CS240282B1

CS240282B1 - DC to DC resonant type

Info

Publication number: CS240282B1
Application number: CS836095A
Authority: CS
Inventors: Lubomir Kadlec
Original assignee: Lubomir Kadlec
Priority date: 1983-08-22
Filing date: 1983-08-22
Publication date: 1986-02-13
Also published as: CS609583A1

Abstract

Řešení se týká měniče stejnosměrného napětí na stejnosměrné napětí rezonančního typu, řízený změnou frekvence s použitím monolitického obvodu pro spínací zdroje. Podstatou řešení je, že výstupní tranzistor zesilovače odchylky (obvykle výstupní tranzistor oddělovacího optronu) je připojen přes sériový odpor paralelně k odporu, který určuje základní frekvenci generátoru monolitického obvodu pro spínací zdroje. Vlastní monolitický obvod je udržován v aktivním stavu pomocným napětím připojeným na vstup zesilovače odchylky. Výhodou řešení je možnost využití monolitických obvodů, určených pro řízení spínacích zdrojů (např. typu B 260 Dj ve zdroji rezonančního typu a tím dosažení nižšího rušivého vyzařování. Měnič stejnosměrného napětí na stejnosměrné napětí rezonančního typu lze s výhodou využít v napájecích zdrojích pro napájení elektronických zařízení, především v napájecích zdrojích pro napájení elektronických zařízení, především v síťových zdrojích, kde se vyžaduje galvanické oddělení od napájecí sítě.The solution concerns a DC-DC converter of resonant type, controlled by changing the frequency using a monolithic circuit for switching power supplies. The essence of the solution is that the output transistor of the deviation amplifier (usually the output transistor of the isolation optocoupler) is connected through a series resistor in parallel with the resistor that determines the fundamental frequency of the generator of the monolithic circuit for switching power supplies. The monolithic circuit itself is maintained in the active state by an auxiliary voltage connected to the input of the deviation amplifier. The advantage of the solution is the possibility of using monolithic circuits designed for controlling switching power supplies (e.g. type B 260 Dj) in a resonant type source and thus achieving lower interference radiation. The DC-DC converter of resonant type can be advantageously used in power supplies for powering electronic devices, especially in power supplies for powering electronic devices, especially in network power supplies, where galvanic isolation from the power supply network is required.

Description

Vynález se týká měniče stejnosměrného napětí na stejnosměrné napětí rezonančního typu řízený změnou frekvence.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a DC-to-DC resonant-type DC converter.

V poslední době nacházejí, velkou oblibu měniče stejnosměrného napětí na stejnosměrné napětí pulsní metodou, především v síťových napájecích zdrojích. Síťové napětí se po usměrnění a filtraci přemění spínáním na pulsní o vysoké frekvenci. Toto se pak transformuje obvykle feritovým transformátorem na potřebné napětí a po usměrnění je k dispozici stejnosměrné napětí obecně odlišné od vstupního napětí a navíc galvanicky oddělené vysokofrekvenčním· transformátorem. Regulace výstupního napětí se řeší obvykle změnou šířky-vstupních impulsů.Recently, they have found great popularity of DC-to-DC converters using the pulse method, especially in mains power supplies. After rectifying and filtering, the mains voltage is converted to a high frequency pulse by switching. This is then transformed usually by a ferrite transformer to the required voltage and, after rectification, a DC voltage generally different from the input voltage and in addition galvanically separated by a high-frequency transformer is available. Regulation of output voltage is usually solved by changing the width-input pulses.

Toto řešení je nevýhodné v tom, že průběh proudu transformátorem má obdélníkový tvar a způsobuje rušivé vyzařování vyššími harmonickými. Zdroj řešený tímto způsobem musí být vybaven náročnými odrušovacími filtry, stíněním apod. Z toho důvodu byly řešeny zdroje s přibližně sinusovým průběhem proudu transformátorem, kde řízení výstupního napětí je realizováno změnou frekvence základního oscilátoru, nejčastěji změnou indukčnosti v rezonančním obvodu oscilátoru. Toto řešení je nevýhodné v tom, že vyžaduje speciální konstrukci indukční cívky a řízení její indukčnosti.This solution is disadvantageous in that the current flow through the transformer has a rectangular shape and causes interfering radiation with higher harmonics. The source solved in this way must be equipped with demanding suppression filters, shielding, etc. For this reason, sources with approximately sinusoidal current flow through the transformer were solved, where the output voltage control is realized by changing the frequency of the basic oscillator, most often by changing the inductance. This solution is disadvantageous in that it requires a special design of the induction coil and control of its inductance.

Nevýhody známých řešení odstraňuje zapojení měniče stejnosměrného napětí na stejnosměrné napětí rezonančního typu, řízeného změnou frekvence podle vynálezu, jehož podstatou je, že výstupní tranzistor zesilovače odchylky je připojen přes sériový odpor paralelně k odporu, který určuje základní frekvenci generátoru monolitického obvodu pro spínací zdroje, přičemž není podstatné, zda zesilovač odchylky obsahuje oddělovací optron. Vstup monolitického obvodu, určený pro připojení odchylky výstupního napětí, je připojen na zdroj pomocného napětí.Disadvantages of the known solutions are eliminated by connecting the DC-to-DC converter to a resonant-type DC voltage according to the invention, the principle of which is that the output transistor of the deviation amplifier is connected via a series resistor parallel to the resistor which determines the base frequency of the monolithic circuit generator it is immaterial whether the deviation amplifier includes a decoupling optocoupler. The monolithic circuit input for output voltage deviation is connected to an auxiliary voltage source.

Výhodou řešení podle vynálezu je možnost využití monolitických integrovaných obvodů určených pro řízení spínacích zdrojů (např. typu B 260 D), původně určených k řízení zdrojů s konstantní frekvencí, kde výstupní napětí je řízeno šířkově modulovanou střídou ve zdroji rezonančního typu, řízeného změnou frekvence s nižším rušivým vyzařováním. Současně zůstává zachována možnost využití dalších výhodných vlastností monolitických obvodů, jako jsou např. obvody ochran, pomalého startu apod.The advantage of the solution according to the invention is the possibility to use monolithic integrated circuits designed to control switching power supplies (eg type B 260 D), originally intended to control constant frequency power supplies, where the output voltage is controlled by a width modulated AC in the resonant type with less disturbing radiation. At the same time, the possibility of using other advantageous features of monolithic circuits, such as protection circuits, slow start etc.

Příkladné a konkrétní provedení měniče podle vynálezu je znázorněno na připojeném obr. 1.An exemplary and specific embodiment of the converter according to the invention is shown in the attached Fig. 1.

Měnič je tvořen monolitickým obvodem pro řízení zdrojů (např. B 260 D) 10, budičem s dvojčinným výstupem B, dvěma spínači Sl, S2, kondenzátorovým děličem Cl, C2, tlumivkou L, transformátorem TR, rezonančním kondenzátorem C3, usměrňovacími diodami Dl, D2, filtračním kondenzátorem C4, zesilovačem odchylky ZO, oddělovacím optočlenem OP, odpory Rl, R2, kondenzátorem C5, zdrojem referenčního napětí UR a zdrojem pomocného napětí UP.The converter consists of a monolithic power supply circuit (eg B 260 D) 10, a double-acting driver B, two switches S1, S2, a capacitor divider C1, C2, a choke L, a transformer TR, a resonant capacitor C3, rectifier diodes D1, D2 , a filter capacitor C4, a deviation amplifier ZO, an optocoupler OP, resistors R1, R2, a capacitor C5, a reference voltage source UR and an auxiliary voltage source UP.

. Funkce dříve popsaného zapojení je následující: Monolitický obvod 10 generuje obdélníkové budicí impulsy základní frekvence dané odporem Rl a kondenzátorem C5. Tyto budicí impulsy jsou v budiči B známým způsobem upraveny tak, aby střídavě spínaly spínače Sl a S2.. The function of the circuit described above is as follows: The monolithic circuit 10 generates rectangular base frequency excitation pulses given by resistor R1 and capacitor C5. These excitation pulses are arranged in the driver B in a known manner to alternately switch switches S1 and S2.

Do středu spínačů je připojena tlumivka L a za ní primární vinutí transformátoru TR. Druhý konec primárního vinutí transformátoru TR je připojen na kapacitní dělič napětí Cl, C2. Transformátor TR je tedy střídavě, připojován přes tlumivku I k jedxré nebo druhé vstupní svorce měniče.The choke L is connected to the center of the switches followed by the transformer primary winding TR. The other end of the primary winding of the transformer TR is connected to a capacitive voltage divider C1, C2. Thus, the transformer TR is connected alternately, via a choke I, to one or two input terminals of the inverter.

V sekundárním vinutí transformátoru TR je zapojen kondenzátor C3, který je s tlumivkou L naladěn do sériové rezonance. Tato sériová rezonance zajišťuje přibližné sinusový průběh proudu transformátorem. Výstupní napětí z transformátoru jě usměrněno diodami Dl a 02, filtrováno kondenzátorem C4 a připojeno na výstupní svorky měniče.A capacitor C3 is connected in the secondary winding of the transformer TR, which is tuned to the series resonance with the choke L. This series resonance provides an approximate sinusoidal current waveform through the transformer. The output voltage from the transformer is rectified by diodes D1 and 02, filtered by capacitor C4 and connected to the output terminals of the inverter.

Z výstupu měniče je napětí přivedeno na jeden vstup zesilovače odchylky ZO. Druhý vstup zesilovače odchylky je připojen na zdroj referenčního napětí Úref. Zesílenou odchylkou napětí je řízen proud diodou optočlenu OP. Výstupní tranzistor optočlenu OP je připojen přes otvor R2 paralelně k odporu Rl.From the inverter output, the voltage is applied to one input of the ZO offset amplifier. The second deviation amplifier input is connected to the reference voltage source Úref. The amplified voltage deviation controls the current through the OP optocoupler diode. The output transistor of the optocoupler OP is connected through an opening R2 parallel to the resistor R1.

Změnou odporu výstupního tranzistoru optočlenu OP se mění základní - frekvence iinpulsů generovaná monolitickým obvodem 10. Rozlaďováním frekvence sériového rezonačního obvodu (L·, C3) po boku rezonanční křivky se udržuje konstantní výstupní napětí.By varying the resistance of the OP transistor output transistor, the fundamental - i-pulse frequency generated by the monolithic circuit 10 changes. By tuning the frequency of the series resonant circuit (L ·, C3) along the resonance curve, a constant output voltage is maintained.

Odpor R2 omezuje maximální frekvenci generátoru impulsů a zajišťuje- tak minimální dobu nutnou pro uzavření spínačů Sl, S2 při jejich přepínání. Hodnota odporu R2 může být rovna i nule v případě, že správné přepínání spínačů Sl a S2 při libovolné frekvenci bude zaijištěno budičem B.Resistor R2 limits the maximum frequency of the pulse generator, thus providing the minimum time required to close the switches S1, S2 when switching them. The value of resistance R2 can be equal to zero if the correct switching of switches S1 and S2 at any frequency is ensured by driver B.

- Monolitický obvod 10 je udržován v aktivním stavu pomocným napětím na vstupu zesilovače odchylky 3, získaným např. odporovým děličem z napájecího napětí monolitického obvodu. V obr. 1 není uveden známý způsob zapojení ochran a napájení monolitického obvodu 10.The monolithic circuit 10 is maintained in an active state by an auxiliary voltage at the input of the deviation amplifier 3, obtained for example by a resistive divider from the supply voltage of the monolithic circuit. FIG. 1 does not show a known method for connecting the protections and powering the monolithic circuit 10.

Měnič stejnosměrného napětí na stejnosměrné napětí rezonančního typu, lze s výhodou v napájecích zdrojích pro napájení elektronických zařízeních, kde na vstup můžeme připojit přímo usměrněné síťové napětí a na výstupu dostaneme galvanicky oddělené stejnosměrné napětí obecně libovolné hodnoty.DC / DC converter of resonant type can be advantageously used in power supplies for power supply of electronic devices, where we can connect directly rectified mains voltage to the input and at the output we get galvanically separated DC voltage of generally arbitrary value.

Claims

SUBJECT

Frequency controlled DC / DC converter consisting of a monolithic circuit for controlling power supplies, exciter, switches, capacitance divider, choke, transformer, resonant capacitor, rectifier diodes, filter capacitor, deviation amplifier, optocoupler, resistors, capacitor , the reference and auxiliary voltage sources are characterized in that, in Y n A n E, the output transistor of the offset amplifier (ZO) is connected via a series resistor (R2), the value of which can be equal to zero, parallel to the resistor (R1). is a resistor determining the base frequency of the monolithic circuit generator for the switching power supplies (10), the input (3) of the monolithic circuit (10), which is the input for connecting the output voltage deviation, is connected to an auxiliary voltage source (UP).