CZ2013514A3 - Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem - Google Patents

Abstract

Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem (Tr), jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno ke zdroji napájení (U1) a druhým koncem k výkonovému spínači (S1), druhý konec výkonového spínače je připojen k druhému konci zdroje napájení, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži (Z1) přes usměrňovač (D3), který při sepnutém výkonovém spínači blokuje napětí sekundáru, s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátoru (C1) a spínače omezovače (S2), jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primáru transformáru a výkonového spínače, druhý konec omezovače je připojen k vývodu zdroje nebo k bodu s potenciálem silně vázaným vůči vývodu zdroje, např. dalším zdrojem napětí nebo dalším kondenzátorem, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a kde řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě napětí na kondenzátoru omezovače, resp. napětí na spojnici primáru a výkonového spínače vůči jinému bodu zapojení, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto napětí.

Description

Aktivní hp7^rátQyý-sgtibbei7cÍarnp (činný bezztrátovv omezuvač) pťo nerezoríaricni tuěníč ikhaek a další ncrezonanční-mčničc a trunsfumiátOTLm/

Oblast techniky:

Vynález se týká spínajících nerezonančních měničů dc/dc druhu flyback a dalších nerezonančních měničů s transformátorem přenášejícím výkon.

Dosavadní stav techniky:

Spínající měniče ( „spínané“ měniče, dc/dc měniče, SMPS) druhu flyback (jednočinný blokující alias zpětnochodý) jsou výhodné pro jejich jednoduchost, láci, snadný návrh, oživení i nastavení, galvanické oddělení výstupu, měnitelnost přenášeného výkonu v širokém rozpětí, možnost více výstupů, jejichž napětí mohou být vyšší než i nižší než vstupní napětí, tato napětí se mohou pohybovat v širokém rozsahu a podle libosti měnit. Stačí jim jediná vinutá součástka (transformátor).

Spínající měniče druhu flyback se však potýkají s nepříznivými jevy způsobenými rozptylovou indukčností transformátoru, zejména s přepětím při vypínání a nutností energii parazitního jevu odvést. Dosud se u jednodušších a méně výkonných měničů používal paralelně zapojený odpor, který svedl proud, který se snaží rozptylová indukčnost udržet, do sebe, čímž omezil napětí špičky a současně zmařil energii na teplo. Napětí špičky je v takovém případě dáno jednoduchým vzorcem U=IxR, při požadavku malého přepětí musí být odpor nízký, což prodlužuje dobu trvání špičky. Pokud je zapojen paralelně s odporem kondenzátor, působí od svého napětí výše jako odpor nulové hodnoty a vstřebává veškerý proud, takže napětí stoupá pouze s nabíjením kondenzátoru podle jeho kapacity. Následně se náboj kondenzátoru vybíjí přes odpor, v mezičasech mezi vypnutími výkonového spínače měniče. Určitou nevýhodou je, že kondenzátor se nabíjí, tedy odebírá energii, od svého výchozího napětí, které bývá blízké nule, takže odebírá energii i z užitečné složky odpovídající zpětnému promítnutí sekundárního napětí na primář. Tomu předchází omezovače s proměnnou odporovou impedancí, tedy varistory a zenerovými diodami (transily), jejichž napěťový práh se vybírá tak aby jejich odpor klesnul až po překročení určitého napětí, takže marní v teplo až energii odpovídající napětí z rozptylové indukčností (při volbě prahového napětí součástky nad napětím sekundám promítnutým na primár). Mají určitou drobnou dobu otevření, na rozdíl od kondenzátoru který pracuje okamžitě (jediné zpoždění zanáší usměrňovači dioda, ale ta se při správném návrhu stihne otevřít dříve než napětí na primáru - resp. výkonovém spínači - naroste, neboť nárůst zpomalí parazitní kapacity. Všechna tato uspořádání měnila energii z rozptylové indukčností na teplo, což mohlo znamenat 10% ztrátu, u měničů na horní hranici běžného použití flybacků (200 W) ztrátu 20 W, které se musely chladit rozměrným chladičem a vynucovaly si použití součástek se zvláštními pouzdry.

Proto se hledaly způsoby jak energii rozptylové indukčností odvést bezztrátově (lossless subbers), buď zpět do zdroje nebo vpřed přes transformátor do zátěže. Již klasickým řešením je použití pomocného vinutí transformátoru, které napěťově podloží špičku přivedenou přes diodu a protlačí ji zpět do zdroje, toto řešení však vyžaduje zvláštní vinutí, je výrobně náročné, drahé, omezuje střídu i napětí. Jiným způsobem je použití kondenzátoru připojeného přes spínací diodu jako dosud, ale doplněného řízeným spínačem, který spíná v protifázi výkonového spínače: active lossless snubber (činný bezztrátový omezovač). V okamžiku vypnutí výkonového spínače začne napětí na sériově řazenými primářem a rozptylovou indukčností narůstat aby udrželo průtok proudu indukčností, otevírá se dioda a proud prochází do kondenzátoru, na kterém narůstá napětí. Nárůst se zastavuje v okamžiku kdy se vyčerpá energie mg pole rozptylové indukčností, v ten okamžik umožňuje sepnutý řízený spínač

• · · · · · • · · · · · · • ··· · · ·«· ·· · ····· průchod proudu opačným směrem - z kondenzátoru zpět do primářů transformátoru, kde je tento proud převeden na sekundární stranu a do výstupu (zátěže). Řízení spínače je ze stejného místa/obvodu jako výkonový spínač flybacku, viz např. national.com Introduction to Forward Power Converters Utilizing Active Clamp Reset.

Dosavadní zapojení mají nectnosti, jednak pomocný spínač (omezovače) je vypínán před sepnutím hlavního spínače aby nedošlo ke zkratu, odvozeno od časování celého měniče, takže kondenzátor omezovače vytváří kmitavý obvod s nejistým okamžikem vypnutí, kdy může dojít opět k přepěťové špičce při nevhodném směru proudu takže buď je nutno omezit střídu nebo volit součástky jen z určitého rozmezí a předem odhadovat rozptylovou indukčnost. Patent US5570278 Clamped continuous flyback power converter je typickou ukázkou, jak řízení spínače omezovače pochází z řízení spínače flybacku, synchronně (s nastavenými určitými časovými mezerami), dokonale je to vidět na tamním Fig. 3: Pomocný spínač je vypínán přednastavený čas před sepnutím výkonového spínače (flybacku), tak že obrácený proud skrz primární vinutí snižuje napětí na výkonovém spínači na nulu.... Pomocný spínač pracuje v podstatě v protitaktu výkonového spínače.... Pomocný spínač je vypínán v takovém časovém předstihu, aby spínání výkonového spínače proběhlo za téměř nulového napětí. (Což není cílem tohoto vynálezu ani způsobem jakým pracuje.) Společný řídící obvod výkonového spínače a pomocného spínače omezovače zajišťuje nezávislé, protifázové, nepřekrývající se časování.

K další četbě o stejném pojetí: „Active clamp in flyback and forward designs“ (Texas instruments slup262.pdf).

US6144564 Single stage power converter and method of operation thereof' společná řídící jednotka výkonového spínače a pomocného spínače omezovače, řídící se podle usměrněného a vyfiltrovaného napětí sekundářů (běžná zpětná vazba) a dle proudu výkonovým spínačem flybacku, za účelem vysokého účiníku. Pomocný spínač u kondenzátoru je spínán v protifázi, inverzním signálem vůči signálu ovládajícím výkonový spínač, „komplementárně“. Podobně US 5146394, US8809448.

US7649757 „Leakage-inductance energy recycling circuit and flyback converter with leakage-inductance energy recycling circuit“ nabíjí kondenzátor omezovače přes diody s primárního vinutí transformátoru, když proud z rozptylové indukčnosti klesne je spojení přes diodu ukončeno (dioda se rozpojí), později (během sepnutí výkonového spínače) je náboj z kondenzátoru odveden do dalšího „obvodu ukládajícího energii“, dalšího kondenzátoru příp. s další indukčnosti, přičemž další osud této energie (když se během činnosti nahromadí) je nejistý („užit pro další účely“). Pomocný spínač je spínán společným řídícím obvodem synchronně s výkonovým spínačem, vztažený k času sepnutí výkonového spínače. Aby bylo možno získat energii z kondenzátoru omezovače je připojen ke třem diodám omezovače. US4441146 Optimal resetting of the transformeťs core in single ended forward converters u dopředného (propustného, forward) měniče je spínač omezovače sepnut když výkonový spínač je rozepnut (v protifázi), na základě času, slouží pro vybíjení magnetizačního proudu transformátoru (zásadní odlišnost od flybacku). Kondenzátor omezovače vytváří rezonanční obvod s magnetizační indukčnosti transformátoru a zajišťuje zrcadlový průběh mg. toku v transformátoru.

US20070263415 měnič s rezonačními kapacitory obsahuje dva kondenzátory. Kondenzátor vytváří s indukčnosti „LC rezonační pod-obvod v sérii s polovodičovým spínačem, jehož časování spínání zajišťuje spínání v nule proudu a/nebo napětí“. (Rezonanční měnič není předmětem této přihlášky, nespoléhá na rezonační kapacitu, ani parazitní, nevyužívá ji.) „A switch mode power supply is formed to use reflected voltage and parasitic capacitance as an energy source for a transformer resonance.... In one embodiment of the invention, the power converter can be, but is not limited to, a flyback converter and further includes a comparator to detect the voltage across the second resonance capacitor and driver means to drive the ·· ···· · ···· • · · · · · • · · · ·

auxiliary switch based on the output statě of said comparator.“ To znamená v rámci nároků, tedy rezonanční měnič. (Předmětem přihlašovaného řešení není rezonační měnič, ani nepracuje v rezonanci, tedy nevyužívá „druhý rezonační kondenzátor“, rezonanční ve smyslu onoho patentu, pracuje odlišně.) Cílem řešení podle onoho patentuje spínání v nule napětí (ZVS). Tomu odpovídá i pojetí onoho komparátoru: „configured such that when the voltage across the primary winding of the transformer is higher than zero, the auxiliary switch will be in the on position. The comparator ... are further configured such that when the voltage across the primary winding of the transformer is equal or lower than zero, the auxiliary switch will be in the off position.“ (Řešení dle této přihlášky běžně pracuje tak, že spínač omezovače je sepnut pokud napětí na kondenzátoru je vyšší než napětí promítnuté ze sekundám.) „the transformer MAY include other parasitic components such as a leakage inductance.“ (Naproti tomu řešení dle této přihlášky zpracovává právě energii rozptylové indukčnosti (která je předmětem práce), nikoli magnetizační energii jádra transformátoru vázanou z indukčnosti primáni do sekundám.) Schváleno po úpravách jako US 7764515. Z nároku 43 výslovně vyplývá, že jejich základní zapojení postrádá „active clamp“, protože teprve může být doplněn k jejich zapojení. Funkce, která se rozumí v obom jako „active clamp“, vůbec není předmětem jejich přihlášky (zatímco tato přihláška se zabývá právě active clamp - činným omezovačem).

Další práce: US7830676, US7760519 aUS8000112.

Tyto měniče přinášejí úspom při nízkém odběm, kdy mohou zvýšit kmitočet. Snižují spínací ztráty, ale ty jsou u nových tranzistorů nízké. Zato energie v rozptylové indukčnosti je věčná. U synchronních omezovačů je nutné povely k vypnutí a zapnutí spínače omezovače přenášet přes 400700 V, např. transformátory, krátkými impulsy přes děliče s malými odpory (podobně jako je to uvnitř IR2127), nebo přes kondenzátory. Nepříjemností je převod řídících povelů od časovače měniče k pomocnému spínači který se pohybuje na potenciálech běžně 700 V s prudkými skoky, převod z 5 V logiky řízení měniče na takové potenciály je pomalý, složitý, vyžaduje vn součástky a někdy i je tepelně ztrátový.

Tyto obtíže řeší uspořádání podle tohoto vynálezu.

Podstata vynálezu:

Základním principem řešení podle tohoto vynálezu je spínání spínače omezovače dle napětí na kondenzátoru, nezávisle na řídícím obvodu výkonového spínače měniče.

Kondenzátor omezovače je nabíjen přes spínač omezovače, jehož sepnutí je odvozeno od napětí/potenciálu na kondenzátoru (příp. od napěťového rozdílu vůči vývodu primáni nebo od potenciálu primáni, rozuměno vývodu který je společný s výkonovým spínačem) nebo napětí/potenciálu na primáni transformátoru nebo odvozeno od průchodu proudu přes kondenzátor nebo diodu (proud může být snímán např. dle napěťového úbytku na diodě). Kondenzátor může být nabíjen i přes diodu od okamžiku, kdy potenciál na primáni překročí potenciál na kondenzátoru.

Kondenzátor po nabití je přes spínač vybíjen do doby, než napětí/potenciál na kondenzátoru (nebo proud) klesne na přednastavenou mez.

O spínání spínače omezovače se stará řídící obvod omezovače, který (na rozdíl od předchozích cizích řešení) nepracuje na základě času vymezeného vůči okamžikům spínání výkonového spínače, nýbrž dle napětí/potenciálu na kondenzátoru. V dalším řešení dle tohoto vynálezu může vypínání být provedeno od čidla proudu kondenzátorem (resp. diodou, spínacím prvkem), při určité hodnotě proudu, proud může být snímán např. dle napěťového úbytku na diodě, spínači, či jiné impedanci, dle mg. účinků. Příkladem oné „určité hodnoty proudu“ může být zmenšení proudu pod nebo na přednastavenou hranici, tato podmínka může být podmíněna další okolností, např. napětím/potenciálem na kondenzátoru menším než určitá mez, nebo časem, nebo předchozím průběhem (např. předchozí hodnoty proudu záporné, t. j.

proud z kondenzátoru do primáni, znaménko sklonu křivky). Některé kombinace těchto principů mohou omezovat použitelnou střídu (kvůli omezení času rozepnutí výkonového spínače na určitou nejmenší dobu zdola), ale v jejich případě vypínání není doprovázeno výraznými zákmity. Jiné kombinace umožňují velmi krátkou dobu rozepnutí výkonového spínače, ale při vypnutí spínače omezovače dochází k výraznému zákmitu, i když neškodnému při správném návrhu měniče.

V základním provedení se řídící obvod omezovače řídí dle napětí na kondenzátoru. Pokud napětí vzroste nad určitou mez, sepne spínač omezovače, pokud je napětí menší než nějaká mez, spínač je vypnut. Typicky jsou meze nastaveny nad napětí sekundám promítané na primář, aby kondenzátor byl připojen jen po dobu dřívější přepěťové špičky, tedy zvládnutí energie rozptylové indukčnosti. Děj začíná vypnutím výkonového spínače, kdy napětí primáru je určeno napětím sekundářů děleno převodem transformátoru plus napětí rozptylové indukčnosti, které může být libovolně vysoké pokud proud není sveden do zátěže, kterou tvoří spínač/dioda omezovače (která spíná) a kondenzátor s napětím na které byl vybit v minulém cyklu, předpokládejme nízké. Napětí kondenzátoru se zvyšuje jak je do kondenzátem ukládán náboj proudu z rozptylové indukčnosti, která se vybíjí výdejem proudu při určitém napětí a energie jejího mg. pole klesá, až spadne na nulu. Napětí na dostatečně velkém kondenzátom povyrostlo o málo, nyní je vyšší než napětí primářů neboť to je složeno už jen z promítnutého napětí sekundám, napětí kondenzátom (přes sepnutý spínač omezovače) začíná protlačovat proud rozptylovou indukčnosti do primáru kde se transformuje do sekundám a přechází do zátěže, výdejem energie pomalu klesá napětí na kondenzátom do okamžiku, kdy poklesne pod mez řídícího obvodu omezovače a ten vypne spínač omezovače, přes který proud procházel. Následuje malá záporná (při správném návrhu neškodná) špička napětí na primáru a děj končí, s kondenzátorem vybitým na napětí dané vypínací mezí řídícího obvodu omezovače, při kterém se v příštím cyklu otevře spínač/dioda a začne opětovné omezení kladné přepěťové špičky transformátoru (jeho rozptylové indukčnosti).

V jednoduchém provedení spínačem omezovače je tranzistor MOSFET, diodou je dioda substrátového přechodu přirozeně obsažená v tranzistom MOSFET.

Jednoduché provedení řídícího obvodu omezovače má na vstupu zenerovu diodu, při jejímž otevření po vzrůstu napětí nad práh je sepnut spínač (MOSFET) a při poklesu napětí pod práh je spínač vypnut.

Velmi jednoduché provedení používá jako základ řídícího obvodu přímo hradlovou elektrodu spínacího MOSFETu, jehož prahové chování spolu s prahem zenerovy diody slouží jako vyhodnocení napěťové úrovně na kondenzátom a sepnutí spínače - kanálu MOSFETu. Zenerka musí mít nízkou parazitní kapacitu, aby při rychlé změně napětí nepřenášela náboj, který by na následující impedanci řídícího obvodu vytvořil nežádoucí nebo nebezpečnou napěťovou špičku. Tam, kde zenerova dioda v jednom pouzdře je příliš výkonově namáhána, je výhodné sestavit zenerku ze sériového řetězce zenerových diod o menším napětí, dalším přínosem je snížení výsledné parazitní kapacity. Vzhledem k neideálnosti zenerkyje vhodné za ní, před vstupem řídícího obvodu omezovače, zařadit paralelně ke vstupu odpor (svádějící nenulový parazitní proud procházející zavřenou zenerkou) a kondenzátor (svádějící nenulový náboj procházející zavřenou zenerkou přes parazitní kapacitu, aniž by se na vstupu řídícího obvodu objevila napěťová špička), aby vstup řídícího obvodu omezovače nebyl přetěžován a nebyl spouštěn falešnými podněty.

V jednoduchém provedení je odpor a malý kondenzátor připojen paralelně k hradlu MOSFETu. Lepší vlastnosti má řídící obvod který ovládá hradlo MOSFETu povely s rychlejším přechodem mezi stavy, provedený např. jednoduše CMOS hradlem, s příp. Schmittovým k. obvodem na vstupu hradla, příp. s posíleným výstupem pro buzení tranzistoru s velkou kapacitou hradla či Millerovou kapacitou. Jednoduše se dá provést

Schmittovým invertorem (nebo NAND nebo NOR hradlem), za kterým je připojen svazek paralelně spojených invertujích hradel pro posílení výstupu.

Řídící obvod omezovače může spínat i vypínat při stejném napětí, nebo při různých úrovních napětí, nebo může být jeho spínání a vypínání odvozeno od jiných vlastností průběhu: rychlosti nárůstu, resp. poklesu napětí, průchodu proudu přes kondenzátor resp. diodu, resp. vnitřní tranzistorovou strukturu MOSFETu. Řídící obvod může obsahovat paměťové chování, klopný obvod, např. nahazovaný úrovní napětí na kondenzátoru (podmínka u větší než Uprahové), nebo průchodem proudu přes diodu sledovaný podle napětí na jejím PN přechodu (s případnou doplňující podmínkou napětí na kondenzátoru větší než...), a vypínaný např. poklesem napětí na kondenzátoru (podmínka u menší než Uprahové) nebo proudem přes spínač menším než prahová hodnota.

Při náběžné hraně spíná např. podle porovnávače napětí na kondenzátoru/kolektoru výkonového spínače flybacku, nebo podle snímače proudu skrz diodu uvnitř spínače omezovače (napětí na diodě které proudu trochu odpovídá, je nelineárně úměrné). Vypínání spínače (přes paměťový k. obvod) může být odvozeno od poklesu napětí pod určitou mez nebo od rychlosti poklesu (uplatní se v případě že výkonový spínač flybacku sepne předčasně a je nutné rychle vypnout spínač omezovače).

Paměťový klopný obvod může být proveden pomocí logických členů (příkladem 2* NAND s výstupy zataženými křížem na vstupy) nebo třeba pomocí kapacity hradla spínačeMOSFETu (např. průchod proudu sepne pomocný tranzistor který nabije hradlo MOSFETu, tím se spínač otevře a drží, pak při poklesu napětí na kondu se sepne druhý pomocný tranzistor a vybije hradlo), nebo třeba obojím (klopný obvod z logických členů vyhodnocuje pomalejší logické podmínky a ovládá hradlo přes odpor, zatímco rychlé vypínání od sestupné hrany napětí vybíjí kapacitu hradla okamžitě přes drátový logický součin (wired-AND)) s výstupem logického klopného obvodu připojeným k hradlu tranzistoru přes odpor (předpokládá se komplementární výstup).

Hystereze je vhodná, neboť zlepšuje stabilitu obvodu a snižuje ztráty.

Zenerovou diodou se myslí součástka s charakteristikou zenerovy diody, tedy prahovým chováním, kdy prvek začne propouštět signál když napětí překročí určitý práh. Kondenzátorem se myslí součástka s vlastnostmi kondenzátoru (pokud bude nalezena nějaká součástka která bude mít stejné schopnosti okamžité akumulace náboje pak nároky zahrnují i její použití na místě kondenzátoru).

Zapojení, tedy umístění prvků v zapojení, může být prohozeno, při zachování principu, např. prvky v sérii (spínač a kondenzátor omezovače) mohou být prohozeny.

Činný (aktivní) omezovač může být doplněn klasickým pasivním omezovačem, např. odporovým nebo transilem, pro případ nepředvídané události.

Při rychlém spínání omezovače je proud primářem při vypnutí výkonového spínače převeden do kondenzátoru, takže na sekundární straně nedochází ke zbytečným ztrátám kvůli pomalu se otvírajícímu výkonovému usměrňovači (vybranému pro velký proud).

Jeden konec omezovače se připojuje k bodu spojení primáru a výkonového spínače flybacku, druhý konec je často připojován k hornímu konci primáru, připojenému k + zdroje Ul. Je však možno omezovač připojit k OV vstupu (zdroje Ul), proud omezovačem se uzavírá přes zdroj, napětí hlídané meze není nutné odvozovat od proměnlivého vstupního nebo výstupního napětí flybacku takže je možné nastavit meze přesně podle potřeb a odolnosti výkonového spínače, využít širší rozmezí.

U dosavadních (synchronních) omezovačů je nutné povely od časovače měniče (ovládajícího výkonový spínač) k vypnutí a zapnutí spínače omezovače přenášet přes 400700 V s prudkými skoky, převod povelů z 5 V logiky řízení měniče na takové potenciály je složitý, což nemusí být nutné při řešení dle tohoto vynálezu, např. když spínač je přemostěn diodou: napětí pro řídící obvod omezovače je snímáno na jednom vývodu kondenzátoru proti

• · · · · ·· · ····· 6 druhému vývodu kondenzátoru, společnému se spínačem omezovače a vstupem i výstupem řídícího obvodu omezovače, tedy celé řízení omezovače „plave“ na jediném společném potenciálu (který tvoří plovoucí zem, ke které jsou vztažena relativně klidná napětí s omezenými změnami), omezovač je zcela nezávislý na zbytku zařízení.

Řídící obvod omezovače je v podstatě nezávislý na řídícím obvodu výkonového spínače, nebo i v určitých hybridních provedeních alespoň do značné míry nezávislý. Řídící obvod omezovače může být připojen i jinými způsoby k jiným částem obvodu, ale bez podstatného ovlivnění principu činnosti podle tohoto vynálezu.

Spínač omezovače může obsahovat diodu, zapojenou paralelně k řízenému spínacímu prvku, tato dioda při nárůstu napětí na primáru/spínači sepne samočinně a umožní průchod proudu kondenzátorem, takže pro sepnutí řízeného spínacího prvku uvnitř spínače je více času a řízení omezovače je jednodušší, nemusí sledovat napětí primářů (aby sepnul spínač) ale jen napětí kondenzátoru (nabíjeném samočinně přes diodu).

Dioda může být doplněna i samostatně ke spínači.

Další možnosti: spínání spínače omezovače podle proudu kondenzátorem, potažmo proudu diodou (paralelní k řízenému spínacímu prvku) uvnitř spínače omezovače, proudu odpovídajícímu proudu kondenzátorem v okamžiku růstu napětí, proudu snímanému dle úbytku napětí na diodě (v MOSFETu) odpovídajícímu (dosti nelineárně) proudu: v okamžiku průchodu nabíjecího proudu kondenzátoru je sepnut spínač omezovače (spínací prvek, tranzistorová struktura MOSFETu), který udrží proud kondenzátorem a primářem i v době kdy dioda již bude zavřená; spínač je později rozepnut např. v okamžiku kdy napětí na kondenzátoru klesne pod přednastavenou hodnotu (snímanou např. přes zenerovu diodu). Řídící obvod omezovače je tvořen např. R-S klopným obvodem asynchronním: na vstup S (set) je přiveden signál z čidla kladného proudu skrz diodu, na vstup R (reset) je přiveden signál ze zenerky. Signál z proudového čidla je možno podmínit dosažením určitého napětí (funkcí AND).

Při řízení spínače omezovače dle proudu může být vypínání spínače omezovače odvozeno od zmenšení proudu kondenzátorem pod nebo na určitou hranici (pokles do mínusu, k nule, vypínání omezovače v nule proudu kondenzátorem omezovače), s případným zohledněním zda se jedná o průchod kladný nebo záporný (proud roste nebo klesá) či o kolikátý průchod se jedná.

V jiné možnosti, spínání řídícího obvodu omezovače podle napětí kondenzátoru/primáru, je možno nastavit napěťovou mez pro spínání řídícího obvodu omezovače pod napětí sekundám (zátěže) promítané na primář, pak ale při sepnutí výkonového spínače flybacku by došlo ke zkratu přes spínač omezovače a kondenzátor Cl, proto musí být v takovém případě spínač omezovače vypnut okamžitě. Příkladem je přímé vypnutí spínače omezovače, v příkladu skutečného provedení se přímo vybije hradlo MOSFETu a následně překlopí klopný obvod (pokud ten to neudělá vzápětí sám z důvodu souvisejícího s pádem napětí), jednou z možností hlídání pádu napětí je snímání rychlosti poklesu potenciálu na spojení primáru transformátoru a výkonového spínače derivačním obvodem (např. C-R článkem s připojeným tranzistorem přímo vybíjejícím hradlo MOSFETu), který může zjistit pád dříve, než by jej zpozorovalo prosté snímání úrovně napětí nastavené nízko.

Výkonový spínač může s výhodou obsahovat paralelní diodu, která samočinně umožňuje průchod záporného proudu (po ukončení sepnutí spínače omezovače) z přepólované rozptylové indukčnosti do zdroje (dioda je obvykle součástí transistoru MOSFET). Dioda může být doplněna i samostatně ke spínači.

• · · · ·s • · · · ♦· • · · · · · · • · · · *· • * · · · · · · • · · ·

Princip vynálezu může být použit i v nerezonančních měničích dopředných (propustných, forward) a jiných spínajících (spínacích, spínaných) měničích s transformátorem, přes který je přenášen výkon, například forward-flyback měničích.

Vynalezeno jest:

Zapojení nerezonančního flybacku (zpětnochodého měniče) s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátoru a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primáru transformátoru a výkonového spínače, druhý konec omezovače je připojen k vývodu zdroje nebo k bodu s potenciálem silně vázaným vůči vývodu zdroje, např. dalším zdrojem napětí nebo dalším kondenzátorem, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače, kde řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě napětí na kondenzátoru omezovače, resp. napětí na spojnici primáru a výkonového spínače vůči jinému bodu zapojení, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto napětí.

Zapojení nerezonančního flybacku (zpětnochodého měniče) s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátoru a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primáru transformátoru a výkonového spínače, druhý konec omezovače je připojen k vývodu zdroje nebo k bodu s potenciálem silně vázaným vůči vývodu zdroje, např. dalším zdrojem napětí nebo dalším kondenzátorem, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a kde řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě napětí na kondenzátoru omezovače, resp. napětí na spojnici primáru a výkonového spínače vůči jinému bodu zapojení, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto napětí, přičemž řídící obvod spíná nebo vypíná spínač omezovače při hodnotě napětí nad zpětně promítnutým napětím sekundám.

Zapojení nerezonančního flybacku (zpětnochodého měniče) s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátem a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primám transformátoru a výkonového spínače, dmhý konec omezovače je připojen k vývodu zdroje nebo k bodu s potenciálem silně vázaným vůči vývodu zdroje, např. dalším zdrojem napětí nebo dalším kondenzátorem, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a kde řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě derivace potenciálu, nebo derivace napětí vůči jinému bodu zapojení, na kondenzátem omezovače, resp. na spojnici primáru a výkonového spínače, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto potenciálu, nebo napětí. Řídící obvod omezovače může dodávat na výstup signál spínající spínač omezovače v době kdy napětí na kondenzátom je větší než určitá mez.

Řídící obvod omezovače může mít ve vstupu zařazenu zenerovu diodu nebo prvek s podobnou prahovou charakteristikou.

Zapojení nerezonančního flybacku (zpětnochodého měniče) s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátom a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primám transformátoru a výkonového spínače, dmhý konec omezovače je připojen k vývodu zdroje nebo k bodu s potenciálem silně vázaným vůči vývodu zdroje, např. dalším zdrojem napětí nebo dalším kondenzátorem, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a kde řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě proudu kondenzátorem omezovače, měřeným v jeho vývodu nebo při průchodu spínačem, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto proudu.

Zapojení nerezonančního flybacku (zpětnochodého měniče) s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátom a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primáru transformátoru a výkonového spínače, dmhý konec omezovače je připojen k • ·· · ·

vývodu zdroje nebo k bodu s potenciálem silně vázaným vůči vývodu zdroje, např. dalším zdrojem napětí nebo dalším kondenzátorem, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a kde paralelně se spínačem omezovače je zapojena dioda, řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě proudu měřeného při průchodu diodou zapojenou paralelně se spínačem omezovače, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto proudu.

Zapojení dle předchozího nebo před-předchozího odstavce, kde vypínání spínače omezovače je odvozeno od snížení proudu kondenzátorem, resp. diodou, resp. spínačem, pod určitou hranici.

Zapojení podle kombinace předchozích odstavců, kde řídící obvod omezovače obsahuje počitadlo průchodů nulou, podle kterého se řídí vypínání spínače omezovače.

Zapojení podle kombinace předchozích odstavců, kde řídící obvod omezovače obsahuje jednotku určující znaménko derivace proudu nebo znaménku směru průchodu proudu nulou, podle kterého se řídí vypínání spínače omezovače.

Zapojení nerezonančního forwardu (propustného, dopředného měniče) s omezovačem dle výše uvedeného principu a znaků.

Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem přes který je přenášen výkon, jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno k výkonovému spínači, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži přes usměrňovač, s omezovačem dle výše uvedeného principu a znaků.

Zapojení podle kombinace libovolných z předchozích odstavců.

Popsané možnosti jsou uvedeny jako příklady k osvětlení, skutečná provedení mohou být i jiná, odpovídající principu vynálezu a jeho znakům.

Nerezonanční měnič umožňuje plné využití jádra transformátoru (k přenosu výkonu). Toto řešení (na rozdíl od cizích) neomezuje střídu a nenutí k proměnnému kmitočtu. Nepotřebuje další vinutí a tedy je levné a dostupné (stačí ZD a běžný obvod CMOS). Šetří energii, je spolehlivé protože není horké. Posunuje hranici použití flybacků přes 400 W a přitom šetří energii (i při 400 W je výkonová ztráta pod 1 W).

Lepší omezovač umožňuje použít flyback pro vyšší výkony, s vyšší účinností, menší tepelnou ztrátou, při menší velikosti, nižší teplotě a tedy vyšší spolehlivosti, s přesněji zajištěnou ochranou proti přepětí a tedy výkonovým tranzistorem na nižší napětí, což zlevňuje výrobky a činí je dostupnější.

Přehled výkresů (popis obrázků na výkresech):

Obr. 1: Dosavadní stav techniky: flyback s pasivním D-RC snubberem (zpětnochodý měnič s pasivním D-RC omezovačem).

Obr. 2: Dosavadní stav techniky: flyback s aktivním omezovačem řízeným společným časovačem 150. Výkonový spínač 110, spínač omezovače 120, kondenzátor omezovače 125, přenos povelů z časovače transformátorem 152.

Obr. 3: Dosavadní stav techniky: zjednodušeně nakreslený princip Obr. 2 (rozdělení transformátoru na tři jádra se netýká principu rozebíraného v této přihlášce).

Obr. 4: Základní princip vynálezu: řídící obvod omezovače RO2 se řídí napětím/potenciálem (nebo hodnotou jemu úměrnou) na kondenzátoru, resp. spojnici primářů a výkonového spínače.

Obr. 5: Doplnění obvodu z Obr. 4 o zenerovu diodu ZD na vstupu řídícího obvodu.

Obr. 6: Další vynalezený princip: řídící obvod RO2 se řídí proudem (nebo hodnotou jemu úměrnou) kondenzátorem, resp. spínačem omezovače, resp. vnitřní paralelně zapojenou diodou.

• · · · • · · · <·

Obr. 7: Omezovač připojen na druhý konec zdroje Ul.

Obr. 8: Příklad uskutečnění: omezovač řídící se napětím na kondenzátoru Cl, se zenerkou na vstupu (ZD složena ze ZD2 .. ZD5), buzení spínače S2 z N-MOSFETu (T2+D2) logickými hradly, schmittův vstup prvního.

Obr. 9: Příklad uskutečnění velmi zjednodušeného provedení omezovače.

Obr. 10: Průběh na primáni flybacku bez omezovače, v ustáleném stavu, měřeno od spojnice primářů a výkonového spínače vůči konci primáru spojenému se zdrojem (+).

Obr. 11: Průběh na primáru flybacku s D-RC nebo transilovým omezovačem.

Obr. 12: Průběh na primáru flybacku s omezovačem dle tohoto vynálezu. Vyznačeno napětí sekundám promítnuté na primář Usec-prim.

Příklady uskutečnění:

Viz Obr. 8 (jako rozvinutí Obr. 5): Zenerovy diody ZD2 až ZD5 jsou pro vlastní princip vynálezu podstatné, určují práh sepnutí a rozepnutí spínače omezovače (původní jedna ZD je rozdělena na několik v sérii pro snížení tepelné zátěže pouzdra a parazitní kapacity). Kondenzátor C2 (jako dělič s parazitní kapacitou zenerek) slouží ke snížení derivační přepěťové špičky při prudkých změnách napětí, ale pro vlastní princip vynálezu není podstatný. Zenerka ZDI s odporem R2 omezují přepěťové špičky za zenerkami, R2 omezuje max. proud zenerkou ZDI, pro vlastní princip nejsou podstatné. Odpor R1 slouží ke svedení parazitního svodového (klidového) proudu skrz zavřené zenerky ZD2 až ZD5 a zbytkového náboje kapacit (zejména C2), aby vstup logického hradla II nespínal na chybné podněty. Spínač S2 je proveden tranzistorem N-MOSFET, obsahujícím substrátovou diodu D2. V okamžiku vypnutí výkonového spínače S1 (Tl+Dl) na pokyn řídícího obvodu RO1 (obvykle podle času, ale je možné i vypínání např. dle proudu skrz S1 pro omezení saturace transformátoru nebo z důvodů regulačních) na primáru (a spojnici Tr-Sl) prudce vzrůstá napětí, omezené jen nabitím parazitních kapacit. V okamžiku, kdy napětí na primáru dosáhne napětí kondenzátoru Cl, otevírá se dioda D2 a proud z rozptylové indukčnosti transformátora je směrován přes kondenzátor Cl, který nabíjí. Pokud napětí na kondenzátoru Cl vzroste nad práh ZD (ZD2-fZD5). tyto se otvírají a na vstupu logického hradla II se objevuje napětí, signál k otevření spínače S2 dodávkou náboje na hradlo MOSFETu omezovače z výstupů hradel 12,13,14.1 když se mg. energie rozptylové indukčnosti Lr vyčerpá a proud ustane, spínač zůstává otevřen neboť napětí na kondenzátoru je na vrcholu - a začíná tlačit proud zpět do rozptylové indukčnosti Lr a primáru transformátora Tr, přes který se transformuje do sekundám a energie odchází přes otevřenou diodu D3 do zátěže Ζ1. Napětí na kondenzátoru Cl klesá, až klesne pod práh ZD a vstup logického hradla ztratí napětí, takže vypne MOSFET S2. Rozptylová indukčnost, ve snaze udržet průtok proudu, vytvoří krátkou zápornou špičku, která se případně uzavírá přes substrátovou diodu Dl MOSFETu S1 a napájecí zdroj Ul, načež poměry v zapojení přejdou k běžným dějům flyback (zpětnochodého) měniče, jelikož omezovač je odpojen rozpojením S2 (T2 je vypnut logickými členy a dioda D2 je polarizována závěrně).

Kondenzátor omezovače musí mít nízkou (sériovou) parazitní impedanci, pro vyšší napětí se osvědčily svitkové kondenzátory.

Klid do práce řídícího obvodu omezovače zanáší hystereze, např. hystereze Schmittova obvodu na vstupu logického hradla II, aleje možné hysterezi dodat i dalšími obvyklými způsoby, nejjednodušeji odporem z výstupu logických hradel 12,13,14 na vstup II. Pro napětí 330 V= (vyhlazených usměrněných síťových 230 V~) byl flyback 400 W osazen výkonovým tranzistorem STP18NM80 a omezovač běžným STP3NK80, trafo navinuto na levném mat. 26, hysterezi a buzení hradla tranzistoru zajistil haléřový HCF4093.

• · · ·

Další zjednodušení tohoto obvodu je možné vypuštěním logických hradel (viz Obr. 9), kdy kapacita hradla MOSFETu slouží jako kondenzátor C2, to ale má nevýhodu v pomalém nabíjení hradla přes odpor R2, který však při správném návrhu dá se též umenšiti až vypustiti, stejně jako ZDI. Celý řídící obvod se pak skládá jen ze ZD (ZD2 až ZD5) a odporu R1. Napájení logických hradel je možno způsoby obvyklými, při nízkém napětí na kondenzátoru Cl děličem z něj, při vysokých napětích (kdy na děliči by vznikala zbytečná tepelná ztráta) je možné napájení z několika závitů na jádru Tr.

Tento omezovač nepotřebuje žádnou vazbu, natož řízení, z řídícího obvodu RO1 flybacku.

Jiné provedení spíná MOSFET omezovače při průchodu proudu přes diodu toho tranzistoru v sérii s kondenzátorem, průchod proudu snímá podle úbytku mezi vývody source a drain MOSFETu, pokud je kladný a větší než 0.6 V, což je zjištěno paralelně připojeným přechodem báze-emitor bipolámího tranzistoru NPN, který při otevření sepne svým kolektorem vstup Set\ klopného obvodu R-S (z členů NAND) ovládajícího hradlo tranzistoru MOSFET: proudové čidlo je provedeno pomocí přechodu bipolámího tranzistoru s emitorem (přes pomocnou diodu v sérii pro blokování záporných napětí) na katodě diody (drainu MOSFETu), s bází bipolámího tranzistoru předpjatou odporem na malou kladnou hodnotu (druhou pomocnou diodou aby se vyvážil úbytek na první pomocné diodě) vůči anodě diody MOSFETu (source MOSFETu), a kolektoru bipolámího tranzistoru přivedeném na vstup S(set) klopného obvodu.

Další možnost: nahazování (když proteče nabíjecí proud kondenzátem tranzistorem/diodou) podmínit přítomností napětí (např. transil 400V a za ním paralelně se vstupem AND hradla odpor 1 kO paralelně s kondenzátorkem 10 nF pro odstranění parazitních špiček).

Pokles napětí na úroveň odlišnou než úroveň spínací může být sledován pomocí transilu 350 V (za transilem kondenzátorek ln následovaný děličem 12 kO /1 kO) spouštějícím vstup Reset\.

Claims (41)

1. TdfthW' Nároky:

   1. Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem (Tr), jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno ke zdroji napájení (Ul) a druhým koncem k výkonovému spínači (S1), druhý konec výkonového spínače je připojen k druhému konci zdroje napájení, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži (Zl) přes usměrňovač (D3) který při sepnutém výkonovém spínači blokuje napětí sekundám, s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátem (Cl) a spínače omezovače (S2), jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primáni transformátoru a výkonového spínače, dmhý konec omezovače je připojen k vývodu zdroje nebo k bodu s potenciálem silně vázaným vůči vývodu zdroje, např. dalším zdrojem napětí nebo dalším kondenzátorem, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě napětí na kondenzátem omezovače, resp. napětí na spojnici primáni a výkonového spínače vůči jinému bodu zapojení, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto napětí.
2. 2. Zapojení dle nároku 1, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače dodává na výstup signál spínající spínač omezovače v době kdy napětí na kondenzátem je větší než určitá mez.
3. 3. Zapojení dle nároku 1, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače má ve vstupu zařazenu zenerovu diodu nebo prvek s podobnou prahovou charakteristikou.
4. 4. Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem, jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno ke zdroji napájení a druhým koncem k výkonovému spínači, dmhý konec výkonového spínače je připojen k drahému konci zdroje napájení, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži přes usměrňovač který při sepnutém výkonovém spínači blokuje napětí sekundám, s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátom a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primáru transformátoru a výkonového spínače, druhý konec omezovače je připojen k vývodu zdroje nebo k bodu s potenciálem silně vázaným vůči vývodu zdroje, např. dalším zdrojem napětí nebo dalším kondenzátorem, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě napětí na kondenzátom omezovače, resp. napětí na spojnici primáru a výkonového spínače vůči jinému bodu zapojení, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto napětí, přičemž řídící obvod spíná nebo vypíná spínač omezovače při hodnotě napětí nad zpětně promítnutým napětím sekundám.
5. 5. Zapojení dle nároku 4, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače dodává na výstup signál spínající spínač omezovače v době kdy napětí na kondenzátom je větší než určitá mez.
6. 6. Zapojení dle nároku 4, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače má ve vstupu zařazenu zenerovu diodu nebo prvek s podobnou prahovou charakteristikou.
7. 7. Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem, jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno ke zdroji napájení a drahým koncem k výkonovému spínači, dmhý konec výkonového spínače je připojen k drahému konci zdroje napájení, sekundární vinutí transformátora je připojeno k zátěži přes usměrňovač který při sepnutém výkonovém spínači blokuje napětí sekundám, s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátem a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primáru transformátora a výkonového spínače, drahý konec omezovače je připojen k vývodu zdroje nebo k bodu s potenciálem silně vázaným vůči vývodu zdroje, např. dalším zdrojem napětí nebo dalším kondenzátorem, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě derivace potenciálu, nebo derivace napětí vůči jinému bodu zapojení, na kondenzátoru omezovače, resp. na spojnici primáru a výkonového spínače, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto potenciálu, nebo napětí.
8. 8. Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem, jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno ke zdroji napájení a druhým koncem k výkonovému spínači, druhý konec výkonového spínače je připojen k druhému konci zdroje napájení, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži přes usměrňovač který při sepnutém výkonovém spínači blokuje napětí sekundám, s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátem a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primám transformátoru a výkonového spínače, dmhý konec omezovače je připojen k vývodu zdroje nebo k bodu s potenciálem silně vázaným vůči vývodu zdroje, např. dalším zdrojem napětí nebo dalším kondenzátorem, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě proudu kondenzátorem omezovače, měřeným v jeho vývodu nebo při průchodu spínačem, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto proudu.
9. 9. Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem, jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno ke zdroji napájení a druhým koncem k výkonovému spínači, druhý konec výkonového spínače je připojen k druhému konci zdroje napájení, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži přes usměrňovač který při sepnutém výkonovém spínači blokuje napětí sekundám, s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátoru a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primám transformátoru a výkonového spínače, druhý konec omezovače je připojen k vývodu zdroje nebo k bodu s potenciálem silně vázaným vůči vývodu zdroje, např. dalším zdrojem napětí nebo dalším kondenzátorem, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a vyznačující se tím, že paralelně se spínačem omezovače je zapojena dioda, řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě proudu měřeného při průchodu diodou zapojenou paralelně se spínačem omezovače, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto proudu.
10. 10. Zapojení dle nároku 8 nebo 9, vyznačující setím, že vypínání spínače omezovače je odvozeno od snížení proudu kondenzátorem, resp. diodou, resp. spínačem, pod určitou hranici.
11. 11. Zapojení podle kombinace libovolných z nároků 8, 9, 10, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače obsahuje počitadlo průchodů nulou, podle kterého se řídí vypínání spínače omezovače.
12. 12. Zapojení podle kombinace libovolných z nároků 8, 9, 10, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače obsahuje jednotku určující znaménko derivace proudu nebo znaménku směru průchodu proudu nulou, podle kterého se řídí vypínání spínače omezovače.
13. 13. Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem, jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno ke zdroji napájení a druhým koncem k výkonovému spínači, druhý konec výkonového spínače je připojen k druhému konci zdroje napájení, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži přes usměrňovač který při vypnutém výkonovém spínači blokuje napětí sekundám, s ·*·· ·· · ·· * ··· «·· · · omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátoru a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primáru transformátoru a výkonového spínače, druhý konec omezovače je připojen k vývodu zdroje nebo k bodu s potenciálem silně vázaným vůči vývodu zdroje, např. dalším zdrojem napětí nebo dalším kondenzátorem, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě napětí na kondenzátoru omezovače, resp. napětí na spojnici primáru a výkonového spínače vůči jinému bodu zapojení, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto napětí.
14. 14. Zapojení dle nároku 13, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače dodává na výstup signál spínající spínač omezovače v době kdy napětí na kondenzátoru je větší než určitá mez.
15. 15. Zapojení dle nároku 13, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače má ve vstupu zařazenu zenerovu diodu nebo prvek s podobnou prahovou charakteristikou.
16. 16. Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem, jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno ke zdroji napájení a druhým koncem k výkonovému spínači, druhý konec výkonového spínače je připojen k druhému konci zdroje napájení, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži přes usměrňovač který při vypnutém výkonovém spínači blokuje napětí sekundám, s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátem a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primám transformátoru a výkonového spínače, dmhý konec omezovače je připojen k vývodu zdroje nebo k bodu s potenciálem silně vázaným vůči vývodu zdroje, např. dalším zdrojem napětí nebo dalším kondenzátorem, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě napětí na kondenzátoru omezovače, resp. napětí na spojnici primáru a výkonového spínače vůči jinému bodu zapojení, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto napětí, přičemž řídící obvod spíná nebo vypíná spínač omezovače při hodnotě napětí nad zpětně promítnutým napětím sekundářů.
17. 17. Zapojení dle nároku 16, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače dodává na výstup signál spínající spínač omezovače v době kdy napětí na kondenzátoru je větší než určitá mez.
18. 18. Zapojení dle nároku 16, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače má ve vstupu zařazenu zenerovu diodu nebo prvek s podobnou prahovou charakteristikou.
19. 19. Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem, jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno ke zdroji napájení a druhým koncem k výkonovému spínači, druhý konec výkonového spínače je připojen k druhému konci zdroje napájení, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži přes usměrňovač který při vypnutém výkonovém spínači blokuje napětí sekundám, s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátem a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primám transformátoru a výkonového spínače, druhý konec omezovače je připojen k vývodu zdroje nebo k bodu s potenciálem silně vázaným vůči vývodu zdroje, např. dalším zdrojem napětí nebo dalším kondenzátorem, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě derivace potenciálu, nebo derivace napětí vůči jinému bodu zapojení, na kondenzátem omezovače, resp. na spojnici primám a výkonového spínače, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto potenciálu, nebo napětí.

    »·· ··· ···

    14 ·· ··· ·· · ··· ··
20. 20. Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem, jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno ke zdroji napájení a druhým koncem k výkonovému spínači, druhý konec výkonového spínače je připojen k druhému konci zdroje napájení, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži přes usměrňovač který při vypnutém výkonovém spínači blokuje napětí sekundářů, s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátoru a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primáru transformátoru a výkonového spínače, druhý konec omezovače je připojen k vývodu zdroje nebo k bodu s potenciálem silně vázaným vůči vývodu zdroje, např. dalším zdrojem napětí nebo dalším kondenzátorem, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě proudu kondenzátorem omezovače, měřeným v jeho vývodu nebo při průchodu spínačem, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto proudu.
21. 21. Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem, jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno ke zdroji napájení a druhým koncem k výkonovému spínači, druhý konec výkonového spínače je připojen k druhému konci zdroje napájení, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži přes usměrňovač který při vypnutém výkonovém spínači blokuje napětí sekundám, s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátem a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primám transformátoru a výkonového spínače, dmhý konec omezovače je připojen k vývodu zdroje nebo k bodu s potenciálem silně vázaným vůči vývodu zdroje, např. dalším zdrojem napětí nebo dalším kondenzátorem, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a vyznačující se tím, že paralelně se spínačem omezovače je zapojena dioda, řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě proudu měřeného při průchodu diodou zapojenou paralelně se spínačem omezovače, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto proudu.
22. 22. Zapojení dle nároku 20 nebo 21, vyznačující se tím, že vypínání spínače omezovače je odvozeno od snížení proudu kondenzátorem, resp. diodou, resp. spínačem, pod určitou hranici.
23. 23. Zapojení podle kombinace libovolných z nároků 20,21, 22, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače obsahuje počitadlo průchodů nulou, podle kterého se řídí vypínání spínače omezovače.
24. 24. Zapojení podle kombinace libovolných z nároků 20, 21, 22, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače obsahuje jednotku určující znaménko derivace proudu nebo znaménku směru průchodu proudu nulou, podle kterého se řídí vypínání spínače omezovače.
25. 25. Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem přes který je přenášen výkon, jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno k výkonovému spínači, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži přes usměrňovač, s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátoru a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primáru transformátoru a výkonového spínače, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě napětí na kondenzátoru omezovače, resp. napětí na spojnici primáru a výkonového spínače vůči jinému bodu zapojení, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto napětí.

    ··· · · · ·· ···»*·* · ·© ··· ··· · ··

    ..... ... .....
26. 26. Zapojení dle nároku 25, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače dodává na výstup signál spínající spínač omezovače v době kdy napětí na kondenzátoru je větší než určitá mez.
27. 27. Zapojení dle nároku 25, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače má ve vstupu zařazenu zenerovu diodu nebo prvek s podobnou prahovou charakteristikou.
28. 28. Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem přes který je přenášen výkon, jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno k výkonovému spínači, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži přes usměrňovač, s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátoru a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primáru transformátoru a výkonového spínače, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě napětí na kondenzátoru omezovače, resp. napětí na spojnici primáru a výkonového spínače vůči jinému bodu zapojení, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto napětí, přičemž řídící obvod spíná nebo vypíná spínač omezovače při hodnotě napětí nad zpětně promítnutým napětím sekundářů.
29. 29. Zapojení dle nároku 28, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače dodává na výstup signál spínající spínač omezovače v době kdy napětí na kondenzátoru je větší než určitá mez.
30. 30. Zapojení dle nároku 28, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače má ve vstupu zařazenu zenerovu diodu nebo prvek s podobnou prahovou charakteristikou.
31. 31. Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem přes který je přenášen výkon, jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno k výkonovému spínači, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži přes usměrňovač, s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátoru a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primáru transformátoru a výkonového spínače, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě derivace potenciálu, nebo derivace napětí vůči jinému bodu zapojení, na kondenzátoru omezovače, resp. na spojnici primáru a výkonového spínače, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto potenciálu, nebo napětí.
32. 32. Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem přes který je přenášen výkon, jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno k výkonovému spínači, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži přes usměrňovač, s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátoru a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primáru transformátoru a výkonového spínače, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě proudu kondenzátorem omezovače, měřeným v jeho vývodu nebo při průchodu spínačem, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto proudu.

    • · · ······ · · · · · • * · · · « · ♦ ·· ··· · · · · · ······« · ·· • ♦ · ··· · ··

    16 ·· ··’ ·· · ··· ··
33. 33. Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem přes který je přenášen výkon, jehož primární vinutí je jedním koncem připojeno k výkonovému spínači, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži přes usměrňovač, s omezovačem skládajícím se ze sériového spojení kondenzátoru a spínače omezovače, jeden konec omezovače je připojen ke spojnici primářů transformátoru a výkonového spínače, výstup řídícího obvodu omezovače je veden na řídící vstup spínače omezovače a vyznačující se tím, že paralelně se spínačem omezovače je zapojena dioda, řídící obvod omezovače ovládající spínač omezovače se řídí na základě proudu měřeného při průchodu diodou zapojenou paralelně se spínačem omezovače, kdy na vstup řídícího obvodu omezovače je přivedena hodnota odvozená z tohoto proudu.
34. 34. Zapojení dle nároku 32 nebo 33, vyznačující se tím, že vypínání spínače omezovače je odvozeno od snížení proudu kondenzátorem, resp. diodou, resp. spínačem, pod určitou hranici.
35. 35. Zapojení podle kombinace libovolných z nároků 32, 33, 34, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače obsahuje počitadlo průchodů nulou, podle kterého se řídí vypínání spínače omezovače.
36. 36. Zapojení podle kombinace libovolných z nároků 32, 33, 34, vyznačující se tím, že řídící obvod omezovače obsahuje jednotku určující znaménko derivace proudu nebo znaménku směru průchodu proudu nulou, podle kterého se řídí vypínání spínače omezovače.
37. 37. Zapojení podle kombinace libovolných předchozích nároků.
38. 38. Zapojení nerezonančního spínajícího měniče napětí s transformátorem (Tr) přes který je přenášen výkon, kde k prvnímu vývodu primárního vinutí transformátoru je připojen první konec sériového spojení kondenzátoru (Cl) omezovače a tranzistoru (T2) omezovače, druhý konec sériového spojení je připojen k druhému vývodu primářů nebo je k němu připojen přes zdroj (Ul) napětí, přičemž k tranzistoru omezovače je paralelně připojena dioda (D2) neboje obsažena ve struktuře tranzistoru, první vývod primárního vinutí je připojen k výkonovému spínači (S1), druhý vývod výkonového spínače je připojen k vývodu zdroje napájení, druhý vývod primárního vinutí je připojen ke zdroji napájení, sekundární vinutí transformátoru je připojeno k zátěži (Zl) přes usměrňovač (D3) který při sepnutém výkonovém spínači blokuje napětí sekundám, vyznačující se tím, že řídící vstup tranzistoru je připojen přes pod-obvod omezovače a zenerovu diodu (ZD) k vývodu kondenzátoru (Cl) opačnému než který je spojen s tranzistorem (T2) omezovače, přičemž pod-obvod se skládá z odporu (Rl) mezi vstupem pod-obvodu za zenerovou diodou a spojnicí tranzistoru (T2) a kondenzátem (Cl), případného kondenzátoru (C2) paralelně k právě zmíněnému odporu (Rl), případného logického členu (I1H4) mezi vstupem podobvodu a výstupem pod-obvodu na řídící vstup tranzistoru, případného pomocného odpom (R2) v sérii se zenerovou diodou, přičemž na místě tranzistoru (T2) může být použita i jiná součástka chovající se jako řízený spínač schopný řízeného vypnutí, přičemž na místě zenerovy diody může být použita i jiná součástka s podobnou prahovou charakteristikou.
39. 39. Zapojení dle nároku 38, kde slovo nerezonanční je nahrazeno slovem rezonanční.
40. 40. Zapojení dle nároku 38, kde sousloví usměrňovač (D3) který při sepnutém výkonovém spínači blokuje napětí sekundám“ je nahrazeno souslovím usměrňovač (D3) který při vypnutém výkonovém spínači blokuje napětí sekundám.
41. 41. Zapojení dle nároku 38, kde slovo nerezonanční je nahrazeno slovem rezonanční a kde sousloví usměrňovač (D3) který při sepnutém výkonovém spínači blokuje napětí sekundám“ je nahrazeno souslovím usměrňovač (D3) který při vypnutém výkonovém spínači blokuje napětí sekundám.