[发明专利]超高效率切换的功率逆变器和功率放大器

摘要

一种用于提供与源信号成比例的功率输出的装置，包括相位调制器，该相位调制器以具有相对相位差和具有调制在其上的信号的载波波形驱动上功率驱动器和下功率驱动器，并连接至一个谐振器电路以作为一个基本零电压零电流的开关元件工作，其中输出被供给到相应的上变压器和下变压器。所述变压器上的相同的对称次级电路具有：整流器级，该整流器级电连接至一个电感器，该电感器与上电容器串联以形成上低通滤波器；以及高速半导体开关，该高速半导体开关连接至所述电感器与所述整流器之间的节点，提供到地的返回通路。下次级电路电感器与所述上电感器高度连接（≥0.99），并且在上输出元件和下输出元件之间形成的输出与端电压隔离，并利用双向电流得以平衡。

主权项

一种用于提供与源信号成比例的功率输出的装置，所述源信号具有源频率，所述装置包括：相位调制器，其被构造为生成第一载波信号和第二载波信号，每个所述载波信号具有基本相同的载波波形、载波频率和占空比，所述第一载波信号和第二载波信号具有相对相位差，所述相位调制器还被构造为利用所述源信号调制所述第一载波信号和第二载波信号，并输出第一经调制的载波信号和第二经调制的载波信号；上变压器和下变压器，所述上变压器具有上变压器初级绕组和上变压器次级绕组，所述下变压器具有下变压器初级绕组和下变压器次级绕组，所述上变压器和下变压器被构造成相互基本上电磁相同，并在所述装置的初级和次级之间提供电气隔离；上功率驱动器电路，其被构造成由所述第一经调制的载波信号驱动，并从DC电源提取功率以向所述上变压器初级绕组输出有功率的经调制的载波信号，所述上功率驱动器电路可操作地连接至一个上谐振器电路，所述上功率驱动器电路被构造成作为基本零电压零电流的开关元件工作；下功率驱动器电路，其被构造成由所述第二经调制的载波信号驱动，并从所述DC电源提取功率以向所述下变压器初级绕组输出有功率的经调制的载波信号，所述下功率驱动器电路可操作地连接至下谐振器电路，所述下功率驱动器电路被构造成作为基本零电压零电流的开关元件工作；上次级电路，其电连接至所述上变压器次级绕组，该上次级电路绕组具有：上整流器级，所述上整流器级电连接至上电感器，所述上电感器与上电容器串联以形成上低通滤波器，所述上低通滤波器具有大于所述源频率且小于所述第一载波信号和第二载波信号频 率的转折频率，所述上低通滤波器还被构造为累积与所述源信号成比例的电压；上半导体开关，所述上半导体开关连接至地和上电感器与所述上整流器级之间的第一节点，并被构造为提供高频电流到地的返回通路；上输出元件，所述上输出元件连接至所述上电感器和所述上电容器之间的第二节点；下次级电路，其连接至所述下变压器次级绕组，所述下次级电路包括：下整流器级，所述下整流器级连接至下电感器，所述下电感器与下电容器串联以形成下低通滤波器，所述下低通滤波器被构造为具有远远大于所述源频率且小于所述第一载波信号和第二载波信号频率的转折频率，所述下低通滤波器还被构造为累积与所述源信号成比例的电压；下半导体开关，其连接至所述下电感器和所述下整流器级之间的第三节点，并被构造为提供高频电流到地的返回通路；下输出元件，其连接至所述下电感器和所述下电容器之间的第四节点；其中所述上电感器和所述下电感器被构造为相互磁耦合，并且所述上高速半导体开关和所述下高速半导体开关被构造为被物理地设置在由所述上电感器和所述下电感器产生的磁场内，使得所述上高速半导体开关和所述下高速半导体开关都被构造为作为基本零电压零电流的开关元件工作，其中所述上高速半导体开关和所述下高速半导体开关被构造为当由所述上变压器次级电路和所述下变压器次级电路中的相应一个上的正电压的增加控制时，在基本互补的时间导通；以及所述上输出元件和所述下输出元件处的输出端子，在所述输出端子上生成完全平衡的差分输出信号。