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1、10申请公布号CN101939903A43申请公布日20110105CN101939903ACN101939903A21申请号200980104169922申请日20090209085078620080207FRH02M7/52320060171申请人雷诺股份公司地址法国布洛涅比扬古72发明人P巴罗索C努瓦尔74专利代理机构北京市中咨律师事务所11247代理人于静李峥54发明名称用于产生高电压的设备57摘要一种用于产生高电压的设备，其包括能够产生高电压的电容电感共振器RS2、用于产生高频控制脉冲序列的装置、电压源VMT、电容器C1和包括开关晶体管M1的电压生成器GENI，该开关晶体管的控制电极。
2、G连接到所述用于产生高频控制脉冲序列的装置的输出端，该开关晶体管M1的源极S接地，该开关晶体管M1的漏极D能够响应于在该开关晶体管M1的控制电极G上接收的控制脉冲序列而将电压脉冲序列递送至所述电容电感共振器RS2。该开关晶体管M1的漏极D借助于隔离变压器TRANS连接到所述电容电感共振器RS2，所述隔离变压器TRANS与电容器C1并联连接，该隔离变压器TRANS还连接到所述电压源VMT。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010080586PCT申请的申请数据PCT/FR2009/0502062009020987PCT申请的公布数据WO2009/101352FR2009082051IN。
3、TCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页CN101939906A1/1页21一种用于产生高电压的设备，包括能够放大高电压的电容电感共振器RS2、用于产生高频控制脉冲序列的装置、电压源VMT、电容器C1和包括开关晶体管M1的电压生成器GENI，所述开关晶体管的控制电极G连接到所述用于产生高频控制脉冲序列的装置的输出端，所述开关晶体管M1的源极S接地，所述开关晶体管M1的漏极D能够响应于在所述开关晶体管M1的控制电极G上接收的控制脉冲序列而将电压脉冲序列递送至所述电容电感共振器RS2，其特征在于，所述开关晶体管M1的漏极D借助于隔离变压器TRANS连接。
4、到所述电容电感共振器RS2，所述隔离变压器TRANS与电容器C1并联连接，所述隔离变压器TRANS还连接到所述电压源VMT。2根据权利要求1所述的用于产生高电压的设备，其中，所述隔离变压器TRANS的主绕组N1用一个端子连接到所述控制晶体管M1的漏极D并且用另一个端子连接到所述电压源VMT，所述隔离变压器TRANS的主绕组N1与所述电容器C1并联连接。3根据前述权利要求之一所述的用于产生高电压的设备，其中，所述隔离变压器TRANS的次级绕组N2用一个端子连接到所述电容电感共振器RS2并且用另一个端子连接到地面，所述地面也连接到所述电容电感共振器RS2。4根据前述权利要求之一所述的用于产生高电压。
5、的设备，包括将所述主绕组N1和所述次级绕组N2隔开的电隔离IG，连至一个绕组的元件和地面与连至另一个绕组的元件和地面被所述电隔离IG隔开。5根据权利要求4所述的用于产生高电压的设备，其中，电路中连至所述次级绕组N2的地面与电路中连至所述主绕组N1的地面不同并且被隔开。6根据前述权利要求之一所述的用于产生高电压的设备，其中，所述用于生成控制脉冲序列的装置包括固定频率振荡器OSC。7针对内燃机受控点火而对根据权利要求1至6之一所述的用于产生高电压的设备的使用。权利要求书CN101939903ACN101939906A1/3页3用于产生高电压的设备技术领域0001本发明涉及一种用于产生高电压的设备，。
6、具体地涉及包含于这种设备中的开关晶体管输出端的电压降低。0002本发明有利地但非限制性地应用于利用高电压生成设备在气体中产生等离子，特别是通过用于内燃机受控点火的火花塞电极来产生等离子。背景技术0003共振火花塞的原理在于使用线圈电容器共振组件，这包括两个被绝缘材料隔开的电极其中一个包括外壳，例如陶瓷。这个高频共振器通常称为“线圈火花塞”。这个共振器由电压生成器供给，该电压生成器能够响应于在脉冲电压生成器的开关晶体管的控制电极上接收的高频控制脉冲序列而将电压脉冲序列递送至共振器。0004更确切地说，这个脉冲生成器除了由高频控制脉冲序列控制的开关晶体管之外还包括以中压供电的并联的线圈电容器组件。。
7、0005这个脉冲电压生成器和串联电容电感共振器组件“线圈火花塞”的组合构成了高电压生成设备并且通常被本领域技术人员称为“E类伪放大器”。0006如上文所指出的，开关晶体管的控制是通过施加于晶体管栅极的高频电压控制脉冲序列来执行的。当晶体管打开时电流围绕线圈流动，而当晶体管关闭时电流一方面对电容器充电而另一方面对串联共振器的线圈供电。晶体管的漏极电位升高。这个高电压周期性地供给串联共振器线圈火花塞，该串联共振器借助于较大的质量因子而产生能够触发火花的高电压。这种生成器在专利申请FR0310766、FR0310767和FR0310768中被描述。0007E类伪放大器也可以应用于超声喷射设备。压电喷。
8、射器的超声激励需要产生在2550KHZ范围内被调制的峰间值为200到1800V的高电压。0008不管如何应用，E类伪放大器需要能承受所需功率和电压级别的控制晶体管，其大大降低可用元件的多样性。发明内容0009本发明的目的是提出一种能够减小在功率晶体管输出端递送的电压同时维持跨串联共振器端子的充足电压的解决方案。0010根据本发明的一个方面，定义了一种用于产生高电压的设备，其包括能够放大高电压的电容电感共振器、用于生成高频控制脉冲序列的装置、电压源、电容器以及具有开关晶体管的电压生成器，该开关晶体管的控制电极连至用于生成高频控制脉冲序列的装置的输出端，开关晶体管的源极接地，开关晶体管的漏极能够响。
9、应于在开关晶体管的控制电极上接收的控制脉冲序列而递送电压脉冲序列至电容电感共振器。该开关晶体管的漏极借助于隔离变压器连至电容电感共振器，该隔离变压器与电容器并联连接，该隔离变压器还连接到电压源。说明书CN101939903ACN101939906A2/3页40011所述隔离变压器的主绕组可以用一个端子连接到控制晶体管的漏极并且用另一个端子连接到电压源，该隔离变压器的主绕组与电容器并联连接。0012所述隔离变压器的次级绕组可以用一个端子连接到所述电容电感共振器并且用另一个端子连接到地面，该地面也连接到所述电容电感共振器。0013用于产生高电压的设备可以包括用于将所述主绕组与所述次级绕组隔开的电隔。
10、离，连接到一个绕组的元件和地面与连接到另一个绕组的元件和地面被所述电隔离隔开。0014电路中连至所述次级绕组的地面可以与电路中连至所述主绕组的地面不同并且与其隔开。0015所述用于生成控制脉冲序列的装置可以包括固定频率振荡器。附图说明0016参考附图，通过阅读下面对非限制性实施例的详细描述，本发明的其他优点和特征将变得明显，其中唯一的附图示出了根据本发明的设备的示例性电子实施例。具体实施方式0017如唯一的附图所示，脉冲电压生成器GENI包括由并联连接的变压器TRANS和电容器C1组成的一个组件，以及在这里由N信道MOSFET功率晶体管构成的开关晶体管M1，该开关晶体管在其栅极G上通过在这里由。
11、固定频率振荡器OSC生成的控制脉冲序列来被控制。这个频率是高频，通常是几兆HZ并且大于1MHZ。变压器TRANS包括N1匝的主绕组和N2匝的次级绕组。次级绕组的端子连接到由电阻器R2、电感器L2和电容器C2构成的电容电感共振器RS2的第一个端子。串联共振器RS2的另一个端子一方面连接到地面，另一方面连接到连至次级绕组的另一端子的电阻器R3。电阻器R1既可以是将次级绕组的第二个端子连至地面的线圈的阻抗效应的模型，或者是其功能在于测量流入串联共振器RS2的电流的物理元件。在后一种情形中，在共振器RS2中，这个元件的电阻相对于R2的值被选择的非常低，以使得共振器RS2的性能过电压因子不会降级并且不会。
12、使得元件过热。电隔离IG将变压器TRANS的两个绕组隔开。电隔离IG也隔开连至主绕组的元件和连至次级绕组的元件。也称为电容电感共振器的串联共振器RS2可以包含于等离子生成火花塞中或者包含于压电或超声喷射器中。0018由电感器L2和电容器C2构成的串联共振器的固有频率也呈现出高共振频率，例如大于1MHZ，其过电压因子例如在40200的范围内。0019脉冲生成器GENI由递送通常小于1000伏的中压的DC电压源VMT供电。0020此外，这个电压源VMT优选地呈现出有限的功率以使得在火花塞的电极之间施加的能量出于安全考虑也被限制成例如每次点火300MJ。为了在机动车辆应用中生成大于12伏的DC电压，。
13、可以使用12伏至Y伏的电压转换器，Y是由电源VMT提供的电压。因此，可以从电池电压中产生期望的DC电压级别。0021所生成的DC电压的稳定性并非是先验的确定准则，为了其鲁棒性和简单化，可以作为例子而设想使用斩波电源来为生成器GENI供电。0022当晶体管M1打开时，电流围绕线圈L1流动。当晶体管M1关闭时，电流对电容器C1充电并且供给线圈L2。说明书CN101939903ACN101939906A3/3页50023晶体管M1的漏极电位D升高。0024这个通常为几百伏的高电压周期性地为串联共振器RS2供电，该共振器借助于较大的过电压因子而产生能触发火花的高电压HT。0025由于变压器的存在，跨主。
14、绕组端子且在功率晶体管输出端的电压可以降低。实际上，变压比M等于主绕组匝数N1与次级绕组匝数N2之比，该匝数比本身等于主绕组电压U1与次级绕组电压U2之比0026MN2/N1U2/U1。0027因此，如果希望获得跨串联共振器RS2端子的电压U1，也就是说跨次级绕组N2的端子，获得等于下式的跨主绕组N1端子的电压U2就足够了0028U2U1/M。0029为制造变压器所采用的构造和技术也是E类伪放大器的正常运转的两个基本方面。0030考虑到所涉及的频率而优选地使用气隙变压器。也可以使用可选方案，但是转换效率可能会降低。0031优选地用具有地线的有管套的同轴线来制造绕组以限制高频干扰。0032在针对。
15、超声喷射器使用E类伪放大器的情况下，制造约束可以减少从而考虑更低的有关频率。0033此外，应当指出，关于电感器而使用变压器产生了几个有利的优势。0034相对于射频点火应用，例如法国专利FR0310766、FR0310767、FR0310768中所描述的，使用变压器使之能够免除位于E类伪放大器输出端与多火花火花塞BME负载之间的串联电容器，以及BALUN型共模滤波器。此外，可以例如在电阻器R3的级别处并入电离电流测量。0035此外，隔离型变压器的使用使之能够移除串联共振器RS2输入端的信号中的DC分量，这因而减小了施加于电缆的最大电压同时保持信号振幅。由此，对电缆隔离的加权约束不像不具有变压器的。
16、E类伪放大器那样严格。可用电缆的范围因而放宽。0036关于运转安全性，具有变压器的E类伪放大器使之能够将电容器C1和电源与至串联共振器RS2的连接电缆隔开。因此，这些电缆处的短路或这些电缆之一与地面之间的短路将不会产生任何电击。0037最后，使用变压器使之能够减小发出的电磁干扰，特别是对于共模电流而言。实际上，由于串联共振器RS2的地面与晶体管M1的地面不相连，因此在产生点火火花期间或在超声生成期间所发出的电磁干扰不会由于公共地面而被引到晶体管M1和控制电子设备。这在连接电缆包括地线和设于套管中的屏隔时更是如此。对于增加的隔离，地线的一端或两端可以连接，通过R3的电流的返回可以通过另一条电线来确保。说明书CN101939903ACN101939906A1/1页6图1说明书附图CN101939903A。