[发明专利]同步整流器及其在切换电源中的使用以及切换电源

说明书

本发明涉及一种同步整流器(1)，其整流作为输入信号的交流电压信号和/或前馈作为输入信号的直流电压信号以用作输出信号，至少包括：具有至少一个可控开关元件(12)的整流单元(5)；平滑单元(7)，其连接到整流单元(5)的下游并且平滑由整流单元(5)整流或前馈的信号并且提供该信号用作输出信号(Ua)；控制逻辑系统(2，3，4)，其利用输入信号和来自平滑单元(7)的输出信号(Ua)来驱动整流单元(5)。

技术领域

本发明涉及一种同步整流器、在切换电源中这种同步整流器的使用以及具有这种同步整流器的切换电源。

背景技术

所有的电子设备，特别是自动化技术的现场设备，都需要电源。

自动化技术的现场设备被应用于记录和/或影响过程变量。示例性的这样的现场设备包括料位测量设备、质量流量测量设备、压力和温度测量设备、pH氧化还原潜力测量设备、传导性测量设备等，作为传感器，它们分别记录相应过程变量或料位、流量、压力、温度、pH值和传导率值。用于影响过程变量的是所谓的致动器，例如阀，其控制管道部分或者泵中流体的流量，其改变容器中的料位。因此，原则上，所有那些被用于靠近过程并且输送或处理过程相关信息的设备都被称作现场设备。因此，与本发明相关，该术语现场设备包括所有类型的测量设备和致动器，以及例如在总线系统中集成的/可集成的的网关、无线电适配器和其他总线部件。

恩德莱斯和豪瑟尔企业集团大量的生产和售卖这样的现场设备。

正如已经提到的那样，这样的现场设备需要电源。本领域公知的是从电网向设备或现场设备供应电能基本上有三个变种。对所有的三个变种，在电网操作的情况下，利用至少一个变压器的伽伐尼隔离(galvanic isolation)是必需的。整流器的最简单情况为，其中，电网变压器(50Hz)应用随后的线性电压调节器。然而，该电路的效率是相对较差的。为了减少这些损失，线性电压调节器被切换调节器所替代。这样，能够达到50-70％的效率。因为切换调节器被设置在电网变压器的次级侧，这种电路也被称为二次切换电源。这些二次切换电源的效率能够通过使用高频变压器(典型地几kHz到MHz)而被进一步提高。然而，在该电路构成的情况下的技术负担是最大的。第一，电网电压必须被整流，然后转换成高频交流电压，从而能够接着将其变换。为了需要的输出电压，另外还需要控制脉冲宽度。为此使用的是控制环，其被实施在次级侧和初级侧之间。进一步为了具有伽伐尼隔离，如光耦这样的可能隔离被内置在控制环中。这样的电路构成也称为初级切换电源。这些初级切换电源具有典型的输入电压范围，其以系数5扩展，例如，从20到100V，其中在低输入电压范围内，典型地大约是20到40V，然而，该效率低至60％。

发明内容

本发明的目的是优化这样的切换电源。

为了实现该目标，利用同步整流器、在切换电源中使用这种同步整流器以及切换电源作为设备的能量来源。

关于同步整流器，通过如下同步整流器实现该目标，该同步整流器整流作为输入信号的交流电压信号和/或前馈作为输入信号的直流电压信号以用作输出信号，至少包括：

-整流单元，至少包括一个可控开关元件；

-平滑单元，连接到整流单元并且平滑由整流单元整流或前馈的信号，以提供平滑后的信号用作输出信号；

-控制逻辑，其基于输入信号和来自平滑单元的输出信号控制整流单元。