RU2110134C1 - Regulated dc voltage changer - Google Patents
Regulated dc voltage changer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2110134C1 RU2110134C1 RU95100269A RU95100269A RU2110134C1 RU 2110134 C1 RU2110134 C1 RU 2110134C1 RU 95100269 A RU95100269 A RU 95100269A RU 95100269 A RU95100269 A RU 95100269A RU 2110134 C1 RU2110134 C1 RU 2110134C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control circuit
- power
- output
- power amplifier
- input
- Prior art date
Links
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам регулирования и преобразования электрической энергии, и может использоваться при разработке вторичных источников электропитания, устройств автоматики и вычислительной техники. The invention relates to electrical engineering, in particular to devices for regulating and converting electrical energy, and can be used in the development of secondary power sources, automation devices and computer technology.
Известен источник питания (SU, 1191899A, G 05 F 1/569, 02.07.84, "Источник питания с защитой от перегрузок по току и короткого замыкания"), содержащий пороговый узел, преобразователь с подключенным на выходе конденсатором фильтра, входом управления включением-выключением выходного напряжения и датчиком тока трансформаторного типа с выпрямителем, подключенным к выходной обмотке. Данное устройство имеет ряд сходных с предлагаемым изобретением узлов: усилитель мощности, фильтр с выходной емкостью, выпрямитель. В рассматриваемом устройстве улучшена защита от перегрузок и к.з. за счет снижения времени реакции системы, а также улучшена помехозамещенность. Кроме того, повышена надежность из-за исключения зависимости порога срабатывания защиты от значения входного напряжения сети. A known power source (SU, 1191899A, G 05 F 1/569, 07/02/84, "Power source with protection against overcurrent and short circuit"), containing a threshold node, a converter with a filter capacitor connected to the output, an on-control input switching off the output voltage and a transformer-type current sensor with a rectifier connected to the output winding. This device has a number of nodes similar to the invention: power amplifier, filter with output capacity, rectifier. In the device in question, protection against overloads and short circuit is improved. by reducing the response time of the system, as well as improved noise substitution. In addition, reliability is improved due to the exclusion of the dependence of the protection threshold on the value of the input mains voltage.
К недостаткам данного устройства следует отнести его схематическую сложность, большие массу и габариты, обусловленные датчиком тока трансформаторного типа, выпрямителем, пороговым узлом и целой системой микросхем защиты. The disadvantages of this device include its schematic complexity, large mass and dimensions due to the transformer type current sensor, rectifier, threshold node and the whole system of protection microcircuits.
Известно устройство (авт. св. N 982161, H 02 M 3/335, G 05 F 1/64, 19.09.80, "Двухтактный преобразователь напряжения"), состоящее из двухтактного усилителя мощности с выходным трансформатором, датчика тока намагничивания, подключенного к узлу защиты, связанному с блоком логической обработки управляющих сигналов, соединенным с задающим генератором и широтно-импульсным модулятором; узел защиты выполнен в виде выпрямителя, входом подключенного к выходу датчика тока намагничивания, а выходом через пороговый узел - к блоку логической обработки управляющих сигналов. A device is known (ed. St. N 982161, H 02 M 3/335, G 05 F 1/64, 09/19/80, "Push-pull voltage converter"), consisting of a push-pull power amplifier with output transformer, magnetization current sensor connected to the protection node associated with the block of logical processing of control signals connected to the master oscillator and pulse-width modulator; the protection node is made in the form of a rectifier, the input connected to the output of the magnetization current sensor, and the output through the threshold node to the block of logical processing of control signals.
Данное устройство имеет ряд сходных с предлагаемым изобретением узлов: двухтактный усилитель мощности, узел выпрямителя, схему управления - блок логической обработки управляющих сигналов. В устройстве повышена надежность за счет уменьшения экстрактов через силовые транзисторы и предотвращения подмагничивания трансформатора. This device has a number of nodes similar to the invention: a push-pull power amplifier, a rectifier unit, a control circuit — a block for the logical processing of control signals. The device has increased reliability by reducing extracts through power transistors and preventing the magnetization of the transformer.
Недостатками данного устройства являются его сложная схема управления, большие габариты, обусловленные применением датчика тока трансформаторного типа, подгрузочного резистора, выпрямителя, микросхем порогового узла. The disadvantages of this device are its complex control circuit, large dimensions, due to the use of a transformer type current sensor, a loading resistor, a rectifier, threshold node circuits.
Наиболее близким по совокупности признаков и достигаемому результату к данному изобретению является устройство (SU, 1116506 A, H 02 M 3/335, 30.09.84, "Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения"). Устройство включает в себя узел управления, узел динамической коррекции, датчик тока, предварительные усилители, транзисторно-трансформаторный усилитель мощности, вспомогательный источник питания, основные выпрямитель и LC-фильтр и вспомогательные выпрямитель и LC-фильтр. Узел управления, транзисторно-трансформаторный усилитель мощности, основные выпрямитель и фильтр являются общими с предлагаемым изобретением. Данное устройство по сравнению с аналогами имеет меньшие габариты и массу за счет применения в качестве датчика тока резистора и узла динамической коррекции RC-цепочки. К недостаткам данного устройства следует отнести сложность узла управления, большие габариты, вызванные применением датчика тока в сильноточной цепи, большое количество микросхем, транзисторов, конденсаторов и резисторов в узлах управления и динамической коррекции. The closest in combination of features and the achieved result to this invention is the device (SU, 1116506 A, H 02 M 3/335, 09/30/84, "Stabilized DC-DC Converter"). The device includes a control unit, a dynamic correction unit, a current sensor, preamplifiers, a transistor-transformer power amplifier, an auxiliary power supply, a main rectifier and an LC filter, and an auxiliary rectifier and an LC filter. The control unit, transistor-transformer power amplifier, the main rectifier and filter are common with the invention. This device, in comparison with analogs, has smaller dimensions and mass due to the use of a resistor and a dynamic correction unit of the RC chain as a current sensor. The disadvantages of this device include the complexity of the control unit, the large dimensions caused by the use of a current sensor in a high-current circuit, a large number of microcircuits, transistors, capacitors and resistors in the control and dynamic correction nodes.
Повышение надежности и уменьшение массы и габаритов стабилизированных преобразователей постоянного напряжения (СПН) является актуальной задачей при проектировании портативных систем радиоэлектронной аппаратуры. СПН на выходную мощность 3-10 Вт состоят, как правило, из усилителя мощности, выходного выпрямителя с фильтром и схемы управления, которая занимает до 50% всего объема. Миниатюризация первых двух узлов на сегодня практически завершена. Поэтому решение поставленной задачи сводится к рациональному построению системы управления СПН. Improving the reliability and reducing the mass and dimensions of stabilized DC-DC converters (SPN) is an urgent task in the design of portable systems of electronic equipment. SPNs with an output power of 3-10 W consist, as a rule, of a power amplifier, an output rectifier with a filter, and a control circuit that occupies up to 50% of the total volume. The miniaturization of the first two nodes is almost complete today. Therefore, the solution of the problem is reduced to the rational construction of the control system of the STS.
В основу изобретения положена идея разделения электропитания усилителя мощности и схемы управления путем введения разделительного узла, который прерывает электропитание схемы управления от внешнего источника при появлении напряжения на выходном выпрямителе, при этом усилитель мощности запитывается от внешнего источника, а схема управления - от выходного выпрямителя. Такое расчленение дает возможность, с одной стороны, мгновенно обесточить схему управления и усилитель мощности при перегрузках и к.з., что повышает надежность, с другой стороны - отказаться от сложных и объемных дополнительных устройств, что уменьшает массу и габариты всего устройства. При этом снижается стоимость изделия. Проведенные экспериментальные исследования СПН с выходной мощностью 5 Вт показали его высокую надежность при перегрузках и к. з. на выходных клеммах. Конструктивно устройство было выполнено, как и прототип, по гибридно-пленочной технологии. Выигрыш по габаритам составил 12%. Затраты на комплектующие уменьшились на 6%. The basis of the invention is the idea of separating the power supply of the power amplifier and the control circuit by introducing a separation unit that interrupts the power supply of the control circuit from an external source when voltage appears on the output rectifier, while the power amplifier is powered from an external source, and the control circuit from the output rectifier. Such a partition makes it possible, on the one hand, to instantly de-energize the control circuit and power amplifier during overloads and short circuit, which increases reliability, and on the other hand, to abandon complex and voluminous additional devices, which reduces the weight and dimensions of the entire device. This reduces the cost of the product. The experimental studies of the SPN with an output power of 5 W showed its high reliability during overloads and short circuit. at the output terminals. Structurally, the device was made, like the prototype, using hybrid film technology. The gain in size was 12%. Component costs decreased by 6%.
Применение отличительных признаков известно по технике. Так, например, существует устройство (Э.М. Ромаш. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. - М.: "Радио и связь". 1981, с. 33, рис. 2-13в). Здесь в процессе заряда конденсатора через сопротивление и разряда через транзистор на нагрузке возникают импульсы напряжения. Применение такого устройства обеспечивает свойство надежной генерации импульсов с частотой, определяемой параметрами входящих радиоэлементов. The use of distinctive features is known in the art. So, for example, there is a device (E.M. Romash. Sources of secondary power supply of electronic equipment. - M .: "Radio and communications". 1981, p. 33, Fig. 2-13c). Here, in the process of charging a capacitor through resistance and discharging through a transistor, voltage pulses occur at the load. The use of such a device provides the property of reliable pulse generation with a frequency determined by the parameters of the incoming radioelements.
В устройстве (Б.С.Сергеев. Схемотехника функциональных узлов источников вторичного электропитания. - М.: "Радио и связь", 1992, с. 165, рис. 9.32) применена схема формирования управляющих импульсов по требуемому закону. Здесь при заряде конденсатора происходит плавное нарастание опорного напряжения от нуля до необходимого значения. При этом в конечном результате изменяется величина перерегулирования выходного напряжения. Применение такого устройства обеспечивает мягкий запуск в соответствии с заданными требованиями. In the device (BS Sergeev. Circuitry of functional units of secondary power sources. - M.: Radio and Communications, 1992, p. 165, Fig. 9.32), a control pulse formation scheme is applied according to the required law. Here, when the capacitor is charged, the reference voltage gradually increases from zero to the required value. In this case, the output voltage overshoot changes as a result. The use of such a device provides a soft start in accordance with the specified requirements.
В устройстве (Г.С.Векслер, В.И.Штильман. Транзисторные сглажифающие фильтры. - М.: "Энергия", 1979, с. 29. рис. 2-5) задействован эмиттерный повторитель в качестве фильтра. Применение такого устройства обеспечивает сглаживание пульсации выпрямленного напряжения и повышает запас устойчивости при широком изменении токов нагрузки. The device (G.S. Veksler, V.I. Shtilman. Transistor smoothing filters. - M .: Energia, 1979, p. 29. Fig. 2-5) an emitter follower is used as a filter. The use of such a device provides smoothing of the ripple of the rectified voltage and increases the stability margin with a wide change in load currents.
В предлагаемом техническом решении совокупность отличительных признаков обеспечивает свойство отделения электропитания схемы управления от внешнего источника. Таким образом, новое свойство не является следствием свойств, проявленных отличительными признаками в известных технических решениях и не равно сумме этих свойств. In the proposed technical solution, the combination of distinctive features provides the property of separating the power supply of the control circuit from an external source. Thus, the new property is not a consequence of the properties shown by the distinguishing features in the known technical solutions and is not equal to the sum of these properties.
На чертеже представлена схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения. The drawing shows a diagram of a stabilized DC-DC converter.
Он состоит из усилителя мощности 1, узла выпрямителя и фильтра 2, схемы управления 3, узла разделения 4. It consists of a power amplifier 1, a rectifier and filter unit 2, a control circuit 3, a separation unit 4.
Усилитель мощности 1 имеет 2 входа и 1 выход. Вход (клеммы 1 и 2) соединен с входными клеммами устройства, управляющий вход (клеммы 3 и 4) соединен с выходами схемы управления 3. Выход усилителя мощности 1 соединен с входом узла выпрямителя с фильтром 2, первый выход которого (клеммы 1 и 2) соединены с выходными клеммами устройства и с первым входом (клеммы 1 и 2) схемы управления 3, а второй вход (клемма 3) соединен с вторым входом (клемма 3) узла разделения электропитания усилителя мощности и схемы управления 4. Выход узла разделения 4 соединен с вторым питающим входом (клеммы 3 и 4) схемы управления 3, а первый вход (клеммы 1 и 2) узла разделения 4 соединен с входом (клеммы 1 и 2) усилителя мощности 1. Power amplifier 1 has 2 inputs and 1 output. The input (terminals 1 and 2) is connected to the input terminals of the device, the control input (terminals 3 and 4) is connected to the outputs of the control circuit 3. The output of the power amplifier 1 is connected to the input of the rectifier unit with filter 2, the first output of which (terminals 1 and 2) connected to the output terminals of the device and to the first input (terminals 1 and 2) of the control circuit 3, and the second input (terminal 3) is connected to the second input (terminal 3) of the power-amplifier separation unit and the control circuit 4. The output of the separation unit 4 is connected to second power input (terminals 3 and 4) of control circuit 3 and the first input (terminals 1 and 2) of the separation unit 4 is connected to the input (terminals 1 and 2) of the power amplifier 1.
Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом. A stabilized DC-DC converter operates as follows.
При подключении внешнего источника постоянного напряжения к входным клеммам устройства начинает работать схема управления 3, которая получает электропитание через узел разделения 4. Схема управления 3 формирует импульсы необходимого уровня и длительности для запуска и функционирования усилителя мощности 1, электропитание которого осуществляется напрямую от внешнего источника. Переменное напряжение, вырабатываемое усилителем мощности, выпрямляется, фильтруется узлом выпрямителя и фильтра 2 и подается в нагрузку и в качестве сигнала обратной связи в схему управления 3. Выпрямленное напряжение также подается в узел разделения 4. В момент подключения внешнего источника начинается заряд конденсатора C1 через резистор R1 в узел разделения 4. К моменту формирования необходимого напряжения на втором входе (клемма 3) узла разделения 4 транзистор V1 закрывается напряжением, сформированным на конденсаторе C1, и тем самым электрически отделяет схему управления 3 от внешнего источника и усилителя мощности 1. Схема управления 3 теперь запитывается от выпрямителя узла 2. При коротком замыкании или больших перегрузках по току трансформатор мощности 1 насыщается, переходит в режим частного цикла перемагничивания, напряжение на выходных обмотках трансформатора резко падает, что приводит к обесточиванию схемы управления 3 и прекращению функционирования усилителя мощности 1. Для повторного включения устройства необходимо отключить внешний источник. При этом узел разделения 4 приходит в первоначальное состояние, и стабилизированный преобразователь постоянного напряжения готов к работе.When an external DC voltage source is connected to the input terminals of the device, the control circuit 3 starts to work, which receives power through the separation unit 4. The control circuit 3 generates pulses of the required level and duration for starting and functioning of the power amplifier 1, the power of which is carried out directly from the external source. The alternating voltage generated by the power amplifier is rectified, filtered by the rectifier and filter unit 2 and supplied to the load and as a feedback signal to the control circuit 3. The rectified voltage is also supplied to the separation unit 4. At the moment of connecting an external source, the capacitor C 1 charges through resistor R 1 to the node 4. at the time of separation of the desired formation voltage at the second input (terminal 3) 4 sharing node transistor V 1 is closed the voltage generated across the capacitor C 1, and thus e electrically separates the control circuit 3 from the external source and power amplifier 1. The control circuit 3 is now powered by the rectifier of the unit 2. When a short circuit or large current overloads the power transformer 1 is saturated, goes into the mode of a private magnetization reversal, the voltage at the output windings of the transformer drops sharply , which leads to a de-energization of the control circuit 3 and the termination of the power amplifier 1. To turn on the device again, you must turn off the external source. In this case, the separation unit 4 comes to its original state, and the stabilized DC-DC converter is ready for operation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95100269A RU2110134C1 (en) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | Regulated dc voltage changer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95100269A RU2110134C1 (en) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | Regulated dc voltage changer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95100269A RU95100269A (en) | 1996-10-27 |
| RU2110134C1 true RU2110134C1 (en) | 1998-04-27 |
Family
ID=20163832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95100269A RU2110134C1 (en) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | Regulated dc voltage changer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2110134C1 (en) |
-
1995
- 1995-01-10 RU RU95100269A patent/RU2110134C1/en active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95100269A (en) | 1996-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4618919A (en) | Topology for miniature power supply with low voltage and low ripple requirements | |
| EP0444428B1 (en) | PWM-controlled power supply including choke coil with 3 windings | |
| US5856916A (en) | Assembly set including a static converter with controlled switch and control circuit | |
| US4736286A (en) | Switching power supply | |
| EP0625291B1 (en) | A boost-converter with low losses | |
| EP0090782A2 (en) | Flyback DC/DC converter with low ripple in the output capacitor | |
| RU2110134C1 (en) | Regulated dc voltage changer | |
| US3855518A (en) | Switching regulator using gate-turn-off scr | |
| US3624483A (en) | Switching regulator using low-voltage diodes | |
| US4422139A (en) | Transformer coupled up-down converter | |
| JP2858164B2 (en) | Power supply | |
| JPH06141536A (en) | Low-loss power supply device including dc/dc converter | |
| JPH041587B2 (en) | ||
| SU1365312A1 (en) | D.c.voltage converter | |
| SU1624627A1 (en) | Constant voltage convertor | |
| SU982163A1 (en) | Converter | |
| SU1471264A1 (en) | High-voltage single-ended dc voltage converter | |
| JP2614056B2 (en) | DC / DC converter | |
| SU1408423A1 (en) | Stabilized power supply source | |
| RU2073303C1 (en) | Controllable two-stroke dc-to-dc converter | |
| SU1594664A1 (en) | D.c. to d.c. voltage converter | |
| SU1737683A1 (en) | Dc voltage converter | |
| RU2015613C1 (en) | Semibridge voltage converter | |
| SU951594A1 (en) | Mains voltage converter | |
| SU1399867A1 (en) | Secondary d.c. voltage supply source |