CS240215B1

CS240215B1 - Converter especially for direct-current and current signal galvanic separation

Info

Publication number: CS240215B1
Application number: CS841448A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Balik
Original assignee: Miroslav Balik
Priority date: 1984-03-01
Filing date: 1984-03-01
Publication date: 1986-02-13
Also published as: CS144884A1

Abstract

Převodník, zejména pro galvanické oddělení stejnosměrného a proudového signálu, sestávající ze střídače, transformátoru, u- směrňovače, děličky kmitočtu, spínače, rezonančního obvodu, přesytky a synchronního usměrňovače. Výstup střídače je připojen přes trasformátor na vstup děličky kmitočtu, která je prvním výstupem připojena na vstup synchronního usměrňovače a napájecím vstupem na výstup usměrňovače. Vstup usměrňovače je připojen na výstup transformátoru. Dělička kmitočtu je dále připojena druhým výstupem na vstup spínače, který je napájecím vstupem připojen na výstup usměrňovače a výstupem je přes rezonanční obvod připojen na první vinutí přesytky, které je rovněž připojeno na druhý vstup synchronního usměrňovače. Napájecí vstup synchronního usměrňovače je připojen na výstup usměrňovače a jeho výstup je přes zátěž spojen s prvním vinutím přesytky. Převodník je možno použít například v měřicí technice, automatizaci pro* dálkové ovládání, signalizaci a podobně.Transducer, especially for galvanic isolation of DC and current signals, consisting of an inverter, transformer, rectifier, frequency divider, switch, resonant circuit, bucket and synchronous rectifier. The output of the inverter is connected via a transformer to the frequency divider input, which is connected to the input of the synchronous rectifier by the first output and the input to the rectifier output. The rectifier input is connected to the transformer output. The frequency divider is further connected by a second output to the switch input, which is connected to the output of the rectifier by a power input, and is connected via a resonant circuit to the first winding of the gland, which is also connected to the second input of the synchronous rectifier. The power input of the synchronous rectifier is connected to the output of the rectifier and its output is connected to the first winding of the buckle through the load. The converter can be used for example in measuring technology, automation for * remote control, signaling and the like.

Description

a proudového signáluand current signal

Převodník, zejména pro galvanické oddělení stejnosměrného a proudového signálu, sestávající ze střídače, transformátoru, usměrňovače, děličky kmitočtu, spínače, rezonančního obvodu, přesytky a synchronního usměrňovače. Výstup střídače je připojen přes trasformátor na vstup děličky kmitočtu, která je prvním výstupem připojena na vstup synchronního usměrňovače a napájecím vstupem na výstup usměrňovače. Vstup usměrňovače je připojen na výstup transformátoru. Dělička kmitočtu je dále připojena druhým výstupem na vstup spínače, který je napájecím vstupem připojen na výstup usměrňovače a výstupem je přes rezonanční obvod připojen na první vinutí přesytky, které je rovněž připojeno na druhý vstup synchronního usměrňovače. Napájecí vstup synchronního usměrňovače je připojen na výstup usměrňovače a jeho výstup je přes zátěž spojen s prvním vinutím přesytky.A converter, particularly for galvanic separation of DC and current signals, consisting of an inverter, a transformer, a rectifier, a frequency divider, a switch, a resonant circuit, a suppressor and a synchronous rectifier. The output of the inverter is connected via a transformer to the input of the frequency divider, which is connected to the input of the synchronous rectifier by the first output and the power input to the output of the rectifier. The rectifier input is connected to the transformer output. The frequency splitter is further coupled to the switch input via the second output, which is connected to the rectifier output via the power input, and through the resonant circuit connected to the first worm winding, which is also connected to the second input of the synchronous rectifier. The power input of the synchronous rectifier is connected to the output of the rectifier and its output is connected via a load to the first winding of the overlap.

Převodník je možno použít například v měřicí technice, automatizaci pro* dálkové ovládání, signalizaci a podobně.The transmitter can be used, for example, in measuring technology, automation for remote control, signaling and the like.

Předmětem vynálezu je převodník, zejména pro galvanické oddělení stejnosměrného a proudového signálu, sestávající ze střídaěe, transformátoru, usměrňovače, děličky kmitočtu, spínače, rezonančního obvodu, přesytky a 'synchronního usměrňovače.The object of the invention is a converter, in particular for the galvanic separation of the DC and current signals, consisting of an inverter, a transformer, a rectifier, a frequency divider, a switch, a resonant circuit, a suppressor and a synchronous rectifier.

V dosud známých zapojeních se pro taková galvanická oddělení používalo převodu stejnosměrné veličiny na střídavou, například střídavé napětí ovládané kmitočtově nebo amplitudově vstupním stejnosměrným signálem, oddělení transformátorovou vazbou a zpětným převodem na stejnosměrnou veličinu. Nebo v jiném případě převod stejnosměrné veličiny na digitální údaj, oddělení například optoelektrickými oddělovacími členy s následným převodem na stejnosměrný signál.In the prior art, the conversion of DC to AC, such as AC voltage controlled by frequency or amplitude input DC signal, isolation by transformer coupling and feedback to DC, has been used for such galvanic isolations. Or, in another case, converting the DC quantity to digital data, separating, for example, optoelectric decouplers, followed by conversion to a DC signal.

Dosud používané metody využívaly na vstupní straně aktivních součástek a tudíž bylo nutno zajistit napájení těchto obvodů, ovšem galvanicky oddělené od napájení výstupních obvodů. Několikerý převod vedl ke zhoršené přesnosti a teplotní stabilitě převodníku. Zvětšení přesnosti a stability vedlo ke zvětšení složitosti obvodů.The methods used so far used active input on the input side and therefore it was necessary to ensure the supply of these circuits, but galvanically separated from the supply of the output circuits. Multiple conversion results in poor accuracy and temperature stability of the transmitter. Increasing accuracy and stability has led to increased circuit complexity.

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje převodník, zejména pro galvanické oddělení stejnosměrného a proudového signálu podle vynálezu, sestávající ze střídače, transformátoru, usměrňovače, děličky kmitočtu, spínače, rezonančního obvodu, přesytky a synchronního usměrňovače. Podstata vynálezu spočívá v tom, že střídač je svým výstupem připojen přes transformátor na vstup děličky kmitočtu. Dělička kmitočtu je svým prvním výstupem připojena na první vstup synchronního usměrňovače a svým napájecím vstupem na výstup usměrňovače.· Usměrňovač je svým vstupem připojen na výstup transformátoru. Dělička kmitočtu je dále připojena svým druhým výstupem na vstup spínače, který je svým napájecím vstupem připojen na výstup usměrňovače a svým výstupem je přes rezonanční obvod připojen na první vinutí přesytky. První vinutí přesytky je rovněž připojeno na druhý vstup synchronního usměrňovače. Synchronní usměrňovač je svým napájecím vstupem připojen na výstup usměrňovače a svým výstupem je přes zátěž spojen s prvním vinutím přesytky.These deficiencies are largely overcome by a converter, in particular for the galvanic separation of the DC and current signals of the invention, consisting of an inverter, a transformer, a rectifier, a frequency divider, a switch, a resonant circuit, a suppressor and a synchronous rectifier. The inverter is connected via its transformer to the input of the frequency divider. The frequency splitter is connected to the first input of the synchronous rectifier with its first output and its input to the output of the rectifier. The frequency divider is further connected to the switch input by its second output, which is connected to the rectifier output by its power input and is connected to the first coil winding via the resonant circuit. The first winding of the overlap is also connected to the second input of the synchronous rectifier. The synchronous rectifier is connected to the output of the rectifier by its power input and is connected to the first winding through the load via its output.

Protože se vstupní proud přivádí přímo na galvanicky oddělené druhé vinutí přesytky a vstupní obvod neobsahuje žádné aktivní prvky, není nutné napájení vstupního obvodu. Výstupní proud kompenzuje účinky vstupního proudu na přesytku, jsou tedy přesnost a stabilita dány především poměrem závitů prvního a druhého vinutí přesytky a jsou tudíž vysoké.Since the input current is fed directly to the galvanically isolated second winding of the worm and the input circuit does not contain any active elements, there is no need to power the input circuit. The output current compensates for the effects of the input current on the chord, so accuracy and stability are mainly determined by the thread ratio of the first and second chord windings and are therefore high.

Na připojeném výkresu je nakreslen schematicky příklad provedení vynálezu.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the accompanying drawing.

Převodník, zejména pro galvanické oddělení stejnosměrného a proudového· signálu pozůstává ze střídače 1, připojeného výstupem 11 přes transformátor 2 na vstup děličky kmitočtu 4. Dělička kmitočtu 4 je prvním výstupem 43 připojena na první vstup 85 synchronního usměrňovače 8. Napájecím vstupem 42 je dělička kmitočtu 4 spojena s výstupem 32 usměrňovače 3, který je svým vstupem 31 připojen na výstup 22 transformátoru 2. Dále je dělička kmitočtu 4 připojena svým druhým výstupem 44 na vstup 51 spínače 5. Spínač 5 je svým napájecím vstupem 52 připojen na výstup 32 usměrňovače 3 a výstupem 53 je přes rezonanční obvod 6 připojen na první vinutí 71 přesytky 7. První vinutí 71 přesytky 7 je rovněž připojeno· na druhý vstup 88 synchronního usměrňovače 8, -který sestává ze sériového spojení synchronního přepínače 81, integrátoru 82 a zesilovače 83., Synchronní usměrňovač 8 je svým napájecím vstupem 84 připojen na výstup 32 Usměrňovače 3 a výstupem 87 je přes zátěž 9 spojen s prvním vinutím 71 přesytky 7.The converter, in particular for the galvanic isolation of the DC and current signals, consists of an inverter 1 connected by output 11 via a transformer 2 to the input of a frequency divider 4. The frequency divider 4 is connected to the first input 85 of the synchronous rectifier 8. 4 is connected to the output 32 of the rectifier 3, which by its input 31 is connected to the output 22 of the transformer 2. Further, the frequency divider 4 is connected by its second output 44 to the input 51 of the switch 5. an output 53 is connected via resonant circuit 6 to the first winding 71 of the worm 7. The first winding 71 of the worm 7 is also connected to the second input 88 of the synchronous rectifier 8, which consists of a serial connection of synchronous switch 81, integrator 82 and amplifier 83. the rectifier 8 is its power supply via an inlet 84 connected to the output 32 of the rectifier 3 and via an output 87 connected to the first winding 71 of the superelectric 7 via a load 9.

Napětí ze střídače 1 je přivedeno přes transformátor 2 na vstup děličky kmitočtuThe voltage from the inverter 1 is applied via the transformer 2 to the input of the frequency divider

4. Kmitočet na výstupu 43 děličky kmitočtu 4 je dvojnásobkem kmitočtu na výstupu 44, který ovládá spínač 5. Tento spínač 5 budí střídavým proudem přes rezonanční nbvod 6 první vinutí 71 přesytky 7, Napětí ^.prvního vinutí 71 přesytky 7 je přivedeno na druhý vstup 88 synchronního usměrňovače4. The frequency at the output 43 of the frequency divider 4 is twice the frequency at the output 44 which controls the switch 5. This switch 5 drives the first winding 71 of the superelectric 7 through the resonance point 6. 88 synchronous rectifier

8. Na první vstup 85 synchronního usměrňovače 8 je přivedeno střídavé napětí z prvního výstupu 43 děličky kmitočtu 4. Výstupní proud je veden z výstupu 87 synchronního usměrňovače 8 přes zátěž 9 na první vinutí 71 přesytky 7, kdežto vstupní proud je přiveden na druhé vinutí 72 přesytky 7. Obvody převodníku jsou napájeny napětím získaným usměrněním střídavého napětí na výstupu 22 transformátoru 2 usměrňovačem 3.8. The first input 85 of the synchronous rectifier 8 is supplied with alternating voltage from the first output 43 of the frequency divider 4. The output current is fed from the output 87 of the synchronous rectifier 8 through a load 9 on the first winding 71 of the superelectric 7. 7. The converter circuits are powered by the voltage obtained by rectifying the AC voltage at the output 22 of the transformer 2 by the rectifier 3.

Průběh napětí na prvním vinutí 71 přesytky 7, buzené pouze střídavým proudem za spínače 5 přes rezonanční obvod 8, je symetrický podle nulové hodnoty. Druhá harmonická takovéhoto, průběhu je nulová a výstupní napětí synchronního usměrňovače 8, synchronizovaného dvojnásobným kmitoč* tem, než je budící kmitočet přesytky 7, je též nulové. Stejnosměrný proud protékající druhým vinutím 72 přesytky 7 vyvolá v jádře přesytky 7 stejnosměrnou magnetizaci a tím dojde ke vzniku druhé harmonické napětí na prvním vinutí 71.The voltage waveform on the first winding 71 of the superelevation 7, excited solely by the alternating current behind the switches 5 through the resonant circuit 8, is symmetrical to zero. The second harmonic of such a waveform is zero and the output voltage of the synchronous rectifier 8, synchronized at twice the frequency of the overshoot 7, is also zero. The direct current flowing through the second winding 72 of the superelement 7 causes DC magnetization in the core of the superelement 7, and thus a second harmonic voltage is generated on the first winding 71.

Výstupní proud z výstupu 87 synchronního usměrňovače 8 se začne zvětšovat, protože však tento proud protéká přes zátěž 9 a též prvním vinutím 71 přesytky 7 v takovém smyslu, že kompenzuje účinek proudu v druhém vinutí 72, dojde vlivem této záporné zpětné vazby k ustálení výstupního proudu na hodnotě vstupního proudu.The output current from the output 87 of the synchronous rectifier 8 starts to increase, but since this current flows through the load 9 and also through the first winding 71 of the superelectric 7 in such a way that it compensates for the current effect in the second winding 72 on the input current value.

Převodník podle vynálezu lze bez obtíží a zvláštních úprav použít v řadě oborů, jako například v měřicí technice, automatizaci pro dálkové ovládání, signalizaci a podobně.The converter according to the invention can be used without difficulty and special modifications in a number of fields, such as in measuring technology, automation for remote control, signaling and the like.

Claims

fREDMET

1. A converter, in particular for the galvanic separation of DC and current signals, consisting of an inverter, a transformer, a rectifier, a frequency divider, a switch, a resonant circuit, a suppressor and a synchronous rectifier, characterized in that the inverter (1) is connected via its output (11) via a transistor (2) to an input (41) of a frequency divider (4) which, by its first output (43), is connected to the first input (85) of the synchronous rectifier (8) and its power input (42) to the output (32) of the rectifier ), which by its input (31) is connected to the output (22) of the transformer (2) and further, the frequency divider (4) is connected by its second output (44) to the input (51) of the inventive switch (5). (52) is connected to the output (32) of the rectifier (3) and through the output (53) is connected via resonant circuit (6) to the first winding (71) of the overlap (7), which is also connected to the second input (86) The feeder (8) is connected to the output (32) of the rectifier (3) by its power input (84) and is connected via the load (9) to the first winding (71) of the clamp (7).

2. Converter according to claim 1, characterized in that the synchronous rectifier (8) consists of a serial connection of the synchronous switch (81), the integrator (82) and the amplifier (83).

1 sheet of drawings