CS252446B1 - Zapojení zpětné vazby spínacího měniče - Google Patents

Abstract

Zapojení ae týká spínacího měniče s galvanickým oddělením vstupního a výstupního napětí a řeěí zapojení galvanicky odděleně zpětné Vazby výstupního napětí. Šířkově modulované impulsy z řídicího obvodu spínají výkonový transformátor, jehož výstupní impulsy se usměrňují a vyhlazují v usmemovaoím bloku. Výstupní stejnosměrné napětí se galvanioky odděleně přenáěí přes oddělovaní transformátor buzený samokraitajícím osoilátorem vytvořeným z tranzistoru a napájeným z výstupního napětí. Galvanicky oddělené zpětnovazební napětí úměrné výstupnímu napětí měniče se přivádí na řídicí vstup řídicího bloku. Zapojení se využije u minimálních napájeoích zdrojů*

Description

Vynález se týká zapojení zpětné vazby spínacího měniče s galvanickým oddělením vstupního a výstupního napětí pro samostatně napájené desky elektronických obvodů.

Jsou známá zapojení zpětné vazby spínaoího měniěe · s galvanickým oddělením, která používají pomocné měniče, pro napájení řídicích obvodů umístěných na výstupní straně hlavního měniče. Nevýhodou tohoto, zapojení je, že obsahuje dva měniče, tedy hlavní měnič a pomocný měnič. Spínací impulsy pro buzení hlavního spínacího prvku se musí přenášet galvanicky odděleně na vstup hlavního měniče. Zapojení je složité, zaujímá velký objem a neumožňuje miniaturizaci» Dále jsou známá zapojení zpětné vazby, u -kterých se používá ke galvanickému oddělení optoelektronických oddělovacích prvků. Nevýhodou těchto zapojení je, že u optoelektronických oddělovacích prvků se projevuje vyšší teplotní závislost· Parametry optoelektronických oddělovacích prvků se po delší době provozu mění v důsledku stárnutí svítivé diody. Proudová spotřeba optoelektronických oddělovacích prvků rovněž není zanedbatelná. Jsou známé též piezoelektrické oddělovací prvky. Nevýhodou piezoelektrických oddělovacích prvků jé, že vyžadují speciální oscilátor k rozkmitání, vykazují značnou teplotní závislost a jejich zapojení je relativně složité»

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení zpětné vazby spínacího měniče s galvanickým oddělením vstupního a výstupního napětí podle vynálezu, u kterého je spínací vstup řídicího bloku spojen se spínacím vstupem výkonového transformátoru, jehož impulsní výstup je spojen s impulsním vstupem usměrňovačího bloku. Výkonový vstup usměrňovačiho bloku je

- 2 spojen s výkonovou vstupní svorkou zapojení. Zemnicí výstupní svorka zapojení je spojena se zemnicím výstupem usměrňovacího. bloku, jehož zemnicí vstup je spojen se zemnicím výstupem výkonového transformátoru. Zemnicí vstup výkonového transformátoru je spojen se zemnicím výstupem řídicího bloku.

Podstata vynálezu spočívá v tom» že výkonový výstup usměrňovacího bloku je spojen s prvním vývodem nabíjecího rezistoru a s prvním vývodem budicího rezistoru, jehož druhý vývod je spojen s bází tranzistoru a s jedním polem zpětnovazebního kondenzátoru· Druhý pol zpětnovazebního kondenzátoru je spojen se začátkem· zpětnovazebního vinutí oddělovacího transformátoru, jehož konec je spojen se v # * zemnicím výstupem usměrňovacího bloku, s prvním polem nabijecího kondenzátoru-a„ s emitorem tranzistoru· Kolektor tranzistoru je spojen s koncem primárního vinutí oddělovacího transformátoru· Začátek sekundárního vinutí oddělovacího transformátoru je spojen s anodou usměrňovači diody, jejíž katoda je spojena s jedním pólem prvního filtračního kondenzátoru a s prvním vývodem filtračního rezistoru. Druhý Vývod filtračního rezistoru je spojen s prvním polem druhého filtračního kondenzátoru, s prvním vývodem děličového rezistoru a s odchylkovým vstupem řídicího bloku· Zemnicí vývod řídicího bloku je spojen se druhým vývodem děličového rezistoru, se druhým pólem druhého filtračního kondenzátoru, se druhým pólem prvního filtračního kondenzátoru, a s koncem·sekundárního vinutí oddělovacího transformátoru.

Účinky.vynálezu se zvýší, když je paralelně ke zpětnovazebnímu vinutí oddělovacího traní-formátorM připojen stabilizační kondenzátor a první vývod děličového rezistoru je spojen s prvním vývodem potenciometru, jehož běžec .je spojen s odchylkovým vstupem řídicího bloku. Druhý vývod potenciometru je spojen s prvním pólem druhého filtračního kondenzátoru a se druhým vývodem filtračního rezistoru

- 3 Výhodou uspořádání podle vynálezu je, že zapojení v

unjožnuje provádět miniaturizaci spínacích měničů, takže zdroj- napájecího napětí je umístěn přímo na desce. Účinnost se pohybuje v rozmezí 62 až 78 %<, Vzhledem k vysokému stupni využití výkonu miniaturních měničů je vysoká i celková účinnost celého zařízení, v němž se využívají.

Měniče mají galvanicky oddělené napájecí napětí desek s elektronickými obvody od vstupního společného bateriově zálohovaného napětí. Malé rozměry měniče umožňují zmenšit kapacitu obou galvanicky oddělených částí měniče. Tím se silně potlačuje přenos rušivých interferencí ze vstupního bateriově zálohovaného napájecího napětí do desek s elektro nickými obvody. Zapojení snese bez poškození několikanásob-r. né krátkodobé přepětí vstupního napětí. Stejnosměrné vstupní napájecí napětí odstraní obtíže s kapacitní svodovou složkou střídavého proudu, která je obvyklá při napájení ze střídavé sítě. Galvanické oddělení, malé rozměry a sevřené konstrukční provedení měniče příznivě snižuje úroveň elektromagnetických rušivých signálů, které měnič vyzařuje do okolí. To umožňuje umístění měniče do, bezprostřední blízkosti citlivých elektronických prvků, které zpracovávají milivoltové signály. Umístění měniče přímo na désoe s elektronickými obvody zamezí vzniku interference mezi napájecími proudy a funkčními, to je provozními signály. Napájecí proudy a provozní signály se vedou oddělenými vodiči.

Příklad uspořádání podle vynálezu je znázorněn ve schématu na připojeném výkrese.

Jednotlivé hlavní bloky zapojení je možno charakterizovat takto. Řídicí blok 20 obsahuje výkonové spínací . prvky s příslušnými budícími obvody, část je vytvořena v integrované.formě. Slouží ke spínání výkonového transformátoru 30. Výkonový transformátor 30 má dvě primární vinutí

...

a jedno sekundární vinutí. Slouží ke galvanicky oddělenému přenosu výkonu.

Usměrňovači blok 40 je vytvořen z usměrňovači a rekuperační diody, z tlumivky a kondenzátoru. Slouží k usměrnění a vyhlazení výstupního regulovaného napětí. “

Zpětná vazba, spínacího měniče s galvanickým oddělením vstupního a výstupního napětí je zapojena takto. Spínací vstup 203 řídicího bloku 20 je spojen se spínacím vstupem 301 výkonového transformátoru 30, jehož .impulsní výstup 303 je spojen s impulsním vstupem 401 usměrňovačího bloku 4θ* Výkonový výstup 403 usměrňovačího bloku -40 je spojen s výkonovou výstupní svorkou 01 zapojení. Zemnicí výstupní svorka 02 zapojení je spojena se zemnicím výstupem 404 usměrňovačího bloku 4θ •Zemnicí vstup 402 usměrňovačího bloku ÍO je spojen se zemnicím výstupem 304 výkonového transformátoru 30» jehož zemnicí vstup 302 je spojen se zemnicím výstupem 204 řídicího bloku 20« Výkonový výstup 403 usměrňovačího bloku 40 je spojen s prvním vývodem nabíjecího rezistoru las prvním vývodem budicího rezistoru 2· Jeho druhý vývod je spojen s bází tranzistoru a s jedním polem zpětnovazebního kondenzátoru 2* Ihuhý pol zpětnovazebního kondenzátoru je spojen se začátkem zpětnovazebního vinutí 63 oddělovacího transformátoru Konec zpětnovazebního vinutí 63 oddělovacího transformátoru 6 je spojen, se zemnic ím výstupem 404 usměrňovač ího bloku 40* s prvním polem nabíjecího kondenzátoru JJ a s emi torem tranzistoru Kolektor tranzistoru 4 je spojen s koncem primárního vinutí 61 oddělovacího transformátoru _6_e 'Začátek sekundárního vinut?' 62 oddělovacího v

transformátoru 6 je spojen s anodou usměrňovači diody 8· Katoda usměrňovači diody 8 je spojena s jedním polem prvního filtračního kondenzátoru 2 ^{a 3} Pevním vývodem . filtračního rezistoru 10« Druhý vývod filtračního rezistoru • 10 je spojen s prvním polem druhého filtračního kondenzátoru

- 5 13., s prvním vývodem děličového rezistoru 13 a s odchylkovým vstupem 202 řídloího bloku 20. Zemnicí vývod 201 řídicího bloku 20 je spojen se druhým vývodem děličového rezistoru 13, se druhým pólem druhého filtračního kondenzátoru 11, se druhým pólem prvního filtračního kondenzátoru a s koncem sekundárního vinutí 62 oddělovaoího transformátoru 6» Tcsto základní zapojení může být doplněno stabilizačním kondenzátorem χ a potenoiometřem 12» Stabilizační kondenzátor χ je připojen paralelně· ke zpětnoi vazebnímu vinutí 63 oddělovaoího kondenzátoru 6. První vývod děličového rezistoru 13 je spojen s prvním vývodem potenoiometru 12, jehož běžeo je spojen s odchylkovým vstupem 202 řídicího bloku 20» Druhý vývod potenoiometru 12 je spojen s prvním pólem'druhého filtračního kondenzátoru 11 a se druhým vývodem filtračního rezistoru 10» Nabíjecí rezistor 1, budicí rezistor 2, nabij eoí kondenzá·· tor 2» zpětnovazební kondenzátor 2» stabilizační kondenzá* tor χ a tranzistor £ spolu s oddělovacím transformátorem £1 vytváří samokmitajíoí oscilátor. Pro vyšší výstupní napětí se zařazuje mezi výkonovou výstupní svorku 01 zapojení a jeho zemnicí výstupní svorku 02 vstupní dělič,, který není na výkrese znázorněn·

Zapojení pracuje takto. Po zapojení napájecího napětí dO . řídioího bloku~20 se řídicí blok 20 pozvolna rozebíná na plný výkon tak zvaným měkkým startem. Spínací tranzistory uvnitř řídioího bloku 20 vytvářejí šířkově modulované impulsy s opakovači frekvencí v neslyšitelné oblasti * které spínají vstupní napájecí napětí. Vstupní napájecí napětí přichází přes spínací výstup 203 řídicího bloku 20 na spínací vstup 301 výkonového transformátoru 30 a přes zemnicí výstup 204 řídicího bloku 20 na zemnioi vstup 302 výkonového transformátorů 30. Sepnutím napětí na primárním vinutí výkonového transformátoru 30 ae indukují na jeho sekundárním vinutí napěťové impulsy. Napěťové impulsy přecházejí přes impulsní výstup 303 výkonového transformátoru

- 6 30 na impulsní vstup 401 usměrňovačího bloku 40 a ze zemnícího výstupu 304 výkonového transformátoru 30 na zemnicí vstup 402 usměrňovačího bloku JO. V usměrňovačím bloku JO se napěťové impulsyusměrní a vyhladí. Takto vzniklé stejnosměrné napětí přechází z výkonového výstupu 403 usměrňova- . oího bloku 40 na výkonovou výstupní svorku 01 zapojení a ze zemnícího výstupu 404 usměrňovačího bloku 40 přechází na zemnicí výstupní svorku 02 zapojení. Z výstupní svorky 01 zapojení přechází napětí přes nabíjecí rezistor 1 a nabijí J nabíjecí kondenzátor 2* Současně přichází napětí z výkonové výstupní svorky 01 zapojení přes budicí rezistor 2 na bázi tranzistoru 4. Při postupném nabíjení nabíjecího kondenzátoru 2 θθ postupně otevírá tranzistor J. Proud protékající primárním vinutím 61 oddělovacího transformátoru 6 indukuje v jeho zpětnovazebním vinutí 63 napěťový impuls, který se přes zpětnovazební kondenzátor 2 Přenese na bázi tranzistoru J. Tím vzniká kladná zpětná vazba, která působí ve stejném smyslu jako budicí proud z budicího rezistoru 2. Tato kladná zpětná vazba přispívá k impulsnímu, tó je mžikovému otevření tranzistoru J. Takto v, vzniklý primární napětový impuls se z primárního vinutí 61 oddělovacího transformátoru 6 indukuje v jeho sekundářv · v.

ním vinuti 62. Napětová úroveň sekundárního impulsu je přímo úměrná regulované veličině výstupního napětí mezi výkonovou výstupní svorkou Ό1 zapojení a jeho zemnicí výstupní svorkou 02. Sekundární napěťový impuls se usměrňuje usměrňovači diodou 8, dále se filtruje prvním filtračním -kondenzátorem 2t filtračním rezistorem 10 a druhým filtračním kondenzátorem 11. Toto usměrněné napětí se dělí potenciometrem 12 a děličovým rezistorem 13. 2 běžce potenciometrů 12 postupuje usměrněné napětí úměrné regulované veličině výstupního napětí mezi výkonovou výstupní svorkou 01 zapojení a jeho zemnicí výstupní svorkou 02 a přichází na regulační vstup 202 řídícího bloku 20. Takže mezi zemnicím vývodem 202 řídicího bloku

252446 ;

- γ 20 a mezi jeho regulačním vstupem 202 je usměrněné napětí úměrné výstupnímu napětí regulované veličiny· Tímto napětím se řídí řídicí blok 20 a to tak, če změnou šířky impulsů na jeho spínacím výstupu 203 a na jeho zemnicím výstupu 204 se mění doba sepnutí výkonového transformátoru 30» Tím se současně mění šířka impulsů na impulsním výstupu 303 výkonového transformátoru 30 a na jeho zemnicím výstupu 304» Velikost šířky impulsů přicházejících na impulsní vstup 301 usměrňovačího bloku 40 a na jeho zemnicí vstup 402 mění' velikost usměrněného napětí na výkonovém výstupu 403 usměrňovačího bloku 40 a na jeho zemnicím výstupu 404. .

Tak se mění velikost regulované veličiny výstupního napětí mezi výkonovou výstupní svorkou 01 zapojení a jeho zemnicí výstupní svorkou 02· Při vyšších hodnotáoh regulované veličiny výstupního napětí se regulovaná veličina výstupního napětí dělí děličem zařazeným mezi výkonovou výstupní svorkou 01 zapojení a jeho zemnicí výstupní svorkou 02,

Z tohoto děliče, který není na výkrese znázorněn, přiohází regulovaná veličina na nabíjecí rezistor 1 a na budioí rezistpr 2!·

Vynálezu se využije u miniaturních napájecích zdrojů·

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení zpětné vazby spínacího měniče s galvanickým oddělením vstupního a výstupního napětí, u kterého je spínací vstup řídicího bloku spojen se spínacím vstupem výkonového transformátoru, jehož impulsní výstup je spojen s impulsním vstupem usměrňovacího bloku, jehož výkonový výstup je spojen s výkonovou výstupní svorkou zapojení, jehož zemnicí výstupní svorka je spojena se zemnicím, výstupem usměrňovacího bloku, jehož zemnicí vstup je spojen sě zemnicím výstupem výkonového transformátoru» jehož zemnicí vstup je spojen se zemnicím výstupem řídicího bloku vyznačující se' tím, že výkonový výstup (403) usměrňovacího bloku (40) je spojen s prvním vývodem nabíjecího rezistorů (1) a s prvním vývodem budicího rezistorů (2), jehož druhý vývod je spojen s bází tranzistoru (4) a s jedním polem zpětnovazebního kondenzátoru (5)» jehož druhý pol je spojen se začátkem zpětnovazebního vinutí (63) oddělovacího transformátoru (6), jehož konec je spojen se zemnicím výstupem (404) usměrňovacího bloku (40), s prvním pólem nabíjecího kondenzátoru (3) a s emitorem tranzistoru (4), jehož kolektor je spojen·s koncem primárního vinutí (61) oddělovacího transformátoru (6), jehož začátek sekundárního vinutí (62) je spojen s anodou usměrňovači diody (8), jejíž katoda·je spojena s jedníjm polem prvního filtračního kondenzátora (9) a s prvním vývodem, filtračního rezistorů (10), jehož druhý vývod je spojen s prvním pólem druhého filtračního kondenzátoru (11), s prvním vývodem děličového rezistorů (13) a s odchylkovýra vstupem (202) řídicího bloku (20), jehož zemnicí vývod (201) je spojen se druhým vývodem děličového rezistorů (13)» se druhým polem druhého filtračního kondenzátoru (11), se druhým pólem prvního filtračního kondenzátoru (9), a s koncem sekundárního vinutí (62) oddělovacího transformátoru (6).

   - <3 2· Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že paralelně ke zpětnovazebnímu vinutí (63) oddělovacího mátoru (6) je připojen stabilizační kondenzátor (7) a první vývod děličového rezistoru (13) jě spojen-s prvním Vývodem potenciometru (12), jehož běžec je spojen s odchylkovým vstupem (202) řídicího bloku (20) a druhý vývod potenciometru je'spojen s prvním polení druhého filtračního kondenzátoru (11) a se druhým vývodem filtračního rezistoru (10).

   1 výkres