переход в состояние "включено".
24. Контроллер коммутатора по п. 22, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью:
реагирования, при нахождении в состоянии "выключено", на обнаружение подачи и колебательного сигнала, и сигнала "сравнение с верхним порогом" следующим образом:
прекращение подачи управляющего сигнала коммутатора;
очистка счетчика "выключено" режима непрерывного тока;
переход в состояние "выключено" режима непрерывного тока; и
отслеживание счетчика "выключено" режима непрерывного тока, указывающего на продолжительность состояния "выключено" режима непрерывного тока.
25. Контроллер коммутатора по п. 24, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью:
реагирования, при нахождении в состоянии "выключено" режима непрерывного тока, на обнаружение превышения счетчиком "выключено" режима непрерывного тока порога "выключено" режима непрерывного тока следующим образом:
подача управляющего сигнала коммутатора;
очистка счетчика "включено" режима непрерывного тока; и
переход в состояние "включено" режима непрерывного тока.
26. Контроллер коммутатора по п. 25, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью:
реагирования, при нахождении в состоянии "включено" режима непрерывного тока, на обнаружение сигнала "сравнение с верхним порогом" следующим образом:
прекращение подачи управляющего сигнала коммутатора;
очистка счетчика "выключено" режима непрерывного тока; и
переход в состояние "выключено" режима непрерывного тока; и
реагирования, при нахождении в состоянии "включено" режима непрерывного тока, на обнаружение превышения счетчиком "включено" режима непрерывного тока порога "включено" режима непрерывного тока и отсутствие подачи сигнала "сравнение с нижним порогом" следующим образом:
прекращение подачи управляющего сигнала коммутатора;
очистка счетчика "выключено"; и
переходом в состояние "выключено".
27. Контроллер коммутатора по п. 7, в котором логическая схема контроллера включает в себя:
первое устройство сравнения, выполненное с возможностью генерации сигнала "сравнение с верхним порогом" в соответствии с сигналом считывания и сигналом верхнего опорного напряжения; и
второе устройство сравнения, выполненное с возможностью генерации сигнала "сравнение с нижним порогом" в соответствии с сигналом считывания и сигналом нижнего опорного напряжения.
28. Контроллер коммутатора по п. 27, в котором логическая схема контроллера включает в себя:
детектор колебаний, выполненный с возможностью генерации колебательного сигнала в соответствии с сигналом "сравнение с нижним порогом", при этом колебательный сигнал устанавливается равным значению "истина" и остается "истиной" кроме тех случаев, когда сигнал "сравнение с нижним порогом" отсутствует в течение времени, превышающего предварительно определенный интервал.
29. Низковольтное устройство, пригодное для использования с электронным трансформатором, выполненным с возможностью генерации выходного сигнала трансформатора, включающего в себя выходной ток трансформатора и выходное напряжение трансформатора, причем низковольтное устройство содержит:
каскад повышающего преобразователя, содержащий:
катушку индуктивности, выполненную с возможностью приема выходного тока трансформатора в качестве тока катушки индуктивности;
выпрямитель, выполненный с возможностью генерации выпрямленного тока путем выпрямления тока катушки индуктивности;
коммутатор, выполненный с возможностью влияния на путь тока для выпрямленного тока в соответствии с управляющим сигналом коммутатора; и
контроллер, содержащий:
по меньшей мере один вход контроллера, включающий в себя:
вход для трансформатора, выполненный с возможностью приема выходного напряжения трансформатора; и
логическую схему контроллера, выполненную с возможностью синхронизации переходов управляющего сигнала коммутатора с переходами выходного сигнала трансформатора, указанными посредством входа для трансформатора.
30. Устройство по п. 29, в котором каскад повышающего преобразователя дополнительно включает в себя:
конденсатор, соединенный параллельно выходу каскада повышающего преобразователя;
диод, включающий в себя анод, соединенный с узлом коммутатора, и катод, соединенный с первой клеммой выхода каскада повышающего преобразователя; и
при этом коммутатор включает в себя первую выходную клемму, соединенную с узлом коммутатора, и при этом коммутатор выполнен с возможностью отбирать ток коммутатора из узла коммутатора, при этом ток коммутатора приблизительно равен:
выпрямленному току, когда управляющий сигнал коммутатора подается; и
нулю, когда управляющий сигнал коммутатора не подается.
31. Устройство по п. 30, в котором логическая схема контроллера выполнена с возможностью синхронизации управляющего сигнала коммутатора с переходами выходного сигнала трансформатора, при этом пиковый ток катушки индуктивности больше, чем порог минимального пикового тока катушки индуктивности и меньше, чем предел максимального тока катушки индуктивности.
32. Способ управления коммутатором, содержащий этапы, на которых:
принимают набор из одного или нескольких входных сигналов контроллера, при этом входные сигналы контроллера включают в себя выходной сигнал электронного трансформатора; и
генерируют управляющий сигнал коммутатора на основании, по меньшей мере частично, входных сигналов контроллера, при этом управляющий сигнал коммутатора выполнен с возможностью управления состоянием проводимости коммутатора, выполненного с возможностью влияния на путь тока для выпрямленного тока, генерируемого выпрямителем, выполненным с возможностью выпрямления тока катушки индуктивности, соединенной с выходом трансформатора; и
синхронизируют подачу управляющего сигнала коммутатора с переходами выходного сигнала трансформатора.
33. Способ по п. 32, в котором этап, на котором генерируют управляющий сигнал коммутатора, включает в себя этапы, на которых:
инициализируют в состояние "выключено" с подаваемым управляющим сигналом коммутатора;
отслеживают колебательный сигнал, указывающий осцилляцию трансформатора, сигнал "фронт", указывающий фронтовой переход выходного сигнала трансформатора, сигнал "сравнение с верхним порогом", указывающий ток катушки индуктивности в соответствии с порогом максимального тока катушки индуктивности, и сигнал "сравнение с нижним порогом", указывающий ток катушки индуктивности в соответствии с порогом минимального пикового тока катушки индуктивности; и
реагируют, при нахождении в состоянии "выключено", на обнаружение подачи и колебательного сигнала, и сигнала "сравнение с верхним порогом" следующим образом:
прекращают подачу управляющего сигнала коммутатора;
очищают счетчик "выключено" режима непрерывного тока, указывающий на продолжительность состояния "выключено" режима непрерывного тока; и
переходят в состояние "выключено" режима непрерывного тока.
34. Способ по п. 33, дополнительно содержащий этапы, на которых:
реагируют, при нахождении в состоянии "выключено" режима непрерывного тока, на обнаружение превышения счетчиком "выключено" режима непрерывного тока порога "выключено" режима непрерывного тока следующим образом:
подают управляющий сигнал коммутатора;
очищают счетчик "включено" режима непрерывного тока, указывающий на продолжительность состояния "включено" режима непрерывного тока; и
переходят в состояние "включено" режима непрерывного тока.
35. Устройство по п. 34, дополнительно содержащее:
реагирование, при нахождении в состоянии "включено" режима непрерывного тока, на обнаружение сигнала "сравнение с верхним порогом" следующим образом:
прекращают подачу управляющего сигнала коммутатора;
очищают счетчик "выключено" режима непрерывного тока; и
переходят в состояние "выключено" режима непрерывного тока; и
реагирование, при нахождении в состоянии "включено" режима непрерывного тока, на обнаружение:
превышения счетчиком "включено" режима непрерывного тока порога "выключено" режима непрерывного тока; и
отсутствия подачи сигнала "сравнение с нижним порогом";
посредством перехода в состояние "выключено".
Наверх