Ultra-high efficiency switching power inverter and power amplifierAn apparatus for providing a power output proportional to a source signal, including a phase modulator driving an upper and an lower power driver with carrier waveforms having a relative phase difference and having a signal modulated thereon, and coupled to a resonator circuit to operate as a substantially zero-voltage zero-current switching element, with the output fed into respective upper and lower transformers. Identical symmetrical secondary circuits on the transformers have a rectifier stage electrically connected to an inductor in series with an upper capacitor to form an upper low pass filter, and a high speed semiconductor switch coupled to a node between the inductor and rectifier stage provides a return path to ground. The lower secondary circuit inductor is highly coupled (>=0.99) to the upper inductor, and an output formed across the upper and lower output elements is isolated from rail voltage and balanced with bi-directional current.One kind is used for providing the device with the proportional power stage of source signal, and described source signal has source frequency, and described device comprises:phase-modulator, it is constructed to generate first carrier signal and the second carrier signal, each described carrier signal has essentially identical carrier waveform, carrier frequency and duty ratio, described first carrier signal and the second carrier signal have relative phase difference, described phase-modulator also is constructed to utilize described source signal to modulate described first carrier signal and the second carrier signal, and exports the first modulated carrier signal and the second modulated carrier signal;upper transformer and lower transformer, described upper transformer has upper primary winding and upper transformer secondary output winding, described lower transformer has lower primary winding and lower transformer secondary output winding, described upper transformer is configured to mutually with lower transformer that electromagnetism is identical basically, and provides electrical isolation between the primary and secondary of described device;upper power driver circuit, it is configured to be driven by the described first modulated carrier signal, and extract power so that the modulated carrier signal of power to be arranged to described upper primary winding output from the dc power supply, described upper power driver circuit may be operably coupled to a upper resonator circuit, and described upper power driver circuit is configured to the switch element work as basic zero-voltage zero-current;lower power driver circuit, it is configured to be driven by the described second modulated carrier signal, and extract power so that the modulated carrier signal of power to be arranged to described lower primary winding output from described dc power supply, described lower power driver circuit may be operably coupled to lower resonator circuit, and described lower power driver circuit is configured to the switch element work as basic zero-voltage zero-current;upper secondary circuit, it is electrically connected to described upper transformer secondary output winding, should have by upper secondary circuit winding: upper rectifier stage, described upper rectifier stage is electrically connected to inductor, described upper inductor and upper capacitor's seriesu are to form upper low pass filter, described upper low pass filter has greater than described source frequency and less than the corner frequency of described first carrier signal and the second frequency of carrier signal, and described upper low pass filter also is constructed to accumulation and the proportional voltage of described source signal; semiconductor-on-insulator switch, described semiconductor-on-insulator switch be connected to and upper inductor and described upper rectifier stage between first node, and be constructed to provide high-frequency current to arrive the return path on ground; upper output element, described upper output element are connected to the section point between described upper inductor and the described upper capacitor;lower secondary circuit, it is connected to described lower transformer secondary output winding, described lower secondary circuit comprises: lower rectifier stage, described lower rectifier stage is connected to lower inductor, described lower inductor and lower capacitor's seriesu are to form lower low pass filter, described lower low pass filter is constructed to have and is far longer than described source frequency and less than the corner frequency of described first carrier signal and the second frequency of carrier signal, described lower low pass filter also is constructed to accumulation and the proportional voltage of described source signal; lower semiconductor switch, it is connected to the 3rd node between described lower inductor and the described lower rectifier stage, and is constructed to provide high-frequency current to arrive the return path on ground; lower output element, it is connected to the 4th node between described lower inductor and the described lower capacitor;wherein said upper inductor and described lower inductor are constructed to mutual magnetic coupling, and described upper high-speed semiconductor switch and described lower high-speed semiconductor switch are constructed to physically be arranged in the magnetic field that is produced by described upper inductor and described lower inductor, so that described upper high-speed semiconductor switch and described lower high-speed semiconductor switch all are constructed to the switch element work as basic zero-voltage zero-current, when wherein said upper high-speed semiconductor switch and described lower high-speed semiconductor switch are constructed to the increase control of the positive voltage on by corresponding in described upper transformer secondary output circuit and the described lower tra...
초고효율 스위칭 전력 인버터 및 전력 증폭기소스 신호에 비례하는 전력 출력을 제공하기 위한 장치는, 상대 위상차를 가지며 그 상에서 신호가 변조되는 반송파 파형들로 상부 전력 드라이버 및 하부 전력 드라이버를 구동하는 위상 변조기를 포함하며, 실질적으로 제로-전압 제로-전류 스위칭 엘리먼트로서 동작하도록 공진기 회로에 연결되고, 출력은 각각의 상부 변압기 및 하부 변압기로 공급된다. 변압기들 상의 동일한 대칭적인 2차 회로들은 상부 저역 통과 필터를 형성하기 위해서 상부 커패시터와 직렬로 연결되는 인덕터에 전기적으로 접속된 정류기 스테이지를 가지며, 인덕터와 정류기 스테이지 사이의 노드에 연결된 고속 반도체 스위치는 접지로의 리턴 경로를 제공한다. 하부 2차 회로 인덕터는 상부 인덕터에 고도로 결합되고(>=0.99), 상부 출력 엘리먼트 및 하부 출력 엘리먼트 양단에 형성되는 출력은 레일 전압으로부터 분리되며, 양방향 전류로 밸런싱된다.소스 신호 - 상기 소스 신호는 소스 주파수를 가짐 - 에 비례하는 전력 출력을 제공하기 위한 장치로서,실질적으로 동일한 반송파 파형들, 반송파 주파수들 및 듀티 사이클들을 각각 갖는 제1 및 제2 반송파 신호들을 생성하도록 구성된 위상 변조기 - 상기 제1 및 제2 반송파 신호들은 상대 위상차를 갖고, 상기 위상 변조기는, 상기 소스 신호에 의해 상기 제1 및 제2 반송파 신호들을 변조하며, 제1 및 제2 변조된 반송파 신호들을 출력하도록 또한 구성됨 -;상부 변압기 및 하부 변압기 - 상기 상부 변압기는 상부 변압기 1차 권선 및 상부 변압기 2차 권선을 갖고, 상기 하부 변압기는 하부 변압기 1차 권선 및 하부 변압기 2차 권선을 갖고, 상기 상부 변압기 및 상기 하부 변압기는, 실질적으로 서로 전자기적으로 동일하며, 상기 장치의 1차 스테이지와 2차 스테이지 사이의 전기적 분리를 제공하도록 구성됨 -;상기 제1 변조된 반송파 신호에 의해 구동되며, DC 공급 장치로부터 전력을 인출하여, 전력 공급되는 변조된 반송파 신호를 상기 상부 변압기 1차 권선으로 출력하도록 구성된 상부 전력 드라이버 회로 - 상기 상부 전력 드라이버 회로는 상부 공진기 회로에 동작가능하게 연결되며, 상기 상부 전력 드라이버 회로는 실질적으로 제로-전압 제로-전류 스위칭 엘리먼트로서 동작하도록 구성됨 -;제2 변조된 반송파에 의해 구동되며, 상기 DC 공급 장치로부터 전력을 인출하여, 전력 공급되는 변조된 반송파 신호를 상기 하부 변압기 1차 권선으로 출력하도록 구성된 하부 전력 드라이버 회로 - 상기 하부 전력 드라이버 회로는 하부 공진기 회로에 동작가능하게 연결되며, 상기 하부 전력 드라이버 회로는 실질적으로 제로-전압 제로-전류 스위칭 엘리먼트로서 동작하도록 구성됨 -;상기 상부 변압기 2차 권선에 전기적으로 연결된 상부 2차 회로 - 상기 상부 2차 회로의 권선은, 소스 주파수보다는 높으며 상기 제1 및 제2 반송파 신호들보다는 낮은 코너 주파수를 갖는 상부 저역 통과 필터를 형성하기 위해서 상부 커패시터와 직렬로 연결된 상부 인덕터에 전기적으로 연결되는 상부 정류기 스테이지를 갖고, 상기 상부 저역 통과 필터는 상기 소스 신호에 비례하는 전압을 적분하도록 또한 구성되고, 상부 반도체 스위치는 상기 상부 인덕터와 상기 상부 정류기 스테이지 사이의 제1 노드 및 접지에 연결되며, 접지로의 고주파수 전류에 대한 리턴 경로를 제공하도록 구성되고, 상부 출력 엘리먼트는 상기 상부 인덕터와 상기 상부 커패시터 사이의 제2 노드에 연결됨 -;상기 하부 변압기 2차 권선에 연결된 하부 2차 회로 - 상기 하부 2차 회로는, 실질적으로 상기 소스 주파수보다는 높으며 상기 제1 및 제2 반송파 신호들의 주파수들보다는 낮은 코너 주파수를 갖도록 구성된 하부 저역 통과 필터를 형성하기 위해서 하부 커패시터와 직렬로 연결된 하부 인덕터에 연결되는 하부 정류기 스테이지를 포함하고, 상기 하부 저역 통과 필터는 상기 소스 신호에 비례하는 전압을 적분하도록 또한 구성되고, 하부 반도체 스위치는 상기 하부 인덕터와 상기 하부 정류기 스테이지 사이의 제3 노드에 연결되며, 접지로의 고주파수 전류에 대한 리턴 경로를 제공하도록 구성되고, 하부 출력 엘리먼트는 상기 하부 인덕터와 상기 하부 커패시터 사이의 제4 노드에 연결됨 -; 및완전 밸런싱된 차동 출력 신호(fully balanced differential output signal)가 생성되는 상기 상부 출력 엘리먼트 및 상기 하부 출력 엘리먼트에서의 출력 단자들을 포함하고,상기 상부 인덕터 및 상기 하부 인덕터는 서로 자기적으로 결합되도록 구성되고, 고속의 상기 상부 반도체 스위치 및 상기 하부 반도체 스위치가 실질적으로 제로-전압 제로-전류 스위칭 엘리먼트들로서 동작하게 구성되도록, 고속의 상기 상부 반도체 스위치 및 상기 하부 반도체 스위치는 상기 상부 인덕터 및 상기 하부 인덕터에 의해 생성되는 자기장 내에 물리적으로 배치되도록 구성되며, 고속의 상기 상부 반도체 스위치 및 상기 하부 반도체 스위치는, 상부 변압기 2차측 및 하부 변압기 2차측 중 각자의 2차측에서의 포지티브 전압의 증가에 의해 제어되는 경우에 실질적으로 상보적인 시간들에서 전도 상태가 되도록 구성되는 장치.