DE2950340C2 - DC voltage converter for the stabilized power supply of telecommunications equipment - Google Patents

DC voltage converter for the stabilized power supply of telecommunications equipment

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DE2950340C2 DE19792950340 DE2950340A DE2950340C2 DE 2950340 C2 DE2950340 C2 DE 2950340C2 DE 19792950340 DE19792950340 DE 19792950340 DE 2950340 A DE2950340 A DE 2950340A DE 2950340 C2 DE2950340 C2 DE 2950340C2
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Siegfried Ing.(grad.) 7151 Erbstetten Lechler
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Bosch Telecom GmbH
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ANT Nachrichtentechnik GmbH
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
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    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
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Description

T=T =

+ s-2-dfTi + l)+ s-2-dfTi + l)

daß die beiden Eckfrequenzen v\ und τι so nahe beieinander liegen, daß sich der gewünschte Frequenzgang der Phase ergibt, dabei bedeutet:that the two corner frequencies v \ and τι are so close to each other that the desired frequency response of the phase results, which means:

Γ k Γ k

T\T \ TlTl

dldl

Übertragungsfunktion
statische Verstärkung
Transfer function
static reinforcement

reziproke Eckfrequenz 1
reziproke Eckfrequenz 2
Dämpfungsgrad 1
Dämpfungsgrad 2
reciprocal base frequency 1
reciprocal base frequency 2
Degree of damping 1
Degree of damping 2

Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungswandler zur stabilisierten Stromversorgung nachrichtentechnicher Geräte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs.The invention relates to a DC / DC converter for a stabilized power supply using communications technology Devices according to the preamble of the claim.

Zur Stromversorgung von Nachrichtengeräten mit stabilisierten Spannungen werden impulsbreitengeregelte Durchfluß- und Sperrwandler verwendet. Die Ansteuerung der Schalttransistoren erfolgt mit Impulse konstanter Frequenz und variabler Breite. Die Impulsbreite wird von einem Impulsbreitenregler durch Vergleich der Ausgangsspannung mit einem Sollwert so geregelt, daß die Ausgangsspannung konstant ist. Da die geschlossene Regelschleife in der Siebkette phasendrehende Tiefpässe enthält, treten in der Praxis Schwierigkeiten bezüglich der Stabilität der Regelschleife auf, und die Optimierung solcher Schaltungen in Hinsicht auf die Stabilität erfordert erheblichen experimentellen Aufwand. For the power supply of communication devices with stabilized voltages, pulse-width-regulated ones are used Forward and flyback converters used. The switching transistors are controlled with pulses constant frequency and variable width. The pulse width is determined by a pulse width controller by comparison the output voltage is regulated with a setpoint value so that the output voltage is constant. Since the closed control loop in the sieve chain contains phase-rotating low-pass filters, difficulties arise in practice with regard to the stability of the control loop, and the optimization of such circuits with regard to the Stability requires considerable experimental effort.

Ein Gleichspannungswandler mit der Grundschaltung nach Fig. 1 weist einen typischen Frequenzgang der Phase und des Betrages der Schleifenverstärkung nach F i g. 2 auf. Für eine stabile Regelung ist es wünschenswert, daß die Phase über einen möglichst großen Frequenzbereich einen hohen positiven Wert annimmt. Aus F i g. 2 ist der kritische Regelbereich daran zu erkennen, daß die Phase nur noch sehr geringfügig voreilt.A DC / DC converter with the basic circuit according to FIG. 1 has a typical frequency response Phase and the amount of the loop gain according to FIG. 2 on. For a stable regulation it is desirable that the phase assumes a high positive value over the largest possible frequency range. the end F i g. 2, the critical control range can be recognized by the fact that the phase is only very slightly ahead.

Aus der Zeitschrift Frequenz 31 (1977)4, S. 96 bis 100 und 31 (1977) 5, S. 153 bis 156 ist ein Aufsatz »Stabilisitätsuntersuchungen an impulsbreitengeregelten Durchfluß- und Sperrwandlern« von Erich Pivit bekannt. Die darin beschriebenen Gleichspannungswandler weisen ebenfalls im Frequenzbereich 200 bis 600 Hz eine sehr eerinee Dositive Phase auf.From the journal Frequency 31 (1977) 4, p. 96 to 100 and 31 (1977) 5, p. 153 to 156 there is an article »Stabilisitätsuntersuchungen on pulse-width-controlled forward and flyback converters «by Erich Pivit. the DC voltage converters described therein also have a very high frequency range from 200 to 600 Hz eerinee Dositive Phase on.

Diese Gleichspannungswandler haben alle den Nachteil, daß für viele Anwendungsfälle eine zu geringe Regelgeschwindigkeit erreicht wird, da die Stabilität für höhere Frequenzen wegen zu geringer Phasenvoreilung nicht gewährleistet istThese DC voltage converters all have the disadvantage that, for many applications, the control speed is too low is achieved because the stability for higher frequencies due to insufficient phase lead is not guaranteed

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleichspannungswandler der eingangs genannten Art anzugeben, der mit höherer Regelgeschwindigkeit arbeitet und eine größere Stabilitätsreserve aufweist, so daß Eingangsspannungsstörungen besser ausgeregelt werden können als es bisher bekannt war.The invention is based on the object of providing a DC / DC converter of the type mentioned at the beginning specify who works at a higher control speed and has a greater stability reserve, see above that input voltage disturbances can be regulated better than it was previously known.

Die Aufgabe wird gelöst, wie im Kennzeichen des Anspruchs beschrieben.The object is achieved as described in the characterizing part of the claim.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the figures.

F i g. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung,F i g. 3 shows a block diagram of an arrangement according to the invention,

F i g. 4 zeigt eine Ansführungsform eines Kompensationsverstärkers, F i g. 4 shows an embodiment of a compensation amplifier,

Fi g. 5 zeigt den typischen Frequenzgang von Betrag und Phase der Verstärkung des Kompensationsverstärkers nach F i g. 4,Fi g. 5 shows the typical frequency response of the magnitude and phase of the gain of the compensation amplifier according to FIG. 4,

F i g. 6 zeigt den Betrag und Phase der Schleifenverstärkung eines erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers. F i g. 6 shows the magnitude and phase of the loop gain of a DC / DC converter according to the invention.

Durch das Ein- und Ausschalten der Induktivität im Leistungskreis entstehen Spannungsspitzen, die für die Ausgangsspannung sehr störend sind. Deshalb wird in den Ausgang ein Tiefpaß geschaltet, der die hohen Frequenzen kurzschließt, die in den Spannungsspitzen enthalten sind. Dadurch wird die Ausgangsspannung weitgehend geglättet. Da sich dem Ausgar>gssigna! diese Restwelligkeit überlagert, ist es für die Ableitung der Regelgröße erforderlich, daß die' abgegriffene Ausgangsspannung mit Hilfe eines Integrators nochmals geglättet wird, bevor sie dem Komparator zugeführt wird. Denn schon geringe Störspannungsspitzen beeinflussen den Komparator so stark, daß eine exakte Regelung der Impulsbreite für die Schaltimpulse des gesteuerten Schalters nicht mehr möglich ist.Switching the inductance on and off in the power circuit results in voltage peaks that are important for the Output voltage are very disturbing. Therefore, a low-pass filter is switched in the output, which the high frequencies short-circuits contained in the voltage spikes. This will largely reduce the output voltage smoothed. Since the Ausgar> gssigna! superimposed on this ripple, it is for the derivation of the Controlled variable required that the 'tapped output voltage is smoothed again with the help of an integrator before it is fed to the comparator. Because even small interference voltage peaks influence the comparator so strongly that an exact regulation of the Pulse width for the switching pulses of the controlled switch is no longer possible.

Diese geschilderten Maßnahmen haben aber den Nachteil, daß sie den Frequenzgang der Phase der Schleifenverstärkung in Bezug auf die Stabilität des gesamten Regelkreises negativ beeinflussen; vergleiche dazu F i g. 2.However, these measures have the disadvantage that they reduce the frequency response of the phase of the Affect loop gain negatively with regard to the stability of the entire control loop; compare to this F i g. 2.

Der wesentliche Gedanke der Erfindung ist es, durch Einschalten eines Kompensationsverstärkers zwischen den Integrator und den Komparator den Frequenzgang der Phase der Schleifenverstärkung so zu korrigieren, daß eine ausreichende Stabilitätsreserve gewonnen wird und damit die Regelgeschwindigkeit wesentlich erhöht werden kann.The main idea of the invention is to switch on a compensation amplifier between the integrator and the comparator correct the frequency response of the phase of the loop gain so as to that a sufficient stability reserve is obtained and thus the control speed is increased significantly can be.

Den dazu notwendigen Frequenzgang der Phase der Schleifenverstärkung erhält man mit Hilfe eines rückgekoppelten Kompensationsverstärkers gemäß dem Anspruch, wenn man die beiden Eckfrequenzen η und Ti entsprechend nahe zusammenlegt. Die damit erreichbare Phasenreserve ist relativ hoch.The frequency response of the phase of the loop gain necessary for this is obtained with the aid of a feedback compensation amplifier according to the claim, if the two corner frequencies η and Ti are brought together correspondingly close. The phase reserve that can be achieved with this is relatively high.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Gleichspannungswandler zur stabilisierten Stromversorgung nachrichtentechnischer Geräte, bestehend aus einem Leistungskreis, einem diesem vorgeschalteten gesteuerten Schalter, sowie einem eine Regelschleife bildender Integrator mit nachgeschaltetem, den Schalter steuernden Komparator, wobei zwischen dem Integrator und dem Komparator ein im regelkritischen Frequenzbereich eine hohe positive Phase aufweisender Kompensationsverstärker eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationsverstärker über ein Mehrfach-K-C-Giied rückgekoppelt ist, so daß sich folgende laplacetransformierte Übertragungsfunktion ergibt:DC / DC converter for the stabilized power supply of communications equipment, consisting of from a power circuit, a controlled switch connected upstream of this, as well as a one Integrator forming a control loop with a downstream comparator controlling the switch, wherein between the integrator and the comparator a high positive in the rule-critical frequency range Phase having compensation amplifier is switched on, characterized in that that the compensation amplifier is fed back via a multiple K-C-Giied, so that the following Laplace transformed transfer function gives:
DE19792950340 1979-12-14 1979-12-14 DC voltage converter for the stabilized power supply of telecommunications equipment Expired DE2950340C2 (en)

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