FI109248B - Teholähde ja tasasuuntaajan oikosulkuvirran rajoitusjärjestely - Google Patents

Teholähde ja tasasuuntaajan oikosulkuvirran rajoitusjärjestely Download PDF

Info

Publication number
FI109248B
FI109248B FI991620A FI991620A FI109248B FI 109248 B FI109248 B FI 109248B FI 991620 A FI991620 A FI 991620A FI 991620 A FI991620 A FI 991620A FI 109248 B FI109248 B FI 109248B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
power supply
rectifier
switching
circuit
switching transistor
Prior art date
Application number
FI991620A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI991620A (fi
Inventor
Seppo Pelkonen
Original Assignee
Nokia Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nokia Corp filed Critical Nokia Corp
Priority to FI991620A priority Critical patent/FI109248B/fi
Priority to US10/031,194 priority patent/US6671193B1/en
Priority to AU62846/00A priority patent/AU6284600A/en
Priority to PCT/FI2000/000654 priority patent/WO2001006629A1/en
Publication of FI991620A publication Critical patent/FI991620A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI109248B publication Critical patent/FI109248B/fi

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

109248
Teholähde ja tasasuuntaajan oikosulkuvirran rajoitusjärjestely - Kraftkälla och anordning för att begränsa kortslutningsström av likriktare
KEKSINNÖN KOHDE
5 Keksinnön kohteena on teholähde, joka käsittää oikosulkuvirran rajoitusjärjestelyn. Keksinnön kohteen mukaiseen teholähteeseen kuuluu ensiöpuolen kytkinlohko, muuntajayksikkö ja tasasuuntaaja, johon kuuluu ainakin yksi kytkintransistori. Edelleen keksinnön kohteena on menetelmä teholähteen oikosulkuvirran rajoittamiseksi, johon teholähteeseen kuuluu ensiöpuolen kytkinlohko, muuntajayksikkö ja 10 tasasuuntaaja, johon kuuluu ainakin yksi kytkintransistori.
TEKNIIKAN TASON KUVAUS
Ennestään tunnetaan teholähteitä, joissa on oikosulkuvirran rajoitusjäijestely. Eräässä järjestelyssä mittausvastuksen yli vaikuttavan jännitteen nousun perusteella irrotetaan virran kytkentää transistorilla.
15 Ennestään tunnetaan myös akuista tasajännitteen tuottavia teholähteitä, joihin on .···. järjestetty galvaaninen erotus. Tällaisia teholähteitä käytetään ainakin kiinteiden televerkkojen laitteissa. Tunnetaan yksinkertainen Buck-hakkuri sekä flyback- ja
* » I
‘ * forward-muuttaja. Näistä ehkä tavallisin on forward-muuttaja. Siinä käytetään kyt- kintransistoreja virran katkomiseen tai suunnan kääntämiseen erotusmuuntajan en- '/ 20 siökäämillä ja tasasuuntaajaa toisiokäämille muodostuvan virran tasasuuntaamisek- • · » _ '·' ' si. Tasasuuntaukseen käytetään passiivista diodirakennetta tai tahdistustoimisesti ohjattuja kytkintransistoreja.
. ; : Tarkemmin tutkien tahdistustoimisessa forward-muuttajassa on hakkuri akkujen tasajännitteen kytkemiseksi polariteetiltaan vaihtuvaksi erotusmuuntajan ensiö-. / 25 käämille ja tasasuuntaaja erotusmuuntajan toisiokäämiltä saatavan vaihtojännitteen '... kytkemiseksi hakkuriin tahdistettuna takaisin polariteetiltaan yksisuuntaiseksi jännit- ;·’ teeksi, joka tasataan induktanssin ja kapasitanssin kytkennällä tasajännitteeksi. Te- : : holähteen hakkuri muodostuu pääosin pulssinleveysmodulaattorista ja sillä ohjatta- ·;··* vista ensiöpuolen transistoreista. Vastaavasti tahdistustoiminen tasasuuntaaja muo- 30 dostuu kytkinpiirillä ohjattavista toisiopuolen transistoreista, joka kytkinpiiri saa ohjauksen pulssinleveysmodulaattorilta. Pulssinleveysmodulaattorin ohjauspulsseja 2 109248 säädetään koko hakkuripiiristä lähtevän ulostulosignaalin perusteella, joka ulostulosignaali annetaan takaisinkytkennän avulla pulssinleveysmodulaattorille. Pulssien säätäminen vaikuttaa erotusmuuntajan ensiökäämin transistorien kytkentätilaan. Mahdollisen oikosulkuvirran rajoitus suoritetaan ensiökäämille tasajännitteen kyt-5 kentään käytettävien transistorien kytkentäpulsseja lyhentämällä.
Ongelmana tunnettujen galvaanisesti erotettujen teholähteiden dioditasasuuntaajissa on diodeihin kuluva huomattava teho, joka on esimerkiksi noin 9 % välitettävästä tehosta tapauksissa, joissa lähtöjännite on pienempi kuin 3,3 V.
Edelleen ongelmana tunnetuissa galvaanisesti erotetuissa teholähteissä ja niiden 10 tahdistustoimisissa tasasuuntaajissa on suuri oikosulkuvirta antojohtimissa. Virran suuruus johtuu pääasiallisesti erotusmuuntajan ensiökäämiä syöttäviä transistoreja ohjaavan pulssinleveysmodulaattorin pulssinleveyden alarajasta. Tämä alaraja aiheuttaa erotusmuuntajalle vähimmäiskytkennän, jonka toisiokäämille aiheuttama virta kytketään edelleen puolijaksoittain teholähteen antoon. Teholähteen tasasuun-15 taajan annon oikosulkeutuessa virta kasvaa toisiopuolella merkittävästi ja voi aiheuttaa komponenttien ja jopa piirilevyn vahingoittumisen. Vahingoittuneen osakokonaisuuden ollessa oleellinen osa laitetta, joudutaan yksikkö vaihtamaan uuteen. Laitteita asennettaessa hetkelliset tahattomat oikosulut ovat mahdollisia.
KEKSINNÖN LYHYT KUVAUS
* · * I · ' / 20 Keksinnön tarkoituksena on esittää teholähde ja menetelmä oikosulkuvirran rajoit tamiseksi, johon teholähteeseen kuuluu ensiöpuolen kytkinlohko, muuntajayksikkö ‘ 11' ja tasasuuntaaja, johon kuuluu ainakin yksi kytkintransistori.
• « · 1 · · * · · v · Keksinnön mukaiselle teholähteelle, jossa on oikosulkuvirran rajoitusjärjestely ja johon kuuluu ensiöpuolen kytkinlohko, muuntajayksikkö ja tasasuuntaaja, johon ,:: 25 kuuluu ainakin yksi kytkintransistori, * * · ; * ’ on tunnusomaista se, että • · · * · ’ ; · * - tasasuuntaajan ainakin yhden kytkintransistorin ohjaus on järjestetty katkaistavaksi :,: : ylikuormitustilanteessa ja * · 3 109248 - tasasuuntaaja käsittää ainakin yhden kytkinelimen, joka on kytketty kytkintransis-torin rinnalle, jolloin toisiopuolen tasasuuntaus on järjestetty toteutettavaksi ylikuormitustilanteessa mainitun kytkinelimen avulla.
Keksinnön mukaiselle menetelmälle teholähteen oikosulkuvirran rajoittamiseksi, 5 johon teholähteeseen kuuluu ensiöpuolen kytkinlohko, muuntajayksikkö ja tasasuuntaaja, johon kuuluu ainakin yksi kytkintransistori, on tunnusomaista se, että - mainitun ainakin yhden kytkintransistorin ohjaus katkaistaan ylikuormitustilanteessa ja 10 - toisiopuolen tasasuuntaus toteutetaan ylikuormitustilanteessa olennaisesti ainakin yhden toisiopuolen kytkintransistorin rinnalle kytketyn ainakin yhden kytkinelimen avulla.
Keksinnön mukaisia edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.
15 Keksinnön mukaisessa tahdistustoimisen tasasuuntaajan oikosulkuvirran rajoitusjär- ,···. jestelyssä on toisiokäämin kytkintransistorien rinnalle järjestetty diodit ja kyt- » * • kintransistorien ohjauksen oikosulkutilanteessa katkaiseva kytkentä. Diodien avulla ' .' voidaan oikosulkutilanteessa, jolloin toisiopuolen kytkintransistorit ovat johtamat- *: · * tomassa tilassa, toteuttaa lähtöjännitteen tasasuuntaus. Edullisesti kytkennän lähtöön 20 on järjestetty induktanssikytkentä, jolloin lähtöjännitteen perusteella voidaan ohjata » · · ‘ ‘ pulssinleveysmodulaattoria ja edelleen ensiöpuolen kytkintransistoreita.
i I I
Toisiokäämin kytkintransistorien ohjauksen katkaisu perustuu virransyöttöön ensiö-• käämin kytkintransistorin pulssinkorkeudeltaan vaihtuvasta ohjauslinjasta vahvisti- mella, kondensaattorilla, erotusmuuntajalla ja tasasuuntaussillalla. Ensiökäämin 25 kytkintransistorin ohjauspulssien jäädessä mataliksi ei toisiokäämin kytkintransisto-’,,. reja ohjaava kytkinpiiri saa riittävästi käyttöjännitettä vaan sammuu.
: : : Toiminnan normaalitilaan palaaminen on kuitenkin automaattinen, sillä keksinnön * mukaiset diodit ylläpitävät induktanssin välityksellä ensiökäämin kytkintransistorien ohjausta ja oikosulun poistuttua ohjaus palaa normaaliksi ja toisiokäämin kyt-30 kintransistorien kytkinpiiri alkaa jälleen toimia. Normaalitilassa keksinnön mukaiset 4 109248 diodit johtavat hetken pulssinleveysmodulaattorin antaman signaalin tilan muuttuessa, minkä jälkeen kytkintransistorin kytkeytyessä johtavaan tilaan diodien kautta kulkeva virta on lähes nolla lähes kaiken virran kulkiessa transistorin kautta.
KUVIEN LYHYT SELOSTUS
5 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää tunnetun tekniikan mukaisen virranrajoitusjärjestelyn ominaisku-vaajaa, kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen virranrajoitusjärjestelyn ominaiskuvaajaa, 10 kuvio 3 esittää lohkokaaviota keksinnön erään sovellusmuodon mukaisesta teholähteen kytkennästä, kuvio 4 esittää piirikaaviota keksinnön erään sovellusmuodon mukaisesta teholähteen kytkennästä ja kuvio 5 esittää erästä keksinnön mukaisen menetelmän vuokaaviota.
15 Piirustuksissa käytetään toisiaan vastaavista osista samoja viitenumerolta ja -merkintöjä.
* ♦ > · « I ·
'. ; i KEKSINNÖN EDULLISTEN SUORITUSMUOTOJEN KUVAUS
t « · • · · > * * : Kuviossa 1 esitetään erään tunnetun tekniikan mukaisen virranrajoitusjärjestelyn • i : ominaiskuvaaja. Horisontaaliakselilla nähtävä virtaraja on tässä samalla tarkoitettu ; ’;'; 20 tehoraja, jonka kohdalla virran yhä kasvaessa aletaan rajoittaa kytkentää.
•: ·. Kuviossa 2 esitetään keksinnön mukaisen virranrajoitusjärjestelyn ominaiskuvaaja.
; ·. Horisontaaliakselilla nähdään tässä kuviossa sekä tarkoitettu virtaraja että keksinnön * · mukainen suurin oikosulkuvirta, johon virta oikosulkutapauksessa rajoittuu enimmil-: ' · · lään. Vfm on kytkintransistorin rinnalle kytketyn diodin myötäsuuntainen jännitteen :,. / 25 alenema.
' » ·
Kuviossa 3 esitetään lohkokaavio eräästä DC/DC-teholähteestä, johon on sovellettu keksinnön ideaa. Kuviossa nähdään muuntajan ensiökäämin kytkentä 1, erotus-muuntaja 2, muuntajan toisiokäämin kytkentä 3, tasasuunnatun virran suodatin 4 ja 5 109248 edelleen tasasuuntauksen ohjausta varten syöttömuuntaja 5, hakkurin ohjausyksikkö 6, pulssimuuntaja 7 ja tasasuuntaajan ohjausyksikkö 8. Suodattuneita 4 johdetaan jännitetietoa syöttömuuntajalla 5 hakkurin ohjausyksikköä varten siten, että oikosulun tilanteessa johdetaan pulssimuuntajalla 7 tasasuuntaajan ohjausyksikkö 8 toimi-5 mattoinaan tilaan. Kuviossa esitetään myös katkoviivoin rajoitettuna ensiöpuolen kytkinlohko A, muuntajayksikkö B ja tasasuuntaaja C. Ensiöpiirin kytkinlohkoon A kuuluu muuntajan ensiökäämin kytkentä 1 ja hakkurin ohjausyksikkö 6. Muunta-jayksikköön B kuuluu erotusmuuntaja 2, pulssimuuntaja 7 ja tässä myös syöttö-muuntaja 5. Syöttömuuntaja 5 voi myös olla jaettu tasasuuntaajalle C ja ensiöpuolen 10 kytkinlohkolle A siten, että ensimmäinen kela tai pääkela on tasasuuntaajassa C ja toinen kela tai sivukela on ensiöpuolen kytkinlohkossa A. Tasasuuntaajaan C kuuluu muuntajan toisiokäämin kytkentä 3, suodatin 4 ja tasasuuntaajan ohjaus 8. Muuntajan toisiokäämin kytkentään 3 kuuluu tässä keksinnön mukaisesti paitsi tasasuuntaajan ohjausyksiköllä 8 ohjattavat kytkintransistorit myös kytkintransistorien rinnalle 15 kytketyt toiset kytkinelementit, jotka voivat olla esimerkiksi diodeja.
Kuviossa 4 esitetään piirikaavio eräästä DC/DC-teholähteestä, johon on sovellettu keksinnön ideaa. Induktiokelaa LI käytetään ohjaussignaalin muodostavan elimen eli tässä esimerkinomaisessa suoritusmuodossa pulssinleveysmodulaattorin (PWM Pulse Width Modulator) IC1 käyttöjännitteen VDD muodostamiseen verrannollisena 20 teholähteen ulostulosignaaliin, joka tässä esimerkinomaisessa suoritusmuodossa on ;| lähtöjännite. Kelan LI pääosa LI A on kytkettynä tasasuuntaajan antolinjaan ja toi- . nen osa L1B on kytketty pulssin muodostusosan eli tässä esimerkinomaisessa tapa- uksessa pulssinleveysmodulaattorin IC1 käyttöjännitepiiriin. Tässä esimerkinomai-... sessa suoritusmuodossa käyttöjännitepiiri käsittää diodin Dl ja kondensaattorin Cl 25 jännitteen tasaamiseksi. Näin saatava käyttöjännite VDd vaihtelee tasasuuntaajan
> I I
’ ulostulosignaaliin verrannollisena ja vaikuttaa pulssinleveysmodulaattorin IC1 pulssien korkeuteen sekä edelleen pulssinleveysmodulaattorin antojen out A, out B v : vaikutuksella kytkinpiirin IC2 käyttöjännitteeseen siten, että tasasuuntaajan C teho- ν’ : rajan ylittyessä ja lähtöjännitteen laskiessa kytkinpiirin IC2 toiminta lakkaa. Kyt- 30 kintransistoreilla Ql, Q2 kytketään vuoroittain erotusmuuntajan Tl ensiökäämin • ·, vastaavia puolikkaita A, B ensimmäiseen maadoitukseen gnda ja täten akkujen ne- •' gatiiviseen napaan. Ensiökäämin keskipiste E on kytketty akkujen positiiviseen na- .· · paan. Pulssinleveysmodulaattorin IC1 käynnistysvirta tuodaan akkujen linjalta vas- tuksellaRl.
6 109248
Teholähteen ensiöpuolen kytkinlohko Aja tasasuuntaaja C on erotettu galvaanisesti ilmaraolla muuntajayksikön B erotusmuuntajassa Tl, pulssimuuntajassa T2 ja optisessa erottimessa OPT1.
Tässä esimerkinomaisessa suoritusmuodossa teholähde käsittää järjestelyn, jonka 5 järjestelyn avulla ohjausyksikön kytkinpiiri IC2 saa sekä käyttöjännitteen että ohjaustiedon kytkintransistorien Ql, Q2 ohjauslinjalta vahvistimilla AI, A2, kondensaattoreilla C2, C3 ja käämin toisesta päästä maadoitetulla pulssimuuntajalla T2. Pulssimuuntajan T2 toisiokäämiltä saadaan kondensaattorilla C4, dioditasasuuntai-mella D2, D3, D4, D5 ja suodatuskondensaattorilla C5 kytkinpiirille sekä käyttö-10 jännite ottoihin VDd ja gnd että ohjaustieto ottoon input. Käyttöjännitteen ja ohjaustiedon askelluksen perusteella kytkinpiirin IC2 annot out 1, out 2 aktivoidaan vuorotellen siten, että teholähteen toisiopuolen transistorit Q3, Q4 kytkevät tasasuuntai-men antoon aina polariteetiltaan saman puolen C, D erotusmuuntajasta Tl. Kuitenkin kytkinpiirin IC2 toiminta eli antojen out 1, out 2 aktivointi pysäytetään, mikäli 15 käyttöjännite laskee alle toimintarajan teholähteen annon jännitteen laskettua ylikuormituksessa. Toisiokäämin keskipiste F on sekä maadoitettu toiseen maapotenti-aaliin gnd että kytketty teholähteen negatiiviseksi annoksi. Lisäksi tässä on molempien kytkintransistorien Q3, Q4 rinnalla toiset kytkinelimet, jotka tässä esimerkinomaisessa suoritusmuodossa ovat tasasuuntauksen kannalta myötäsuuntaiset diodit 20 D6, D7, joiden ansiosta oikosulkutapauksessa kytkintransistorien Q3, Q4 ohjauksen ;\j loputtua kytkentäelementille L1A saadaan virtaa pulssinleveysmodulaattoria IC1 . .·. varten, jotta normaali toiminta palautuu oikosulun purkamisen jälkeen. Edelleen ..,.; annon rinnalle on kytketty suodatinkondensaattori C6, jolta saadaan tasajännite Uout.
... Alan ammattimiehelle on selvää, että mainitut toiset kytkinelimet voivat olla myös 25 muita kytkentään sopivia komponentteja kuin diodeja D6, D7.
* · ·
Kokonaistoiminnalle muodostuu hystereesi kytkinpiirin IC2 käynnistys- ja sulku-jännitetasoista. Käynnistysjännitetaso (Tum On) on esimerkiksi 12,5 V ja sulku-,: : jännitetaso (Turn Off) on esimerkiksi 8,3 V. Oikosulkutilaan joutunut teholähde : ·. palautuu normaalitilaan vasta, kun oikosulku on selvästi poistunut.
* · • ‘ 30 Lisäksi kuviossa 4 nähdään, kuinka ensiöpuolen kytkinlohkoon A kuuluvaa pulssin ' ‘ ; muodostusosaa IC1 ohjataan myös ensiövirran voimakkuuden perusteella induktio- “; kelalla L2. Pulssittaiselle virralle IA tasasuunnataan ohjausjännite diodilla D8, vas tuksella R2 ja kondensaattorilla C6. Ohjausjännite syötetään pulssinleveysmodulaat-torin IC1 virrantunnistusottoon CS (Current Sense). Pulssin muodostusosan IC1 7 109248 ohjaus ensiövirran IA perusteella vaikuttaa pulssin leveyteen siten, että virran kasvaessa liikaa pulsseja kavennetaan virran rajoittamista varten.
Edelleen kuviossa 4 nähdään optisesti erotettu tasasuuntaajan C antojännitteeseen Uout verrannollinen takaisinkytkentä ensiöpuolen kytkinlohkon A pulssin muodos-5 tusosan IC1 ohjaamiseksi. Tasasuuntaajan C ulostulosignaaliin eli tässä esimerkinomaisessa suoritusmuodossa antojänniteeseen Uout kytketään vastus R6, R7, R8, R9, RIO, jännitereferenssipiiri IC3 ja kondensaattorikytkennällä C8, C9 optoerottimeen OPT1. Optoerottimen valodiodin OPT ID lähettämä valo aistitaan valotransistorilla OPT1T ja johdetaan pulssinleveysmodulaattorin IC1 takaisinkytkentä FB 10 (Feedback)- ja vertailijaottoon Comp vastuksien R3, R4, R5 ja kondensaattorin C7 kytkennällä. Pulssin muodostusosan IC1 ohjaus tasasuuntaajan C lähtöjännitteen Uout perusteella vaikuttaa pulssien leveyteen siten, että pulssin havaitseminen tasasuuntaajan C annossa aiheuttaa pulssinleveysmodulaattorin IC1 aloittaman pulssin katkaisun ja täten lyhentymisen.
15 Kuviossa 5 on esitetty eräs esimerkinomainen vuokaavio keksinnön mukaisesta menetelmästä oikosulkuvirran rajoittamiseksi. Ensimmäisessä vaiheessa 501 toisiopuo-len kytkintransistoreja Q3, Q4 ohjataan kytkinpiirin IC2 avulla. Kytkinpiiri IC2 saa ohjauksen ohjaussignaalin muodostavalta piiriltä. Ohjaussignaalin muodostavaa pii-: riä ohjataan sen käyttöjännitteen perusteella, joka on ainakin osittain verrannollinen 20 teholähteen ulostulosignaaliin. Näin ollen piirin muodostama ohjaussignaali muodostetaan ainakin osittain teholähteen ulostulosignaalin perusteella. Ylikuormitusti-....: lanteessa 502 tässä esimerkinomaisessa suoritusmuodossa katkaistaan toisiopuolen kytkintransistorien Q3, Q4 ohjaus 503 ja toisiopuolen tasasuuntaus toteutetaan 504 olennaisesti toisiopuolen kytkintransistorien rinnalle kytkettyjen kytkinelimien 25 avulla. Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön mukainen menetelmä voidaan toteuttaa myös toisella tavalla kuin mitä edellä on esitetty.
; Edellä on esitetty push-pull-tyyppinen teholähde, mutta keksintö soveltuu myös . muun tyyppisiin teholähteisiin.
·’ Tarkastellaan esimerkkinä oikosulkuvirran rajoittumista ja normaalitilan palaamista '·’ ; 30 asennettaessa jännitteellistä puhelinkeskuksen tms. yksikköä. Akkujännite on tässä tapauksessa esimerkiksi 48 V. Teholähde on jännitteellinen. Oikosulun aiheutuessa teholähteen antama virta Iout nousee yli kuormituksen virtarajan ja antojännite Uout laskee, mikä aiheuttaa pulssinleveysmodulaattorin IC1 pulssien jännitteen laskun sekä kytkinpiirin IC2 saaman käyttöjännitteen Vdd laskun toimintarajan alapuolelle, 8 109248 minkä seurauksena tasasuuntaajan kytkintransistorien Q3, Q4 aktivointi keskeytyy. Diodien D6, D7 läpäisemä virta pitää kuitenkin kytkinelementin L1A, L1B aktiivisena. Lisäksi pulssinleveyttä pienennetään ensiövirran IA tunnistuskytkennällä CS ja tasasuuntaajan C antojännitteen Uout takaisinkytkennällä FB. Kun asentaja havaitsee 5 aiheuttamansa oikosulun ja siirtää yksikön oikeaan paikkaan, kohoaa kytkinelemen-tin LI A, L1B välittämä jännite ja kytkinpiiri IC2 käynnistyy jälleen ja normaali toi-siopuolen kytkintransistoreiden Q3, Q4 tahdistustoiminen käyttö jatkuu.
Näin virta Iout rajoittuu oikosulun aikana ensiöpuolen kytkinlohkon A pulssinle-veysmodulaattorin IC1 pulssin kytkemän ensiöpuolen kytkintransistorin, erotus-10 muuntajan ja tasasuuntaajan C diodien D6, D7 myötäsuunnassa toisiopuolella muodostamaan kytkentään.
Tasasuuntaajan C annon ollessa irti induktiokelalle LI A muodostuu jännite erotus-muuntajalta Tl kytkettävän amplitudiltaan vaihtuvan jännitteen ja kondensaattorin C6 ansiosta.
15 Kytkintransistorina käytetään yleisesti kanavatransistoria (FET Field Effect Transistor). Pulssinleveysmodulaattorina IC1 ja kytkinpiirinä IC2 käytetään esimerkiksi valmista mikropiiriä, kuten tyyppiä Unitrode UCC3808.
1 « :' ·, · Keksintö sopii parhaiten teholtaan yli 20 W:n laitteille, jolloin ohjauspiirin kulutta- . , ·. ma teho on pienempi kuin saavutettava hyöty.
20 Alan ammattimiehelle on selvää, että vaikka edellä on esitetty ainoastaan yksi kek sinnön mukainen edullinen suoritusmuoto, voidaan tässä esitettyä keksinnöllistä ’ * ajatusta soveltaa vastaavalla tavalla myös muihin teholähderatkaisuihin. Yleisesti ottaen keksintöä voidaan soveltaa oheisten patenttivaatimusten määrittelemän kek-; ; sinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (10)

  1. 9 109248 , 1. Teholähde, jossa on oikosulkuvirran rajoitusjärjestely ja johon kuuluu ensiö- puolen kytkinlohko (A), muuntajayksikkö (B) ja tasasuuntaaja (C), johon kuuluu ainakin yksi kytkintransistori (Q3, Q4), 5 tunnettu siitä, että - tasasuuntaajan ainakin yhden kytkintransistorin (Q3, Q4) ohjaus on järjestetty katkaistavaksi ylikuormitustilanteessa ja - tasasuuntaaja käsittää ainakin yhden kytkinelimen, joka on kytketty kytkintransistorin (Q3, Q4) rinnalle, jolloin toisiopuolen tasasuuntaus on järjestetty toteutetta- 10 vaksi ylikuormitustilanteessa mainitun kytkinelimen avulla.
  2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että mainittu ainakin yksi kytkinelin on diodi (D6, D7).
  3. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että teholähde käsittää » · ' · _: 15 - pulssin muodostusosan (IC1) ensiöpuolen kytkinlohkon ohjaamiseksi ja teholäh- . . ·. teen ulostulosignaaliin verrannollisen ohjaussignaalin muodostamiseksi, ja - kytkinpiirin (IC2) kytkintransistorien (Q3, Q4) ohjaamiseksi mainitun ohjaussignaalin perusteella.
  4. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että se käsittää kyt- • : 20 kentäelementin (5; L1A, L1B) teholähteen ulostulosignaaliin ainakin osittain ver- . ·’ ·’ rannollisen signaalin kytkemiseksi pulssin muodostusosalle (IC1). , 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että mainittu kyt- kentäelementti (5; L1A, L1B) käsittää teholähteen antolinjaan kytketyn pääkelan : · : (LIA) ja pulssin muodostusosan (IC 1) käyttöjännitepiiriin kytketyn toisiokelan 25 (L1B).
  5. 6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että se käsittää järjestelyn kytkinpiirin (IC2) käyttöjännitteen muodostamiseksi ainakin osittain maini- 10 109248 tun teholähteen ulostulosignaaliin ainakin osittain verrannollisen signaalin perusteella.
  6. 7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että mainittu teholähteen ulostulosignaaliin ainakin osittainen verrannollinen signaali on ainakin osit- 5 tain verrannollinen teholähteen lähtövirran suuruuteen.
  7. 8. Menetelmä teholähteen oikosulkuvirran rajoittamiseksi, johon teholähteeseen kuuluu ensiöpuolen kytkinlohko (A), muuntajayksikkö (B) ja tasasuuntaaja (C), johon kuuluu ainakin yksi kytkintransistori (Q3, Q4), tunnettu siitä, että 10. mainitun ainakin yhden kytkintransistorin (Q3, Q4) ohjaus katkaistaan ylikuormi tustilanteessa ja i - toisiopuolen tasasuuntaus toteutetaan ylikuormitustilanteessa olennaisesti ainakin yhden toisiopuolen kytkintransistorin (Q3, Q4) rinnalle kytketyn ainakin yhden kytkinelimen avulla. ; 15 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun ai- nakin yhden toisiopuolen kytkintransistorin (Q3, Q4) ohjaussignaali muodostetaan ; ainakin osittain teholähteen ulostulosignaalin perusteella. » <» «
  8. 10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun oh-'.. jaussignaalin muodostavan elimen käyttöjännite muodostetaan ainakin osittain teho- 20 lähteen ulostulosignaaliin ainakin osittain verrannollisen signaalin perusteella. • · * · » I :·. | ‘; 11 109248
FI991620A 1999-07-19 1999-07-19 Teholähde ja tasasuuntaajan oikosulkuvirran rajoitusjärjestely FI109248B (fi)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI991620A FI109248B (fi) 1999-07-19 1999-07-19 Teholähde ja tasasuuntaajan oikosulkuvirran rajoitusjärjestely
US10/031,194 US6671193B1 (en) 1999-07-19 2000-07-19 Power source and arrangement for restricting the short-circuit current or rectifier
AU62846/00A AU6284600A (en) 1999-07-19 2000-07-19 Power source and arrangement for restricting the short-circuit current of rectifier
PCT/FI2000/000654 WO2001006629A1 (en) 1999-07-19 2000-07-19 Power source and arrangement for restricting the short-circuit current of rectifier

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI991620 1999-07-19
FI991620A FI109248B (fi) 1999-07-19 1999-07-19 Teholähde ja tasasuuntaajan oikosulkuvirran rajoitusjärjestely

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI991620A FI991620A (fi) 2001-01-20
FI109248B true FI109248B (fi) 2002-06-14

Family

ID=8555089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI991620A FI109248B (fi) 1999-07-19 1999-07-19 Teholähde ja tasasuuntaajan oikosulkuvirran rajoitusjärjestely

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6671193B1 (fi)
AU (1) AU6284600A (fi)
FI (1) FI109248B (fi)
WO (1) WO2001006629A1 (fi)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6831847B2 (en) * 2000-11-20 2004-12-14 Artesyn Technologies, Inc. Synchronous rectifier drive circuit and power supply including same
US7009855B2 (en) * 2001-10-26 2006-03-07 Minebea Co., Ltd Synchronous rectifier circuit
US6597587B1 (en) * 2002-04-02 2003-07-22 The University Of Hong Kong Current driven synchronous rectifier with energy recovery using hysterisis driver
JP3841049B2 (ja) * 2002-12-27 2006-11-01 ヤマハ株式会社 電源回路
US20050024897A1 (en) * 2003-07-28 2005-02-03 Ta-Yung Yang Synchronized rectifying controller for a forward power converter
WO2005076444A1 (en) * 2004-01-09 2005-08-18 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Dc/dc converter and decentralized power generation system comprising a dc/dc converter
US20060245218A1 (en) * 2005-04-28 2006-11-02 Astec International Limited Driving synchronous rectifiers across the isolation barrier
JP2008048485A (ja) * 2006-08-11 2008-02-28 Toyota Industries Corp 直流交流変換装置、および直流交流変換装置の過電流保護方法
US7974108B2 (en) * 2007-10-29 2011-07-05 System General Corp. Synchronous rectifying circuit for offline power converter
US7616457B2 (en) * 2007-11-20 2009-11-10 System General Corp. Synchronous regulation circuit
US7903440B2 (en) * 2007-11-23 2011-03-08 System General Corp. Synchronous regulation circuit and method for providing synchronous regulation for power converters
TWI371910B (en) * 2008-05-02 2012-09-01 Chimei Innolux Corp Inverter circuit
CN101345487B (zh) * 2008-05-21 2014-03-12 英飞特电子（杭州）股份有限公司 原边采样电流控制同步整流驱动电路
US7969694B2 (en) * 2008-08-13 2011-06-28 Infineon Technologies Ag Diode loss detection for low side MOSFET of a synchronous output stage
US7944713B2 (en) * 2009-02-06 2011-05-17 Pi International Ltd. Electric power conversion circuit having transfer gain variable by pulse-width modulation
US8300440B2 (en) * 2009-12-04 2012-10-30 ConvenientPower HK Ltd. AC-DC converter and AC-DC conversion method
WO2011081255A1 (en) * 2009-12-30 2011-07-07 Smart Power Solutions, Inc. Switching mode power supply
US10903753B2 (en) * 2011-03-29 2021-01-26 Texas Instruments Incorporated Resonant isolated converters for power supply charge balancing systems and other systems
DE102012207773A1 (de) * 2012-05-10 2013-11-14 Robert Bosch Gmbh Balkendetektor
CN102969912B (zh) * 2012-10-23 2014-08-13 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 控制和驱动电路及方法
US10236777B2 (en) * 2017-08-09 2019-03-19 L3 Cincinnati Electronics Corporation Magnetically isolated feedback circuits and regulated power supplies incorporating the same
US10530235B1 (en) * 2018-06-20 2020-01-07 Champion Microelectronic Corporation Systems for and methods of synchronous rectification in a switching power converter
JP7168422B2 (ja) * 2018-11-22 2022-11-09 ローム株式会社 絶縁型ｄｃ／ｄｃコンバータ、ａｃ／ｄｃコンバータ、電源アダプタ及び電気機器
US11165352B2 (en) 2020-01-16 2021-11-02 L3 Cincinnati Electronics Corporation Capacitively isolated feedback circuits and regulated power supplies incorporating the same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4870555A (en) * 1988-10-14 1989-09-26 Compaq Computer Corporation High-efficiency DC-to-DC power supply with synchronous rectification
DE4315906A1 (de) 1993-05-12 1994-11-17 Philips Patentverwaltung Stromversorgungsschaltung
EP0741447A3 (en) * 1995-05-04 1997-04-16 At & T Corp Method and device for controlling a synchronous rectifier converter circuit
JPH09103073A (ja) * 1995-10-05 1997-04-15 Fujitsu Denso Ltd Ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP3467361B2 (ja) * 1995-12-27 2003-11-17 富士通株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータ及び当該ｄｃ−ｄｃコンバータを制御する制御回路
US6069802A (en) * 1998-07-31 2000-05-30 Priegnitz; Robert A. Transformer isolated driver and isolated forward converter

Also Published As

Publication number Publication date
FI991620A (fi) 2001-01-20
AU6284600A (en) 2001-02-05
WO2001006629A1 (en) 2001-01-25
US6671193B1 (en) 2003-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI109248B (fi) Teholähde ja tasasuuntaajan oikosulkuvirran rajoitusjärjestely
RU2672260C2 (ru) Резонансный dc-dc преобразователь мощности с управлением включением и выключением
EP1178591B1 (en) Power supply device with detection of malfunctioning
US6608768B2 (en) Use of a rectified image voltage for controlling the switch on the primary side of a switched-mode power supply
US5077652A (en) Dual feedback loop DC-to-AC converter
CN101371621B (zh) 一种用于电子转换器的保护设备、相关转换器和方法
CN105450005A (zh) 使用打嗝模式的电力过载保护
US4937722A (en) High efficiency direct coupled switched mode power supply
JP3475888B2 (ja) スイッチング電源装置
US6233165B1 (en) Power converter having a low voltage regulator powered from a high voltage source
CN101373925B (zh) 供电装置
US6898091B2 (en) Circuit configuration comprising a control loop
WO1999039427A1 (en) Flyback converter with limited output power
US20060193153A1 (en) Power supply
WO1994018748A1 (en) Control circuit for a switching dc-dc power converter including a controlled magnetic core flux resetting technique for output regulation
US6625042B2 (en) Power supply arrangement comprising a DC/DC converter with primary-side control loop
US10615681B2 (en) Switching power supply circuit
US6608769B2 (en) Switched mode power supply with a device for limiting the output voltage
JP2001161065A (ja) スイッチング電源装置及びそれを用いたａｃアダプタ
JP2005176535A (ja) スイッチング電源装置
JPH1189113A (ja) 無停電電源装置
EP1341144B1 (en) Power circuit for a plasma display
KR200156377Y1 (ko) 전원공급장치의 과부하 보호회로
JPS60226772A (ja) スイツチング電源
US20030210504A1 (en) Boost-type switching power device

Legal Events

Date Code Title Description
MA Patent expired