RU2256998C1 - Power supply with overload protective gear - Google Patents
Power supply with overload protective gear Download PDFInfo
- Publication number
- RU2256998C1 RU2256998C1 RU2003131136/09A RU2003131136A RU2256998C1 RU 2256998 C1 RU2256998 C1 RU 2256998C1 RU 2003131136/09 A RU2003131136/09 A RU 2003131136/09A RU 2003131136 A RU2003131136 A RU 2003131136A RU 2256998 C1 RU2256998 C1 RU 2256998C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- amplifier
- inputs
- power
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке стабилизированных источников вторичного электропитания с ограничением тока нагрузки и защитой от перегрузок и коротких замыканий.The invention relates to a conversion technique and can be used in the development of stabilized sources of secondary power supply with limited current load and protection against overloads and short circuits.
Известен стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий задающий генератор, генератор пилообразного напряжения, компаратор, усилитель мощности, выпрямитель, фильтр, цепь обратной связи, делитель частоты и два селектора [1].Known stabilized DC voltage Converter containing a master oscillator, sawtooth generator, comparator, power amplifier, rectifier, filter, feedback circuit, frequency divider and two selectors [1].
Недостатком указанного преобразователя является отсутствие режима ограничения тока при перегрузках.The disadvantage of this converter is the lack of current limiting during overloads.
Известен стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий узел управления с широтно-импульсным модулятором, подключенный к входу усилителя мощности, выход которого соединен с первичной обмоткой выходного трансформатора через первичную обмотку трансформатора тока, причем вторичная обмотка последнего зашунтирована резистором и соединена с выпрямителем, выходом подключенным к входу инвертирующего усилителя на транзисторе, выход которого подключен параллельно опорному элементу со стабилизатором тока и одному из входов узла управления, вторым входом подключенным к выходному выпрямителю с фильтром [2].Known stabilized DC-DC Converter containing a control unit with a pulse-width modulator connected to the input of the power amplifier, the output of which is connected to the primary winding of the output transformer through the primary winding of the current transformer, the secondary winding of the latter being shunted by a resistor and connected to a rectifier, the output connected to the input an inverting amplifier on a transistor, the output of which is connected in parallel with a reference element with a current stabilizer and one of inputs of the control node, the second input connected to the output rectifier with a filter [2].
Известный преобразователь позволяет обеспечить защиту устройства от перегрузок и короткого замыкания, но имеет существенный недостаток, который заключается в измерении тока нагрузки на входе преобразователя. Как известно, входной ток преобразователя напряжения в режиме стабилизации выходного напряжения задается следующим выражениемThe known Converter allows you to protect the device from overload and short circuit, but has a significant drawback, which consists in measuring the load current at the input of the Converter. As you know, the input current of the voltage Converter in the stabilization mode of the output voltage is given by the following expression
гдеWhere
Рн = выходная мощность преобразователя;Rn = converter output power;
η = коэффициент полезного действия преобразователя;η = efficiency of the converter;
Uвх = входное напряжение преобразователя, откуда следует, что входной ток преобразователя в режиме стабилизации обратно пропорционален входному напряжению. К примеру, при увеличении входного напряжения в два раза в два раза уменьшается входной ток. Это приводит к изменению порога срабатывания защиты от перегрузки в два раза, что, в общем случае, является недопустимым, так как может привести к перегрузке силовых элементов преобразователя и выходу его из строя.Uin = input voltage of the converter, whence it follows that the input current of the converter in stabilization mode is inversely proportional to the input voltage. For example, when the input voltage is doubled by a factor of two, the input current decreases. This leads to a twofold change in the threshold for protection against overload, which, in the general case, is unacceptable, since it can lead to overloading of the power elements of the converter and its failure.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в источник питания с защитой от перегрузки, содержащий усилитель мощности, входы которого соединены со входными клеммами, а выход через первичную обмотку трансформатора тока подключен к первичной обмотке силового трансформатора, крайние выводы вторичной обмотки которого соединены со входом силового выпрямителя, первый выход которого через сглаживающий фильтр подключен к первой выходной клемме, а второй выход соединен со второй выходной клеммой, выходные клеммы подключены к крайним выводам делителя напряжения, причем средний вывод делителя напряжения подключен к первому управляющему входу узла управления, второй управляющий вход которого через диод соединен с выходом усилителя сигнала ошибки канала защиты от перегрузки, первый вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, средний вывод вторичной обмотки трансформатора тока соединен со второй выходной клеммой, а крайние выводы подключены к нагрузочному резистору и входам выпрямителя, выход которого соединен со входом фильтрующей цепи, причем первый выход узла управления соединен с первым управляющим входом усилителя мощности, а второй выход - со вторым управляющим входом усилителя мощности, введены входной делитель напряжения, изолирующий усилитель, потенциометр, стабилитрон и два резистора, причем первый вывод первого резистора соединен с выходом фильтрующей цепи, а второй его вывод подключен ко второму входу усилителя сигнала ошибки канала защиты от перегрузки и первому выводу второго резистора, второй вывод которого через стабилитрон соединен с движком потенциометра, первый крайний вывод которого подключен ко второй выходной клемме и первому выводу изолирующего усилителя, второй крайний вывод соединен со вторым выводом изолирующего усилителя, вход которого подключен к средней точке входного делителя напряжения, крайние выводы которого соединены со входными клеммами.The essence of the invention lies in the fact that the power supply is protected against overload, containing a power amplifier, the inputs of which are connected to the input terminals, and the output through the primary winding of the current transformer is connected to the primary winding of the power transformer, the extreme terminals of the secondary winding of which are connected to the input of the power a rectifier, the first output of which is connected through a smoothing filter to the first output terminal, and the second output is connected to the second output terminal, the output terminals are connected to the lower terminals of the voltage divider, and the middle terminal of the voltage divider is connected to the first control input of the control unit, the second control input of which through the diode is connected to the output of the error signal amplifier of the overload protection channel, the first input of which is connected to the output of the reference voltage source, the middle terminal of the transformer secondary winding current is connected to the second output terminal, and the extreme terminals are connected to the load resistor and the inputs of the rectifier, the output of which is connected to the input of the filter circuit, than the first output of the control unit is connected to the first control input of the power amplifier and the second output to the second control input of the power amplifier, an input voltage divider, an isolating amplifier, a potentiometer, a zener diode and two resistors are introduced, the first output of the first resistor connected to the output of the filter circuit, and its second output is connected to the second input of the amplifier of the error signal of the overload protection channel and the first output of the second resistor, the second output of which is connected through the zener diode to the engine potentiometer a first extreme end connected to the second output terminal and the first terminal of the isolation amplifier, a second end connected to the second output terminal of the isolation amplifier having an input connected to an intermediate point of the input voltage divider, the end terminals of which are connected to the input terminals.
В состав усилителя мощности входит мостовой преобразователь напряжения на транзисторах, первая диагональ мостового преобразователя соединена со входами усилителя мощности, вторая диагональ мостового преобразователя через развязывающий конденсатор соединена с выходами усилителя мощности, а управляющие входы транзисторов мостового преобразователя через драйверы управления соединены с управляющими входами усилителя мощности.The power amplifier includes a bridge voltage converter on transistors, the first diagonal of the bridge converter is connected to the inputs of the power amplifier, the second diagonal of the bridge converter is connected to the outputs of the power amplifier through an isolation capacitor, and the control inputs of the transistors of the bridge converter are connected to the control inputs of the power amplifier through control drivers.
В состав узла управления входит задающий генератор, выход которого соединен со входом генератора пилообразного напряжения и входом триггера, выходы которого подключены к первым входам двух селекторов, вторые входы которых соединены с выходом компаратора, первый вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а второй вход подключен к выходу усилителя сигнала рассогласования, входы которого являются управляющими входами узла управления, причем второй вход усилителя сигнала рассогласования через резистор соединен с выходом источника опорного напряжения, а выходы селекторов являются выходами узла управления.The control unit includes a master oscillator, the output of which is connected to the input of the sawtooth voltage generator and the trigger input, the outputs of which are connected to the first inputs of two selectors, the second inputs of which are connected to the output of the comparator, the first input of which is connected to the output of the sawtooth voltage generator, and the second input connected to the output of the amplifier of the error signal, the inputs of which are the control inputs of the control unit, the second input of the amplifier of the error signal through the resistor n with the reference voltage output, and the selector control unit outputs are the outputs.
Предложенное техническое решение позволяет значительно уменьшить влияние входного напряжения на порог срабатывания схемы защиты стабилизированного преобразователя от перегрузки.The proposed technical solution can significantly reduce the influence of the input voltage on the threshold of the protection circuit of the stabilized converter from overload.
На фиг.1 приведена функциональная схема источника питания с защитой от перегрузки, на фиг.2 - временные диаграммы сигналов в различных точках устройства, на фиг.3 - графики зависимости входного напряжения усилителя сигнала ошибки канала защиты от изменения входного напряжения источника питания.Figure 1 shows the functional diagram of the power supply with overload protection, figure 2 is a timing diagram of the signals at various points of the device, figure 3 is a graph of the input voltage of the amplifier of the error signal of the channel error protection from changes in the input voltage of the power source.
Источник питания с защитой от перегрузки содержит входные клеммы 1 и 2, соединенные со входами усилителя 3 мощности, выход которого через первичную обмотку трансформатора 4 тока подключен к первичной обмотке силового трансформатора 5, крайние выводы вторичной обмотки которого соединены со входом силового выпрямителя 6, сглаживающий фильтр 7, входы которого подключены к выходам силового выпрямителя 6, выходы сглаживающего фильтра 7 соединены с выходными клеммами 8 и 9 и с крайними выводами делителя 10 напряжения, средний вывод делителя 10 напряжения подключен к первому управляющему входу узла 11 управления, первый выход которого соединен с первым управляющим входом усилителя 3 мощности, а второй выход - со вторым управляющим входом усилителя 3 мощности. Крайние выводы вторичной обмотки трансформатора 4 тока соединены с нагрузочным резистором 12 и входами выпрямителя 13, а средний вывод - со второй выходной клеммой 9. Выход выпрямителя 13 через фильтрующую цепь 14 и резистор 15 подключены к первому входу усилителя 16 сигнала ошибки канала защиты от перегрузки и первому выводу резистора 17. Второй вход усилителя 16 сигнала ошибки канала защиты от перегрузки соединен с выходом источника 18 опорного напряжения, а выход через диод 19 подключен ко второму управляющему входу узла 11 управления. Второй вывод резистора 17 через стабилитрон 20 соединен с движком потенциометра 21, крайние выводы которого подключен к выходу изолирующего усилителя 22, вход которого через входной делитель 23 напряжения соединен с входными клеммами 1 и 2.The power supply with overload protection contains input terminals 1 and 2 connected to the inputs of the power amplifier 3, the output of which through the primary winding of the current transformer 4 is connected to the primary winding of the power transformer 5, the extreme ends of the secondary winding of which are connected to the input of the power rectifier 6, a smoothing filter 7, the inputs of which are connected to the outputs of the power rectifier 6, the outputs of the smoothing filter 7 are connected to the output terminals 8 and 9 and to the extreme terminals of the voltage divider 10, the middle terminal of the voltage divider 10 eniya connected to the first control input of the control unit 11, a first output connected to a first control input of the power amplifier 3, and the second output - to a second control input of the power amplifier 3. The extreme terminals of the secondary winding of the current transformer 4 are connected to the load resistor 12 and the inputs of the rectifier 13, and the middle terminal is connected to the second output terminal 9. The output of the rectifier 13 through the filter circuit 14 and the resistor 15 are connected to the first input of the amplifier 16 of the error signal of the overload protection channel and the first output of the resistor 17. The second input of the amplifier 16 of the error signal of the overload protection channel is connected to the output of the reference voltage source 18, and the output through the diode 19 is connected to the second control input of the control unit 11. The second output of the resistor 17 through the zener diode 20 is connected to the engine of the potentiometer 21, the extreme conclusions of which are connected to the output of the isolation amplifier 22, the input of which is connected through the input voltage divider 23 to the input terminals 1 and 2.
В состав усилителя 3 мощности канала резервированного источника питания постоянного напряжения входит мостовой преобразователь напряжения на транзисторах 24...27, первая диагональ мостового преобразователя соединена со входами усилителя мощности, вторая диагональ мостового преобразователя через развязывающий конденсатор 28 соединена с выходами усилителя мощности, а управляющие входы транзисторов мостового преобразователя через драйверы 29 и 30 управления соединены с управляющими входами усилителя мощности.The power amplifier 3 of the channel of the redundant DC power supply includes a bridge voltage converter on transistors 24 ... 27, the first diagonal of the bridge converter is connected to the inputs of the power amplifier, the second diagonal of the bridge converter is connected through the decoupling capacitor 28 to the outputs of the power amplifier, and the control inputs bridge transistors through control drivers 29 and 30 are connected to control inputs of a power amplifier.
В состав узла 11 управления входит задающий генератор 31, выход которого соединен со входом генератора 32 пилообразного напряжения и входом триггера 33, выходы которого подключены к первым входам селекторов 34 и 35, вторые входы которых соединены с выходом компаратора 36, первый вход которого соединен с выходом генератора 32 пилообразного напряжения, а второй вход подключен к выходу усилителя 37 сигнала рассогласования, входы которого являются управляющими входами узла управления, причем второй вход усилителя сигнала рассогласования через резистор 38 соединен с выходом источника 39 опорного напряжения, а выходы селекторов являются выходами узла управления.The control unit 11 includes a master generator 31, the output of which is connected to the input of the sawtooth generator 32 and the input of the trigger 33, the outputs of which are connected to the first inputs of the selectors 34 and 35, the second inputs of which are connected to the output of the comparator 36, the first input of which is connected to the output generator 32 sawtooth voltage, and the second input is connected to the output of the amplifier 37 of the error signal, the inputs of which are the control inputs of the control unit, and the second input of the amplifier of the error signal through the rubber torus 38 is connected to a reference voltage output source 39, a selector control unit outputs are the outputs.
На временных диаграммах фиг.2 приведены сигналы в следующих контрольных точках:The time diagrams of figure 2 shows the signals at the following control points:
- диаграмма 40 - выходной сигнал задающего генератора 31;-
- диаграмма 41 - сигналы на входах компаратора 36;- chart 41 - signals at the inputs of the comparator 36;
- диаграмма 42 - сигнал на первом выходе триггера 33;- chart 42 - signal at the first output of trigger 33;
- диаграмма 43 - сигнал на втором выходе триггера 33;- chart 43 - the signal at the second output of the trigger 33;
- диаграмма 44 - сигнал на выходе селектора 34;- chart 44 - signal at the output of the selector 34;
- диаграмма 45 - сигнал на выходе селектора 35;- chart 45 - signal at the output of the selector 35;
- диаграмма 46 - напряжение на вторичной обмотке трансформатора 5.- chart 46 - voltage on the secondary winding of the transformer 5.
Устройство работает следующим образом. При подаче первичного питания на входные клеммы 1 и 2 входное напряжение поступает на входы усилителя 3 мощности и на узел управления 11. Задающий генератор 31 узла 11 управления начинает формировать прямоугольные импульсы положительной полярности (диаграмма 40, фиг.2), частота которых равна удвоенной частоте преобразования усилителя 3 мощности. Импульсы положительной полярности с выхода задающего генератора 31 поступают на вход счетного триггера 33 и вход генератора 32 пилообразного напряжения. На выходе генератора 32 формируются однополярные импульсы пилообразной формы с частотой задающего генератора 31 (диаграмма 41, фиг.2), а на выходах триггера 33 появляются прямоугольные импульсы типа “меандр”, частота которых равна частоте преобразования усилителя 3 мощности (диаграммы 42 и 43, фиг.2). Фаза импульсов на первом выходе триггера 33 равна 0 градусов, фаза импульсов на втором выходе триггера 33 равна 180 градусов. Пилообразные импульсы, формируемые генератором 32 пилообразного напряжения, сравниваются на входе компаратора 36 с сигналом рассогласования усилителя 37 сигнала рассогласования, в результате чего на выходе компаратора 36 образуются прямоугольные импульсы положительной полярности, длительность которых определяется результатами сравнения опорного напряжения источника 39 опорного напряжения и напряжения обратной связи, снимаемого со средней точки делителя напряжения 10. Выходные импульсы компаратора 36 разделяются на два канала с фазами 0 и 180 градусов селекторами 34 и 35 (диаграммы 44 и 45, фиг.2), управляемых триггером 33, и поступают на управляющие входы усилителя 3 мощности. Дальнейшее преобразование импульсов управления в усилителе 3 мощности осуществляется драйверами 29 и 30 управления. Драйверы 29 и 30 управления предназначены для преобразования маломощных входных импульсов усилителя мощности в мощные сигналы управления транзисторами 24...27 и передачи этих сигналов на входы взвешенных транзисторов 24 и 27. Подобные драйверы управления являются типовыми и выпускаются в виде законченных устройств известными фирмами, например Motorola, International Rectifier, SGS Thomson. В качестве примера можно привести микросхемы IR2110, IR2113, HCPL315, HCPL316J. Преобразованные драйверами 29 и 30 управления сигналы поочередно открывают либо транзисторы 24 и 27, либо транзисторы 25 и 26. При этом на первичной обмотке трансформатора 5 наводится переменное прямоугольное напряжение с амплитудой напряжения питания и скважностью прямоугольных импульсов, определяемых узлом 11 управления. Прямоугольное напряжение необходимой амплитуды, определяемое коэффициентом трансформации трансформатора 5 (диаграмма 46, фиг.2), выпрямляется силовым выпрямителем 6 и фильтруется сглаживающим фильтром 7. Постоянное стабилизированное напряжение с выхода сглаживающего фильтра 7 поступает на выходные клеммы 8 и 9 источника питания.The device operates as follows. When applying primary power to the input terminals 1 and 2, the input voltage is supplied to the inputs of the power amplifier 3 and to the control unit 11. The master oscillator 31 of the control unit 11 starts to generate rectangular pulses of positive polarity (diagram 40, figure 2), the frequency of which is equal to twice the frequency conversion of power amplifier 3. Pulses of positive polarity from the output of the master oscillator 31 are fed to the input of the counting trigger 33 and the input of the sawtooth voltage generator 32. At the output of the generator 32, unipolar pulses of a sawtooth shape with the frequency of the master oscillator 31 are formed (diagram 41, FIG. 2), and rectangular pulses of the meander type appear at the outputs of the trigger 33, the frequency of which is equal to the conversion frequency of the power amplifier 3 (diagrams 42 and 43, figure 2). The phase of the pulses at the first output of the trigger 33 is 0 degrees, the phase of the pulses at the second output of the trigger 33 is 180 degrees. The sawtooth pulses generated by the sawtooth generator 32 are compared at the input of the comparator 36 with the mismatch signal of the mismatch signal amplifier 37, as a result of which rectangular pulses of positive polarity are generated at the output of the comparator 36, the duration of which is determined by comparing the reference voltage of the reference voltage source 39 and the feedback voltage taken from the midpoint of the voltage divider 10. The output pulses of the comparator 36 are divided into two channels with phases 0 180 degrees selectors 34 and 35 (Figures 44 and 45, Figure 2) operated by a trigger 33, and supplied to the control inputs of the power amplifier 3. Further conversion of the control pulses in the power amplifier 3 is carried out by the control drivers 29 and 30. Control drivers 29 and 30 are designed to convert low-power input pulses of a power amplifier into powerful control signals of transistors 24 ... 27 and transfer these signals to the inputs of weighted transistors 24 and 27. Such control drivers are typical and are issued in the form of finished devices by well-known companies, for example Motorola, International Rectifier, SGS Thomson. An example is the chip IR2110, IR2113, HCPL315, HCPL316J. The signals converted by the control drivers 29 and 30 alternately open either transistors 24 and 27, or transistors 25 and 26. At the same time, an alternating rectangular voltage with the amplitude of the supply voltage and the duty cycle of rectangular pulses determined by the control unit 11 is induced on the primary winding of the transformer 5. The rectangular voltage of the required amplitude, determined by the transformation coefficient of the transformer 5 (diagram 46, figure 2), is rectified by a power rectifier 6 and filtered by a smoothing filter 7. A constant stabilized voltage from the output of the smoothing filter 7 is supplied to the output terminals 8 and 9 of the power source.
Рассмотрим работу источника питания в динамическом режиме. Предположим выходное напряжение канала в результате воздействия внешних факторов снизилось, в результате чего снизилось и напряжение, снимаемое со средней точки делителя напряжения 10, т.е. стало ниже напряжения уставки источника 39 опорного напряжения. На входах усилителя 37 появляется сигнал рассогласования, в результате чего его выходное напряжение увеличивается, что приводит к увеличению длительности прямоугольных импульсов на выходе компаратора 36, а следовательно, и на управляющих входах усилителя 3 мощности. Выходное напряжение источника питания увеличивается и становится равным номинальному. Аналогично система стабилизации источника питания действует в динамическом режиме и при повышении выходного напряжения.Consider the power supply in dynamic mode. Suppose that the output voltage of the channel decreased as a result of external factors, as a result of which the voltage removed from the midpoint of the voltage divider 10 decreased, i.e. has become lower than the setpoint voltage of the reference voltage source 39. A mismatch signal appears at the inputs of amplifier 37, as a result of which its output voltage increases, which leads to an increase in the duration of rectangular pulses at the output of comparator 36, and therefore at the control inputs of power amplifier 3. The output voltage of the power source increases and becomes equal to the nominal. Similarly, the stabilization system of the power source operates in dynamic mode and with increasing output voltage.
Канал защиты от перегрузки устройства работает следующим образом. Источник 18 опорного напряжения, подключенный ко второму входу усилителя 16 сигнала ошибки, задает уровень напряжения, относительно которого происходит контроль наличия или отсутствия режима перегрузки на выходе источника питания. При отсутствии перегрузки выходной сигнал на вторичной обмотке трансформатора 4 тока мал и после выпрямления выпрямителем 13 и фильтрации цепью 14 он не превышает величины напряжения источника 18 опорного напряжения, в результате чего усилитель 16 сигнала ошибки заперт и его высокий уровень выходного сигнала отсекается диодом 19. Канал защиты от перегрузки находится в неактивном состоянии и не оказывает влияния на работу устройства.The channel overload protection device operates as follows. The reference voltage source 18 connected to the second input of the error signal amplifier 16 sets the voltage level with respect to which the presence or absence of an overload mode is monitored at the output of the power source. If there is no overload, the output signal on the secondary winding of the current transformer 4 is small and after rectification by rectifier 13 and filtering by circuit 14, it does not exceed the voltage value of reference voltage source 18, as a result of which error signal amplifier 16 is locked and its high level of output signal is cut off by diode 19. Channel overload protection is inactive and does not affect the operation of the device.
При возникновении перегрузки на выходе источника питания сигнал, снимаемый со вторичной обмотки трансформатора 4 тока увеличивается. После выпрямления выпрямителем 13 и фильтрации цепью 14 он становится больше, чем выходное напряжение источника 18 опорного напряжения, в результате чего усилитель 16 сигнала ошибки канала защиты от перегрузки переходит в активный режим и его выходное напряжение снижается. Снижение выходного напряжения усилителя 16 сигнала ошибки происходит до тех пор, пока не открывается диод 19. Открытый диод 19 шунтирует второй вход усилителя 37 сигнала рассогласования узла 11 управления, снижая величину напряжения на этом входе. Снижение напряжения на втором входе усилителя 37 сигнала рассогласования приводит к такому изменению его выходного напряжения, при котором длительность импульсов на выходах селекторов 34 и 35 уменьшается, вследствие чего уменьшается и длительность импульсов на вторичной обмотке силового трансформатора 5. Выходное напряжение источника питания снижается, что приводит к снижению выходного тока устройства до допустимого значения, то есть источник питания переходит в режим стабилизатора тока.When an overload occurs at the output of the power source, the signal taken from the secondary winding of the current transformer 4 increases. After rectification by rectifier 13 and filtering by circuit 14, it becomes larger than the output voltage of the reference voltage source 18, as a result of which the amplifier of the overload protection channel error signal 16 goes into active mode and its output voltage decreases. The output voltage of the error signal amplifier 16 decreases until a diode 19 is opened. An open diode 19 shunts the second input of the error signal amplifier 37 of the control unit 11, decreasing the voltage value at this input. A decrease in the voltage at the second input of the mismatch signal amplifier 37 leads to a change in its output voltage at which the pulse duration at the outputs of the selectors 34 and 35 decreases, as a result of which the pulse duration at the secondary winding of the power transformer 5 also decreases. The output voltage of the power source decreases, which leads to reduce the output current of the device to an acceptable value, that is, the power source goes into current stabilizer mode.
Для снижения дополнительной погрешности, вызванной изменением входного напряжения источника питания, на первый вход усилителя 16 сигнала ошибки, кроме выходного сигнала с трансформатора 4 тока подается компенсирующий сигнал с изолирующего усилителя 22. Изолирующий усилитель 22 служит для гальванической развязки между входом источника питания (клеммы 1 и 2) и выходом источника питания (клеммы 8 и 9) и для передачи информации о величине входного напряжения устройства во вторичную цепь и, в общем случае, представляет собой готовый функциональный узел в виде микросхемы, например, типа HCPL7840 фирмы SGS Thomson. Пренебрегая в первом приближении падением напряжения на диодах выпрямителя 13 и учитывая, что величина сопротивления потенциометра 21 и резисторов фильтрующей цепи 14 значительно меньше величины сопротивления резисторов 15 и 17, можно получить следующее выражение для входного напряжения на первом входе усилителя 16 сигнала ошибки:To reduce the additional error caused by the change in the input voltage of the power source, a compensating signal from an isolating amplifier 22 is supplied to the first input of the error signal amplifier 16, in addition to the output signal from the current transformer 4. The isolation amplifier 22 is used for galvanic isolation between the input of the power source (terminals 1 and 2) and the output of the power source (terminals 8 and 9) and for transmitting information about the magnitude of the input voltage of the device to the secondary circuit and, in general, is a ready-made functional th node in the form of a chip, for example, type HCPL7840 company SGS Thomson. Neglecting, to a first approximation, the voltage drop across the diodes of the rectifier 13 and taking into account that the resistance value of the potentiometer 21 and the resistors of the filter circuit 14 is much less than the resistance value of the resistors 15 and 17, we can obtain the following expression for the input voltage at the first input of the amplifier 16 of the error signal:
где U1 - напряжение на первом входе усилителя 16 сигнала ошибки;where U1 is the voltage at the first input of the amplifier 16 of the error signal;
Рн - выходная мощность источника питания в диапазоне стабилизации;Rn is the output power of the power source in the stabilization range;
η - КПД источника питания;η is the efficiency of the power source;
К4 - коэффициент передачи трансформатора 4 тока;K4 - transmission coefficient of the current transformer 4;
К23 - коэффициент передачи входного делителя напряжения 23;K23 - transmission coefficient of the input voltage divider 23;
К22 - коэффициент передачи изолирующего усилителя 22;K22 is the transfer coefficient of the isolating amplifier 22;
К21 - коэффициент передачи потенциометра 21;K21 - gear ratio of the potentiometer 21;
R12 - сопротивление резистора 12;R12 is the resistance of the resistor 12;
R15 - сопротивление резистора 15;R15 is the resistance of the resistor 15;
R17 - сопротивление резистора 17;R17 is the resistance of the resistor 17;
R16 - входное сопротивление усилителя сигнала ошибки 16;R16 - input impedance amplifier error signal 16;
Uвx - входное напряжение источника питания;Uвx - input voltage of the power source;
U20 - падение напряжения на стабилитроне 20.U20 - voltage drop on the zener diode 20.
Стабилитрон 20 предназначен для отсечки интервала входного напряжения источника питания, при котором у источника питания отсутствует стабилизация выходного напряжения, т.е. диапазона Uвx=0-U0.Zener diode 20 is designed to cut off the interval of the input voltage of the power source, at which the power source does not stabilize the output voltage, i.e. range Uвx = 0-U0.
Примем, что рабочим диапазоном источника питания в режиме стабилизации является диапазон Uвx=U0-2U0. Путем соответствующего подбора элементов, исходя из вышеприведенного выражения, можно обеспечить нулевую ошибку на концах диапазона (см. фиг.3). Расчеты показывают, что максимальная погрешность в этом случае составляет ±3% при Uвx=1,5U0. Такая погрешность является вполне допустимой и позволяет оптимизировать массогабаритные характеристики источника питания и повысить его надежность.We assume that the operating range of the power source in stabilization mode is the range Uвx = U0-2U0. By appropriate selection of the elements, based on the above expression, it is possible to ensure zero error at the ends of the range (see figure 3). Calculations show that the maximum error in this case is ± 3% at Uвx = 1,5U0. Such an error is quite acceptable and allows you to optimize the weight and size characteristics of the power source and increase its reliability.
Источники информацииSources of information
1. Авторское свидетельство СССР №568124, кл. Н 02 М 3/335, 1976.1. USSR author's certificate No. 568124, cl. H 02 M 3/335, 1976.
2. Моин B.C., Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. “Энергия”, 1972, с.426, рис.11-8.2. Moin B.C., Laptev N.N. Stabilized transistor converters. “Energy”, 1972, p. 426, Fig. 11-8.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003131136/09A RU2256998C1 (en) | 2003-10-22 | 2003-10-22 | Power supply with overload protective gear |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003131136/09A RU2256998C1 (en) | 2003-10-22 | 2003-10-22 | Power supply with overload protective gear |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003131136A RU2003131136A (en) | 2005-04-20 |
| RU2256998C1 true RU2256998C1 (en) | 2005-07-20 |
Family
ID=35634414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003131136/09A RU2256998C1 (en) | 2003-10-22 | 2003-10-22 | Power supply with overload protective gear |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2256998C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2595270C1 (en) * | 2015-09-04 | 2016-08-27 | Акционерное общество "Ижевский радиозавод" | Device for protection of dc power supply |
| RU189408U1 (en) * | 2019-01-10 | 2019-05-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Power supply device for monitoring and metering of electric energy of the traction network of DC railways |
-
2003
- 2003-10-22 RU RU2003131136/09A patent/RU2256998C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2595270C1 (en) * | 2015-09-04 | 2016-08-27 | Акционерное общество "Ижевский радиозавод" | Device for protection of dc power supply |
| RU189408U1 (en) * | 2019-01-10 | 2019-05-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Power supply device for monitoring and metering of electric energy of the traction network of DC railways |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003131136A (en) | 2005-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102225011B1 (en) | Burst mode control in resonant converters | |
| US11139743B2 (en) | Accurate feed-forward sensing in flyback-transformer based secondary controller | |
| US6885176B2 (en) | PWM control circuit for the post-adjustment of multi-output switching power supplies | |
| US6642696B2 (en) | DC-DC converter with a feedback controller | |
| US10263528B2 (en) | Resonant converter with adaptive switching frequency and the method thereof | |
| EP0758160B1 (en) | Driving pulse limiting circuit | |
| US20030156433A1 (en) | Circuit configuration for producing a switching signal for a current-controlled switch-mode power supply | |
| US4967138A (en) | Switched-mode regulator with inductor current simulation circuit | |
| US4827150A (en) | Uninterruptible power supply inverter circuit | |
| JP2003523711A (en) | Startup circuit for flyback converter with secondary side pulse width modulation | |
| JP2008005567A (en) | Switching power supply | |
| JP2888729B2 (en) | Output short circuit protection circuit | |
| US8466668B2 (en) | Transient differential switching regulator | |
| US6903912B2 (en) | Method for recognition and/or limiting the short-circuit state of a switching converter and switching converter | |
| CN111082663A (en) | Apparatus and method for controlling a switched mode power converter using a duty cycle state machine | |
| US6504734B2 (en) | Switched power converter utilizing a piezoelectric transformer | |
| RU2256998C1 (en) | Power supply with overload protective gear | |
| JP2002315331A (en) | Power supply equipped with dc-dc converter | |
| JPH01311864A (en) | Switching system stablizing electric source device | |
| JPH02111257A (en) | Dc-dc converter | |
| JP7400188B2 (en) | Control device | |
| WO2007116444A1 (en) | Power supply apparatus and power supply control method | |
| RU2251777C2 (en) | Redundant dc power supply | |
| KR100685078B1 (en) | Pulse width limit circuit of Switching Mode Power Supply | |
| SU1695461A1 (en) | Converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061023 |