CS199857B1 - Switching regulated power supply with several output voltages - Google Patents

Description

POPIS VYNÁLEZU

K AUTORSKÉMU OSVEDČENIU 199 857 (II) (Bl) ČESKOSLOVENSKÁSOCIALISTICKÁREPUBLIKA( 19 )

(6I) (23) Výstavná prioritu (22) Přihlášené 30 11 76 (21) PV 7737-76 (51) Int. Cl.3 H 02 J 1/04

ÚŘAD PRO VYNÁLEZY

A OBJEVY (40) Zveřejněné 30 11 79(45) Vydané 30 08 82 (75)

Autor vynálezu BARAN TOBIÁŠ ing., BRATISLAVAKOVÁČIK PETER lng., KOSTOLNÉ (54) Spínačový stabilizovaný zdroj s viaoerými výstupnými napatiami 1

Vynález sa týká spínačovóho meniča s viaoerými výstupnými napatiami a možnostou obochpolarit a galvanického oddelenia pre stabilizované zdroje jednosměrného napatia. Je schopnýpracoval s viaoerými primárnými zdrojmi energie. Znižuje počet výkonových a riadiaoieh ob-vodov na jeden bez ohíadu na počet a typ výstupov. Umožňuje realizáciu vysokonapatovýchvýstupov.

Doterajšie riešenia používajú v případe potřeby viacerých stabilizovaných napatí viacmeničov, alebo transformátorový měnič s viaoerými napatiami. Tieto zpósoby sú nevýhodné.Vačší počet meničov vyžaduje mnoho riadiaoieh a výkonových obvodov, a tým rastů náklady arozměry zariadenia. Transformátorový měnič vyžaduje predstabilizáoiu a zatažené výstupy,aby sa eliminoval vplyv rozptylových indukčností každého lndividuálneho výstupu, alebo do-datočnú stabilizáoiu, čo opat zvyšuje náklady a rozměry zariadenia. Okrem toho je menejvhodný pre případ veíkóho kolísania primárného zdroja energie. Rožne jednoduché přídavnéetalizátory, využívajúce zenerové diody, umožňujú vytvořit vačší počet výstupných napatí,ale na úkor účinnosti, a preto sú vhodné len pre malovýkonové aplikácie. Neriešia problémroznej polarity a galvanické oddelenie výstupov. Podobné nevýhody majú aj sériové stabili-zátory. Impulzné sériové stabilizátory možu zlepšit problém účinnosti, ale zložltá sústava,množstvo lmpulzov, sposobuje problémy so spoíahlivým odstránením vzájomného ovplyvnovania,odrušením a vytvára předpoklady pre nepříjemné zvukové efekty. Okrem vačšieho počtu výstu- 199 857 199 857 2 pov, vyekytujú sa požadavky aj na napájanie z viaoerých zdrojov, napr. zo slete a z rezerv- ného akumulátore. Problémy vzniknu hlavně» ak je požiadavka na galvanické oddelenie pri- márných zdrojov. Běžné riešenie vyžaduje použitle sieťového transformátora» alebo dva kompletně vybavené menlče. Podobné sú problémy ak Ide o stabilizáoiu vysokých napatí.

Uvedené nedostatky odstraňuje spínaóový stabilizovaný zdroj s viacerými výstupnýminapatiami, s možnosťou obooh polarit a galvanického oddelenia podía vynálezu, ktorého pod-stata spočívá v tom, že primárný zdroj energie je cez impulzný spínač, na ktorý je zapoje-ný riadloí obvod, připojený na niektorú pracovnú odbočku, alebo na galvanicky oddělenéprlmírné vinutie indukčněj cievky s viacerými odbočkami, připadne galvanicky oddělenýmivinutiaml, na ktoré sú připojené cez usmerňovacie diody výstupy s filtračnými kondenzátor-mi, pričom aspoň jeden výstup, medzi ktorý a zem je připojený pomocný zaťažovací odpor jepřepojený cez diodu a pomocný kondenzátor na vlastnú alebo inú odbočku s rovnakou polari-tou a dioda Je oez nulovaciu diodu připojená na zem.

Pokrok spínačového stabilizovaného zdroja podía vynálezu spočívá v tom, že stačíjeden měnič na získanie všetkych napatí, bez ohíadu na veíkosť, polaritu napatí alebogalvanické oddelenie. Zmenšia sa nároky na množstvo použitých súčiastok, nastavovacíchprvkov ati. Kladné sa to prejaví v znížení rozmerov, váhy a nákladov na zariadenie. Stúpneprehíadnost a spoíahlivost. Měnič može pracovat s veíkým rozkolísáním napatia primárnéhonapájaoieho zdroja, v případe potřeby a vhodného dimenzovania aj o radová hodnotu. Pretonle je potřebná predstabilizáoia primárného napájaoieho zdroja. Dioda z výstupu připoje-ná cez kondenzátor na vlastnú, alebo inú odbočku rovnakej polarity a nulovaoia diodapřipadne pomocná indukčná cievka eliminujú vplyv rozptylovej indokčnosti a zároveň zmen-Suje napaťová namáhanie a prepínacie ztráty impulzného spínača.Vo výsledku sú všetky napa-tia stabilizované a to tak, že z ktorého výstupu je odoberaný signál pre ovládanie riadia-oehO obvodu je stabilizovaný najpresnšjšie a ostáné napatia sledujú toto napatie s malýmirozdielmi, ktoré sú dané zaťažovaoími charakteristikami diod a zbytkami na odpore vinutí,ktoré sú pri vyšších pracovnýoh frekvenolach veími malé. Relativná jednoduchost zmenšujeproblémy s odrušením a parazitnými vplyvmi. V případe použitia viacerýoh primárných napá-jecích zdrojov, može byť využitá indukčnosť súčasne pre viaceré impulzné spínače, s mož-nosťou galvanického oddelenia primárných zdrojov. Spínačový měnič može byť použitý aj prevysokonapaťové zdroje.

Na připojených obrázkoch sú znázorněné sposoby zapojenia spínačového meniča. Obr. 1znázorňuje spínačový měnič s viacerými výstupmi pri použiti pracovnýoh alebo vlastnýchodbočiek pre pripojenie impulzného spínača. čiarkovane sú znázorněné cíalšie možné eventu-ality. Obr. 2 znázorňuje pripojenie impulzného spínače na galvanicky oddělené primárnévinutie.

Spínačový stabilizovaný zdroj podía vynálezu pozostáva z primárného zdroja energie 1,na ktorý je oez impulzový spínač 2 zapojený riadiaci obvod J, spojený s nlektorou pracov-nou odbočkou £, 2· 6 a/ alebo a galvanicky oddáleným primárným vinutím 2 indukčnej cievky8. Indukčná cievka 8 je opatřená viacerými odbočkami £, 2» připadne galvanicky oddělenýmivinutiaml 22« kterých sú oez usmerňovacie diody 11, 12, 22· připojené výetupy 14. 3 199 857 12, Aá» AI a filtračnými kondenzátormi 17. ,18, 19. 26. Přitom aspoň jeden výstup 15. medziktorý a zem je zapojený pomocný zahazovací odpor 20, je připojený cez diodu 21 a pomocnýkondenzátor 22 na vlastnú odbočku 2» alebo na inú odbočku jj, a rovnakou polaritou. Dioda21 je cez nulovaciu diodu 23 připojená na zem. Impulzný spínač 2 može byt realizovanýnapříklad pomocou tranzistorov alebo tyristorov nútene komutovaných. Riadiaci obvod % možebyt s výhodou vytvořený pomocou multivibrátora, ktorý má striedu a/ alebo frekvenciu ov-plyvňovanú veíkostou výstupného stabilizovaného napatia na jednom z výstupov 14 a veíkos-tou napatia primárného zdroja impulzov sa takto šírkovo alebo frekvenčně alebo kombinovanémoduluje a slúži na ovládanie vlastného impulzného epínača 2.

Zapnutím impulzného epínača 2 sa připojí indukčná cievka 8 na primárný zdroj energieJ. (obr. 1). Výhodné je využih na pripojenie niektorú pracovnú odbočku £, alebo je možnépoužiť i zvláštnó odbočky 6, připadne přídavné vinutie 10, aby sa získalo lepšie prispo-sobenie k primárnému zdrojů, alebo galvanicky oddělené primárné vinutie 2 (obr. 2). Prúdv obvode indukčnej cievky 8 narastá a nazhromažáuje sa v nej energia. Rozopnutím impulz-ného epínača 2 sa indukuje na indukčnej cievke 8 napatie opačnéj polarity a diody 11. 12. 13. 25 prepúšťajú prúd na výstupy 14. 15. 16, 27. kde sa nabíjajú filtračné kondenzátoryAI. A§. 12, 26. Vzájomný poměr indukovaných napatí je daný pomerom závitov a poměr výstup-ných napatí je rovnaký nezávisle na zaťažení jednotlivých výstupov 14. 15. 16, 27. Pretostačí na reguláoiu všetkých napatí jeden riadiaci obvod 2» pričom berie informáciu o od-chýlkd z íubovoíného výstupu 14. 15. 16, 27. v praktickom provedení z tohoto výstupu, naktorom požadujeme najprísnejšiu stabilizáciu. Rozdiel napatia vznikne iba vplyvom zatažo-vacích charakteristik usmerňuvacích diod 13. 11. 12, 25 a úbytkom napatia na odpore vinutí,ktorý je pri vyšších praoovných frekvenciách velmi malý. Vplyvom prekmitov zapříčiněnýchrozptylovými indukčnosťami docházelo by k značnému kolísaniu napatí . u odíahčených výstu-pov. Tomuto zabraňuje pomocný kondenzátor 22, ktorý sa počas rozopnutia impulzného spína-če 2 nabíja cez nulovaciu diodu 23. Pri rozopnutí impulzného spínače 2 odovzdá nazhromaž-denú energiu cez diodu 21 na výstup ljj, ktorý musí byt vo všetkých pracovných režimochaspoň čiastočne zatažený, alebo má připojený pomocný zatažovací odpor 20. Vybitie pomoc-ného kondenzátora 22 spomalí narastanie hrany impulzu a pri vhodnej velkosti superponova-ný prekmit nemože dosiahnut na ostatných odbočkách takú hodnotu, že cez diody 11. 13. 25pretečie prúd až v ustálenom stave impulzu, kde sú dané napatia pomerom k závitom. Záro-veň sa zmenší prekmit na impulznom spínači 2 a zmenší prepínacie straty, najma ak je při-pojená na primárný zdroj odbočka 2» ktorá mápripojený pomocný kondenzátor 22. Sústava nazabránenie prekmitu može byt v zásadě připojená na íubovoíný výstup a íubovoínú odbočkurovnakej polarity, připadne realizovaná na galvanicky oddělených vinutiach 10, alebo naprimárnom vinutí 2 apod. Pri správnej konštrukcii indukčnej cievky 8 sú rozptylové in-dukčnosti malé a nároky na pomocný kondenzátor 22 a energetická poměry s ním súvisiace sú tiež malé. V případe potřeby sa može energetická bilancia vylepšit pomocnou indukěnoucievkou 24. ktorá súčasne zmenšuje spínacie straty impulzného spínača 2. Pomocná indukč-nost može byt spoločná pre viaceré obvody, připadne viaceró paralerne pracujúce meniče.

Na zmenšenie spínacieho prúdu stačí namiesto pomocnej indukčnosti 2,4 zařadit odpor.

Claims (1)

199 857 4 V případe potřeby može sa použit viacero primárných zdrojov energie 1, připadne galvanic-ky oddělených a to tak, že sa zopakuje súetava impulzných epínačov 2 a riadiacich obvodov2· Impulzné spínače 2 mueia byť připojené cez oddelovacie diody alebo kontakty, aby indu-kované napatia nesposobili jeho prieraz cez impendanoiu primárného zdroja. Navrhovaný epínačový manič može byť doplněný áalšími filtračnými členmi na výstupe,připadne aspoň na niektorom výstupe sériovým stabilizátorom, pričom úbytok napatia na ňommože byť malý, protože pojde iba o jemnú stabilizáciu a filtráciu predstabilizovaného na-patia. Zvyáovanie výkonu nad hodnoty použitých spínačových prvkov je možné dosiahnuť para-lérnym zapojením výstupov viacerých spínačových meničov. V tomto případe je výhodné, aksú Impulzy meničov překládané. Spínačový stabilizovaný zdroj s viacerými výstupmi napatiami možno použit na napája-nie telekomunikačných, automatizačných a elektronických zariadení, ktoré vyžadujú viacerénapájacie napatia. Zvláčť vhodná je aplikácia v případe požiadavky viacerých veími rozdie-lných výstupných napatí, ako napr. v osciloskopoch apod. PRBDMET VYNÁLEZU Spínačový stabilizovaný zdroj s viacerými výstupnými napatiami s možnosťou oboch po-larit a galvanického oddelenia, vyznačujúci sa tým, že primárný zdroj energie (1) je cezimpulzný spínač (2), na ktorý je připojený riadiaci obvod (3), připojený na niektorú pra-covnu odbočku (4, 5, 6) a/ alebo na galvanicky oddělené primárné vinutie (7) indukčnejcievky (8), s viacerými odbočkami (5, 9), připadne galvanicky oddělenými vinutiami (10),na ktorých sú cez usměrňovačie diody (11, 12, 13, 25) připojené výstupy (14, 15, 16, 27),s filtračnými kondenzátormi (17, 18, 19, 26), pričom aspoň jeden výstup (15), medzi ktorýa zem je zapojený pomocný zatažovací odpor (20), je připojený cez diodu (21) a pomocnýkondenzátor (22) na vlastnú odbočku (9), alebo na inú odbočku (5), a rovnakou polaritoua dioda (21) je cez nulovacú diodu (23) připojená na zem. 2 výkresy