[發明專利]使用無源電壓反轉的雙極DC-DC轉換器拓撲

有效

• 申請號: 201780050689.0
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN109792212B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: L·C·雷蒙德;W·梁;K·蘇拉基博沃恩;J·M·里瓦斯達維拉
• 申請（專利權）人: 小利蘭·斯坦福大學托管委員會
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M3/24;H02M1/08;H02M1/00;H02M3/00;H03K17/691
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖;錢慰民

1.一種用于生成高壓雙極DC脈沖的諧振DC-DC轉換器，所述諧振DC-DC轉換器包括：

左多級諧振整流器組，所述左多級諧振整流器組包括多個左諧振整流器級，所述左多級諧振整流器組連接至共用節點且連接至正電極并且經由電容隔離耦合至左RF端子；

右多級諧振整流器組，所述右多級諧振整流器組包括多個右諧振整流器級，所述右多級諧振整流器組連接至所述共用節點且連接至負電極并且經由電容隔離耦合至右RF端子；

所述多個左諧振整流器級和所述多個右諧振整流器級中的每一級包括：

電容器，所述電容器用于電容隔離所述級；

輸出電容器；

開關，所述開關用于連接至相鄰級的相鄰開關，其中每個開關包括對應的場效應晶體管；以及

選通諧振電路，所述選通諧振電路連接至所述開關，

所述左多級諧振整流器組中和所述右多級諧振整流器組中的所述開關被布置為響應于來自所述右RF端子和所述左RF端子的RF信號來分別被控制且被布置為使所述多級諧振整流器組在所述電極中的相應電極處生成相反極性的DC脈沖。

2.根據權利要求1所述的諧振DC-DC轉換器，其特征在于，所述多個左諧振整流器級和所述多個右諧振整流器級中的每一級包括兩個二極管，所述兩個二極管用于對穿過用于電容隔離所述級的所述電容器的AC信號進行整流。

3.如權利要求1所述的諧振DC-DC轉換器，其中所述左多級諧振整流器組用于使用所述右多級諧振整流器的所述選通諧振電路來利用能量，并且所述右多級諧振整流器組用于使用所述左多級諧振整流器的所述選通諧振電路來利用能量。

4.如權利要求1所述的諧振DC-DC轉換器，其中每一級的所述選通諧振電路包括電感器，所述電感器被布置為靠近另一個選通諧振電路的相反電感器，以利用能量并且控制所述開關的激活。

5.如權利要求1所述的諧振DC-DC轉換器，其中所述左多級諧振整流器組中和所述右多級諧振整流器組中的所述開關用于響應于來自所述左RF端子和右RF端子的所述RF信號、經由所述選通諧振電路而被控制。

6.如權利要求1所述的諧振DC-DC轉換器，其中在每一級中，所述電容隔離不依賴于變壓器，并且每個開關包括僅單個場效應晶體管。

7.如權利要求1所述的諧振DC-DC轉換器，其中在所述級中的每一級中，所述開關：包括控制柵極，所述控制柵極連接至所述共用節點；并且響應于所述RF信號而被動地被控制。

8.如權利要求7所述的諧振DC-DC轉換器，進一步包括在每一級中的阻抗偏置電路，所述阻抗偏置電路包括下拉電阻器，所述阻抗偏置電路用于在不存在信號以控制所述開關時偏置所述級中的所述開關的所述控制柵極。

9.如權利要求1所述的諧振DC-DC轉換器，其中當每一級被堆疊并作為多級諧振整流器組操作時，在所述級中的每一級中，所述開關被布置為僅在包括所述開關的級中阻擋源自所述RF信號的電壓。

10.如權利要求1所述的諧振DC-DC轉換器，其中在所述多級諧振整流器組中的每一個中堆疊每一級以在所述電極中的相關電極處實現并呈現選定電壓輸出。

11.如權利要求1所述的諧振DC-DC轉換器，其中所述多級諧振整流器組被布置為經由所述電極將雙極脈沖傳送到負載。

12.如權利要求1所述的諧振DC-DC轉換器，其中所述多級諧振整流器組被布置為經由所述電極將雙極脈沖傳送到電阻負載，且其中所述雙極脈沖具有瞬態上升時間和下降時間，所述瞬態上升時間和下降時間取決于與由所述負載表現出的電阻相關聯的RC時間常量。