RU2074492C1 - Secondary power supply - Google Patents
Secondary power supply Download PDFInfo
- Publication number
- RU2074492C1 RU2074492C1 RU95102587A RU95102587A RU2074492C1 RU 2074492 C1 RU2074492 C1 RU 2074492C1 RU 95102587 A RU95102587 A RU 95102587A RU 95102587 A RU95102587 A RU 95102587A RU 2074492 C1 RU2074492 C1 RU 2074492C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- transistor
- voltage
- power
- input
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах защиты источников вторичного электропитания, например, оснащенных вентиляторами (низковольтными, бесколлекторными), предназначенными для снятия тепла с силовых элементов трансформатора постоянного напряжения и из питаемой источником вторичного электропитания аппаратуры. The invention relates to electrical engineering and can be used in devices for protecting secondary power sources, for example, equipped with fans (low voltage, brushless) designed to remove heat from power elements of a DC voltage transformer and from equipment powered by a secondary power source.
Известен источник вторичного электропитания (ИВЭП) с защитой от перегрузок по току, содержащий транзисторный преобразователь, силовые транзисторы которого управляются импульсами, сформированными схемой управления по закону широтно-импульсной модуляции, реализуемым широтно-импульсным модулятором. В состав источника вторичного электропитания входит блок защиты по току, все узлы которого питаются от вспомогательного источника питания. Блок защиты по току включает параметрический стабилизатор напряжения, источник опорного напряжения, операционный усилитель, выполняющий роль порогового элемента. На один вход усилителя поступает напряжение от датчика тока, которое суммировано с постоянным стабилизированным напряжением от делителя. Другой вход усилителя соединен с источником опорного напряжения. Выход порогового элемента соединен с импульсным усилителем на транзисторе, в коллекторе которого установлен импульсный трансформаторе, в коллекторе которого установлен импульсный трансформатор, а в цепи эмиттера имеется источник запирающего напряжения, база транзистора подключена к цепи положительной обратной связи. Выходные обмотки импульсного трансформатора соединены с входами широтно-импульсного модулятора и устройством включения [1]
К недостаткам известного устройства следует отнести необходимость автономного узла питания токовой защиты, поскольку в противном случае при наличии токовой перегрузки будут происходить релаксационные включения источника вторичного электропитания. При пропадании выходного напряжения источник будет выключаться, затем повторно запускаться, при срабатывании защиты выключаться и т. д.A known source of secondary power supply (IVEP) with overcurrent protection, comprising a transistor converter, the power transistors of which are controlled by pulses generated by a pulse-width modulation control circuit implemented by a pulse-width modulator. The secondary power supply includes a current protection unit, all of which are powered by an auxiliary power source. The current protection block includes a parametric voltage stabilizer, a reference voltage source, an operational amplifier acting as a threshold element. The voltage from the current sensor, which is summed with a constant stabilized voltage from the divider, is supplied to one input of the amplifier. The other input of the amplifier is connected to a voltage reference source. The output of the threshold element is connected to a pulse amplifier on a transistor, in the collector of which a pulse transformer is installed, in the collector of which a pulse transformer is installed, and in the emitter circuit there is a source of blocking voltage, the base of the transistor is connected to the positive feedback circuit. The output windings of a pulse transformer are connected to the inputs of a pulse-width modulator and a switching device [1]
The disadvantages of the known device include the need for an autonomous power supply unit of current protection, because otherwise, in the presence of current overload, relaxation inclusions of the secondary power source will occur. If the output voltage fails, the source will turn off, then restart, when the protection is triggered, turn off, etc.
Наиболее близким к предлагаемому является источник питания с защитой от перегрузок по току и короткого замыкания, содержащий преобразователь напряжения, через силовой трансформатор подключенный к двум выпрямителям, выходами подключенными соответственно к одному и другому LC-фильтрам, управляющий трансформатор, первичная обмотка которого, имеющая средний вывод, началом и концом подключена к модулятору, входом подключенному соответственно через первый диод и усилитель обратной связи по току и второй диод и усилитель обратной связи по напряжению к выходу одного LC-фильтра и выходу согласующего блока, вторичные обмотки управляющего трансформатора подключены к формирователю выходных импульсов, выход которого подключен к входу преобразователя напряжения, согласующий резистор, подключенный параллельно входу согласующего блока 1 и выводам конденсатора амплитудного детектора и подключен к аноду диода амплитудного детектора, при этом дополнительная обмотка включена последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора, а датчик тока одним выводом подключен к катоду диода амплитудного детектора и среднему выводу первичной обмотки управляющего трансформатора, а другим выводом датчик тока подключен к выводу конденсатора амплитудного детектора, не связанного с диодом [2]
В известном решении перевод источника в режиме защиты в режим стабилизации по току реализуется только за счет уменьшения длительности импульсов на входе преобразователя. Данное обстоятельство не позволяет обеспечить выполнения требований к ИВЭП, например, персональных компьютеров, для которых в режиме защиты необходимо не только ограничение выходной мощности, но и значительное (до 10 раз) снижение выходных напряжений в широком диапазоне нагрузок.Closest to the proposed one is a power supply with protection against overcurrent and short circuit, containing a voltage converter, through a power transformer connected to two rectifiers, outputs connected respectively to one or the other LC filters, a control transformer, the primary winding of which has an average terminal , beginning and end is connected to a modulator input connected respectively through the first diode and current feedback amplifier and the second diode and feedback amplifier according to n to the output of one LC filter and the output of the matching unit, the secondary windings of the control transformer are connected to the output pulse shaper, the output of which is connected to the input of the voltage converter, the matching resistor connected in parallel to the input of the matching unit 1 and the terminals of the amplitude detector capacitor and connected to the amplitude diode anode detector, while the additional winding is connected in series with the primary winding of the power transformer, and the current sensor is connected to to the diode of the amplitude detector and to the middle terminal of the primary winding of the control transformer, and the current sensor is connected to the terminal of the capacitor of the amplitude detector not connected to the diode by another output [2]
In the known solution, the transfer of the source in protection mode to current stabilization mode is realized only by reducing the pulse duration at the input of the converter. This circumstance does not make it possible to fulfill the requirements for IWEP, for example, personal computers, for which in protection mode it is necessary not only to limit the output power, but also significantly (up to 10 times) the reduction of output voltages in a wide range of loads.
Кроме того, реальные времена рассасывания при включении силовых ключей не позволяют получить требуемого снижения коэффициента выполнения без снижения частоты преобразования. In addition, the real resorption times when turning on the power switches do not allow to obtain the required reduction in the coefficient of performance without reducing the conversion frequency.
Если предположить, что в известном техническом решении удалось достигнуть требуемого снижения выходных напряжений; то ИВЭП в режиме защиты переходит в режим релаксаций (из-за отсутствия питания с выхода ИВЭП для схемы управления), либо необходимо введение дополнительного источника питания с входа ИВЭП. Assuming that in the known technical solution it was possible to achieve the required reduction in output voltages; then the IESP in the protection mode goes into the relaxation mode (due to the lack of power from the IEVP output for the control circuit), or an additional power source from the IEVP input is necessary.
Кроме того, поскольку от выходного напряжения питается вентилятор (вентилятор не должен создавать акустических шумов более 38 дБ требование европейских стандартов и поэтому он выполняется бесколлекторным и низковольтным), то мощность, рассеиваемая на силовых элементах преобразователя без обдува, должна быть снижена в 100 400 раз, наличие вентилятора определяется не ИВЭП, а питаемой им аппаратурой, так как КПД ИВЭП 70% то выделяемое тепло в ИВЭП составляет 30% а выделяемое тепло в питаемой аппаратуре 70% Габариты ИВЭП не позволяют использовать радиаторы для силовых ключей преобразователя, доставочные для рассеивания тепла за счет конвекции (без обдува). In addition, since the fan is powered from the output voltage (the fan must not produce acoustic noise of more than 38 dB as required by European standards and therefore it is brushless and low-voltage), the power dissipated on the power elements of the converter without blowing must be reduced 100 400 times, the presence of a fan is determined not by the IWEP, but by the equipment it feeds, since the efficiency of the IWEP is 70%, the heat generated in the IWEP is 30% and the heat generated in the supplied equipment is 70%. The dimensions of the IWEP do not allow using radiators for power switches of the converter, delivered for heat dissipation due to convection (without blowing).
Достигаемый технический результат заключается в устранении указанного недостатка и выражается в повышении надежности ИВЭП в режимах защиты от перегрузок по току и повышении надежности питаемой аппаратуры, так как при выходе из строя схемы защиты ИВЭП выходит их строя и питаемая им аппаратура. The technical result achieved is to eliminate the indicated drawback and is expressed in increasing the reliability of the power supply and power supply systems in protection against current overloads and increase the reliability of the power supply equipment, since when the power supply protection circuit breaks down, the power supply and power supply system fails.
Технический результат достигается тем, что в источник вторичного электропитания, содержащий полумостовой инвертор с независимым возбуждением, вход которого подключен к источнику постоянного напряжения, а каждая из N вторичных обмоток силового трансформатора подключена к соответствующим выходным клеммам устройства через последовательно соединенные выпрямитель и индуктивно емкостной фильтр, первичная обмотка управляющего трансформатора, имеющая средний вывод, подключена к двум последовательно соединенным ключам, управляющие входы которых объединены и соединены с выходом широтно-импульсного модулятора, к входу модулирующего сигнала которого через соответственно первый и второй диоды подключены выходы первого и второго операционных усилителей, а к частотно задающему входу выход генератора пилообразного напряжения, входы которого соединены с частотно-задающей RC-цепью, с неинвертирующим входом второго операционного усилителя соединен средний вывод первого делителя напряжения, подключенного к одним из выходных клемм устройства, инвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с выходом источника опорного напряжения, который состоит из последовательно соединенных выпрямителя, емкостного фильтра и непрерывного стабилизатора напряжения, причем вход выпрямителя подключен к N+1 выходной обмотке силового трансформатора, средний вывод обмотки управляющего трансформатора, средний вывод обмотки управляющего трансформатора подключен к входу амплитудного детектора, выход которого соединен с первым выводом второго делителя напряжения, второй вывод которого соединен с общей шиной, введены пять транзисторов, датчик тока, третий делитель напряжения, четвертый делитель напряжения, использованный в качестве резистивного элемента частотно задающей RC-цепи генератора пилообразного напряжения, третий диод и пять резисторов, при этом датчик тока включен в цепи нагрузки, в цепи нагрузки, к первому выводу датчика тока подключен эмиттер первого транзистора, а к второму выводу датчика тока через первый резистор подключена база первого транзистора, коллектор которого через второй резистор подключен к коллектору второго транзистора, катоду третьего диода и базе третьего транзистора, эмиттер которого соединен с базой четвертого транзистора и общим выводом ключей, эмиттеры второго и четвертого транзисторов, первый вывод третьего делителя напряжения и анод третьего диода соединены с общей шиной, инвертирующий вход первого операционного усилителя подключен к общей точке соединения первого и второго диодов, а к инвертирующему входу первого операционного усилителя подключен коллектор третьего транзистора и второй вывод третьего делителя напряжения, средний вывод которого соединен с базой второго транзистора, средний вывод второго делителя напряжения через третий резистор соединен с выходом емкостного фильтра, а с базой пятого транзистора - непосредственно, коллектор пятого транзистора через четвертый резистор с базой третьего транзистора, а эмиттер пятого транзистора соединен непосредственно с выходом источника опорного напряжения, к которому подключена шина питания генератора пилообразного напряжения, а с коллектором третьего транзистора - через пятый резистор, коллектор четвертого транзистора подключен к среднему выводу четвертого делителя напряжения, первый вывод которого соединен с входом генератора пилообразного напряжения, шина операционных усилителей и широтно-импульсного модулятора подключена к выходу емкостного фильтра. The technical result is achieved by the fact that the secondary power source contains a half-bridge inverter with independent excitation, the input of which is connected to a constant voltage source, and each of the N secondary windings of the power transformer is connected to the corresponding output terminals of the device through a series-connected rectifier and inductive capacitive filter, the primary control transformer winding having a middle terminal connected to two series-connected keys, control inputs which are combined and connected to the output of the pulse-width modulator, to the input of the modulating signal of which the outputs of the first and second operational amplifiers are connected via the first and second diodes respectively, and the output of the sawtooth voltage generator, the inputs of which are connected to the frequency-setting RC circuit, to the frequency-setting input , with the non-inverting input of the second operational amplifier connected to the middle output of the first voltage divider connected to one of the output terminals of the device, inverting the input of the second operational the ion amplifier is connected to the output of the reference voltage source, which consists of a series-connected rectifier, a capacitive filter and a continuous voltage regulator, the input of the rectifier connected to the N + 1 output winding of the power transformer, the middle output of the control transformer winding, the middle output of the control transformer winding connected to the input an amplitude detector, the output of which is connected to the first terminal of the second voltage divider, the second terminal of which is connected to the common bus, introduced five transistors, a current sensor, a third voltage divider, a fourth voltage divider used as a resistive element of the frequency-defining RC-circuit of a sawtooth voltage generator, a third diode and five resistors, while the current sensor is included in the load circuit, in the load circuit, to the first output the current sensor is connected to the emitter of the first transistor, and the base of the first transistor is connected to the second output of the current sensor through the first resistor, the collector of which is connected to the collector of the second transistor through the second resistor, the cathode of the third diode and the base of the third transistor, the emitter of which is connected to the base of the fourth transistor and the common output of the keys, the emitters of the second and fourth transistors, the first output of the third voltage divider and the anode of the third diode are connected to a common bus, the inverting input of the first operational amplifier is connected to a common connection point the first and second diodes, and the collector of the third transistor and the second terminal of the third voltage divider, the middle terminal of the cat, are connected to the inverting input of the first operational amplifier It is connected to the base of the second transistor, the middle output of the second voltage divider through the third resistor is connected to the output of the capacitive filter, and directly to the base of the fifth transistor, the collector of the fifth transistor through the fourth resistor to the base of the third transistor, and the emitter of the fifth transistor is connected directly to the output of the reference source voltage to which the power bus of the sawtooth voltage generator is connected, and with the collector of the third transistor through the fifth resistor, the collector of the fourth transistor and connected to the middle terminal of the fourth voltage divider, the first terminal of which is connected to the input of a sawtooth generator, the bus of operational amplifiers and pulse-width modulator is connected to the output of the capacitive filter.
На фиг. 1 представлена схема источника вторичного электропитания. In FIG. 1 shows a diagram of a secondary power source.
Источник вторичного электропитания содержит полумостовой инвертор 1 с независимым возбуждением, силовой трансформатор 2, вторичные обмотки которого подключены к выпрямителям 3, соединенным с индуктивно емкостными фильтрами 4, управляющий трансформатор 5, первичная обмотка которого подключена к последовательно соединенным ключам 6 и 7, управляющие входы которых соединены с выходом широтно-импульсного модулятора 8, первый и второй операционные усилители 9, 10 подключены соответственно через первый и второй диоды 11 и 12 к входу модулирующего сигнала широтно-импульсного модулятора (ШИМ) 8, в состав которого входит генератора 13 пилообразного напряжения, выходом подключенный к частотно-задающему входу ШИМ 8, входы генератора 13 соединены с частотно-задающей RC-цепью, к выходу емкостного фильтра 14, соединенного с выпрямителем 3, подключен непрерывный стабилизатор 15 напряжения, датчик 16 тока, включенный в цепи нагрузки, амплитудный детектор 17, подключенный к среднему выводу первичной обмотки управляющего трансформатора 5, первый, второй, третий, четвертый и пятый транзисторы 180 19, 20, 21 и 22, первый, второй, третий, четвертый и пятый резисторы 23, 24, 25, 26 и 27, первый делитель 28 напряжения, второй делитель 29 напряжения, третий делитель напряжения 30, четвертый делитель напряжения 31, использованный в качестве резистивного элемента частотно-задающей RC-цепи генератора 13 пилообразного напряжения, к первому выводу датчика 16 тока подключен эмиттер первого транзистора 18, а к второму выводу датчика 16 тока через первый резистор 23 подключена база первого транзистора 18, коллектор которого через второй резистор 24 подключен к коллектору второго транзистора 19 и базе третьего транзистора 20, эмиттер которого соединен с базой четвертого транзистора 21 и общим выводом ключей 6 и 7, эмиттеры второго и четвертого транзистора 19, 21, первый вывод третьего делителя 30 напряжения и анод третьего диода 32 соединены с общей шиной, инвертирующий вход первого операционного усилителя 9 подключен к общей точке соединения первого и второго диодов 11, 12, а к неинвертирующему входу первого операционного усилителя 9 подключены коллектор третьего транзистора 20 и второй вывод третьего делителя 30 напряжения, средний вывод которого соединен с базой второго транзистора 19, выход амплитудного детектора 17 подключен к первому выводу второго делителя напряжения 29, второй вывод которого соединен с общей шиной, а средний вывод через третий резистор 25 соединен с выходом емкостного фильтра 14, а с базой транзистора 22 непосредственно, коллектор пятого транзистора 22 через четвертый резистор 26 соединен с базой третьего транзистора 20 и катодом третьего диода 32, а эмиттер пятого транзистора 22 соединен непосредственно с выходом непрерывного стабилизатора 15 напряжения, к которому подключена шина питания генератора 13 пилообразного напряжения, а с коллектором третьего транзистора 20 через пятый резистор 27, коллектор четвертого транзистора 21 подключен к среднему выводу четвертого делителя 31, напряжения, первый вывод которого соединен с входом генератора 13 пилообразного напряжения, а второй - с общей шиной, шина питания операционных усилителей 9, 10 и широтно-импульсного модулятора 8 подключена к выходу емкостного фильтра 14. The secondary power source contains a half-bridge inverter 1 with independent excitation, a power transformer 2, the secondary windings of which are connected to rectifiers 3 connected to inductively capacitive filters 4, a control transformer 5, the primary winding of which is connected to series-connected keys 6 and 7, the control inputs of which are connected with the output of the pulse-width modulator 8, the first and second operational amplifiers 9, 10 are connected respectively through the first and second diodes 11 and 12 to the input of the modulating a pulse-width modulator (PWM) 8 needle, which includes a sawtooth voltage generator 13, connected to a frequency-input PWM 8 output, the inputs of a generator 13 are connected to a frequency-determining RC circuit, to the output of a capacitive filter 14 connected to a rectifier 3, a continuous voltage stabilizer 15 is connected, a current sensor 16 included in the load circuit, an amplitude detector 17 connected to the middle terminal of the primary winding of the control transformer 5, the first, second, third, fourth and fifth transistors 180 19, 20, 21 and 22, first, second, third, fourth and fifth resistors 23, 24, 25, 26 and 27, the first voltage divider 28, the second voltage divider 29, the third voltage divider 30, the fourth voltage divider 31, used as a resistive element of the frequency setting The RC circuit of the sawtooth voltage generator 13, the emitter of the first transistor 18 is connected to the first output of the current sensor 16, and the base of the first transistor 18 is connected to the second output of the current sensor 16, the collector of which is connected to the second collector through the second resistor 24 the first transistor 19 and the base of the third transistor 20, the emitter of which is connected to the base of the fourth transistor 21 and the common output of the keys 6 and 7, the emitters of the second and fourth transistor 19, 21, the first output of the third voltage divider 30 and the anode of the third diode 32 are connected to a common bus, the inverting input of the first operational amplifier 9 is connected to a common connection point of the first and second diodes 11, 12, and the collector of the third transistor 20 and the second output of the third voltage divider 30 are connected to the non-inverting input of the first operational amplifier 9 I, the middle terminal of which is connected to the base of the second transistor 19, the output of the amplitude detector 17 is connected to the first terminal of the second voltage divider 29, the second terminal of which is connected to the common bus, and the middle terminal through the third resistor 25 is connected to the output of the capacitive filter 14, and with the base transistor 22 directly, the collector of the fifth transistor 22 through the fourth resistor 26 is connected to the base of the third transistor 20 and the cathode of the third diode 32, and the emitter of the fifth transistor 22 is connected directly to the output of the continuous stabilizer 1 5 of the voltage to which the power bus of the sawtooth voltage generator 13 is connected, and with the collector of the third transistor 20 through the fifth resistor 27, the collector of the fourth transistor 21 is connected to the middle terminal of the fourth voltage divider 31, the voltage of which the first terminal is connected to the input of the sawtooth voltage generator 13, and the second - with a common bus, the power supply bus of operational amplifiers 9, 10 and pulse-width modulator 8 is connected to the output of the capacitive filter 14.
На фиг. 2 и 3 приведены эпюры входных и выходных сигналов широтно-импульсного модулятора соответственно в рабочем режиме и в режиме защиты. In FIG. Figures 2 and 3 show diagrams of the input and output signals of a pulse-width modulator, respectively, in the operating mode and in the protection mode.
Uгпн выходное напряжение генератора 13 пилообразного напряжения,
Uшим выходное напряжение широтно-импульсного модулятора 8,
U1 и U2 напряжения на модулирующем входе широтно-импульсного модулятора 8,
На фиг. 4 и 5 приведены эпюры выходных напряжений ИВЭП и напряжения питания широтно-импульсного модулятора, а также его элементов управления соответственно в рабочем режиме и в режиме защиты.U GPN output voltage of the sawtooth voltage generator 13,
U PWM output voltage of the pulse width modulator 8,
U 1 and U 2 voltage at the modulating input of the pulse-width modulator 8,
In FIG. Figures 4 and 5 show the diagrams of the output voltages of the IVEP and the supply voltage of the pulse-width modulator, as well as its control elements, respectively, in the operating mode and in the protection mode.
Uвых выходное напряжение ИВЭП,
Uп напряжение на выходе емкостного фильтра 14.U o output voltage IVEP,
U p the voltage at the output of the capacitive filter 14.
Источник вторичного электропитания работает следующим образом. The secondary power source operates as follows.
Входное постоянное напряжение U поступает на полумостовой инвертор 1 с независимым возбуждением и преобразуется в модулируемые по длительности импульсы, которые с выходных обмоток силового трансформатора 2, обеспечивающего гальваническую развязку цепей нагрузки от входного напряжения, поступают через соответствующие выпрямители 3 на входы соответствующих усредняющих Г-образных индуктивно-емкостных фильтров 4. The input DC voltage U enters the half-bridge inverter 1 with independent excitation and is converted into pulse-width modulated pulses, which from the output windings of the power transformer 2, which provides galvanic isolation of the load circuits from the input voltage, pass through the corresponding rectifiers 3 to the inputs of the corresponding averaging L-shaped inductively capacitive filters 4.
Управление полумостовым инвертором 1 обеспечивается с помощью широтно-импульсного модулятора 8 через управляющий трансформатор 5. Выходные напряжения Uвых в каждом канале определяются коэффициентом заполнения модулируемого по длительности импульсного напряжения с выходных обмоток силового трансформатора 2. Напряжение с выпрямителя 3, подключенного к N+1 обмотке силового трансформатора 2, поступает на емкостной фильтр 14, выходное напряжение которого определяется амплитудой модулированного по длительности импульсного напряжения на N+1 выходной обмотке силового трансформатора 2, т. е. входным постоянным напряжением U. Полученное на выходе емкостного фильтра 14 напряжение Un используется для питания входящих в схему управления широтно-импульсного модулятора 8 и операционных усилителей 9 и 10. Напряжение Un также используется для получения опорного напряжения Uоп с помощью непрерывного стабилизатора 15 напряжения.The half-bridge inverter 1 is controlled by a pulse-width modulator 8 through a control transformer 5. The output voltage U output in each channel is determined by the duty cycle of the pulse voltage modulated by duration from the output windings of the power transformer 2. The voltage from the rectifier 3 connected to the N + 1 winding power transformer 2, is supplied to a capacitive filter 14, the output voltage of which is determined by the amplitude of the pulse-voltage modulated by duration by N + 1 V the output winding of the power transformer 2, i.e., the input constant voltage U. The voltage Un obtained at the output of the capacitive filter 14 is used to power the pulse-width modulator 8 and operational amplifiers 9 and 10 included in the control circuit. The voltage Un is also used to obtain the reference voltage U op using a continuous voltage regulator 15.
Рассмотрим работу ИВЭП в двух режимах: рабочем режиме и режиме защиты (при наличии токовой перегрузки). Consider the operation of IWEP in two modes: operating mode and protection mode (in the presence of current overload).
Информация об общем потребляемом токе ИВЭП содержится в амплитуде импульсов напряжения управляющего трансформатора 5, сигнал с которого с помощью амплитудного детектора 17 преобразуется в постоянное напряжение, часть которого, определяемая вторым делителем 29 напряжения, сравнивается с опорным напряжением Uоп с помощью пятого транзистора 22. Для уменьшения зависимости сравниваемого напряжения от изменения U к нему добавляется с помощью третьего резистора 25 сигнал от Uп, определяемый входным напряжением U. Таким образом, регулировкой одного из плеч второго делителя 29 напряжения осуществляется установка предельно допустимой входной мощности ИВЭП для заданного диапазона U, после превышения которой насыщенный пятый транзистор 22 запирается.Information about the total current consumption of the IEPC is contained in the amplitude of the voltage pulses of the control transformer 5, the signal from which is converted by a amplitude detector 17 to a constant voltage, part of which, determined by the second voltage divider 29, is compared with the reference voltage U op using the fifth transistor 22. For decrease depending on the compared voltage U changes thereto is added via the third resistor 25 of the U n signal defined by the input voltage U. Thus, a one adjusting the first arm of the second voltage divider 29 is carried out setting the maximum allowable input power IWEP U for a given range above which a saturated fifth transistor 22 is locked.
При токовой перегрузке в выходных каналах (со значительным выходным сопротивлением), не вызывающей срабатывание пятого транзистора 22, сигнал с датчика 16 тока через первый резистор 23 поступает на базу первого транзистора 18, который открывается при достижении заданного значения, подавая отрицательное напряжение через второй резистора 24. Диод 32 защищает второй и третий транзисторы 19 и 20 от обратного напряжения. When current overload in the output channels (with significant output resistance) does not cause the fifth transistor 22 to operate, the signal from the current sensor 16 through the first resistor 23 is fed to the base of the first transistor 18, which opens when the set value is reached, applying a negative voltage through the second resistor 24 Diode 32 protects the second and third transistors 19 and 20 from reverse voltage.
Следует отметить, что проводимость транзисторов 18, 19 20, 21, 22 и полярность подключения диода 32, определяются полярностью выходного канала со значительным выходным сопротивлением Uвых и при необходимости могут быть изменены на обратные.It should be noted that the conductivity of the transistors 18, 19, 20, 21, 22 and the polarity of the connection of the diode 32 are determined by the polarity of the output channel with a significant output resistance U o and, if necessary, can be reversed.
Таким образом, в рабочем режиме транзистор 22 насыщен, а первый транзистор 18 заперт. Насыщенный пятый транзистор 22 через четвертый резистор 26 обеспечивает насыщение третьего и четвертого транзисторов 20, 21, а с помощью пятого резистора 27 и третьего делителя 30 напряжения обеспечивается запирание второго транзистора 19. При этом соединенный с общей шиной резистор четвертого делителя 31 напряжения закорочен четвертым транзистором 21 и генератор 13 пилообразного напряжения со стабилизированной амплитудой, определяемой Uоп, обеспечивает максимальную крутизну пилообразного напряжения. Напряжение на третьем делителе 30 напряжения в рабочем режиме минимально, т. е. U1<U2. Здесь U1 напряжение на третьем делителе 30 напряжения, передаваемое повторителем на первом операционном усилителе 9, а U2 выходное напряжение усилителя рассогласования сигналов первого делителя 28 напряжения и Uоп, построенного на втором операционном усилителе 10. Таким образом, на выходе широтно импульсного модулятора 8 появляются модулированные по длительности импульсы, которые управляя ключами 6 и 7, а следовательно, и силовыми транзисторами полумостового инвертора 1, обеспечивают стабилизацию выходных напряжений ИВЭП.Thus, in the operating mode, the transistor 22 is saturated, and the first transistor 18 is locked. The saturated fifth transistor 22 through the fourth resistor 26 provides saturation of the third and fourth transistors 20, 21, and by means of the fifth resistor 27 and the third voltage divider 30, the second transistor 19 is locked. The resistor of the fourth voltage divider 31 connected to the common bus is shorted by the fourth transistor 21 and a sawtooth voltage generator 13 with a stabilized amplitude determined by U op provides the maximum slope of the sawtooth voltage. The voltage on the third voltage divider 30 in the operating mode is minimal, i.e., U 1 <U 2 . Here, U 1 is the voltage at the third voltage divider 30 transmitted by the repeater at the first operational amplifier 9, and U 2 is the output voltage of the signal error amplifier of the first voltage divider 28 and U op built on the second operational amplifier 10. Thus, the output of the pulse-width modulator 8 pulses modulated in duration appear, which, by controlling the keys 6 and 7, and, consequently, by the power transistors of the half-bridge inverter 1, provide stabilization of the output voltages of the IVEP.
При появлении токовой перегрузки (запирание пятого транзистора 22 или насыщение первого транзистора 18) третий транзистор 20 запирается, обеспечивая лавинообразное насыщение второго транзистора 19, поддерживающее надежное запирание третьего транзистора 20 после пропадания токовой перегрузки. When current overload occurs (locking of the fifth transistor 22 or saturation of the first transistor 18), the third transistor 20 closes, providing an avalanche-like saturation of the second transistor 19, supporting reliable locking of the third transistor 20 after the current overload disappears.
Четвертый транзистор 21 в режиме защиты насыщается, закорачивая резистор резистивного элемента 30 только во время появления импульсов на базе четвертого транзистора 21, которые поступают с общего вывода ключей 6 и 7. В промежутках между импульсами четвертый транзистор 21 запирается, обеспечивая тем самым увеличение сопротивления резистивного элемента частотно задающей RC-цепи генератора 13 пилообразного напряжения и, как следствие, значительное уменьшение крутизны пилообразного напряжения. Это позволяет в режиме защиты в десятки раз снизить коэффициент заполнения импульсов с выходных обмоток силового трансформатора 2, что приводит к резкому снижению выходных напряжений ИВЭП до допустимых для режима защиты значений. Например, для ИВЭП персонального компьютера необходимо уменьшить выходные напряжения в 10.20 раз, а мощность в 100.400 раз. Запирание четвертого транзистора 21 только в промежутке между импульсами уменьшает возможную несимметрию силовых ключей полумостового инвертора 1 в динамике перехода от рабочего режима к режиму защиты, т. е. уменьшает подмагничивание трансформатора 2,
Напряжение на третьем делителе 30 напряжения в режиме защиты максимально, т. е. U1>U2, так как U2 минимально при снижении выходных напряжений. Таким образом, в режиме защиты на выходе широтно импульсного модулятора 8 будут постоянные, но уменьшенные по длительности импульсы, частота повторения которых также резко уменьшена, поскольку длительность импульса определяется напряжением на третьем делителе 30 напряжения, и во время действия которых крутизна пилообразного напряжения генератора 13 максимальна, а время между импульсами ШИМ 8 во много раз увеличено, так как крутизна пилообразного напряжения минимальна за счет увеличения сопротивления резистивного элемента. ИВЭП удерживается в режиме защиты и при пропадании токовой нагрузки, так как второй транзистор 19 насыщен.The fourth transistor 21 in the protection mode is saturated, shorting the resistor of the resistive element 30 only during the appearance of pulses based on the fourth transistor 21, which come from the common output of the keys 6 and 7. In the intervals between pulses, the fourth transistor 21 is locked, thereby increasing the resistance of the resistive element frequency-setting RC circuit of the sawtooth voltage generator 13 and, as a result, a significant decrease in the steepness of the sawtooth voltage. This makes it possible to reduce the duty cycle of pulses from the output windings of the power transformer 2 by a factor of ten in the protection mode, which leads to a sharp decrease in the output voltage of the power supply voltage to the values acceptable for the protection mode. For example, for the IWEP of a personal computer, it is necessary to reduce the output voltage by 10.20 times, and the power by 100.400 times. Locking the fourth transistor 21 only in the interval between pulses reduces the possible asymmetry of the power switches of the half-bridge inverter 1 in the dynamics of the transition from the operating mode to the protection mode, i.e., reduces the magnetization of transformer 2,
The voltage at the third voltage divider 30 in the protection mode is maximum, i.e., U 1 > U 2 , since U 2 is minimal when the output voltage decreases. Thus, in the protection mode, the output of the pulse-width modulator 8 will have constant, but reduced in duration, pulses, the repetition frequency of which is also sharply reduced, since the pulse duration is determined by the voltage at the third voltage divider 30, and during the action of which the slope of the sawtooth voltage of the generator 13 is maximum , and the time between pulses of PWM 8 is many times increased, since the steepness of the sawtooth voltage is minimal due to an increase in the resistance of the resistive element. IVEP is held in protection mode and in case of loss of current load, since the second transistor 19 is saturated.
В режиме защиты выходное напряжение ИВЭП резко снижается, однако напряжение на выходе емкостного фильтра 14, с которым соединена шина питания схемы управления (широтно-импульсного модулятора 8 и других операционных усилителей 9 и 10), практически не меняется по сравнению с рабочим режимом, так как постоянная времени разряда емкостного фильтра 14 выбрана значительно большей, чем период повторения импульсов, что позволяет поддерживать режим защиты до отключения ИВЭП и устранения причин токовой перегрузки. При отключении ИВЭП от входного напряжения режим защиты устраняется при отсутствии Uп, причем полное пропадание напряжения U при этом не требуется.In protection mode, the output voltage of the IVEC decreases sharply, however, the voltage at the output of the capacitive filter 14, to which the power bus of the control circuit is connected (pulse-width modulator 8 and other operational amplifiers 9 and 10), practically does not change compared to the operating mode, since the discharge time constant of the capacitive filter 14 is chosen to be much larger than the pulse repetition period, which allows the protection mode to be maintained until the IVEP is turned off and the causes of current overload are eliminated. When disconnecting the IVEP from the input voltage, the protection mode is eliminated in the absence of U p , and the complete loss of voltage U is not required.
Необходимость резкого уменьшения мощности в режиме защиты обусловлена тем, что ИВЭП этого класса оснащены вентиляторами (низковольтными, бесколлекторными из-за требований по акустическим шумам <38 дБ) для снятия тепла с силовых элементов полумостового инвертора 1 с независимым возбуждением и из питаемой ИВЭП аппаратуры, поэтому вентилятор подключен к выходу ИВЭП (Uвых.1). В режиме защиты выходное напряжение (Uвых отсутствует и вентилятор не работает.The need for a sharp decrease in power in the protection mode is due to the fact that the power supply lines of this class are equipped with fans (low voltage, brushless due to acoustic noise requirements <38 dB) to remove heat from the power elements of the half-bridge inverter 1 with independent excitation and from the power supply to the power supply system, therefore the fan is connected to the output of the IVEP (U out.1 ). In protection mode, the output voltage (U o is absent and the fan does not work.
Используемые в источнике питания полумостовой инвертор с независимым возбуждением, усредняющий Г-образный индуктивно емкостной фильтр (ИЕФ), а также емкостной фильтр (ЕФ) реализованы по известным схемам, описанным, например, в источниках информации [3] на с. 87 и [4] с. 121 и 181. Элементы, входящие в схему управления полумостовым инвертором, выделенную на чертеже штрихпунктирной линией, содержатся, например, в микросхеме 1114ЕУ4 КО. 347.300 02ТУ. The half-bridge inverter with independent excitation used in the power supply, the averaging L-shaped inductively capacitive filter (IEF), and also the capacitive filter (EF) are implemented according to well-known schemes described, for example, in the information sources [3] on p. 87 and [4] p. 121 and 181. Elements included in the control circuit of the half-bridge inverter, highlighted in the drawing by the dot-dash line, are contained, for example, in the chip 1114ЕУ4 КО. 347.300 02TU.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95102587A RU2074492C1 (en) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | Secondary power supply |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95102587A RU2074492C1 (en) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | Secondary power supply |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95102587A RU95102587A (en) | 1996-06-27 |
| RU2074492C1 true RU2074492C1 (en) | 1997-02-27 |
Family
ID=20165057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95102587A RU2074492C1 (en) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | Secondary power supply |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2074492C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2510122C1 (en) * | 2012-07-06 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Method to develop electrodynamic traction |
| RU2510567C2 (en) * | 2012-04-06 | 2014-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнёва" (СибГАУ) | Method of generating electrodynamic pull |
| RU2510566C2 (en) * | 2012-07-12 | 2014-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэродинамический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Method of generating electrodynamic pull |
| RU2778143C1 (en) * | 2022-02-02 | 2022-08-15 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Secondary power source |
-
1995
- 1995-03-02 RU RU95102587A patent/RU2074492C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Эраносян С.А. Сетевые блоки питания с высокочастотными преобразователями. - Л.: Энергоатомиздат, 1991, с. 89. 2. Авторское свидетельство СССР N 1697234, кл. H 02 M 7/527, 1991. 3. Севернс Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания. - М.: Энергоатомиздат, 1988. 4. Векслер Г.С., Шилинский В.В. Электропитающие устройства электроакустической и кинотехнической аппаратуры. - Киев, Вища школа, 1986. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2510567C2 (en) * | 2012-04-06 | 2014-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнёва" (СибГАУ) | Method of generating electrodynamic pull |
| RU2510122C1 (en) * | 2012-07-06 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Method to develop electrodynamic traction |
| RU2510566C2 (en) * | 2012-07-12 | 2014-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэродинамический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Method of generating electrodynamic pull |
| RU2778143C1 (en) * | 2022-02-02 | 2022-08-15 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Secondary power source |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95102587A (en) | 1996-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6885176B2 (en) | PWM control circuit for the post-adjustment of multi-output switching power supplies | |
| US4706177A (en) | DC-AC inverter with overload driving capability | |
| KR100381971B1 (en) | Self-contained DC-DC converter | |
| US6023178A (en) | Pulse width control IC circuit and switching power supply unit | |
| US4945465A (en) | Switched-mode power supply circuit | |
| KR100622941B1 (en) | Switching power supply apparatus | |
| US7453303B2 (en) | Control circuit for lossless switching converter | |
| US20080224749A1 (en) | System and method for providing stable control for power systems | |
| US5684680A (en) | Extended range switch mode power supply | |
| US7167382B2 (en) | Semiconductor device | |
| RU2074492C1 (en) | Secondary power supply | |
| AU2006219967A1 (en) | Transistor arrangement for rectifier and inverter | |
| JP3166149B2 (en) | DC converter device | |
| JP2002159181A (en) | Switching power supply and electronic apparatus comprising it | |
| JP2803151B2 (en) | Power supply | |
| KR100272308B1 (en) | Driver signal processing circuit for higefrequency inverter | |
| JP2004194405A (en) | Switching power source circuit for outputs of a plurality of systems | |
| RU2074493C1 (en) | Method for overpower protection of load and regulated secondary power supply | |
| CA2292187C (en) | Switching voltage regulator | |
| SU1334309A1 (en) | Regulated power converter | |
| SU1003050A2 (en) | Switch-type voltage stabilizer | |
| KR100299317B1 (en) | Switching regulation circuit of computer power supply unit | |
| KR900001888Y1 (en) | Base driving circuit for main switching | |
| SU1180866A1 (en) | D.c.voltage stabilizer | |
| JP3139699B2 (en) | Switching power supply circuit |