RU2778143C1 - Secondary power source - Google Patents
Secondary power source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778143C1 RU2778143C1 RU2022102545A RU2022102545A RU2778143C1 RU 2778143 C1 RU2778143 C1 RU 2778143C1 RU 2022102545 A RU2022102545 A RU 2022102545A RU 2022102545 A RU2022102545 A RU 2022102545A RU 2778143 C1 RU2778143 C1 RU 2778143C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- outputs
- inputs
- input
- block
- Prior art date
Links
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 8
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно, к импульсным преобразователям постоянного напряжения и предназначено для формирования выходных, гальванически развязанных между собой, постоянных напряжений, и может использоваться в качестве вторичного источника питания (ВИП) систем автоматики и радиоэлектронной аппаратуры.The invention relates to electrical engineering, namely, to pulse DC voltage converters and is intended for generating output, galvanically isolated from each other, constant voltages, and can be used as a secondary power source (SPS) of automation systems and electronic equipment.
Известен «Стабилизированный преобразователь напряжения с цифровыми микросхемами» (см. патент RU №2014713 приоритет от 08.07.1991, опубликовано 15.06.1994 Б.И. №20), содержащий генератор прямоугольного напряжения с противофазными выходами, двухтактный усилитель мощности с первым и вторым транзисторами, узел для исключения сквозных токов, устройство стабилизации, источник питания микросхем и выходной трансформатор, начало и конец первичной обмотки которого подключены к коллекторам соответственно первого и второго транзисторов усилителя мощности, вторичная обмотка подключена через выпрямитель к выходу преобразователя, а дополнительная обмотка трансформатора со средним выводом крайними выводами подключена к узлу для исключения сквозных токов. Введены первый и второй буферные элементы с открытым коллектором, входы этих элементов подключены к выходам генератора прямоугольных напряжений, а выходы через первый и второй токоограничивающие резисторы - к базам соответственно первого и второго p-n-р-транзисторов усилителя мощности, узел для исключения сквозных токов выполнен на третьем и четвертом р-n-р-транзисторах, эмиттеры всех четырех транзисторов соединены со средним выводом дополнительной обмотки выходного трансформатора и с выходным выводом положительной полярности источника для питания микросхем, база третьего транзистора через третий и четвертый резисторы подключена соответственно к началу дополнительной обмотки выходного трансформатора и к выходу второго буферного элемента, база четвертого транзистора через пятый и шестой резисторы - соответственно к концу дополнительной обмотки и к выходу первого буферного элемента, коллекторы третьего и четвертого транзисторов соединены с базами первого и второго транзисторов усилителя мощности, выход устройства стабилизации, который выполнен в виде регулируемого формирователя напряжения отрицательной полярности, подключен к среднему выводу первичной обмотки выходного трансформатора, а вторичная обмотка этого трансформатора снабжена отводами, подключенными к выпрямителям сообразно числу требуемых выходных напряжений, выход одного из выпрямителей по цепи обратной связи подключен к управляющему входу устройства стабилизации.Known "Stabilized voltage converter with digital microcircuits" (see patent RU No. 2014713 priority dated 07/08/1991, published 06/15/1994 B.I. No. 20), containing a rectangular voltage generator with antiphase outputs, a push-pull power amplifier with the first and second transistors , a node for eliminating through currents, a stabilization device, a power supply for microcircuits and an output transformer, the beginning and end of the primary winding of which are connected to the collectors of the first and second transistors of the power amplifier, respectively, the secondary winding is connected through a rectifier to the output of the converter, and the additional winding of the transformer with an average output connected to the node by extreme terminals to exclude through currents. The first and second buffer elements with an open collector are introduced, the inputs of these elements are connected to the outputs of a rectangular voltage generator, and the outputs through the first and second current-limiting resistors are connected to the bases, respectively, of the first and second p-n-p transistors of the power amplifier, the node for eliminating through currents is made on the third and fourth p-n-p transistors, the emitters of all four transistors are connected to the middle terminal of the additional winding of the output transformer and to the output terminal of the positive polarity of the source for powering microcircuits, the base of the third transistor through the third and fourth resistors is connected, respectively, to the beginning of the additional winding of the output transformer and to the output of the second buffer element, the base of the fourth transistor through the fifth and sixth resistors - respectively to the end of the additional winding and to the output of the first buffer element, the collectors of the third and fourth transistors are connected to the bases of the first and second transistors of the amplifier power, the output of the stabilization device, which is made in the form of an adjustable voltage driver of negative polarity, is connected to the middle terminal of the primary winding of the output transformer, and the secondary winding of this transformer is equipped with taps connected to the rectifiers in accordance with the number of required output voltages, the output of one of the rectifiers through the feedback circuit connected to the control input of the stabilization device.
Недостатками вышеуказанного устройства являются:The disadvantages of the above device are:
- недостаточное количество выходных напряжений, причем с разными номиналами;- insufficient number of output voltages, and with different ratings;
- отсутствие гальванической развязки между выходными напряжениями;- lack of galvanic isolation between output voltages;
- регулирующий формирователь осуществляет регулировку выходных напряжений в аналоговом режиме, что снижает КПД (коэффициента полезного действия) устройства.- the regulating driver regulates the output voltages in the analog mode, which reduces the efficiency (efficiency factor) of the device.
Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа.This device is the closest in technical essence to the claimed device and therefore selected as a prototype.
Решаемой проблемой является создание вторичного источника питания, стойкого к воздействию внешних воздействующих факторов (ВВФ), имеющего несколько выходных напряжений с гальванической развязкой, обладающего высоким КПД, надежностью и работающим в широком диапазоне температур.The problem to be solved is the creation of a secondary power source that is resistant to external influencing factors (VVF), has several output voltages with galvanic isolation, has high efficiency, reliability and operates in a wide temperature range.
Достигаемым техническим результатом является получение гальванически развязанных напряжений, возможность увеличения их количества, получение высокого КПД ВИП, обеспечение защиты от больших (перегрузочных) токов во время воздействия ВВФ и при перегрузках выходов ВИП, сохранение функционирования ВИП в широком диапазоне рабочих температур.The achieved technical result is to obtain galvanically isolated voltages, the possibility of increasing their number, obtaining a high efficiency of the VTS, providing protection against high (overload) currents during exposure to VVF and when overloading the VTS outputs, maintaining the functioning of the VTS in a wide range of operating temperatures.
Для достижения технического результата во вторичном источнике питания, содержащем генератор прямоугольного напряжения, блок буферных элементов, усилитель мощности, первый вход которого является выходом первого внешнего источника питания, первый выходной трансформатор, выходы которого соединены со входами первого блока выпрямления и фильтрации, выход которого является первым выходом устройства, новым является то, что дополнительно введены формирователь управляющих сигналов, управляющий трансформатор, блок ограничителей тока, второй третий и четвертый выходные трансформаторы, выходы которых соединены с соответствующими входами второго, третьего и четвертого дополнительно введенных блоков выпрямления и фильтрации, выходы которых являются вторым, третьим и четвертым выходом устройства, первый, второй, третий и четвертый выходы блока ограничителей тока соединены с первыми входами всех выходных трансформаторов, вторые и третьи входы которых объединены между собой и подключены к выходам усилителя мощности, вход блока ограничения тока является выходом первого внешнего источника питания, выход генератора прямоугольного напряжения соединен с первым входом формирователя управляющих сигналов, выходы которого соединены с первым и вторым входами блока буферных элементов, выходы которого соединены со входами управляющего трансформатора, выходы которого соединены со вторым и третьим входами усилителя мощности, вход генератора прямоугольного напряжения, второй вход формирователя управляющих сигналов и третий вход блока буферных элементов объединены между собой и являются выходом второго внешнего источника питания.To achieve a technical result in a secondary power source containing a square-wave generator, a block of buffer elements, a power amplifier, the first input of which is the output of the first external power source, the first output transformer, the outputs of which are connected to the inputs of the first rectification and filtering unit, the output of which is the first output of the device, the novelty is that a control signal generator, a control transformer, a current limiter unit, a second, third and fourth output transformers are additionally introduced, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the second, third and fourth additionally introduced rectification and filtering units, the outputs of which are the second , the third and fourth outputs of the device, the first, second, third and fourth outputs of the current limiter block are connected to the first inputs of all output transformers, the second and third inputs of which are combined and connected to the outputs of the amplifier of the power limiter, the input of the current limiting unit is the output of the first external power source, the output of the square-wave generator is connected to the first input of the control signal generator, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the block of buffer elements, the outputs of which are connected to the inputs of the control transformer, the outputs of which are connected to the second and third inputs of the power amplifier, the input of the square-wave generator, the second input of the control signal generator and the third input of the block of buffer elements are interconnected and are the output of the second external power supply.
Новая совокупность существенных признаков в заявляемом устройстве позволяет повысить надежность за счет введения блока ограничителей тока, а также за счет применения малого количества составных узлов ВИП на активных элементах (полупроводниковых, усилительных) и минимального количества аналоговых активных ЭРИ, причем работающих только в ключевом режиме.A new set of essential features in the claimed device makes it possible to increase reliability due to the introduction of a block of current limiters, as well as through the use of a small number of VIP components on active elements (semiconductor, amplifying) and a minimum number of analog active ERI, and operating only in the key mode.
На фиг. 1 представлена функциональная схема вторичного источника питания. На фиг. 2 представлены диаграммы рабочих сигналов ВИП.In FIG. 1 is a functional diagram of the secondary power supply. In FIG. 2 shows the diagrams of the operating signals of the VIP.
Вторичный источник питания содержит генератор прямоугольного напряжения 1, блок буферных элементов 4, усилитель мощности 7, первый вход которого является выходом первого внешнего источника питания 6, первый выходной трансформатор 9, выходы которого соединены со входами первого блока выпрямления и фильтрации 13, выход которого является первым выходом устройства U1. Введены формирователь управляющих сигналов 3, управляющий трансформатор 5, блок ограничителей тока 8, второй 10, третий 11 и четвертый 12 выходные трансформаторы, выходы которых соединены с соответствующими входами второго 14, третьего 15 и четвертого 16, дополнительно введенных блоков выпрямления и фильтрации, выходы которых являются вторым U2, третьим U3 и четвертым U4 выходом устройства. Первый, второй, третий и четвертый выходы блока ограничителей тока 8 соединены с первыми входами всех выходных трансформаторов 9, 10, 11, 12, вторые и третьи входы которых объединены между собой и подключены к выходам усилителя мощности 7, вход блока ограничения тока 8 является выходом первого внешнего источника питания, выход генератора прямоугольного напряжения 1 соединен с первым входом формирователя управляющих сигналов 3, выходы которого соединены с первым и вторым входами блока буферных элементов 4, выходы которого соединены со входами управляющего трансформатора 5, выходы которого соединены со вторым и третьим входами усилителя мощности 7, вход генератора прямоугольного напряжения 1, второй вход формирователя управляющих сигналов 3 и третий вход блока буферных элементов 4, объединены между собой и являются выходом второго внешнего источника питания 2.The secondary power source contains a square-wave generator 1, a block of buffer elements 4, a
Работает ВИП следующим образом.VIP works as follows.
С подачей электропитания от внешних источников постоянных напряжений 2 и 6, генератор прямоугольного напряжения 1 начинает формировать периодическую последовательность импульсов с периодом «Т», длительностью «t» и паузой «τ» (см. фиг. 2а). Значение длительности «t» выбирается в зависимости от величины индуктивности первичных обмоток выходных трансформаторов 9-12. Значение паузы «τ» выбирается минимально возможным таким образом, чтобы обеспечивался максимальный КПД ВИП при условии отсутствия сквозных токов транзисторов усилителя мощности 7.With the power supply from external sources of
Последовательность импульсов с выхода генератора прямоугольного напряжения 1 поступает на вход формирователя управляющих сигналов 3, формирующего на своем выходе двухфазные импульсные управляющие сигналы (см. фиг. 2б, 2в), которые затем предварительно усиливаются блоком буферных элементов 4.The sequence of pulses from the output of the square-wave generator 1 is fed to the input of the control signal generator 3, which generates two-phase pulse control signals at its output (see Fig. 2b, 2c), which are then pre-amplified by a block of buffer elements 4.
Сигналы с буферных элементов 4 поступают на управляющий трансформатор 5, обеспечивающий гальваническую развязку между источниками питания 2 и 6, и согласованную передачу управляющих сигналов в усилитель мощности 7. Далее усилитель мощности 7 усиливает управляющие сигналы по мощности, которые поступают на выходные трансформаторы 9-12, которые осуществляют передачу сигналов с усилителя мощности к блокам выпрямления и фильтрации 13-16, обеспечивая гальваническую развязку между выходными сигналами. Сигнал на выходе выходного трансформатора представлен на фиг. 2г.The signals from the buffer elements 4 are fed to the
Блоки выпрямления и фильтрации 13-16 преобразуют сигналы переменного напряжения, поступающие с выходных трансформаторов, в постоянные напряжения U1-U4.The rectification and filtering units 13-16 convert the AC voltage signals coming from the output transformers into DC voltages U1-U4.
Блок ограничителей тока 8 через первичные обмотки выходных трансформаторов защищает усилитель мощности, ограничивая токи его транзисторов, во время воздействия ВВФ и при перегрузках выходов ВИП.The
Работоспособность заявляемого устройства подтверждена испытаниями его опытных образцов.The performance of the proposed device is confirmed by testing its prototypes.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2778143C1 true RU2778143C1 (en) | 2022-08-15 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU796985A1 (en) * | 1979-03-26 | 1981-01-15 | Ордена Ленина Предприятие П/Я Р-6045 | Protected converter |
RU2006155C1 (en) * | 1991-04-03 | 1994-01-15 | Опытно-методическая электромагнитная экспедиция Института высоких температур РАН | Secondary power supply |
RU2014713C1 (en) * | 1991-07-08 | 1994-06-15 | Валериан Николаевич Скачко | Stabilized voltage converter with digital microcircuits |
RU2046527C1 (en) * | 1993-08-06 | 1995-10-20 | Виктор Васильевич Гончаров | Push-pull transistor inverter |
RU2074492C1 (en) * | 1995-03-02 | 1997-02-27 | Владимир Ильич Кадель | Secondary power supply |
US10090777B2 (en) * | 2011-05-08 | 2018-10-02 | Koolbridge Solar, Inc. | Inverter with independent current and voltage controlled outputs |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU796985A1 (en) * | 1979-03-26 | 1981-01-15 | Ордена Ленина Предприятие П/Я Р-6045 | Protected converter |
RU2006155C1 (en) * | 1991-04-03 | 1994-01-15 | Опытно-методическая электромагнитная экспедиция Института высоких температур РАН | Secondary power supply |
RU2014713C1 (en) * | 1991-07-08 | 1994-06-15 | Валериан Николаевич Скачко | Stabilized voltage converter with digital microcircuits |
RU2046527C1 (en) * | 1993-08-06 | 1995-10-20 | Виктор Васильевич Гончаров | Push-pull transistor inverter |
RU2074492C1 (en) * | 1995-03-02 | 1997-02-27 | Владимир Ильич Кадель | Secondary power supply |
US10090777B2 (en) * | 2011-05-08 | 2018-10-02 | Koolbridge Solar, Inc. | Inverter with independent current and voltage controlled outputs |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7746670B2 (en) | Dual-transformer type of DC-to-DC converter | |
US8400789B2 (en) | Power supply with input filter-controlled switch clamp circuit | |
JP2000134920A (en) | Drive compensating circuit for synchronous rectifier and method for actuating the same | |
RU2778143C1 (en) | Secondary power source | |
JPH09507740A (en) | Flyback converter with regulated output voltage | |
RU2672669C2 (en) | Device for obtaining direct current in load supply circuit (versions) | |
US20090027923A1 (en) | Power supply device and power supply control method | |
TWI674742B (en) | A dc voltage - pulse voltage converter | |
RU2675626C1 (en) | Control device of direct voltage to dc inverter | |
RU1793520C (en) | Adjusting single-cycle direct-to-direct voltage converter | |
US10320302B2 (en) | Device for producing constant voltage (variants) | |
RU2812961C1 (en) | Flyback dc converter with active clamping | |
CN110190754B (en) | Converter control circuit and chip | |
RU2604662C1 (en) | Redundant dc voltage power supply source | |
RU2809337C1 (en) | Dc-dc converter with active clamping | |
RU2349020C1 (en) | High-voltage power supply for electron-beam equipment | |
SU251665A1 (en) | DEVICE FOR WIDE-PULSE CONTROL OF TRANSISTOR | |
SU1515302A1 (en) | D.c. voltage converter | |
RU36749U1 (en) | SECONDARY POWER SUPPLY | |
RU158946U1 (en) | FEEDBACK DEVICE WITH TRANSFORMER DISCHARGE | |
SU1561174A1 (en) | Single-cycle stabilizing dc-to-dc voltage converter | |
TW202349854A (en) | High-voltage control circuit | |
RU2274890C1 (en) | Alternating voltage stabilizer | |
SU1390735A1 (en) | Stabilized voltage converter | |
SU320001A1 (en) | TRANSISTOR CONVERTER |