CS259486B1

CS259486B1 - Single-acting converter's circuits connection with output voltage two-stage regulation

Info

Publication number: CS259486B1
Application number: CS864947A
Authority: CS
Inventors: Josef Marek
Original assignee: Josef Marek
Priority date: 1986-07-01
Filing date: 1986-07-01
Publication date: 1988-10-14
Also published as: CS494786A1

Abstract

Podstata zapojení spočívá v tom, že výstup měniče, tvořeného generátorem pravoúhlých impulsů, šířkovým modulátorem, budicím stupněm, spínacím tranzistorem, měničovým transformátorem, usměrňovačem s filtrem LC a řídicím obvodem, na který je výstup připojen, je současně připojeň přes vyhodnocovací stupeň druhé úrovně napětí na vstup generátoru pravoúhlých impulsů. Navržené zapojení lze využít při konstrukci palubního leteckého zdroje měničového typu. Příklad provedení je schematicky znázorněn na připojeném výkrese.The essence of engagement is that the output of the converter formed by the rectangular generator pulses, width modulator, exciters stage, switching transistor, inverter transformer, rectifier with filter LC and the control circuit to which it is output connected, it is simultaneously connected via the evaluation second level voltage level at input of the pulse generator. Proposed wiring can be used in construction onboard aviation power source. An exemplary embodiment is shown schematically in the attached drawing.

Description

Vynález se týká zapojení obvodů jednočinného měniče napětí s dvoustupňovou regulací výstupního napětí. „ ' 'BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to circuitry of a single-acting voltage converter with two-stage output voltage control. '' '

V palubních leteckých zařízeních se v poslední době začínají jako hlavní napájecí zdroje používat generátory 115 V/400 Hz s proměnnou frekvencí i amplitudou. Je to dáno nově zaváděnými předpisy ARINC. Zdrojové jednotky palubních elektrických systémů je nutné řeSit měničovým způsobem, protože klasické řešení pomocí transformátorů a za nimi následujících sériových stabilizátorů je z hlediska váhy nepřijatelné. Běžné měniče jsou schopny pracovat od určitého minimálního do maximálního vstupního napětí a v určitém rozsahu proudových odběrů. V palubních zařízeních může poměr pracovních vstupních napětí být až 1:2,5 a poměr pracovních proudů dokonce až 1:20.Recently, 115 V / 400 Hz generators with variable frequency and amplitude have been used as the main power supplies in airborne aircraft equipment. This is due to the newly introduced ARINC regulations. The power supply units of the on-board electrical systems have to be solved in a converter way, because the classical solution using transformers and the following series stabilizers is unacceptable in terms of weight. Conventional inverters are capable of operating from a certain minimum to a maximum input voltage and within a certain current consumption range. On board equipment, the ratio of operating input voltages can be up to 1: 2.5 and the ratio of operating currents even up to 1:20.

Vzhledem k tomu, že uvedené rozsahy změn vstupních napětí a výstupních proudů překrývají měniče změnou střídy svých pracovních pulsů, je možné tyto měniče řešit pomocí vysoce rychlých spínacích výkonových tranzistorů. Vysoká frekvence je zde vyžadována pro snížení váhy transformačních členů měničů.Since the ranges of input voltage and output current variations overlap the inverters by changing their duty pulse duty cycle, these inverters can be solved using high-speed switching power transistors. A high frequency is required here to reduce the weight of the drive transformers.

Nevýhodou tohoto řešení je nedostupnost tranzistorů s výše uvedenými vlastnostmi. Při řešení s dostupnými tranzistory nestačí tyto pracovat s tak širokým rozsahem střídy měniče a může docházet k nedovolenému růstu výstupního napětí. Aby nedošlo ke zničení připojených zařízení, je nutné zařadit k měniči bu3 paralelní stabilizátor, nebo přepětovou ochranu. Nevýhodou paralelního stabilizátoru jsou vysoké tepelné ztráty, nevýhodou přepětové ochrany, která bývá zpravidla tyristorová, je nutnost vypnutí a nové zapnutí zdroje po její případné aktivaci.The disadvantage of this solution is the unavailability of transistors with the above mentioned properties. When dealing with available transistors, it is not enough to operate with such a wide range of inverter duty cycle and the output voltage may rise unlawfully. To prevent damage to the connected devices, either a parallel stabilizer or an overvoltage protection must be connected to the inverter. The disadvantage of the parallel stabilizer is high heat loss, the disadvantage of the overvoltage protection, which is usually thyristor, is the necessity to switch off and restart the power supply after its possible activation.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojeni obvodů jednočinného měniče napětí s dvoustupňovou regulaci výstupního napětí podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že generátor pravoúhlých impulsů je připojen na první vstup šířkového modulátoru, jehož výstup je připojen ke vstupu budicího stupně, jehož výstup je připojen k bázi spínacího tranzistoru, jehož emitor je spojen se zemí a jehož kolektor je připojen k druhému vývodu primárního vinutí měničového transformátoru, přičemž první vývod primárního vinutí měničového transformátoru je spojen s kladným pólem zdroje zatímco sekundární vinutí měničového transformátoru je oběma vývody připojeno k usměrňovači s LC filtrem, jehož první výstup je spojen se,zemí a jehož druhý výstup je připojen jednak na výstupní svorku měniče, jednak na první vstup řídicího obvodu, připojeného na šířkový modulátor a jednak na vstup vyhodnocovacího stupně druhé úrovně napětí, připojeného na generátor pravoúhlých impulsů, zatímco na druhý vstup řídicího obvodu je připojen referenční zdroj. Vyhodnocovací stupeň druhé úrovně napětí může být tvořen komparátorem.These disadvantages are overcome by the two-stage output voltage regulation of the single-acting voltage converter circuits according to the invention, which is characterized in that the rectangular pulse generator is connected to the first input of the width modulator whose output is connected to the input of the driving stage. a transistor whose emitter is connected to ground and whose collector is connected to the second primary winding of the converter transformer, the first primary winding of the converter transformer is connected to the positive pole of the source, while the secondary winding of the converter transformer is connected to the rectifier with LC filter the first output is connected to ground and the second output is connected to the output terminal of the inverter, to the first input of the control circuit connected to the width modulator and to the input of the evaluation stage a second voltage level connected to the rectangular pulse generator, while a reference source is connected to the second input of the control circuit. The second stage voltage evaluation stage may be a comparator.

Výhodou navrženého zapojení je dosažení přijatelných parametrů měničového palubního zdroje, pracujícího s napájecím napětím o proměnné amplitudě. Další významnou výhodou zapojení je jeho realizovatelnost s dostupnými elektronickými prvky.The advantage of the proposed wiring is the achievement of acceptable parameters of the inverter onboard power supply, working with the supply voltage of variable amplitude. Another significant advantage of the wiring is its feasibility with available electronic components.

Příklad provedení zapojení je schematicky znázorněn na připojeném výkrese.An exemplary embodiment of the wiring is shown schematically in the attached drawing.

Generátor 2 pravoúhlých impulsů je připojen na první vstup šířkového modulátoru 2» jehož výstup je připojen ke vstupu budicího stupně 3, jehož emitor je spojen se zemí a jehož kolektor je připojen k druhému vývodu primárního vinutí měničového transformátoru 5.The rectangular pulse generator 2 is connected to the first input of the width modulator 2, the output of which is connected to the input of the driving stage 3, the emitter of which is connected to ground and whose collector is connected to the second terminal of the primary winding of the transformer 5.

První vývod 5^ primárního vinutí měničového transformátoru 5 je spojen s kladným pólem zdroje. Sekundární vinutí měničového transformátoru 2 í^e oběma vývody 5^· ^.4 připojeno k usměrňovači 6 s LC filtrem, jehož první výstup je spojen se zemí a jehož druhý výstup je připojen jednak na výstupní svorku 7_ měniče, jednak na první vstup řídicího obvodu (í, připojeného na šířkový modulátor 2, ^a jednak na vstup vyhodnocovacího stupně 10 druhé úrovně napětí, připojeného na generátor 2 pravoúhlých impulsů. Na druhý vstup řídicího obvodu 8 je připojen referenční zdroj 2·The first terminal 5 of the primary winding of the converter transformer 5 is connected to the positive pole of the source. The secondary winding of the transducer transformer 2 d ^e two outlets 5 ^ · ^ .4 rectifier connected to the LC filter 6, whose first output is connected to ground and whose second output is connected both to the output terminal of the inverter 7_, and on the first input of the control circuit ( connected to the width modulator 2 ^and to the input of the second voltage level evaluation stage 10 connected to the rectangular pulse generator 2. A reference source 2 is connected to the second input of the control circuit 8.

Generátor 1, pravoúhlých impulsů budí svými pulsy šířkový modulátor 2 a ten dále ovládá budicí stupeň 2 spínacího tranzistoru 4, který budí měničový transformátor 5. Napětí, indukované na sekundárním vinutí vývody ,5 3' měničového transformátoru 5, je usměrněno a vyfiltrováno v usměrňovači s filtrem LC 6, jehož výstup je přiveden jednak na výstupní svorku 2 zdroje, jednak ke vstupu řídicího obvodu 8, který má druhý vstup připojen k výstupu referenčního zdroje 2· Řídicí obvod 8 řídí střídu pulsů šířkového modulátoru 2 z řídicího obvodu 2» v němž srovnává výstupní napětí zdroje z výstupní svorky 7_ s napětím referenčního zdroje 2·The rectangular pulse generator 1 pulses the width modulator 2 with its pulses and further controls the drive stage 2 of the switching transistor 4 which drives the converter transformer 5. The voltage induced at the secondary winding terminals 5 of the converter transformer 5 is rectified and filtered in the rectifier. LC 6, the output of which is connected to the output terminal 2 of the source and to the input of the control circuit 8, which has a second input connected to the output of the reference source 2. The control circuit 8 controls the pulse width of the width modulator 2 from the control circuit 2 power supply output voltage from output terminal 7 with reference power supply voltage 2 ·

V případě překročení možnosti této popsané regulační smyčky začne fungovat druhá zpětná vazba na druhé úrovni napětí, zavedená z výstupní svorky T_ měniče do vstupu vyhodnocovacího stupně 10 druhé úrovně napětí. Při dosažení druhé úrovně napětí se překlopí vyhodnocovací stupeň 10 druhé úrovně napětí a jeho výstup zablokuje generátor 2 pravoúhlých impulsů na dobu, než výstupní napětí zdroje klesne na požadovanou hodnotu první úrovně napětí.If this control loop is exceeded, the second feedback at the second voltage level applied from the inverter output terminal T to the input of the second voltage level evaluation stage 10 will start to function. Upon reaching the second voltage level, the second voltage level evaluation stage 10 is turned over and its output is blocked by the rectangular pulse generator 2 until the output voltage of the source drops to the desired value of the first voltage level.

Zapojení podle vynálezu lze využít při konstrukci palubního leteckého zdroje měničového typu.The wiring according to the invention can be used in the construction of an inverter-type airborne aircraft source.

Claims

1. Connection of single-acting voltage converter circuits with two-stage output voltage regulation characterized in that the rectangular pulse generator (1) is connected to the first input of the width modulator (2), whose output is connected to the input of the excitation stage (3) a base of a switching transistor (4) whose emitter is connected to ground and whose collector is connected to a second terminal (5 ^ 1 of the primary winding of the converter transformer (5), the first terminal (5 ^) of the primary winding of the converter transformer (5) the secondary winding of the converter transformer (5) is connected by both terminals (5 and 5) to a rectifier (6) with an LC filter, the first output of which is connected to ground and the second output of which is connected to the output terminal. the converter (1) to the first input of the control circuit (8) connected to the width modulator (2) and to the evaluation input a second voltage level stage (10) connected to a rectangular pulse generator (1), while a reference source (9) is connected to the second input of the control circuit (8).

Connection according to Claim 1, characterized in that the second stage voltage evaluation stage (10) is a comparator.