Системная архитектура зарядного устройства для акумуляторов на базе устройств питания на основе нитрида галлия - заявка 2017102579 на патент на изобретение в РФ

1. Зарядное устройство для аккумуляторов, содержащее:
первый и второй проводники линии постоянного тока;
выпрямитель переменного тока в постоянный ток, соединенный с первым и вторым проводниками линии постоянного тока и выполненный с возможностью преобразования напряжений переменного тока в напряжение линии постоянного тока на первом и втором проводниках линии постоянного тока; и
преобразователь постоянного тока в постоянный ток, содержащий первую и вторую пару выходных клемм, первую и вторую входные клеммы, соединенные с первым и вторым проводниками линии постоянного тока, первый переключатель, соединенный с одной из первой пары выходных клемм, и второй переключатель, соединенный с одной из второй пары выходных клемм,
причем преобразователь постоянного тока в постоянный ток выполнен с возможностью выдачи постоянного тока для заряда аккумулятора низкого напряжения, соединенного с первой парой выходных клемм, в зависимости от напряжения линии постоянного тока, когда первый переключатель замкнут, а второй переключатель разомкнут, и также с возможностью выдачи постоянного тока для заряда аккумулятора высокого напряжения, соединенного со второй парой выходных клемм, в зависимости от напряжения линии постоянного тока, когда первый переключатель разомкнут, а второй переключатель замкнут.
2. Зарядное устройство по п. 1, в котором преобразователь постоянного тока в постоянный ток также выполнен с возможностью работы в резонансном режиме преобразователя, когда первый переключатель замкнут, а второй переключатель разомкнут, и с возможностью работы в понижающем режиме преобразователя, когда первый переключатель разомкнут, а второй переключатель замкнут.
3. Зарядное устройство по п. 1, в котором преобразователь постоянного тока в постоянный ток содержит множество силовых переключателей, соединенных последовательно между первой и второй входными клеммами.
4. Зарядное устройство по п. 3, в котором силовые переключатели представляют собой транзисторы на основе нитрида галлия.
5. Зарядное устройство по п. 3, в котором множество силовых переключателей содержит с первого по четвертый силовые переключатели, другая из второй пары выходных клемм соединена со второй выходной клеммой, а преобразователь постоянного тока в постоянный ток также содержит:
катушку индуктивности, соединенную с промежуточной точкой между вторым и третьим силовыми переключателями;
трансформатор, содержащий первичную обмотку и первую вторичную обмотку, причем первичная обмотка соединяет катушку индуктивности со вторым переключателем; и
первый конденсатор, соединяющий первичную обмотку с четвертым силовым переключателем.
6. Зарядное устройство по п. 5, в котором трансформатор также содержит вторую вторичную обмотку, соединенную последовательно с первой вторичной обмоткой, а другая из пары первых выходных клемм соединена с промежуточной точкой между первой и второй вторичными обмотками.
7. Зарядное устройство по п. 6, в котором преобразователь постоянного тока в постоянный ток также содержит:
первый узел соединения, который соединен с одной из первой пары выходных клемм, когда первый переключатель замкнут;
третий переключатель, который, когда замкнут, соединяет первый узел соединения с первой вторичной обмоткой; и
четвертый переключатель, который, когда замкнут, соединяет первый узел соединения со второй вторичной обмоткой.
8. Зарядное устройство по п. 7, в котором третий и четвертый переключатели представляют собой полевые транзисторы со структурой металл-оксид-полупроводник.
9. Зарядное устройство по п. 7, в котором преобразователь постоянного тока в постоянный ток также содержит:
второй узел соединения, расположенный между первым переключателем и одной из первой пары выходных клемм;
третий узел соединения, расположенный между другой из первой пары выходных клемм в промежуточной точке между первой и второй вторичными обмотками; и
второй конденсатор, расположенный между вторым и третьим узлами соединения.
10. Зарядное устройство по п. 1, в котором выпрямитель переменного тока в постоянный ток содержит повышающий выпрямитель типа Виенна.
11. Зарядное устройство по п. 1, в котором выпрямитель переменного тока в постоянный ток содержит:
первую, вторую и третью входные клеммы;
промежуточный узел;
первый и второй узлы соединения, соответственно соединенные с первым и вторым проводниками линии постоянного тока;
первую катушку индуктивности и первую пару переключателей высокой мощности, выполненных с возможностью соединения первой входной клеммы с промежуточным узлом, когда первая пара переключателей высокой мощности замкнута;
вторую катушку индуктивности и вторую пару переключателей высокой мощности, выполненных с возможностью соединения второй входной клеммы с промежуточным узлом, когда вторая пара переключателей высокой мощности замкнута;
третью катушку индуктивности и третью пару переключателей высокой мощности, выполненных с возможностью соединения третьей входной клеммы с промежуточным узлом, когда третья пара переключателей высокой мощности замкнута;
первый конденсатор, имеющий одну клемму, соединенную с промежуточным узлом, и другую клемму, соединенную с первым узлом соединения; и
второй конденсатор, имеющий одну клемму, соединенную с промежуточным узлом, и другую клемму, соединенную со вторым узлом соединения.
12. Зарядное устройство по п. 11, в котором переключатели высокой мощности первой, второй и третьей пары представляют собой транзисторы на основе нитрида галлия.
13. Зарядное устройство для аккумуляторов, содержащее:
первый и второй проводники линии постоянного тока;
повышающий выпрямитель типа Виенна, соединенный с первым и вторым проводниками линии постоянного тока и выполненный с возможностью преобразования напряжений переменного тока в напряжение линии постоянного тока на первом и втором проводниках линии постоянного тока;
преобразователь постоянного тока в постоянный ток, содержащий первую и вторую пару выходных клемм, первую и вторую входные клеммы, соединенные с первым и вторым проводниками линии постоянного тока, первый переключатель, соединенный с одной из первой пары выходных клемм, и второй переключатель, соединенный с одной из второй пары выходных клемм,
причем преобразователь постоянного тока в постоянный ток выполнен с возможностью работы в резонансном режиме преобразователя, когда первый переключатель замкнут, а второй переключатель разомкнут, и с возможностью работы в понижающем режиме преобразователя, когда первый переключатель разомкнут, а второй переключатель замкнут.
14. Зарядное устройство по п. 13, в котором преобразователь постоянного тока в постоянный ток содержит множество транзисторов на основе нитрида галлия, соединенных последовательно между первой и второй входными клеммами.
15. Зарядное устройство по п. 13, в котором повышающий выпрямитель типа Виенна содержит:
первую, вторую и третью входные клеммы;
промежуточный узел;
первый и второй узлы соединения, соответственно соединенные с первым и вторым проводниками линии постоянного тока;
первую катушку индуктивности и первую пару переключателей высокой мощности, выполненных с возможностью соединения первой входной клеммы с промежуточным узлом, когда первая пара переключателей высокой мощности замкнута;
вторую катушку индуктивности и вторую пару переключателей высокой мощности, выполненных с возможностью соединения второй входной клеммы с промежуточным узлом, когда вторая пара переключателей высокой мощности замкнута;
третью катушку индуктивности и третью пару переключателей высокой мощности, выполненных с возможностью соединения третьей входной клеммы с промежуточным узлом, когда третья пара переключателей высокой мощности замкнута;
первый конденсатор, имеющий одну клемму, соединенную с промежуточным узлом, и другую клемму, соединенную с первым узлом соединения; и
второй конденсатор, имеющий одну клемму, соединенную с промежуточным узлом, и другую клемму, соединенную со вторым узлом соединения,
причем переключатели высокой мощности первой, второй и третьей пары представляют собой транзисторы на основе нитрида галлия.
16. Преобразователь постоянного тока в постоянный ток, содержащий:
первую пару выходных клемм;
первую и вторую входные клеммы;
первый переключатель, соединенный с одной из первой пары выходных клемм;
множество силовых переключателей, соединенных последовательно между первой и второй входными клеммами;
первый узел соединения, соединенный соответствующими электрическими проводниками с последним из соединенных последовательно силовых переключателей, со второй входной клеммой и с одной из первой пары выходных клемм;
второй узел соединения, расположенный вдоль электрического проводника, соединяющего два силовых переключателя;
последовательное соединение, соединяющее первый и второй узлы соединения, которое содержит катушку индуктивности, первичную обмотку трансформатора и первый конденсатор;
третий узел соединения, соединенный соответствующими электрическими проводниками с первым конденсатором, первым переключателем и первичной обмоткой трансформатора; и
второй конденсатор, который соединяет первую выходную клемму первой пары выходных клемм со второй выходной клеммой первой пары выходных клемм,
причем первый переключатель расположен между третьим узлом соединения и второй выходной клеммой первой пары выходных клемм, а преобразователь постоянного тока в постоянный ток выполнен с возможностью работы в понижающем режиме преобразователя, когда первый переключатель замкнут.
17. Преобразователь по п. 16, в котором силовые переключатели представляют собой транзисторы на основе нитрида галлия.
18. Преобразователь по п. 16, также содержащий:
вторую пару выходных клемм;
четвертый узел соединения;
второй переключатель, расположенный между четвертым узлом соединения и первой выходной клеммой второй пары выходных клемм;
первую и вторую вторичные обмотки трансформатора, соединенные последовательно;
первый транзистор, расположенный между первой вторичной обмоткой и четвертым узлом соединения; и
второй транзистор, расположенный между второй вторичной обмоткой и четвертым узлом соединения,
причем преобразователь постоянного тока в постоянный ток выполнен с возможностью работы в резонансном режиме преобразователя, когда первый переключатель разомкнут, а второй переключатель замкнут.
19. Преобразователь по п. 18, в котором вторая выходная клемма второй пары выходных клемм соединена с промежуточной точкой между первой и второй вторичными обмотками.
20. Преобразователь по п. 19, который также содержит:
пятый узел соединения, расположенный между вторым переключателем и первой выходной клеммой второй пары выходных клемм;
шестой узел соединения, расположенный между второй выходной клеммой второй пары выходных клемм и промежуточной точкой между первой и второй вторичными обмотками;
и третий конденсатор, соединяющий пятый узел соединения и шестой узел соединения.
Наверх