RU2778143C1 - Secondary power source - Google Patents

Secondary power source Download PDF

Info

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
Application number
RU2022102545A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Валерьевич Шилов
Виталий Иванович Гуськов
Василий Николаевич Фатин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ")
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Application granted granted Critical
Publication of RU2778143C1 publication Critical patent/RU2778143C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, namely to pulse DC voltage converters, and is intended for generating output (galvanically separated) constant voltages from each other and can be used as a secondary power source (SPS) of automation systems and electronic equipment. The SPS contains 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. A control signal generator, a control transformer, a current limiter unit, a second third and fourth output transformers are 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, third and fourth output 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 interconnected and connected to the outputs of the power amplifier. The input of the current limiting block is the output of the first external power supply. 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. The output of the rectangular voltage generator is connected to 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 the control transformer are connected to the second and third inputs of the power amplifier.
EFFECT: obtaining galvanically isolated voltages, the possibility of increasing their number, protection against high (overload) currents and overloading of the SPS outputs.
1 cl, 2 dwg

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 power amplifier 7, the first input of which is the output of the first external power source 6, the first output transformer 9, the outputs of which are connected to the inputs of the first rectification and filtering unit 13, the output of which is the first device output U1. A control signal generator 3, a control transformer 5, a current limiter block 8, a second 10, a third 11 and a fourth 12 output transformers are introduced, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the second 14, third 15 and fourth 16, additionally introduced rectification and filtering units, the outputs of which are the second U2, the third U3 and the fourth U4 output of the device. The first, second, third and fourth outputs of the current limiter block 8 are connected to the first inputs of all output transformers 9, 10, 11, 12, the second and third inputs of which are combined and connected to the outputs of the power amplifier 7, the input of the current limiter block 8 is the output of the first external power source, the output of the square-wave generator 1 is connected to the first input of the control signal generator 3, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the block of buffer elements 4, the outputs of which are connected to the inputs of the control transformer 5, the outputs of which are connected to the second and third inputs of the amplifier power 7, the input of the square-wave generator 1, the second input of the control signal generator 3 and the third input of the block of buffer elements 4 are interconnected and are the output of the second external power source 2.

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 constant voltages 2 and 6, the rectangular voltage generator 1 begins to form a periodic sequence of pulses with a period "T", a duration "t" and a pause "τ" (see Fig. 2a). The duration value "t" is selected depending on the inductance of the primary windings of the output transformers 9-12. The pause value "τ" is chosen as minimally as possible in such a way that the maximum efficiency of the VIP is ensured, provided that there are no through currents of the transistors of the power amplifier 7.

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 control transformer 5, which provides galvanic isolation between power supplies 2 and 6, and the coordinated transmission of control signals to the power amplifier 7. Next, the power amplifier 7 amplifies the power control signals that are fed to the output transformers 9-12, which carry out the transmission of signals from the power amplifier to the rectification and filtering units 13-16, providing galvanic isolation between the output signals. The signal at the output of the output transformer is shown in Fig. 2y.

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 current limiter block 8 protects the power amplifier through the primary windings of the output transformers by limiting the currents of its transistors during the exposure to the VVF and during overloads of the VIP outputs.

Работоспособность заявляемого устройства подтверждена испытаниями его опытных образцов.The performance of the proposed device is confirmed by testing its prototypes.

Claims (1)

Вторичный источник питания, содержащий 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, отличающийся тем, 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 выходами 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.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, characterized in that 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, third and fourth outputs devices, 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 interconnected and connected to the outputs of the power amplifier, the input of the current limiter 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 source.
RU2022102545A 2022-02-02 Secondary power source RU2778143C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2778143C1 true RU2778143C1 (en) 2022-08-15

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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