RU2467460C1 - Output circuit of pulse voltage converter, method of its galvanic isolation, pulse converter of voltage and pulse source of supply - Google Patents

Output circuit of pulse voltage converter, method of its galvanic isolation, pulse converter of voltage and pulse source of supply Download PDF

Info

Publication number
RU2467460C1
RU2467460C1 RU2011121828/07A RU2011121828A RU2467460C1 RU 2467460 C1 RU2467460 C1 RU 2467460C1 RU 2011121828/07 A RU2011121828/07 A RU 2011121828/07A RU 2011121828 A RU2011121828 A RU 2011121828A RU 2467460 C1 RU2467460 C1 RU 2467460C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulse
output circuit
converter
rectifier
galvanic isolation
Prior art date
Application number
RU2011121828/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Титков (RU)
Сергей Иванович Титков
Дмитрий Геннадьевич Тарасов (RU)
Дмитрий Геннадьевич Тарасов
Original Assignee
Сергей Иванович Титков
Дмитрий Геннадьевич Тарасов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Иванович Титков, Дмитрий Геннадьевич Тарасов filed Critical Сергей Иванович Титков
Priority to RU2011121828/07A priority Critical patent/RU2467460C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2467460C1 publication Critical patent/RU2467460C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: inventions relate to equipment of pulse voltage converters and may be used in design of their galvanically isolated output circuits. In an output circuit of a pulse voltage converter, comprising a device of galvanic isolation with a rectifier and a smoothing filter, the rectifier is connected to a key cascade via two or more separating capacitances, and a useful load is connected to the rectifier via two or more separating inductances. In the method for galvanic isolation suppression of DC current and currents of industrial frequencies is carried out using reactive resistances of a capacitance nature, and suppression of currents of internal frequencies of a pulse voltage converter is carried out using reactive resistances of an inductive nature. In a pulse voltage converter and in a pulse supply source, key cascades and output circuits are arranged as capable of implementing of previous technical solutions.
EFFECT: development of technical solutions for galvanic isolation of an output circuit of a pulse supply source and/or a pulse voltage converter, comprising circuits of useful load, differing with simplicity, compactness, reliability and increased efficiency, in contact with equipment, which has an electric contact with useful load circuits, both for good or faulty pulse source of supply and/or a pulse voltage converter.
8 cl, 9 dwg

Description

Группа изобретений относится к технике импульсных преобразователей напряжения и, соответственно, источников питания и может быть использована при проектировании их гальванически развязанных выходных цепей.The group of inventions relates to the technique of pulse voltage converters and, accordingly, power supplies and can be used in the design of their galvanically isolated output circuits.

Существуют различные определения термина «гальваническая развязка», в частности гальваническая развязка - это передача энергии или сигнала между электрическими цепями без электрического контакта между ними, однако четкого, общепринятого определения не существует.There are various definitions of the term “galvanic isolation”, in particular galvanic isolation is the transfer of energy or a signal between electrical circuits without electrical contact between them, but there is no clear, generally accepted definition.

Термин гальваническая развязка используется при описании условий переноса энергии или сигнала между электрически изолированными цепями, поэтому более корректно будет определение: гальваническая развязка - это контролируемая передача энергии или сигнала между разделенными (изолированными) электрическими цепями.The term galvanic isolation is used to describe the conditions for the transfer of energy or signal between electrically isolated circuits, so the definition would be more correct: galvanic isolation is the controlled transfer of energy or signal between separated (isolated) electrical circuits.

Во многих устройствах допускается протекание не опасных для людей и самого устройства токов между гальванически развязанными узлами, если это необходимо для улучшения потребительских свойств изделия. Так, например, металлические корпуса некоторых импульсных блоков питания соединены с сетевыми проводниками конденсаторами небольшой емкости - порядка 10 нФ - являющимися составной частью входного фильтра. Через них может течь ток от фазового провода при контакте с корпусом в несколько миллиампер, что конструктивно заложено в параметры этого устройства и не является опасным для людей и электрических схем, связанных с ним.In many devices, the flow of currents not dangerous for people and the device itself is allowed between galvanically isolated nodes, if necessary to improve the consumer properties of the product. So, for example, the metal cases of some switching power supplies are connected to the network conductors by small capacitors - of the order of 10 nF - which are an integral part of the input filter. Through them, current can flow from the phase wire in contact with the housing of several milliamps, which is structurally embedded in the parameters of this device and is not dangerous for people and the electrical circuits associated with it.

Определение гальванической развязки, используемое в данной заявке, следующее: гальваническая развязка - это разделение (изоляция) электрических цепей подавлением между ними не определяемых параметрами конструкции этих цепей токов с контролируемой передачей энергии или сигналов между ними.The definition of galvanic isolation used in this application is as follows: galvanic isolation is the separation (isolation) of electrical circuits by suppressing between them not determined by the design parameters of these current circuits with controlled transfer of energy or signals between them.

Устройство, обеспечивающее гальваническую развязку между цепями, исключает протекание между ними не определяемых параметрами конструкции этого устройства токов. В настоящее время чаще всего для передачи сигнала между цепями, при условии их гальванической развязки, используется оптрон, а для передачи энергии между цепями - трансформатор, но иногда предлагаются конструкции устройств с так называемой условной гальванической развязкой, в которых изоляция электрических цепей выполняется лишь при исправности элементов этих устройств.A device that provides galvanic isolation between circuits eliminates the flow between them of currents not determined by the design parameters of this device. Currently, an optocoupler is most often used to transmit a signal between circuits, provided they are galvanically isolated, and a transformer is used to transfer energy between circuits, but sometimes designs of devices with the so-called conditional galvanic isolation, in which isolation of electrical circuits is performed only when serviceable, are offered. elements of these devices.

Известен конденсаторный преобразователь напряжения с умножением тока [«Конденсаторный преобразователь напряжения с умножением тока» // Радио, 1999, №1, стр.42-44 или см. http://pc.fk0.pp.ru/pub/books/-hard/radio/199901/p42(44.htm]. Преобразователь включает выходную цепь с «плюсовой» и «минусовой» клеммами Х2, X3, коммутирующим транзистором VT3, амперметром РА1.Known capacitor voltage converter with current multiplication ["Capacitor voltage converter with current multiplication" // Radio, 1999, No. 1, p. 42-44 or see http://pc.fk0.pp.ru/pub/books/- hard / radio / 199901 / p42 (44.htm]. The converter includes an output circuit with positive and negative terminals X2, X3, a switching transistor VT3, an ammeter PA1.

Выходную цепь этого устройства можно считать гальванически развязанной с сетью формально (условно), т.е. только при исправности всех элементов схемы, так как выход из стоя отдельных элементов, например транзистора VT3, диодов VD3 или VD4 приведет к соединению выходной цепи с сетью, что может привести к протеканию не определяемых параметрами конструкции этого устройства токов, опасных для людей и рабочих элементов схемы. Например, пробой диода VD3 приводит к соединению через него сетевого разъема X1 и «плюсовой» выходной клеммы Х2, что может быть опасным для жизни при прикосновении к клеммам Х2 и X3, при этом устройство будет оставаться работоспособным.The output circuit of this device can be considered galvanically isolated from the network formally (conditionally), i.e. only if all the elements of the circuit are in good working order, since standing up of individual elements, for example, VT3 transistor, VD3 or VD4 diodes, will lead to the connection of the output circuit to the network, which can lead to the flow of currents that are not determined by the design parameters of this device, hazardous to people and working elements scheme. For example, a breakdown of the VD3 diode leads to the connection of the network connector X1 and the “positive” output terminal X2 through it, which can be life-threatening when touching the terminals X2 and X3, while the device will remain operational.

Известен импульсный источник питания на базе ШИМ-контроллера NCP1200 [см. http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/174811/-ONSEMI/NCP1200.html], выходная цепь которого включает устройство гальванической развязки, выполненное в виде импульсного трансформатора, выпрямитель и сглаживающий фильтр.Known switching power supply based on a PWM controller NCP1200 [see http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/174811/-ONSEMI/NCP1200.html], the output circuit of which includes a galvanic isolation device made in the form of a pulse transformer, a rectifier and a smoothing filter.

Наиболее характерным и близким аналогом заявляемого технического решения является выходная цепь импульсного преобразователя напряжения импульсного источника питания с ключевым каскадом, включающая устройство гальванической развязки на основе импульсного трансформатора, выпрямитель и сглаживающий фильтр [Раймонд Мэк, Импульсные источники питания, Москва, Издательский дом «Додэка-XXI, 2008, стр.20]. Импульсный трансформатор служит для передачи энергии от импульсного преобразователя к другим элементам выходной цепи и обеспечения их гальванической развязки от остальных, как правило, гальванически связанных с сетью узлов импульсного преобразователя. После выпрямления и сглаживания фильтром на нагрузке присутствует определяемое конструкцией импульсного блока питания постоянное напряжение.The most characteristic and closest analogue of the claimed technical solution is the output circuit of a pulsed voltage converter of a pulsed power supply with a key stage, including a galvanic isolation device based on a pulsed transformer, a rectifier and a smoothing filter [Raymond Mek, Switching power supplies, Moscow, Dodeka-XXI Publishing House , 2008, p. 20]. A pulse transformer is used to transfer energy from a pulse converter to other elements of the output circuit and to ensure their galvanic isolation from the rest, as a rule, galvanically connected to the network of nodes of the pulse converter. After rectification and smoothing by the filter, a constant voltage determined by the design of the switching power supply unit is present at the load.

Основным недостатком настоящей выходной цепи является наличие импульсного трансформатора, что влечет за собой увеличение габаритов импульсных блоков питания, включающих эту цепь, низкий КПД на малых мощностях (менее 80% при 1-20 Вт - см. «Методика и программа расчета импульсного трансформатора двухтактного преобразователя» // Радио, 2006, №6, стр.35), сложность модернизации, уменьшение рабочего диапазона выходных напряжений и токов и, как следствие, увеличение стоимости.The main disadvantage of this output circuit is the presence of a pulse transformer, which entails an increase in the size of the pulse power supplies that include this circuit, low efficiency at low powers (less than 80% at 1-20 W - see “Methodology and program for calculating the pulse transformer of a push-pull converter ”// Radio, 2006, No. 6, p. 35), the complexity of modernization, a decrease in the operating range of output voltages and currents and, as a result, an increase in cost.

Задача, решаемая первым изобретением группы связанных единым изобретательским замыслом технических решений, и достигаемый технический результат заключаются в создании очередного технического решения выходной цепи импульсного источника питания, составной частью которого является импульсный преобразователь напряжения, и/или импульсного преобразователя напряжения, отличающихся простотой, компактностью, надежностью и повышенным КПД, обеспечивающих контролируемую передачу энергии от ключевого элемента импульсного источника питания и/или импульсного преобразователя напряжения в их выходные цепи и исключающих возникновение выравнивающих и других, не определяемых параметрами конструкции импульсного источника питания и/или импульсного преобразователя напряжения электрических токов, способных повреждать компоненты цепи или поражать людей, прикасающихся к оборудованию, имеющему электрический контакт с цепями полезной нагрузки, как для исправного, так и неисправного импульсного источника питания и/или импульсного преобразователя напряжения.The problem solved by the first invention of a group of technical solutions connected by a single inventive concept, and the technical result achieved, consist in creating the next technical solution of the output circuit of a switching power supply, an integral part of which is a switching voltage converter, and / or a switching voltage converter, characterized by simplicity, compactness, reliability and increased efficiency, providing a controlled transfer of energy from a key element of a switching power supply and / or a pulse voltage converter in their output circuits and excluding the occurrence of equalizing and other, not determined by the design parameters of the pulse power supply and / or pulse voltage converter electric currents that can damage circuit components or hit people touching equipment that has electrical contact with the chains payload, both for serviceable and faulty switching power supply and / or switching voltage converter.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в выходной цепи импульсного преобразователя напряжения с ключевым каскадом, включающей устройство гальванической развязки с выпрямителем и сглаживающий фильтр, выпрямитель подключен к ключевому каскаду через две или более разделительных емкости, а полезная нагрузка подключена к выпрямителю через две или более разделительные индуктивности. Кроме этого, полезная нагрузка может быть подключена к разделительным индуктивностям с использованием дополнительного сглаживающего фильтра.To solve the problem and achieve the claimed technical result in the output circuit of a pulse voltage converter with a key stage, including a galvanic isolation device with a rectifier and a smoothing filter, the rectifier is connected to the key stage through two or more separation capacitors, and the payload is connected to the rectifier through two or more decoupling inductances. In addition, the payload can be connected to the separation inductors using an additional smoothing filter.

Существуют разнообразные способы гальванической развязки выходных цепей импульсных источников питания и/или импульсных преобразователей напряжения [см., например, предыдущие источники информации], суть которых сводится к разделению (изоляции) выходных цепей от других узлов импульсного источников питания и/или импульсных преобразователей напряжения для подавления протекания между ними не определяемых параметрами конструкции этих цепей и импульсного преобразователя токов с контролируемой передачей энергии или сигналов.There are various methods for galvanically decoupling the output circuits of switching power supplies and / or switching voltage converters [see, for example, previous sources of information], the essence of which is to separate (isolate) the output circuits from other nodes of the switching power supplies and / or switching voltage converters for suppressing the flow between them not determined by the design parameters of these circuits and the pulse current converter with the controlled transfer of energy or signals.

Самым распространенным, трансформаторным способом гальванической развязки ключевого каскада импульсного источника питания и/или импульсного преобразователя и его выходной цепи является подавление не определяемых параметрами их конструкций протекающих между ними токов за счет их механического разделения, при этом для передачи энергии энергия импульсного преобразователя преобразуется в энергию магнитной индукции, а затем обратно в энергию электрического тока в выходной цепи [см. http://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/view/174811/-ONSEMI/NCP1200.html].The most common, transformer method of galvanic isolation of the key stage of a pulsed power supply and / or a pulse converter and its output circuit is the suppression of the currents flowing between them that are not determined by the parameters of their structures due to their mechanical separation, while for the transfer of energy, the energy of the pulse converter is converted into magnetic energy induction, and then back into the energy of an electric current in the output circuit [see http://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/view/174811/-ONSEMI/NCP1200.html].

В общем случае трансформаторный способ гальванической развязки выходной цепи импульсного источника питания реализован в работе выходной цепи импульсного преобразователя напряжения [см. книгу Раймонд Мэк, Импульсные источники питания - рис.1.7]. Способ заключается в контролируемой передаче энергии (и/или сигнала) между разделенными (изолированными) электрическими цепями при помощи преобразования энергии переменного электрического тока одной цепи в энергию электромагнитной индукции и преобразования энергии электромагнитной индукции в энергию электрического тока во второй цепи.In the general case, the transformer method of galvanic isolation of the output circuit of a switching power supply is implemented in the output circuit of a switching voltage converter [see book by Raymond Mack, Switching Power Supplies - Figure 1.7]. The method consists in the controlled transfer of energy (and / or signal) between separated (isolated) electrical circuits by converting the energy of an alternating electric current from one circuit into electromagnetic induction energy and converting electromagnetic induction energy into electric current energy in a second circuit.

Недостатками известного способа являются достаточная сложность его аппаратной реализации, преимущественно за счет конструкции импульсного трансформатора, и потери энергии электромагнитной индукции, приводящие к общей потере энергии, что приводит к снижению КПД импульсного источника питания и/или импульсного преобразователя напряжения.The disadvantages of this method are the sufficient complexity of its hardware implementation, mainly due to the design of a pulse transformer, and energy loss of electromagnetic induction, leading to a total loss of energy, which leads to a decrease in the efficiency of a switching power supply and / or a pulse voltage converter.

Задача, решаемая вторым изобретением группы и достигаемый технический результат заключаются в создании очередного способа гальванической развязки выходной цепи импульсного источника питания и/или импульсного преобразователя напряжения, особенности которых определяются возможностями их выходных цепей, выполненных согласно первому изобретению группы.The problem solved by the second invention of the group and the technical result achieved are to create another method for galvanically decoupling the output circuit of a switching power supply and / or a switching voltage converter, the features of which are determined by the capabilities of their output circuits made according to the first invention of the group.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в способе гальванической развязки выходной цепи импульсного преобразователя напряжения, заключающемся в подавлении не определяемых параметрами его конструкции протекающих через эту цепь токов при контролируемой передаче энергии от импульсного преобразователя напряжения в его выходную цепь, подавление постоянного тока и токов промышленных частот осуществляют с использованием реактивных сопротивлений емкостного характера, а подавление токов собственных частот импульсного преобразователя напряжения осуществляют с использованием реактивных сопротивлений индуктивного характера. Дополнительно, подавление не определяемых параметрами конструкции протекающих через выходную цепь токов осуществляется до уровней, не влияющих на работу преобразователя напряжения и самой выходной цепи и не вызывающих поражение людей, прикасающихся к полезной нагрузке или оборудованию, имеющему с ней электрический контакт.To solve the problem and achieve the claimed technical result in a method of galvanically decoupling the output circuit of a pulse voltage converter, which consists in suppressing currents flowing through this circuit that are not determined by the parameters of its design with controlled transfer of energy from the pulse voltage converter to its output circuit, suppressing direct current and currents industrial frequencies are carried out using capacitive reactances, and current suppression GOVERNMENTAL frequency pulse voltage converter is carried out using inductive reactances. Additionally, the suppression of the currents flowing through the output circuit that are not determined by the design parameters is carried out to levels that do not affect the operation of the voltage converter and the output circuit itself and do not cause damage to people touching the payload or equipment that has electrical contact with it.

Типовой импульсный преобразователь включает источник постоянного напряжения, ключевой каскад и выходную цепь, выполненную, как правило, с использованием импульсного трансформатора [см. http://pdf1.-alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/174811/ONSEMI/NCP1200.html]. Первичная обмотка импульсного трансформатора подключается к ключевому каскаду импульсного преобразователя, напряжение с вторичной обмотки выпрямляется, фильтруется и подводится к нагрузке.A typical pulse converter includes a constant voltage source, a key stage, and an output circuit, typically made using a pulse transformer [see http://pdf1.-alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/174811/ONSEMI/NCP1200.html]. The primary winding of the pulse transformer is connected to the key stage of the pulse converter, the voltage from the secondary winding is rectified, filtered and supplied to the load.

Известен типовой импульсный преобразователь, который включает источник постоянного напряжения, ключевой каскад и выходную цепь, выполненную, как правило, с трансформаторной гальванической развязкой [см. книгу Раймонд Мэк, Импульсные источники питания - рис.1.7.].A typical pulse converter is known, which includes a constant voltage source, a key stage and an output circuit, made, as a rule, with transformer galvanic isolation [see Raymond Mack book, Switching Power Supplies - Figure 1.7.].

Недостатком такого преобразователя является высокая стоимость, большие габариты, невысокий КПД на малых мощностях - менее 80% при 1-20 Вт (см. «Методика и программа расчета импульсного трансформатора двухтактного преобразователя» // Радио, 2006, №6, стр.35), а также трудности с последующей модернизацией, требующей замены импульсного трансформатора и ограниченные возможности по изменению выходного напряжения.The disadvantage of this converter is its high cost, large dimensions, low efficiency at low powers — less than 80% at 1-20 W (see “Methodology and program for calculating a pulse transformer of a push-pull converter” // Radio, 2006, No. 6, p. 35) as well as difficulties with subsequent modernization, requiring the replacement of a pulse transformer and limited possibilities for changing the output voltage.

Задача, решаемая третьим изобретением группы, и достигаемый технический результат аналогичны двум первым изобретениям группы, с поправкой на объект - импульсный преобразователь напряжения.The problem solved by the third invention of the group and the technical result achieved are similar to the first two inventions of the group, adjusted for the object - a pulse voltage converter.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в импульсном преобразователе напряжения, включающем источник постоянного напряжения, ключевой каскад и выходную цепь, последняя выполнена согласно вышеописанным изобретениям в части конструктивного исполнения и способа ее гальванической развязки. Кроме этого, преобразователь включает, по меньшей мере, одну дополнительную выходную цепь, выполненною аналогично первой (основной).To solve the problem and achieve the claimed technical result in a pulsed voltage converter, including a constant voltage source, a key stage and an output circuit, the latter is made according to the above-described inventions in terms of design and method of galvanic isolation. In addition, the converter includes at least one additional output circuit, performed similarly to the first (main).

Существует потребность в компактных, надежных и эффективных импульсных источниках питания, обеспечивающих подавление не определенных их технико-эксплуатационными параметрами токов, способных привести к повреждению рабочих элементов источника или к поражению электрическим током людей, прикасающихся к подключенным к нему устройствам.There is a need for compact, reliable and efficient switching power supplies that suppress currents not determined by their technical and operational parameters that can lead to damage to the working elements of the source or to electric shock to people who touch the devices connected to it.

Известен трансформаторный источник питания, который включает подключенный к промышленной сети линейный трансформатор, выпрямитель и регулируемый стабилизатор напряжения с выходной цепью [«Низковольтный выпрямитель» // Радио, 1971, №4, стр.52-53]. Гальваническая развязка выходной цепи этого устройства от промышленной сети осуществляется за счет развязки всей электрической схемы, осуществляемой трансформатором.Known transformer power source, which includes a linear transformer connected to an industrial network, a rectifier and an adjustable voltage regulator with an output circuit ["Low-voltage rectifier" // Radio, 1971, No. 4, p.52-53]. The galvanic isolation of the output circuit of this device from the industrial network is carried out by decoupling the entire electrical circuit carried out by the transformer.

До 80-х годов прошлого столетия трансформаторные источники питания применялись повсеместно, а потом стали вытесняться импульсными источниками питания благодаря ряду преимуществ, например меньшему весу, габаритам и т.д.Until the 80s of the last century, transformer power supplies were used everywhere, and then they began to be replaced by switching power supplies due to a number of advantages, for example, lower weight, dimensions, etc.

Импульсные трансформаторы имеют существенно меньшие габариты при аналогичной мощности по сравнению с линейными трансформаторами. Вместе с тем, импульсные трансформаторы имеют ряд недостатков: высокая цена - до 50% от стоимости блока питания, большие габариты по сравнению с остальными компонентами импульсных источников питания, невысокий КПД на малых мощностях (около 80% при 1-20 Вт - см. статью «Методика и программа расчета импульсного трансформатора двухтактного преобразователя» // Радио). Кроме того, мощность и габариты импульсного источника питания определяется мощностью импульсного трансформатора, что приводит к компромиссу между миниатюризацией и мощностью. Наличие импульсного трансформатора затрудняет модернизацию импульсного источника питания, так как для этого почти всегда требуется замена импульсного трансформатора. Конструкция импульсного трансформатора определяет выходные параметры всего блока питания, что ограничивает диапазон возможной перестройки последнего.Pulse transformers have significantly smaller dimensions at the same power compared to linear transformers. At the same time, pulse transformers have a number of disadvantages: high price - up to 50% of the cost of the power supply, large dimensions compared to other components of switching power supplies, low efficiency at low powers (about 80% at 1-20 W - see article “Methodology and program for calculating a pulse transformer of a push-pull converter” // Radio). In addition, the power and dimensions of the switching power supply is determined by the power of the pulse transformer, which leads to a compromise between miniaturization and power. The presence of a pulse transformer makes it difficult to upgrade a pulse power supply, since this almost always requires the replacement of a pulse transformer. The design of the pulse transformer determines the output parameters of the entire power supply, which limits the range of possible tuning of the latter.

В импульсных источниках питания, предназначенных для работы от сети переменного тока, происходит выпрямление сетевого напряжения при помощи выпрямителя и фильтра, преобразование полученного постоянного напряжения импульсным преобразователем в переменное высокочастотное напряжение прямоугольной формы, которое трансформируется до требуемых значений, затем выпрямляется и фильтруется. Гальваническую развязку выходных цепей и передачу в них энергии от импульсного преобразователя осуществляет импульсный трансформатор.In switching power supplies intended for operation from an alternating current main, the mains voltage is rectified by means of a rectifier and a filter, the DC voltage obtained is converted by a pulse converter to a rectangular high-frequency voltage, which is transformed to the required values, then rectified and filtered. The galvanic isolation of the output circuits and the transfer of energy to them from a pulse converter is carried out by a pulse transformer.

В частности, известен типовой импульсный источник питания, включающий сетевой выпрямитель, импульсный преобразователь, ключевой каскад и выходную цепь с нагрузочный элементом выходного каскада в виде первичной обмотки трансформатора [см. книгу Раймонд Мэк, Импульсные источники питания - фиг.1].In particular, a typical switching power supply is known, including a network rectifier, a pulse converter, a key stage and an output circuit with a load element of the output stage in the form of a primary transformer winding [see Raymond Mack book, Switching Power Supplies - FIG. 1].

Недостатком известного источника питания, так же как и у импульсного преобразователя напряжения, являются высокая стоимость, большие габариты, невысокий КПД на малых мощностях, а также трудности с модернизацией, требующей замены импульсного трансформатора, и ограниченные возможности по регулировке.A disadvantage of the known power source, as well as that of a pulsed voltage converter, is its high cost, large dimensions, low efficiency at low powers, as well as difficulties with modernization, requiring the replacement of a pulse transformer, and limited adjustment possibilities.

Задача, решаемая четвертым изобретением группы и достигаемый технический результат аналогичны трем первым изобретениям группы, с поправкой на объект - импульсный источник питания.The problem solved by the fourth invention of the group and the technical result achieved are similar to the first three inventions of the group, adjusted for the object - a switching power supply.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в импульсном источнике питания, включающем сетевой выпрямитель, импульсный преобразователь напряжения, ключевой каскад и выходную цепь, импульсный преобразователь и выходная цепь выполнены согласно вышеописанным изобретениям с возможностью реализации способа гальванической развязки. Дополнительно, источник питания включает, по меньшей мере, одну дополнительную выходную цепь, выполненную аналогично первой (основной).To solve the problem and achieve the claimed technical result in a switching power supply, including a network rectifier, a switching voltage converter, a key stage and an output circuit, a switching converter and an output circuit are made according to the above-described inventions with the possibility of implementing a galvanic isolation method. Additionally, the power source includes at least one additional output circuit, made similar to the first (main).

Изобретения поясняются чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where

- на фиг.1 показана принципиальная электрическая схема выходной цепи импульсного преобразователя напряжения с индуктивно-емкостной гальванической развязкой;- figure 1 shows a circuit diagram of the output circuit of a pulse voltage converter with inductive-capacitive galvanic isolation;

- на фиг.2 показан фрагмент выходной цепи с использованием дополнительного сглаживающего фильтра;- figure 2 shows a fragment of the output circuit using an additional smoothing filter;

- на фиг.3 показана типовая схема импульсного источника питания на базе ШИМ-контроллера NCP1200;- figure 3 shows a typical diagram of a switching power supply based on a PWM controller NCP1200;

- на фиг.4 - схема импульсного источника питания с применением индуктивно-емкостной гальванической развязки на базе ШИМ-коконтроллера NCP1200;- figure 4 is a diagram of a switching power supply using inductance-capacitive galvanic isolation based on a PWM-based NCP1200 controller;

- на фиг.5 показан пример применения индуктивно-емкостной гальванической развязки к мостовым импульсным преобразователям напряжения;- figure 5 shows an example of the use of inductive-capacitive galvanic isolation to bridge pulse voltage converters;

- на фиг.6 - пример применения индуктивно-емкостной гальванической развязки к полумостовым импульсным преобразователям напряжения.- figure 6 is an example of the use of inductive-capacitive galvanic isolation to half-bridge pulse voltage converters.

- на фиг.7 - импульсный источник питания с индуктивно-емкостной гальванической развязкой;- Fig.7 - switching power supply with inductive-capacitive galvanic isolation;

- на фиг.8 - импульсный источник питания (импульсный преобразователь напряжения) с тремя выходными цепями;- Fig. 8 shows a switching power supply (switching voltage converter) with three output circuits;

- на фиг.9 для сравнения показана типовая выходная цепь импульсного преобразователя с трансформаторной гальванической развязкой.- figure 9 for comparison shows a typical output circuit of a pulse Converter with transformer galvanic isolation.

Импульсный преобразователь 1 содержит источник постоянного напряжения (условно не показан), ключевой каскад 2 и выходную цепь 3, включающую устройство 4 и 4' гальванической развязки с выпрямителем 5 и сглаживающий фильтр 6, при этом выпрямитель 5 подключен к ключевому каскаду 2 через две или более разделительных емкости 7 и 7', являющиеся элементом гальванической развязки, а полезная нагрузка 8 подключена к выпрямителю 5 через две или более разделительные индуктивности 9 и 9', также являющиеся элементом гальванической развязки и, одновременно, элементами сглаживающего фильтра 6. Полезная нагрузка 8 может быть подключена к разделительным индуктивностям 9 и 9' с использованием дополнительного сглаживающего фильтра 10. Импульсный преобразователь 1 может включать, по меньшей мере, одну дополнительную выходную цепь 3', выполненную аналогично цепи 3.The pulse converter 1 contains a constant voltage source (not shown conventionally), a key stage 2 and an output circuit 3, including a galvanic isolation device 4 and 4 'with a rectifier 5 and a smoothing filter 6, while the rectifier 5 is connected to the key stage 2 through two or more separation capacitances 7 and 7 ', which are an element of galvanic isolation, and a payload 8 is connected to the rectifier 5 through two or more isolation inductances 9 and 9', which are also an element of galvanic isolation and, at the same time, electric cops smoothing filter 6. The payload 8 may be connected to the separating inductors 9 and 9 'using an additional smoothing filter 10. The pulse transducer 1 may include at least one additional output circuit 3', formed similarly to circuit 3.

Способ гальванической развязки выходной цепи 3 импульсного преобразователя 1 напряжения при контролируемой передаче энергии от преобразователя в его выходную цепь заключается в подавлении постоянного тока и токов промышленных частот с использованием реактивных сопротивлений емкостного характера - разделительных емкостей 7 и 7', а подавление токов собственных частот импульсного преобразователя 1 с использованием реактивных сопротивлений индуктивного характера - разделительных индуктивностей 9 и 9'. Подавление не определяемых параметрами конструкции протекающих через выходную цепь 3 токов осуществляется до уровней, не влияющих на работу импульсного преобразователя 1 и самой выходной цепи 3 и не вызывающих поражение людей, прикасающихся к полезной нагрузке 8 (ее цепям) или оборудованию, имеющему с ней электрический контакт.The method of galvanically decoupling the output circuit 3 of the pulse voltage converter 1 with a controlled transfer of energy from the converter to its output circuit consists in suppressing direct current and industrial frequency currents using capacitive reactances - dividing capacitors 7 and 7 ', and suppressing the natural frequencies of the pulse converter 1 using reactances of an inductive nature - separation inductances 9 and 9 '. The suppression of currents not determined by the design parameters flowing through the output circuit 3 is carried out to levels that do not affect the operation of the pulse converter 1 and the output circuit 3 itself and do not cause damage to people touching the payload 8 (its circuits) or equipment having electrical contact with it .

Полученную гальваническую развязку цепей полезной нагрузки импульсного источника питания и/или импульсного преобразователя напряжения можно квалифицировать как индуктивно-емкостную.The obtained galvanic isolation of the payload circuits of a switching power supply and / or a switching voltage converter can be qualified as inductive-capacitive.

Импульсный источник питания (см. фиг.4, 7 и 8) включает сетевой выпрямитель 11, импульсный преобразователь 1 с ключевым каскадом 2 и выходную цепь 3, которые выполнены согласно упомянутым техническим решениям, при этом он может включать, по меньшей мере, одну дополнительную выходную цепь 3', выполненною аналогичным образом.The switching power supply (see FIGS. 4, 7 and 8) includes a network rectifier 11, a switching converter 1 with a key stage 2 and an output circuit 3, which are made according to the aforementioned technical solutions, while it may include at least one additional output circuit 3 ', made in a similar manner.

Проанализируем существенные признаки изобретений.Let us analyze the essential features of inventions.

В отличие от трансформаторной развязки, которая обеспечивает передачу энергии, разделение цепей по постоянному току, разделение цепей по току промышленных частот и разделение цепей для токов собственных частот работы импульсных преобразователей 1, в индуктивно-емкостной гальванической развязке, выполненной согласно изобретениям, разделение цепей ключевого каскада 2 и выпрямителя 5 по постоянному току, току промышленных частот, и передачу энергии реализуют при помощи конденсаторов 7 и 7', а разделение выпрямителя 5 и цепей полезной нагрузки 8 для токов собственных частот работы импульсных преобразователей 1 - при помощи индуктивностей 9 и 9'. Параметры применяемых емкостей 7 и 7' и индуктивностей 9 и 9' зависят от частоты работы импульсного преобразователя 1 - с повышением частоты их номиналы уменьшаются.In contrast to transformer isolation, which provides energy transfer, DC separation of circuits, separation of current circuits of industrial frequencies and separation of circuits for natural frequencies of operation of pulse converters 1, in inductive-capacitive galvanic isolation made according to the inventions, separation of key cascade circuits 2 and rectifier 5 for direct current, industrial frequency current, and energy transfer are implemented using capacitors 7 and 7 ', and the separation of rectifier 5 and payload circuits ki 8 for currents of natural frequencies of operation of pulse converters 1 - using inductors 9 and 9 '. The parameters of the used capacitances 7 and 7 'and inductances 9 and 9' depend on the frequency of operation of the pulse converter 1 - with increasing frequency their values decrease.

Индуктивно-емкостная гальваническая развязка эффективно подавляет не определяемые параметрами конструкции протекающие токи до уровней, не влияющих на работу импульсного преобразователя 1 и самой выходной цепи 3 и не вызывающих поражение людей, прикасающихся к цепям полезной нагрузки 8 или оборудованию, имеющему с ними электрический контакт. Уровень подавления токов зависит от номиналов элементов индуктивно-емкостной развязки.Inductive-capacitive galvanic isolation effectively suppresses currents that are not determined by the design parameters to levels that do not affect the operation of the pulse converter 1 and the output circuit 3 itself and do not cause damage to people touching the payload circuits 8 or equipment that has electrical contact with them. The level of current suppression depends on the ratings of the inductive-capacitive isolation elements.

Полезная нагрузка может быть подключена к разделительным индуктивностям 9 и 9' с использованием дополнительного сглаживающего фильтра 10, в качестве которого можно применить выпускаемые серийно дроссели для сетевых фильтров, в результате чего можно уменьшить номиналы величин индуктивностей 9 и 9'.The payload can be connected to the separation inductors 9 and 9 'using an additional smoothing filter 10, which can be used commercially available chokes for line filters, as a result of which it is possible to reduce the values of the inductances 9 and 9'.

Выполнение выходной цепи 3 импульсного преобразователя напряжения 1 согласно изобретению позволило создать простые, компактные и надежные импульсные преобразователи напряжения и импульсные источники питания, отличающиеся от аналогов, например, с трансформаторной развязкой более высоким КПД, меньшими габаритами, имеющими больший диапазон регулировки выходных параметров, больший запас мощности, а при их оснащении дополнительными соответствующими выходными цепями 3' можно получить любое количество требуемых выходных напряжений.The implementation of the output circuit 3 of the pulse voltage Converter 1 according to the invention allowed us to create simple, compact and reliable switching voltage converters and switching power supplies that differ from analogues, for example, with transformer isolation with higher efficiency, smaller dimensions, having a larger range of output parameters, a larger margin power, and when equipped with additional appropriate output circuits 3 ', you can get any number of required output voltages.

Каждый проводник (в самом простом варианте их два - см. фиг.1), соединяющий выпрямитель 5 и ключевой каскад 2 импульсного преобразователя напряжения 1, подключен через разделительные конденсаторы 7 и 7', таким образом, непосредственный контакт между ними отсутствует.Each conductor (in the simplest version there are two of them - see Fig. 1) connecting the rectifier 5 and the key stage 2 of the pulse voltage converter 1 is connected through isolation capacitors 7 and 7 ', so there is no direct contact between them.

Перенос энергии от ключевого каскада 2 импульсного преобразователя напряжения 1 в его выходную цепь 3 осуществляется благодаря току смещения в конденсаторах 7 и 7', возникающему при их заряде и разряде, или изменения их заряда на противоположный (в зависимости от типа ключевого каскада 2 импульсного преобразователя 1).Energy is transferred from the key stage 2 of the pulse voltage converter 1 to its output circuit 3 due to the bias current in the capacitors 7 and 7 'arising from their charge and discharge, or the change of their charge to the opposite (depending on the type of the key stage 2 of the pulse converter 1 )

Конденсаторы 7 и 7' изолируют выпрямитель 5, а следовательно и полезную нагрузку 8, от выходного каскада 2 импульсного преобразователя напряжения (источника питания) 1 по постоянному току. При неисправности импульсного преобразователя напряжения 1, входящего в состав импульсного источника питания, к конденсаторам 7 и 7' может быть приложено напряжение промышленной частоты. Емкость конденсаторов 7 и 7' выбирают с таким расчетом, что они имеют высокое сопротивление для токов промышленных частот и фактически изолируют от них выпрямитель 5, а следовательно, и полезную нагрузку 8. Например, конденсатор емкостью 10000 пФ на частоте 50 Гц имеет реактивное сопротивление 318310 Ом, при подведенном к конденсатору напряжению 220 B с промышленной частотой 50 Гц ток через него не превысит 0,7 мА (пренебрежительно малый ток), при этом на частоте 500000 Гц для синусоидального тока его реактивное сопротивление составляет всего 31 Ом (для импульсного - еще меньше), что не препятствует передаче через него на этой частоте энергии.Capacitors 7 and 7 'isolate the rectifier 5, and therefore the payload 8, from the output stage 2 of the pulse voltage converter (power source) 1 for direct current. In the event of a malfunction of the pulse voltage converter 1, which is part of the switching power supply, a power frequency voltage can be applied to the capacitors 7 and 7 '. The capacitance of the capacitors 7 and 7 'is chosen so that they have a high resistance for industrial frequency currents and actually isolate the rectifier 5 from them, and therefore the payload 8. For example, a capacitor with a capacity of 10,000 pF at a frequency of 50 Hz has a reactance of 318,310 Ohm, at a voltage of 220 V connected to the capacitor with an industrial frequency of 50 Hz, the current through it will not exceed 0.7 mA (negligible current), while at a frequency of 500,000 Hz for a sinusoidal current, its reactance is only 31 Ohms (for imp snogo - even less), which does not prevent transmission through this energy frequency.

Разделительных конденсаторов 7 и 7' в самом простом варианте должно быть по одному на каждый соединяющий выпрямитель 5 и выходной каскад 2 импульсного преобразователя напряжения (источника питания) 1 проводник, но для повышения надежности схемы каждый конденсатор 7 и 7' может быть выполнен в виде двух и более соединенных последовательно конденсаторов с высоким пробивным напряжением. Полезная нагрузка 8 подключена к выпрямителю 5 через две или более разделительные индуктивности 9 и 9', являющиеся частью выходного сглаживающего фильтра 6 и изолирующие полезную нагрузку 8 от импульсных токов собственных частот импульсного источника питания. Например, на частоте 500000 Гц индуктивность 10 мГн имеет реактивное сопротивление для синусоидальных токов 31416 Ом. При подведенному к ней напряжению 300 B ток через нее не превысит 10 мА - допустимый ток.Separating capacitors 7 and 7 'in the simplest version should be one for each connecting rectifier 5 and output stage 2 of the pulse voltage converter (power source) 1 conductor, but to increase the reliability of the circuit, each capacitor 7 and 7' can be made in the form of two and more series capacitors with high breakdown voltage. The payload 8 is connected to the rectifier 5 through two or more isolation inductances 9 and 9 ', which are part of the output smoothing filter 6 and isolate the payload 8 from the pulse currents of the natural frequencies of the switching power supply. For example, at a frequency of 500,000 Hz, an inductance of 10 mH has a reactance for sinusoidal currents of 31416 ohms. With a voltage of 300 V applied to it, the current through it does not exceed 10 mA - the permissible current.

Для импульсных токов сопротивление индуктивности 10 мГн на частоте 500000 Гц будет выше, чем 31416 Ом, так как амплитуда синусоидальной составляющей в импульсах всегда меньше амплитуды самих импульсов. В производстве контроллеров импульсных преобразователей существует тенденция к увеличению частоты преобразования. Современные контроллеры работают на частоте 1 МГц и выше, что позволяет дополнительно снизить величину индуктивностей 9 и 9'.For pulsed currents, an inductance resistance of 10 mH at a frequency of 500,000 Hz will be higher than 31416 Ohms, since the amplitude of the sinusoidal component in the pulses is always less than the amplitude of the pulses themselves. In the manufacture of pulse converter controllers, there is a tendency to increase the conversion frequency. Modern controllers operate at a frequency of 1 MHz and higher, which further reduces the value of inductances 9 and 9 '.

Отсутствие импульсного трансформатора у импульсных преобразователей напряжения (источников питания) 1 позволяет в широком диапазоне изменять их выходные напряжения и токи, что может быть использовано для преобразования энергии постоянного или переменного тока в энергию требуемого вида изменением широтно-импульсной модуляции импульсов ключевого каскада 2.The absence of a pulse transformer for pulse voltage converters (power sources) 1 allows a wide range of changes in their output voltages and currents, which can be used to convert direct or alternating current energy to the required type of energy by changing the pulse-width modulation of the pulses of the key stage 2.

Реализацию изобретений рассмотрим на следующих примерах.The implementation of the inventions will consider the following examples.

Пример 1. Импульсный источник питания на основе ШИМ-контроллера NCP1200.Example 1. Switching power supply based on the NCP1200 PWM controller.

Стандартную схему включения, рекомендуемую изготовителем, иллюстрирует фиг.3, а использование для этой схемы индуктивно-емкостной гальванической развязки - фиг.4.Figure 3 illustrates the standard switching circuit recommended by the manufacturer, and the use of inductive-capacitive galvanic isolation for this circuit is illustrated in Fig. 4.

Источник питания работает следующим образом: на дросселе L1 выделяются высоковольтные импульсы, которые заряжают конденсаторы С4 и С5. Во время заряда конденсаторов С4 и С5 в дросселях L2 и L3 накапливается энергия. В промежутках между импульсами конденсаторы С4, С5 и дроссели L2, L3 разряжаются, диод D2 (тот же выпрямитель 5) обеспечивает канал для протекания разрядного тока дросселей L2, L3.The power source operates as follows: on the inductor L1 high-voltage pulses are released, which charge the capacitors C4 and C5. During the charge of capacitors C4 and C5, energy is accumulated in the chokes L2 and L3. In the intervals between pulses, the capacitors C4, C5 and the inductors L2, L3 are discharged, the diode D2 (the same rectifier 5) provides a channel for the discharge current to flow in the inductors L2, L3.

Применение индуктивно-емкостной гальванической развязки позволяет при необходимости изменять выходное напряжение практически от нулевого до 15-20 В только заменой стабилитрона D8, для увеличения тока более 600 мА требуется лишь установить ключевой транзистор М1 на радиатор.The use of inductive-capacitive galvanic isolation allows, if necessary, changing the output voltage from almost zero to 15-20 V only by replacing the Zener diode D8, to increase the current more than 600 mA, you only need to install the key transistor M1 on the radiator.

Испытания схемы фиг 4 показали увеличение КПД относительно схемы с традиционной трансформаторной развязкой на 5-10 процентов. Довольно высокие емкости конденсаторов С4 и С5 обусловлены низкой частотой микросхемы NCP1200P60 - 60 кГц. Значения индуктивностей L2 и L3 меньше необходимых для изоляции выпрямителя 5 для токов с частотой 60 кГц от полезной нагрузки, но наличие сетевого фильтра EMI Filter на входе импульсного источника питания позволят их в данном случае применять, так как сетевой фильтр EMI Filter препятствует возникновению замкнутого контура для токов с частотами 60 кГц благодаря его индуктивностям (10-20 мГн). Вместо индуктивностей L2 и L3 для импульсного источника питания можно применять некоторые стандартные дроссели сетевых фильтров.Tests of the circuit of FIG. 4 showed an increase in efficiency relative to the circuit with traditional transformer isolation by 5-10 percent. The rather high capacitances of the capacitors C4 and C5 are due to the low frequency of the NCP1200P60 chip - 60 kHz. The inductances L2 and L3 are less than those necessary for isolating the rectifier 5 for currents with a frequency of 60 kHz from the payload, but the presence of an EMI Filter at the input of a switching power supply will allow them to be used in this case, since the EMI Filter prevents the formation of a closed circuit for currents with frequencies of 60 kHz due to its inductances (10-20 mH). Instead of inductors L2 and L3, some standard line filter chokes can be used for a switching power supply.

Выпрямитель 5 может быть выполнен с применением одного или нескольких диодов, их количество определяется типом ключевого каскада 2 импульсного преобразователя 1. Например, для мостового или полумостового ключевых каскадов 2 наилучшие результаты дает применение диодного моста из четырех диодов, для ключевого каскада на одном транзисторе достаточно одного диода, хотя и с диодным мостом схема работоспособна.Rectifier 5 can be made using one or several diodes, their number is determined by the type of key stage 2 of the pulse converter 1. For example, for a bridge or half-bridge key stage 2, the best results are obtained by using a diode bridge of four diodes, for a key stage on one transistor one diode, although with a diode bridge, the circuit is operational.

Несколько выходных напряжений импульсного источника питания получаются параллельным соединением нескольких выходных цепей 3 и 3' - см фиг.8 - иллюстрирует получение трех напряжений. Полярность напряжений зависит от соединения выходных цепей 3 и 3' к общему проводу - на фиг.8 нижняя выходная цепь 3 имеет инверсное относительно двух других цепей 3' напряжение. Напряжение и ток в выходных цепях 3 и 3' зависят от величин емкости их конденсаторов 7 и 7' и величин индуктивностей 9 и 9'.Several output voltages of a switching power supply are obtained by parallel connection of several output circuits 3 and 3 '- see Fig. 8 - illustrates the receipt of three voltages. The voltage polarity depends on the connection of the output circuits 3 and 3 'to a common wire - in Fig. 8, the lower output circuit 3 has a voltage inverse to the other two circuits 3'. The voltage and current in the output circuits 3 and 3 'depend on the capacitances of their capacitors 7 and 7' and the values of the inductors 9 and 9 '.

Пример 2. Импульсный преобразователь на основе мостовой схемы с применением индуктивно-емкостной гальванической развязки - см. фиг.5.Example 2. A pulse converter based on a bridge circuit using inductive-capacitive galvanic isolation - see figure 5.

Источник питания работает следующим образом: благодаря работе ключей импульсного преобразователя 1 напряжение, приложенное к конденсаторам 7 и 7' выходной цепи 3, меняется на противоположное с частотой работы импульсного преобразователя 1, что вызывает протекание через конденсаторы 7 и 7' зарядно-разрядных токов. Зарядно-разрядная цепь конденсаторов 7 и 7' включает дроссели 9 и 9' и полезную нагрузку 8. Выпрямитель 5 обеспечивает одинаковое направление тока через дроссели 9 и 9' и полезную нагрузку 8 во всех циклах заряда-разряда конденсаторов 7 и 7'.The power source operates as follows: due to the operation of the keys of the pulse converter 1, the voltage applied to the capacitors 7 and 7 'of the output circuit 3 is reversed with the frequency of the pulse converter 1, which causes charge-discharge currents to flow through the capacitors 7 and 7'. The charge-discharge circuit of capacitors 7 and 7 'includes reactors 9 and 9' and payload 8. Rectifier 5 provides the same current direction through reactors 9 and 9 'and payload 8 in all charge-discharge cycles of capacitors 7 and 7'.

Пример 3. Импульсный преобразователь на основе полумостовой схемы с применением индуктивно-емкостной гальванической развязки - см. фиг.6.Example 3. A pulse converter based on a half-bridge circuit using inductive-capacitive galvanic isolation - see Fig.6.

Принцип работы импульсного преобразователя основе полумостовой схемы с применением индуктивно-емкостной гальванической развязки аналогичен принципу работы импульсного преобразователя основе мостовой схемы.The principle of operation of a pulse converter based on a half-bridge circuit using inductive-capacitive galvanic isolation is similar to the principle of operation of a pulse converter based on a bridge circuit.

Также возможны другие варианты реализации изобретений, иллюстрирующие индуктивно-емкостную гальваническую развязку, использующие существенные признаки вышеописанных технических решений с поправкой на их конструктивные особенности и специфику их использования.Other embodiments of the inventions illustrating inductive-capacitive galvanic isolation, using the essential features of the above technical solutions, adjusted for their design features and the specifics of their use, are also possible.

В результате использования группы изобретений была решена техническая проблема гальванической развязки цепей полезной нагрузки импульсных источников питания, составной частью которых являются импульсные преобразователи напряжения, и/или импульсных преобразователей напряжения. Технические решения отличаются простотой, компактностью, надежностью и повышенным КПД, обеспечивают контролируемую передачу энергии от ключевого элемента импульсного источника питания и/или импульсного преобразователя напряжения в их выходные цепи и исключают возникновение выравнивающих и других, не определяемых параметрами конструкции импульсного источника питания и/или импульсного преобразователя напряжения электрических токов, способных повреждать компоненты цепи или поражать людей, прикасающихся к оборудованию, имеющему электрический контакт с полезной нагрузкой как для исправного, так и неисправного импульсного источника питания и/или импульсного преобразователя напряжения.As a result of the use of the group of inventions, the technical problem of the galvanic isolation of the payload circuits of switching power supplies, of which pulsed voltage converters, and / or pulse voltage converters, was solved, was solved. Technical solutions are characterized by simplicity, compactness, reliability and increased efficiency, provide controlled energy transfer from a key element of a pulsed power supply and / or a pulsed voltage converter to their output circuits and exclude the appearance of equalizing and other, not determined by the design parameters of a pulsed power supply and / or pulsed voltage transducer of electric currents, capable of damaging circuit components or striking people touching equipment that has electrical Critical contact with the payload for both a working and a faulty switching power supply and / or switching voltage converter.

Claims (8)

1. Выходная цепь импульсного преобразователя напряжения с ключевым каскадом, включающая устройство гальванической развязки с выпрямителем и сглаживающий фильтр, отличающаяся тем, что выпрямитель подключен к ключевому каскаду через две или более разделительных емкости, а полезная нагрузка подключена к выпрямителю через две или более разделительные индуктивности.1. The output circuit of a pulse voltage converter with a key stage, including a galvanic isolation device with a rectifier and a smoothing filter, characterized in that the rectifier is connected to the key stage through two or more isolation capacitors, and the payload is connected to the rectifier through two or more isolation inductances. 2. Выходная цепь по п.1, отличающаяся тем, что полезная нагрузка подключена к разделительным индуктивностям с использованием дополнительного сглаживающего фильтра.2. The output circuit according to claim 1, characterized in that the payload is connected to the separation inductors using an additional smoothing filter. 3. Способ гальванической развязки выходной цепи импульсного преобразователя напряжения, заключающийся в подавлении не определяемых параметрами его конструкции протекающих через эту цепь токов при контролируемой передаче энергии от импульсного преобразователя напряжения в его выходную цепь, отличающийся тем, что подавление постоянного тока и токов промышленных частот осуществляют с использованием реактивных сопротивлений емкостного характера, а подавление токов собственных частот импульсного преобразователя напряжения осуществляют с использованием реактивных сопротивлений индуктивного характера.3. The method of galvanic isolation of the output circuit of a pulse voltage converter, which consists in suppressing currents flowing through this circuit that are not determined by its design parameters during a controlled transfer of energy from a pulse voltage converter to its output circuit, characterized in that the DC and current frequencies of industrial frequencies are suppressed with using capacitive reactances, and suppressing the natural frequencies of the pulse frequency converter dissolved using inductive reactances. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что подавление не определяемых параметрами конструкции протекающих через выходную цепь токов осуществляется до уровней, не влияющих на работу импульсного преобразователя и самой выходной цепи и не вызывающих поражение людей, прикасающихся к полезной нагрузке или оборудованию, имеющему с ней электрический контакт.4. The method according to claim 3, characterized in that the suppression of the currents flowing through the output circuit that are not determined by the design parameters is carried out to levels that do not affect the operation of the pulse converter and the output circuit itself and do not cause damage to people touching the payload or equipment having electrical contact with her. 5. Импульсный преобразователь, включающий источник постоянного напряжения, ключевой каскад и выходную цепь, отличающийся тем, что выходная цепь выполнена по п.1 или 2 с возможностью реализации способа по п.3 или 4.5. A pulse converter comprising a constant voltage source, a key stage and an output circuit, characterized in that the output circuit is made according to claim 1 or 2 with the possibility of implementing the method according to claim 3 or 4. 6. Преобразователь по п.5, отличающийся тем, что он включает, по меньшей мере, одну дополнительную выходную цепь, выполненную по п.1 или 2, с возможностью реализации способа по п.3 или 4.6. The Converter according to claim 5, characterized in that it includes at least one additional output circuit made according to claim 1 or 2, with the possibility of implementing the method according to claim 3 or 4. 7. Импульсный источник питания, включающий сетевой выпрямитель, импульсный преобразователь, ключевой каскад и выходную цепь отличающийся тем, что выходная цепь выполнена по п.1 или 2 с возможностью реализации способа по п.3 или 4.7. Switching power supply, including a network rectifier, a pulse converter, a key stage and an output circuit, characterized in that the output circuit is made according to claim 1 or 2 with the possibility of implementing the method according to claim 3 or 4. 8. Источник питания по п.7, отличающийся тем, что он включает, по меньшей мере, одну дополнительную выходную цепь, выполненную по п.1 или 2, с возможностью реализации способа по п.3 или 4. 8. The power source according to claim 7, characterized in that it includes at least one additional output circuit made according to claim 1 or 2, with the possibility of implementing the method according to claim 3 or 4.
RU2011121828/07A 2011-05-31 2011-05-31 Output circuit of pulse voltage converter, method of its galvanic isolation, pulse converter of voltage and pulse source of supply RU2467460C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011121828/07A RU2467460C1 (en) 2011-05-31 2011-05-31 Output circuit of pulse voltage converter, method of its galvanic isolation, pulse converter of voltage and pulse source of supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011121828/07A RU2467460C1 (en) 2011-05-31 2011-05-31 Output circuit of pulse voltage converter, method of its galvanic isolation, pulse converter of voltage and pulse source of supply

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2467460C1 true RU2467460C1 (en) 2012-11-20

Family

ID=47323397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011121828/07A RU2467460C1 (en) 2011-05-31 2011-05-31 Output circuit of pulse voltage converter, method of its galvanic isolation, pulse converter of voltage and pulse source of supply

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2467460C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2572815C2 (en) * 2014-02-10 2016-01-20 Иван Станиславович Полушкин Pulse voltage converter with regulation at ac-side based on optical coupler for security equipment

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6163466A (en) * 1999-09-16 2000-12-19 Lucent Technologies, Inc. Asymmetrical DC/DC converter having output current doubler
US7095630B2 (en) * 2002-10-16 2006-08-22 Thomson Licensing Capacitively coupled power supply

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6163466A (en) * 1999-09-16 2000-12-19 Lucent Technologies, Inc. Asymmetrical DC/DC converter having output current doubler
US7095630B2 (en) * 2002-10-16 2006-08-22 Thomson Licensing Capacitively coupled power supply

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2572815C2 (en) * 2014-02-10 2016-01-20 Иван Станиславович Полушкин Pulse voltage converter with regulation at ac-side based on optical coupler for security equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8670250B2 (en) Common mode noise reduction apparatus and method
US8503199B1 (en) AC/DC power converter with active rectification and input current shaping
US9906169B1 (en) DC-AC conversion circuit having a first double ended DC pulse stage and a second AC stage
US8068355B1 (en) Apparatus for isolated switching power supply with coupled output inductors
US10063103B2 (en) Contactless power transmission device and power transmission method thereof
CN106981990B (en) Unidirectional isolation type multistage direct current-direct current electric energy conversion device and method thereof
CN106716812A (en) Power factor improving converter and power supply device including power factor improving converter
CN106575927B (en) Power conversion device
TW201541838A (en) Flyback active clamping power converter
RU108243U1 (en) PULSE VOLTAGE CONVERTER OUTPUT CIRCUIT, PULSE VOLTAGE CONVERTER AND PULSE VOLTAGE POWER SUPPLY (OPTIONS)
JP5721355B2 (en) Power circuit
RU2467460C1 (en) Output circuit of pulse voltage converter, method of its galvanic isolation, pulse converter of voltage and pulse source of supply
US20220416671A1 (en) Power electronic transformer and power supply system
KR101456654B1 (en) A common-core power factor correction resonant converter
US20070223260A1 (en) Power supply device with inrush current control circuit
US10205406B2 (en) Passive boost network and DC-DC boost converter applying the same
US9837925B1 (en) Capacitor-less power supply
WO2019134123A1 (en) Switch power supply circuit
EP4123893A1 (en) Active rectifier in switched-mode power supply
WO2014086097A1 (en) Passive power factor correction and alternating-direct current conversion device and power factor correction circuit operation method
US20240072653A1 (en) Resonant converter with multiple resonant tank circuits
CN113437865B (en) Power supply equipment and anti-electromagnetic interference device thereof
CN111600477B (en) Noise suppression circuit for reinjection cancellation
KR101484486B1 (en) Power converting apparatus
KR101472448B1 (en) High voltage dc/dc converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150601