FI112991B - Hakkurivirtalähdejärjestely - Google Patents

Description

2 112991

Hakkuriv±rtalähdej ärjestely Tämän keksinnön kohteena on hakkurivirtalähdejärjestely, joka käsittää vähintään kaksi hakkurityyppistä 5 muuntajallista virtalähdettä, joiden lähdöt on kytketty rinnan.

Kuten edeltävästä ilmenee, keksintö koskee nimenomaisesti sellaista hakkurivirtalähdejärjestelyä, jossa on ainakin kaksi keskenään rinnan kytkettyä hakkurityyppistä 10 virtalähdettä. Tyypillisesti tällaisten rinnan kytkettävien hakkurityyppisten virtalähteiden lähtöjännitteiden valvonnassa käytetään ns. erotusdiodia. Tällaisella erotus-diodilla on kuitenkin huomattava virtalähteen hyötysuhdetta alentava vaikutus varsinkin yhä yleisemmin käytetyissä 15 matalan lähtöjännitteen (esimerkiksi 2,1 V ja 3,3 V) virtalähteissä .

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on tuoda esiin hakkurivirtalähdejärjestely, jossa yksittäiset hakkuri-tyyppiset virtalähteet voidaan kytkeä rinnan ilman, että 20 kunkin hakkurivirtalähteen lähdössä tarvitaan erotus-diodia. Edelleen keksinnön tavoitteena on aikaansaada hak- • · .. kurivirtalähdejärjestely, jonka avulla hyvin yksinkertai- *. , sin välinein kyetään valvomaan kunkin rinnankäyvän hakku- • » · ’· rivirtalähteen toimintaa ja antamaan hälytys erilaisista '· 25 vikatiloista.

Edellä mainitut tavoitteet saavutetaan keksinnön V · mukaisen hakkurivirtalähdejärjestelyn avulla, jolle on tunnusomaista, että kukin rinnankytketty hakkurivirtalähde käsittää välineet muuntajan toisiojännitteen pulssisuhtee- • t 30 seen verrannollisen jännitteen kehittämiseksi vertailujän-’ , nitelähtöön, että kunkin rinnankytkettävän hakkurivirta lähteen vertailujännitelähdöt on kytketty yhteen ja että I ! ) » « ' * kukin rinnankytketty hakkurivirtalähde lisäksi käsittää : välineet vertailujännitelähdön kautta kulkevan virran ha- ; 35 vaitsemiseksi ja tähän virtaan verrannollisen korjausjän- 2 112991 nitteen kehittämiseksi hakkurivirtalähteen lähtöjännitteen korjaamiseksi.

Keksinnön mukaisessa järjestelyssä kunkin hakkurivirtalähteen pulssisuhteeseen verrannollista jännitettä 5 verrataan muiden rinnalla olevien hakkureiden vastaavaan, keskimääräiseen jännitteeseen ja näin saadulla erojännit-teellä korjataan hakkurivirtalähteen lähtöjännitettä siten, että pulssisuhde pienelläkin kuormalla pysyy yhtä suurena muiden hakkurivirtalähteiden kanssa, joten kaikki 10 rinnankytketyt hakkurivirtalähteet pysyvät käynnissä myös pienellä kuormalla.

Edullisesti kukin rinnankytkettävä hakkurivirtaläh-de lisäksi käsittää ylijännitekomparaattorin hakkurivirtalähteen lähtöjännitteen vertaamiseksi ennalta määrättyyn 15 nimellisjännitteeseen ja välineet lähtöjännitteen korjaus-jännitteen katkaisemiseksi lähtöjännitteen ylittäessä ni-mellisjännitteen. Jos siis jonkin hakkurivirtalähteen läh-töjännite, joka rinnankytkennän johdosta on sama kaikilla rinnankytketyillä hakkurivirtalähteillä, nousee yli nor-20 maali- tai nimellistasonsa, niin ylijännitekomparaattori t. katkaisee lähtöjännitteen korjauksen ja samalla käynnissä- pidon, joten kunnossa olevien hakkurivirtalähteiden säätö-", . piiri katkaisee niiden toiminnan ja käyntiin jää vain yli- *; * jännitteen aiheuttava viallinen hakkurivirtalähde.

'· 25 Edelleen on edullista, että kukin rinnankytkettävä ,·.· hakkurivirtalähde lisäksi käsittää jännitekomparaattorin V · vertailujännitteen vertaamiseksi ennalta määrättyyn mini mi jännitteeseen hakkurivirtalähteen käynnissäolon havait-semiseksi ja välineet käynnissäolotiedon ja ylijännitetie-30 don yhdistämiseksi ja hälytyksen antamiseksi riippuvaises- ’ , ti näiden tietojen yhdistelmästä. Kehittämällä vertailu- [ jännitteestä komparaattorin avulla tieto, joka ilmaisee hakkurivirtalähteen käynnissäolon ja yhdistämällä tämä ; tieto ylijännitekomparaattorilta saatavaan ylijännitetie- ; 35 toon voidaan siinä tilanteessa, että ylijännitettä on ole- I i 3 112991 massa ja hakkurivirtalähde toisaalta on käynnissä, saada kyseiselle hakkurivirtalähteelle synnytettyä ylijännitehä-lytystieto. Toisaalta, jos hakkurivirtalähde ei ole käynnissä ja samalla vaikuttaisi olevan olemassa tilanne, jos-5 sa ei ole ylijännitettä, annetaan hakkurivirtalähteestä viallisuushälytys.

Edelleen on edullista, että kukin rinnankytkettävä hakkurivirtalähde lisäksi käsittää alijännitekomparaatto-rin hakkurivirtalähteen lähtöjännitteen vertaamiseksi en-10 naita määrättyyn nimellisjännitteeseen ja välineet hälytyksen antamiseksi lähtöjännitteen alittaessa nimellisjän-nitteen.

Seuraavassa keksinnön mukaista hakkurivirtalähde-järjestelyä kuvataan yksityiskohtaisemmin viitaten ohei-15 seen piirustukseen, jonka kuviossa on esitetty keksinnön mukaisen hakkurivirtalähdejärjestelyn yhden rinnankytket-tävän hakkurivirtalähteen toiminnallinen lohkokaavio.

Kuviossa on viitenumerolla 1 merkitty muuntajalla 2 varustettua hakkurivirtalähdettä, joka siten voi olla esi-20 merkiksi forward-tyyppinen hakkurivirtalähde. Tähän hakku-• rivirtalähteeseen 1 sisältyviä muita komponentteja muunta- jaa 2 lukuunottamatta on merkitty viitenumerolla 3 varus- • : · , tetulla lohkolla, josta lähtöjännite Uout saadaan. Tällai- • · ’· ’· nen esimerkiksi forward-tyyppinen hakkurivirtalähde alalla ’· · 25 on täysin tavanomainen eikä sitä ja sen toimintaa tässä \ .· yhteydessä näin ollen kuvata lähemmin.

V · Keksinnön mukaisesti hakkurivirtalähteen 1 muunta jan 2 toisiojännitteen pulssisuhdetta tarkkaillaan muunta-maila se lohkon 4 esittämällä D/U-muuntimella pulssisuh- • > 30 teeseen verrannolliseksi jännitteeksi Uref. Hakkurivirta- I · lähteen pulssisuhteellahan tarkoitetaan pulssin leveyden t > « ja jakson suhdetta. Pulssisuhde on siten aina välillä 0...1, koska se kuvaa sitä osuutta, joka pulssin leveydel-• lä on koko jakson pituudesta. Juuri tämän pulssisuhteen . 35 avulla säädetään hakkurivirtalähteen lähtöjännitettä ja 4 112991 tämä keskimääräinen lähtöjännitehän luonnollisesti muodostuu sitä korkeammaksi, mitä suurempi pulssisuhde on eli mitä pitemmän osan pulssin leveys kattaa koko jakson kestosta .

5 Keksinnön mukaisessa järjestelyssä lohkolla 4 kehi tetty pulssisuhteeseen verrannollinen jännite Uref muodostaa merkittävän osan. Kytkemällä rinnankäyvien hakkurivir-talähteiden vertailujännitteet suoraan toisiinsa, kyetään helposti kehittämään ohjausjännite kutakin hakkurivirta-10 lähdettä varten siten, että niiden lähtöjännitteet Uout saadaan samalle tasolle. Jos nimittäin lähdön Uref kautta kulkee virtaa, merkitsee tämä sitä, että rinnankytkettyjen hakkurivirtalähteiden pulssisuhde on ollut erilainen ja siten tähän pulssisuhteeseen verrannolliset jännitteet 15 Uref ovat poikenneet toisistaan. Tarkkailemalla tätä vir-! taa esimerkiksi lohkon 4 vertailujännitelähdön kanssa sar- jaankytketyn vastuksen 5 yli vahvistimen 6 avulla kyetään kehittämään tähän virtaan verrannollinen korjausjännite Ucor. Piirustuksessa esitetyssä kytkennässä tämä Ucor on 20 kytketty lohkoon 3, jossa sitä käytetään hakkurivirtaläh- . teen lähtöjännitteen Uout tason asetteluun siten, että • * · virta vastuksen 5 kautta saadaan mahdollisimman pieneksi.

: '* Keksinnön mukaista hakkurivirtalähdejärjestelyä • · kyetään yksinkertaisesti edelleen täydentämään käyttämällä * · ·. S 25 hyväksi pulssisuhteeseen verrannollista jännitettä Uref.

> '· Jos nimittäin tämä vertailujännite Uref on hyvin pieni tai .* nolla, tarkoittaa tämä sitä, että pulssisuhde on hyvin pieni ja siten hakkurivirtalähde ei ole käynnissä. Tämä vertailu suoritetaan komparaattorilla 9, jossa jännitettä • » ,* ·. 30 Uref verrataan pieneen ennalta määrättyyn jännitetasoon, t · jota voidaan nimittää vaikkapa minimijännitteeksi. Tämän minimijännitteen alittuessa katsotaan hakkurivirtalähteen • pysähtyneen ja tämä tieto välitetään lohkoille 10 ja 11, : ’. joissa se yhdistetään ylijännitetietoon komparaattorilta . ·, 35 7. Tämä komparaattori 7 on sovitettu vertaamaan hakkuri- 5 112991 virtalähteen ulostulojännitettä Uout ennalta määrättyyn nimellisjännitteeseen Unom. Jos komparaattori 7 havaitsee, että hakkurivirtalähteen lähtöjännite ylittää nimellisarvon Unom, ohjataan tällä komparaattorin 7 lähtötiedolla 5 (esim. arvo 1) invertoivaa vahvistinta 14, jonka lähtö (esim. arvo 0) puolestaan ohjaa analogiakytkintä 8, joka katkaisee korjausjännitteen Ucor syötön hakkurivirtaläh-teelle 1. Kun nyt ylijännitekomparaattori 7 on katkaissut katkaisimen 8 avulla lähtöjännitteen korjauksen hakkuri-10 virtalähteeltä ja samalla sen käynnissäpidon, on seurauksena, että kunkin rinnankäyvän ja kunnossa olevan hakkurivirtalähteen säätöpiiri katkaisee sen toiminnan ja käyntiin jää vain ylijännitteen aiheuttava viallinen hakkuri-virtalähde .

15 Koska komparaattorilta 9 saadaan tieto hakkurin käynnissäolosta ja toisaalta komparaattorilta 7 saadaan tieto ylijännitetilasta yhdistämällä nämä tiedot lohkossa 10, joka on looginen AND piiri, kyetään kehittämään yli- jännitehälytys koskien kyseistä hakkurivirtalähdettä. Toi- 20 saalta jos komparaattorilta 9 saadaan tieto, että hakkuri- virtalähde ei ole käynnissä, mutta toisaalta ei ole myös- ,, kään ylijännitetietoa komparaattorilta 7 kyetään nämä loo- \ ’[ gisella tasolla 0 olevat tiedot yhdistämään lohkossa 11, • · '· ‘ϊ joka on looginen NOR piiri, ja antamaan tieto siitä, että • · *. *: 25 kyseinen hakkurivirtalähde on viallinen.

\ ,·’ Keksinnön mukainen hakkurivirtalähdejärjestely kä- * * sittää edelleen alijännitekomparaattorin 13, jossa verrataan hakkurin lähtöjännitettä Uout jo edellä mainittuun ennalta määrättyyn nimellisjännitteeseen Unom. Jos tällai- .‘ 30 nen alijännitetilanne havaitaan, annetaan siitä suoraan » · hälytys lohkon 12 kautta.

* » ·

Lohkojen 7 ja 9-13 avulla kyetään edeltävän mukaisesti kehittämään erilaisia hälytystietoja erilaisissa > toimintatiloissa. Edellä mainitut erilaiset hälytystilat , ·. 35 ja niiden toimintaehdot on koottu myös seuraavaan tauluun.

6 112991

Uout < Unom Uout = Unom Uout > Unom hakkuri

käynnissä HALYTYS 0K HALYTYS

hakkuri

5 pysähtynyt HALYTYS HALYTYS 0K

Edellä esitetyn mukaisesti kyetään suhteellisen yksinkertaisin järjestelyin eliminoimaan rinnankäyvien hak-10 kurityyppisten virtalähteiden lähdössä aikaisemmin vaadittu ja niiden hyötysuhdetta alentanut erotusdiodi. Edelleen keksinnön mukaisen järjestelyn avulla päästään siihen lopputulokseen, että rinnankytkettävän hakkurivirtalähteiden lähtöjännitteitä kyetään säätämään siten, että kaikki hak- ! 15 kurivirtalähteet pysyvät käynnissä myös ilman kuormaa.

Näin voidaan valvoa virtalähteiden toimintaa myös hyvin pienellä tai no11akuorma11a.

Yllä keksinnön mukaista hakkurivirtajärjestelyä ja sen tarjoamia etuja on kuvattu vain yhden esimerkinomaisen 20 suoritusmuodon avulla ja on ymmärrettävää, että siihen voidaan tehdä joitakin muutoksia erityisesti eri toiminnat ' ’1 aikaansaavien välineiden yksityiskohtaisen rakenteen osal- • · "· '· ta poikkeamatta kuitenkaan oheisten patenttivaatimusten » · i määrittelemästä suojapiiristä.

* · * · • t · • » · « » 1 · • 0 · • « > 1 » ’ i ) » ft * ·

Claims (4)

7 112991

1. Hakkurivirtalähdejärjestely, joka käsittää vähintään kaksi hakkurityyppistä muuntajallista (2) virta-5 lähdettä (1) , joiden lähdöt (Uout) on kytketty rinnan, tunnettu siitä, että kukin rinnankytketty hakkuri-virtalähde (1) käsittää välineet (4) muuntajan (2) toi-siojännitteen pulssisuhteeseen verrannollisen jännitteen kehittämiseksi vertailujännitelähtöön (Uref), että kunkin 10 rinnankytkettävän hakkurivirtalähteen (1) vertailujännite- lähdöt (Uref) on kytketty yhteen ja että kukin rinnankytketty hakkurivirtalähde (1) lisäksi käsittää välineet (5, 6. vertailujännitelähdön (Uref) kautta kulkevan virran havaitsemiseksi ja tähän virtaan verrannollisen korjaus-15 jännitteen (Ucor) kehittämiseksi hakkurivirtalähteen läh-töjännitteen (Uout) korjaamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hakkurivirtaläh dejärjestely, tunnettu siitä, että kukin rinnan-kytkettävä hakkurivirtalähde (1) lisäksi käsittää ylijän-20 nitekomparaattorin (7) hakkurivirtalähteen lähtöjännitteen . (Uout) vertaamiseksi ennalta määrättyyn nimellisjännittee- « ., seen (Unom) ja välineet (8) lähtöjännitteen korjausjännät- *, | teen (Ucor) katkaisemiseksi lähtöjännitteen (Uout) ylittä- • · '· ’· essä nimellisjännitteen (Unom) . * » *. 25

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen hakkurivirtaläh- ·, ,· dejärjestely, tunnettu siitä, että kukin rinnan- : kytkettävä hakkurivirtalähde (1) lisäksi käsittää jännite- komparaattorin (9) vertailujännitteen (Uref) vertaamiseksi ·’ ennalta määrättyyn minimi jännitteeseen (Umin) hakkurivir- • t \ 30 talähteen (1) käynnissäolon havaitsemiseksi ja välineet (10,11,12) käynnissäolotiedon ja ylijännitetiedon yhdistämiseksi ja hälytyksen antamiseksi riippuvaisesti näiden t 1 » ’ * tietojen yhdistelmästä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen hakkuri- » > , 35 virtalähdejär jestely, tunnettu siitä, että kukin » · 8 112991 rinnankytkettävä hakkurivirtalähde (1) lisäksi käsittää alijännitekomparaattorin (13) hakkurivirtalähteen lähtö-jännitteen (Uout) vertaamiseksi ennalta määrättyyn nimellis jännitteeseen (Unom) ja välineet (12) hälytyksen anta-5 miseksi lähtöjännitteen alittaessa nimellisjännitteen. * > · • · * 1 · • 1 · t · » · » » • - f * 1 · * 1 · t · 1 t · • · • 1 1 > » • » t I t > i » » * · : i ' » t t » I t [ 9 112991