RU2314626C1 - Stabilized transformer of constant voltage - Google Patents
Stabilized transformer of constant voltage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2314626C1 RU2314626C1 RU2006129422/09A RU2006129422A RU2314626C1 RU 2314626 C1 RU2314626 C1 RU 2314626C1 RU 2006129422/09 A RU2006129422/09 A RU 2006129422/09A RU 2006129422 A RU2006129422 A RU 2006129422A RU 2314626 C1 RU2314626 C1 RU 2314626C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- resistor
- contact
- diode
- constant voltage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности, к устройствам стабилизации напряжения.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular, to voltage stabilization devices.
Известен стабилизированный преобразователь постоянного напряжения (Применение IGBT-приборов фирмы Motorola в импульсных сетевых адаптерах / Компоненты и технологии, №3, 2000 г., стр.44-45, рис.4), содержащий источник постоянного напряжения, между первым и вторым выводами которого включен параметрический стабилизатор напряжения, выход которого подключен к первому выводу питания триггера Шмитта, второй вывод питания которого подключен к второму выводу источника постоянного напряжения, а инверсный выход - через последовательно соединенные первые резистор и конденсатор и непосредственно соединен с входом управления ключа. Первый вывод ключа соединен с вторым выводом источника постоянного напряжения через второй резистор, второй вывод ключа - с первым выводом источника постоянного напряжения через первичную обмотку импульсного трансформатора, содержащего вторичную обмотку, которая через последовательно соединенные однополупериодный выпрямитель и фильтр подключена к нагрузке. Преобразователь содержит также два диода, интегрирующую RC-цепь, стабилитрон, с третьего по шестой резисторы, регулирующее устройство на микросхеме, диодно-транзисторный оптрон гальванической развязки, ЭДД-элемент. Точка соединения первых резистора и конденсатора подключена к входу триггера Шмитта, вывод вторичной обмотки через диод подключен к интегрирующей RC-цепи, выход которой подключен к параллельно соединенным стабилитрону и первым управляющим входам регулирующего устройства. Нагрузка подключена через последовательно соединенные третий и четвертый резисторы к другому управляющему входу регулирующего устройства. Выходы регулирующего устройства подключены к диодному входу диодно-транзисторного оптрона гальванической развязки, коллекторный выход которого соединен с выходом параметрического стабилизатора напряжения, эмиттерный выход подключен к входу ЭДД-элемента, подключенному к интегрирующему конденсатору и через пятый резистор к выводу второго резистора. Выход ЭДД-элемента подключен к управляющему входу ключа, шестой резистор подключен к третьему управляющему входу регулирующего устройства на микросхеме.Known stabilized DC-DC converter (Application of Motorola IGBT devices in switching network adapters / Components and Technologies, No. 3, 2000, pp. 44-45, Fig. 4), containing a constant voltage source, between the first and second conclusions of which a parametric voltage stabilizer is turned on, the output of which is connected to the first power output of the Schmitt trigger, the second power output of which is connected to the second output of the DC voltage source, and the inverse output is connected through the first connected in series hist and a capacitor and is directly connected to control input keys. The first key terminal is connected to the second terminal of the DC voltage source through a second resistor, the second terminal of the key is connected to the first terminal of the DC voltage source through the primary winding of a pulse transformer containing a secondary winding, which is connected through a series-connected half-wave rectifier and a filter to the load. The converter also contains two diodes, an integrating RC circuit, a zener diode, third through sixth resistors, a regulating device on a microcircuit, a diode-transistor optocoupler of galvanic isolation, an EDD element. The connection point of the first resistor and capacitor is connected to the Schmitt trigger input, the secondary winding output through the diode is connected to an integrating RC circuit, the output of which is connected to the zener diode and the first control inputs of the control device connected in parallel. The load is connected via series-connected third and fourth resistors to another control input of the regulating device. The outputs of the control device are connected to the diode input of the diode-transistor optocoupler of galvanic isolation, the collector output of which is connected to the output of the parametric voltage regulator, the emitter output is connected to the input of the EDD element connected to the integrating capacitor and through the fifth resistor to the output of the second resistor. The output of the EDD element is connected to the control input of the key, the sixth resistor is connected to the third control input of the regulating device on the chip.
Достоинством описанного преобразователя является гальваническая развязка источника постоянного напряжения от единственной вторичной цепи за счет диодно-транзисторного оптрона.The advantage of the described converter is galvanic isolation of the DC voltage source from a single secondary circuit due to a diode-transistor optocoupler.
Недостатками данного устройства являются: сложность из-за большого количества радиоэлементов, таких как ЭДД-элемент, диодно-транзисторный оптрон гальванической развязки, регулирующее устройство на микросхеме, резисторы; увеличенное число оптронов и регулирующих устройств на микросхемах при стабилизации нескольких вторичных входных напряжений, вследствие подключения каждого из оптронов и регулирующих устройств к соответствующей вторичной обмотке.The disadvantages of this device are: complexity due to the large number of radio elements, such as an EDD element, a diode-transistor optocoupler of galvanic isolation, a regulating device on a microcircuit, resistors; an increased number of optocouplers and regulating devices on microcircuits during stabilization of several secondary input voltages due to the connection of each of the optocouplers and regulating devices to the corresponding secondary winding.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения (патент ВНИИЭФ №2235353 G05F 1/46, опубликован 27.08.2004 г., БИ №24, авторы В.Г.Можайченко, А.И.Гутников), содержащий источник постоянного напряжения, между первым и вторым выводами которого включен параметрический стабилизатор напряжения, выход которого подключен к первому выводу питания триггера Шмитта, второй вывод питания которого подключен к второму выводу источника постоянного напряжения непосредственно, а инверсный выход - через последовательно соединенные первые резистор и конденсатор и непосредственно соединен с входом управления ключа, первый вывод которого соединен с вторым выводом источника постоянного напряжения, второй вывод ключа с первым выводом источника постоянного напряжения через первичную обмотку импульсного трансформатора, содержащего, по крайней мере, одну вторичную обмотку, которая через последовательно соединенные соответствующие выпрямитель и фильтр подключена к соответствующей нагрузке, два диода, интегрирующая RC-цепь, по крайней мере, один стабилитрон, второй и третий резисторы, второй конденсатор, а импульсный трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмоткой, первый вывод которой подключен к второму выводу источника постоянного напряжения, второй вывод - к аноду первого диода, катод которого подключен через второй конденсатор к второму выводу источника постоянного напряжения и через последовательно соединенные второй резистор и, по крайней мере, один стабилитрон к входу триггера Шмитта и катоду второго диода, анод которого подключен к выходу интегрирующей RC-цепи, вход которой соединен с инверсным выходом триггера Шмитта, вход которого через третий резистор подключен к точке соединения первых резистора и конденсатора. Выпрямители выполнены по мостовой схеме.Closest to the proposed invention in terms of essential features is a stabilized DC-DC converter (VNIIEF patent No. 2235353 G05F 1/46, published August 27, 2004, BI No. 24, authors V.G. Mozhaichenko, A.I. Gutnikov), containing a constant voltage source, between the first and second terminals of which a parametric voltage regulator is connected, the output of which is connected to the first power output of a Schmitt trigger, the second power output of which is connected to the second output of a constant voltage source directly, and the inverse output is through a series-connected first resistor and capacitor and is directly connected to the control input of the switch, the first output of which is connected to the second output of the DC voltage source, the second output of the switch to the first output of the DC voltage source through the primary winding of the pulse transformer containing at least one secondary winding, which through a series-connected corresponding rectifier and filter is connected to the corresponding load, two diodes integrating an RC circuit, at least one zener diode, second and third resistors, a second capacitor, and the pulse transformer is equipped with an additional secondary winding, the first output of which is connected to the second output of the DC voltage source, the second output to the anode of the first diode, the cathode of which connected through a second capacitor to the second output of the DC voltage source and through a second resistor and at least one zener diode in series to the input of the Schmitt trigger and the cathode of the second diode, the anode of which It is connected to the output of an integrating RC circuit, the input of which is connected to the inverse output of a Schmitt trigger, the input of which through a third resistor is connected to the connection point of the first resistor and capacitor. Rectifiers are made according to the bridge circuit.
Недостаток устройства - недостаточная стабильность выходного напряжения при изменении входного напряжения и воздействии температуры окружающей среды из-за отсутствия коррекции по форме напряжения регулирования, отсутствия термокомпенсации двух цепей регулирования и управления триггером Шмитта, и выполнения выпрямителя нагрузки по мостовой схеме, а выпрямителя регулирования по однополупериодной схеме.The disadvantage of this device is the insufficient stability of the output voltage when the input voltage changes and the ambient temperature is affected due to the lack of correction in the form of the control voltage, the lack of thermal compensation of the two control and Schmitt trigger circuits, and the load rectifier in the bridge circuit, and the rectifier in the half-wave circuit .
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание стабилизированного преобразователя постоянного напряжения, обладающего повышенной стабильностью нескольких выходных вторичных напряжений.The problem to which the invention is directed, is the creation of a stabilized DC-DC Converter, which has increased stability of several output secondary voltages.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении стабильности выходных вторичных напряжений.The technical result of the claimed invention is to increase the stability of the output secondary voltages.
Этот технический результат достигается тем, что стабилизированный преобразователь постоянного напряжения содержит источник постоянного напряжения, между первым и вторым выводами которого включен параметрический стабилизатор напряжения, выход которого подключен к первому выводу питания триггера Шмитта, второй вывод питания которого подключен ко второму выводу источника постоянного напряжения, вход триггера Шмитта - к первому выводу первого резистора и аноду стабилитрона, а инверсный выход триггера Шмитта - к первым выводам второго резистора и третьего резистора, второй вывод которого соединен со вторым выводом первого резистора и через первый конденсатор со вторым выводом источника постоянного напряжения, ключ, вход управления которого подключен к инверсному выходу триггера Шмитта, первый вывод ключа - ко второму выводу источника постоянного напряжения, второй вывод ключа - к первому выводу источника постоянного напряжения через первичную обмотку импульсного трансформатора, содержащего n первых вторичных обмоток, где n=1, 2..., каждая из которых через последовательно соединенные соответствующие выпрямитель и фильтр подключена к соответствующей нагрузке, и вторую вторичную обмотку, первый вывод которой непосредственно подключен ко второму выводу источника постоянного напряжения, второй вывод - подключен к аноду первого диода, катод которого подключен к первому выводу четвертого резистора и через второй конденсатор ко второму выводу источника постоянного напряжения, второй диод. Новым является то, что дополнительно введены третий диод, анод которого подключен ко второму выводу четвертого резистора, а катод - к катоду стабилитрона, и пятый резистор, выводы которого соединены с катодом первого диода и вторым выводом источника постоянного напряжения соответственно, катод второго диода подключен ко второму выводу второго резистора, а анод подключен к точке соединения первых резистора, конденсатора и третьего резистора.This technical result is achieved in that the stabilized DC-voltage converter contains a constant voltage source, between the first and second terminals of which a parametric voltage regulator is connected, the output of which is connected to the first power output of a Schmitt trigger, the second power output of which is connected to the second output of a constant voltage source, input Schmitt trigger - to the first output of the first resistor and the zener diode anode, and the inverse output of Schmitt trigger - to the first conclusions of the second p a resistor and a third resistor, the second output of which is connected to the second output of the first resistor and through the first capacitor to the second output of the DC voltage source, a key whose control input is connected to the inverse output of the Schmitt trigger, the first output of the key to the second output of the constant voltage source, the second output key - to the first output of the DC voltage source through the primary winding of a pulse transformer containing n first secondary windings, where n = 1, 2 ..., each of which is sequentially the corresponding rectifier and filter connected are connected to the corresponding load, and the second secondary winding, the first terminal of which is directly connected to the second terminal of the DC voltage source, the second terminal is connected to the anode of the first diode, the cathode of which is connected to the first terminal of the fourth resistor and through the second capacitor to the second the output of the constant voltage source, the second diode. What is new is that a third diode is additionally introduced, the anode of which is connected to the second terminal of the fourth resistor, and the cathode is connected to the zener diode cathode, and the fifth resistor, whose terminals are connected to the cathode of the first diode and the second terminal of the DC voltage source, respectively, the cathode of the second diode is connected to the second terminal of the second resistor, and the anode is connected to the connection point of the first resistor, capacitor and third resistor.
Указанная совокупность признаков позволяет повысить стабильность выходных напряжений при воздействии температуры окружающей среды и при изменении входного напряжения из-за введения термокомпенсации двух цепей регулирования и управления триггером Шмитта, ввода цепи изменения формы напряжения регулирования путем снижения выходного сопротивления выпрямителя регулирующей обмотки и выполнения выпрямителей регулирования и нагрузки по однополупериодной схеме. Дополнительно упрощается регулировка выходного напряжения нагрузки изменением скважности импульсов.The indicated set of features makes it possible to increase the stability of output voltages when exposed to ambient temperature and when the input voltage changes due to the introduction of thermal compensation of two control and Schmitt trigger circuits, the introduction of a change in the shape of the control voltage by reducing the output resistance of the regulating winding rectifier, and performing regulation and load rectifiers according to the half-wave scheme. Additionally, the adjustment of the output voltage of the load is simplified by changing the duty cycle of the pulses.
На фиг.1 приведена структурная схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения, на фиг.2 - временные диаграммы его работы.Figure 1 shows the structural diagram of a stabilized DC-DC converter, figure 2 is a timing diagram of its operation.
Предлагаемый стабилизированный преобразователь постоянного напряжения (фиг.1) содержит источник 1 постоянного напряжения, между первым и вторым выводами которого включен параметрический стабилизатор 2 напряжения, выход которого подключен к первому выводу питания триггера Шмитта 3, второй вывод питания которого подключен ко второму выводу источника 1 постоянного напряжения. Вход триггера Шмитта 3 подключен к первому выводу первого резистора 4 и аноду стабилитрона 5, а инверсный выход триггера Шмитта 3 - к первым выводам второго резистора 6 и третьего резистора 7, второй вывод которого соединен со вторым выводом первого резистора 4 и через первый конденсатор 8 со вторым выводом источника 1 постоянного напряжения. Вход управления ключа 9 подключен к инверсному выходу триггера Шмитта 3, первый вывод ключа 9 - ко второму выводу источника 1 постоянного напряжения, второй вывод ключа 9 - к первому выводу источника 1 постоянного напряжения через первичную обмотку импульсного трансформатора 10, содержащего n первых вторичных обмоток 11.1, 11.2 (где n=2), каждая из которых через последовательно соединенные соответствующие выпрямитель 12.1, 12.2 и фильтр 13.1, 13.2 подключена к соответствующей нагрузке 14.1, 14.2, и вторую вторичную обмотку 15, первый вывод которой непосредственно подключен ко второму выводу источника 1 постоянного напряжения, второй вывод - подключен к аноду диода 16, катод которого подключен к первому выводу резистора 17 и через конденсатор 18 ко второму выводу источника 1 постоянного напряжения. Катод диода 19 подключен ко второму выводу резистора 6, а анод - к точке соединения резистора 4, конденсатора 8 и резистора 7, анод диода 20 подключен ко второму выводу резистора 17, а катод - к катоду стабилитрона 5. Выводы резистора 21 соединены с катодом диода 16 и вторым выводом источника 1 постоянного напряжения соответственно. Выпрямители 12.1, 12.2 выполнены по однополупериодной схеме. Фильтры 13.1, 13.2 - пассивные П-образные CLC-фильтры.The proposed stabilized DC-voltage converter (Fig. 1) contains a constant voltage source 1, between the first and second terminals of which a parametric voltage stabilizer 2 is connected, the output of which is connected to the first power output of Schmitt trigger 3, the second power output of which is connected to the second output of the constant source 1 voltage. The input of the Schmitt trigger 3 is connected to the first output of the first resistor 4 and the anode of the
Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения (фиг.1) работает следующим образом.The stabilized DC-DC Converter (figure 1) works as follows.
При рассмотрении работы следует учесть, что в примере конкретного выполнения (фиг.1) представлена схема включения с трансформаторным выходом и цепью общей обратной связи с использованием регулирующей вторичной обмотки 15, импульсных диода 20 и стабилитрона 5.When considering the work, it should be noted that in the example of a specific implementation (Fig. 1), a switching circuit with a transformer output and a general feedback circuit using a secondary regulating winding 15,
Такая схема необходима в преобразователях, где требуется гальваническая развязка и возможно изменение как тока нагрузок 14.1, 14.2, так и величины напряжения источника 1 постоянного напряжения.Such a circuit is necessary in converters where galvanic isolation is required and it is possible to change both the load current 14.1, 14.2, and the voltage value of the constant voltage source 1.
На фиг.2 представлены временные диаграммы, где:Figure 2 presents the timing diagram, where:
U14 - стабилизированное напряжение на любой из нагрузок 14.1, 14.2 с учетом пульсаций, для наглядности они увеличены, зависят от параметров фильтров 13.1, 13.2;U 14 - stabilized voltage at any of the loads 14.1, 14.2, taking into account ripples, for clarity, they are increased, depend on the parameters of the filters 13.1, 13.2;
U8 - напряжение автогенерации на конденсаторе 8 в «точке суммирования токов заряда конденсатора 8» с учетом гистерезиса (0,7 В) триггера Шмитта 3, порог включения которого равен 2,7 В, порог выключения равен 2,0 В при питании его от параметрического стабилизатора 2 напряжением 5 В, величины которых неизменны при любом изменении напряжения источника 1 постоянного напряжения за счет параметрического стабилизатора 2, но пороги зависят от температуры окружающей среды, что впрочем не изменяет скважность импульсов;U 8 is the self-generating voltage at the capacitor 8 at the “summation point of the charge currents of the capacitor 8” taking into account the hysteresis (0.7 V) of the Schmitt trigger 3, the switching threshold of which is 2.7 V, the switching threshold is 2.0 V when it is powered from parametric stabilizer 2 with a voltage of 5 V, the values of which are unchanged with any change in the voltage of the constant voltage source 1 due to the parametric stabilizer 2, but the thresholds depend on the ambient temperature, which however does not change the duty cycle of the pulses;
U3 - напряжение на выходе триггера Шмитта и управляющем входе ключа 9, поступающее с управляемого автогенератора, включающего триггер Шмитта 3, одну термостабильную и две термокомпенсированные цепи обратной связи (регулирования и управления);U 3 - voltage at the output of the Schmitt trigger and the control input of the key 9, coming from a controlled oscillator, including the Schmitt trigger 3, one thermostable and two thermally compensated feedback (regulation and control) circuits;
U1 - напряжение источника 1 постоянного напряжения, называемое далее входным напряжениенм;U 1 is the voltage of the constant voltage source 1, hereinafter referred to as the input voltage;
U9 - напряжение на выходе ключа 9, подключенного к первичной обмотке импульсного трансформатора 10.U 9 is the voltage at the output of the switch 9 connected to the primary winding of the pulse transformer 10.
Необходимое напряжение регулирования стабилизации достигается не только выбором стабилитрона 5 с диодом 20, но и более простым способом: изменением скважности импульсов напряжения на ключе 9, подстраиваемым резистором «управления» 6. Поскольку резистор 21, изменяющий форму напряжения регулирования (пульсаций его), «закорачивает» высокоомную входную цепь триггера Шмитта 3 при появлении питания на выходе параметрического стабилизатора напряжения 2, диод 20 предотвращает этот эффект, участвуя тем самым как в цепи термокомпенсации стабилитрона 5, так и в цепи начального запуска устройства в целом.The necessary stabilization regulation voltage is achieved not only by choosing a
Обратная связь по напряжению при изменении входного напряжения от 13 до 30 В обеспечивается за счет цепей, подключенных к обмотке 15 импульсного трансформатора 10. Напряжение источника 1 постоянного напряжения приложено к первичной обмотке, другой выход которой подключен к выходу силового ключа 9, выполненного на полевом переключающем транзисторе с каналом n-типа (на фиг.1 не показан). При среднем значении напряжения источника 1, равном U1=20 В, коммутация ключа 9 происходит с частотой 32 кГц, скважность импульсов U3, I6 близка к двум, что задается генератором на инвертирующем триггере Шмитта 3 с тремя цепями обратной связи. Это первая цепь: «резистор 7 - конденсатор 8», она стабильна изначально выбором элементов. Вторая цепь: «вывод питания и цепь тока утечки триггера Шмита 3 - резистор 4 - конденсатор 8 - прямосмещенный переход диода 19 - резистор 6». Третья цепь: «обмотка 15 - диод 16 - параллельно им подключенный резистор 21 - последовательно подключенные резистор 17 - диод 20 - стабилитрон 5 - «пороговый вход» триггера Шмитта 3». Вторая и третья цепи термокомпенсированы независимо друг от друга. Все три перечисленные цепи входят в контур стабилизации, разделение их условно и выполнено для наглядности. Напряжения с вторичных обмоток 11.1, 11.2 трансформатора 10 выпрямляются однополупериодными выпрямителями 12.1, 12.2, фильтруются фильтрами 13.1, 13.2 и поступают в нагрузку 14.1, 14.2. Диоды 12.1, 12.2, 16 имеют практически равные по величине температурные коэффициенты напряжения (ТКН) одного знака, что повышает стабильность выходных напряжений на нагрузках 14.1, 14.2. Напряжение обратной связи с обмотки 15 фильтруется конденсатором 18. Резистор 21 уменьшает влияние нестабильности при повышении входного напряжения U1, изменяет форму напряжения регулирования U8, форму пульсации его, превращая пиковое детектирование после диода 16 в более приглаженную, пульсирующую форму, путем снижения влияния высокого обратного сопротивления пикового детектора на диоде 16 и конденсаторе 18. Тем самым выходные напряжения цепи регулирования и нагрузки имеют близкие по форме пульсации.The voltage feedback when changing the input voltage from 13 to 30 V is provided by the circuits connected to the winding 15 of the pulse transformer 10. The voltage of the constant voltage source 1 is applied to the primary winding, the other output of which is connected to the output of the power switch 9, made on the field switching a transistor with an n-type channel (not shown in FIG. 1). With an average value of the voltage of source 1 equal to U 1 = 20 V, switching of switch 9 occurs at a frequency of 32 kHz, the duty cycle of pulses U 3 , I 6 is close to two, which is set by a generator on an inverting Schmitt trigger 3 with three feedback circuits. This is the first circuit: “resistor 7 - capacitor 8”, it is stable initially by the choice of elements. The second circuit: “the power output and the Schmit trigger trigger leakage current circuit 3 — resistor 4 — capacitor 8 — forward-biased junction diode 19 — resistor 6”. The third circuit: "winding 15 - diode 16 - resistor 21 connected in parallel to it - resistor 17 connected in series - diode 20 - zener diode 5 -" threshold input "of Schmitt trigger 3". The second and third chains are thermally compensated independently of each other. All three of these circuits are included in the stabilization circuit, their separation is conditional and made for clarity. The voltages from the secondary windings 11.1, 11.2 of the transformer 10 are rectified by half-wave rectifiers 12.1, 12.2, filtered by filters 13.1, 13.2 and supplied to the load 14.1, 14.2. Diodes 12.1, 12.2, 16 have almost the same temperature coefficient of voltage (TKN) of the same sign, which increases the stability of the output voltage at the loads 14.1, 14.2. The feedback voltage from the winding 15 is filtered by a capacitor 18. The resistor 21 reduces the effect of instability when the input voltage U 1 increases, changes the shape of the control voltage U 8 , its ripple shape, turning the peak detection after diode 16 into a smoother, pulsating form, by reducing the effect of high the inverse resistance of the peak detector on the diode 16 and the capacitor 18. Thus, the output voltages of the control circuit and the load have ripples similar in shape.
Когда выпрямленное напряжение общей обратной связи на конденсаторе 18 достигает рабочего уровня, в «точку суммирования токов заряда конденсатора 8» начинает протекать ток управления. Рост усредненного значения тока управления происходит при увеличении напряжения (U1=30 В, фиг.2) источника 1 и (или) уменьшении нагрузки, что приводит к увеличению скважности импульсов U3, управляющих работой силового ключа 9. Этот процесс продолжается до достижения выходным напряжением (U18, U14) точки стабилизации. Уровень выходного напряжения определяется соотношением витков обмотки 15 обратной связи и витков вторичных обмоток 11.1, 11.2. Противоположное изменение усредненного значения тока управления в «точке суммирования токов заряда конденсатора 8» происходит при уменьшении входного напряжения (U1=13 В, фиг.2) источника 1 и (или) увеличении нагрузки, что приводит к уменьшению скважности импульсов U3, управляющих работой силового ключа 9. Этот процесс продолжается до достижения выходным напряжением (U18, U14) точки стабилизации. При изменении скважности изменяется и частота коммутации силового ключа 9. При напряжении U1=13 В частота коммутации равна 50 кГц, при напряжении U1=30 В - частота коммутации 26 кГц, при напряжении U1=20 В - частота коммутации 32 кГц.When the rectified common feedback voltage across the capacitor 18 reaches the operating level, a control current begins to flow to the “summation point of the charge currents of the capacitor 8”. The increase in the average value of the control current occurs when the voltage (U 1 = 30 V, FIG. 2) of source 1 increases and / or the load decreases, which leads to an increase in the duty cycle of pulses U 3 controlling the operation of the power switch 9. This process continues until the output voltage (U 18 , U 14 ) stabilization points. The output voltage level is determined by the ratio of the turns of the feedback winding 15 and the turns of the secondary windings 11.1, 11.2. The opposite change in the averaged value of the control current at the “summation point of the charge currents of the capacitor 8” occurs when the input voltage (U 1 = 13 V, FIG. 2) of the source 1 decreases and (or) the load increases, which leads to a decrease in the duty cycle of U 3 control pulses operation of the power switch 9. This process continues until the output voltage (U 18 , U 14 ) reaches the stabilization point. When the duty cycle changes, the switching frequency of the power switch also changes. 9. With a voltage of U 1 = 13 V, the switching frequency is 50 kHz, with a voltage of U 1 = 30 V, the switching frequency is 26 kHz, and with a voltage of U 1 = 20 V, the switching frequency is 32 kHz.
Поскольку все обмотки 11.1, 11.2, в том числе и регулировочная вторичная обмотка 15, принадлежат одному импульсному трансформатору 10, то напряжения на них изменяются синхронно, а скважность и частота импульсов изменяются в противоположную, компенсирующую сторону, чем и обеспечена стабилизация всех напряжений на нагрузках 14.1, 14.2 от одной обмотки 15 в цепи трансформаторной обратной связи. Она включена на триггер Шмитта 3. Резисторы 4 и 17 помимо участия в цепях обратных связей играют еще и роль ограничительных для токов во входную цепь микросхемы триггера Шмитта 3.Since all windings 11.1, 11.2, including the regulating secondary winding 15, belong to one pulse transformer 10, the voltages on them change synchronously, and the duty cycle and pulse frequency change in the opposite, compensating direction, which ensures the stabilization of all voltages on the loads 14.1 , 14.2 from one winding 15 in the transformer feedback circuit. It is included in the Schmitt trigger 3. Resistors 4 and 17, in addition to participating in feedback circuits, also play the role of limiting currents to the input circuit of the Schmitt trigger 3 microcircuit.
Повышенная стабильность выходного напряжения при увеличении входного напряжения U1 обеспечивается уменьшением влияния выходного обратного сопротивления выпрямителя с диодом 16 в цепи регулирующей обмотки 15 за счет параллельного включения резистора 21, но при этом необходим диод 20 для обеспечения начального пуска устройства в целом при включении питания (источника 1). Повышенная стабильность выходного напряжения на нагрузках 14.1, 14.2 при изменении температуры окружающей среды с одной стороны обеспечивается термокомпенсацией положительного ТКН импульсного стабилитрона 5, равным отрицательным ТКН диода 20, и равенством ТКН диодов 16, 12.1 и 12.2. С другой стороны температурное изменение сопротивления (тока) утечки между входом триггера Шмитта 3 и цепью его питания (выходом параметрического стабилизатора 2) компенсируется изменением скважности импульсов напряжения U3 за счет отрицательного ТКН диода 19, включенного последовательно с резистором 6. Поскольку увеличение температуры приводит к увеличению тока утечки, то уменьшается длительность tи (см. tи на диаграмме U3, фиг.2). С другой стороны отрицательный ТКН диода 19 приводит к уменьшению паузы tп (см. tп на диаграмме U3, фиг.2), а, значит, скважность импульсов остается неизменной.Increased stability of the output voltage with increasing input voltage U 1 is provided by reducing the influence of the output reverse resistance of a rectifier with a diode 16 in the circuit of the regulating winding 15 due to the parallel connection of the resistor 21, but a
Заявленное изобретение позволяет повысить стабильность выходных напряжений при воздействии температуры окружающей среды и при увеличении входного напряжения из-за введения термокомпенсации двух цепей регулирования и управления триггером Шмитта, выполнения выпрямителей нагрузки и регулирования по однополупериодной схеме, ввода цепи коррекции формы напряжения регулирования путем снижения выходного сопротивления выпрямителя регулирующей обмотки.The claimed invention allows to increase the stability of output voltages when exposed to ambient temperature and when the input voltage increases due to the introduction of thermal compensation of two control circuits and control Schmitt trigger, the implementation of load rectifiers and regulation on a half-wave circuit, input circuit correction form the voltage regulation by reducing the output resistance of the rectifier regulating winding.
Необходимое входное напряжение для начала стабилизации достигается не обязательно выбором диода 20 со стабилитроном 5 по напряжению стабилизации, но и более простым способом: изменением скважности импульсов напряжения на триггере Шмитта и ключе, подстраиваемом единственным резистором 6.The necessary input voltage to start stabilization is achieved not necessarily by selecting a
В стабилизированном преобразователе применена серийная микромощная микросхема триггера Шмитта типа 564ТЛ1 или 1526ТЛ1, параметрический стабилизатор выполнен на резисторе и опорном стабилитроне 2С156В. Силовая часть ключа 9 выполнена на полевом переключающем транзисторе с каналом n-типа (2П762А). Управляющая часть ключа 9 выполнена на трех остальных элементах микросхемы 564ТЛ1 (или 1526ТЛ1), соединенных последовательно и параллельно к затвору 2П762А.The stabilized converter uses a serial micro-power Schmitt trigger chip of type 564TL1 or 1526TL1, the parametric stabilizer is made on a resistor and a reference zener diode 2C156B. The power part of the key 9 is made on a field switching transistor with an n-type channel (2P762A). The control part of the key 9 is made on the other three elements of the 564TL1 chip (or 1526TL1) connected in series and parallel to the 2P762A shutter.
Трансформатор выполнен на сердечнике из пермаллоя МП140. Источник 1 постоянного напряжения - аккумулятор с выходным напряжением от 13 до 30 В, выпрямители 12.1, 12.2 выполнены по однополупериодной схеме на диодах 2Д106А, а выпрямитель 16 - на диоде 2Д522Б. Стабилитрон 5 - импульсный типа 2С191Ц, диод 20 - импульсный типа 2Д522Б. Сопротивление резистора 21 равно 62 кОм. Конденсатор 18 равен 0,33 мкФ. Фильтры 13.1, 13.2 выполнены на конденсаторах К53-18 и дросселях ДМ. Нагрузки 14.1, 14.2 активные, ток потребления изменялся в два раза. Форма тока в цепи ключа 9 близка к трапеции при малых напряжениях, время протекания тока определяется длительностью tи положительных импульсов на выходе триггера Шмитта 3. Стабильность выходных напряжений увеличилась в два раза. Обеспечена регулировка выходных напряжений одним резистором 6 вместо сложных манипуляций со стабилитроном 5 и двумя RC-цепями управления прототипа.The transformer is made on the core of permalloy MP140. DC voltage source 1 is a battery with an output voltage of 13 to 30 V, rectifiers 12.1, 12.2 are made according to a half-wave circuit on 2D106A diodes, and rectifier 16 is on 2D522B diode. Zener diode 5 - pulse type 2S191Ts, diode 20 - pulse type 2D522B. The resistance of the resistor 21 is 62 kOhm. Capacitor 18 is 0.33 uF. Filters 13.1, 13.2 are made on K53-18 capacitors and DM chokes. Loads 14.1, 14.2 are active, the current consumption changed twice. The current shape in the key circuit 9 is close to the trapezoid at low voltages, the current flow time is determined by the duration t and positive pulses at the output of the Schmitt trigger 3. The stability of the output voltages has doubled. The output voltages are adjusted with one resistor 6 instead of complex manipulations with the
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006129422/09A RU2314626C1 (en) | 2006-08-14 | 2006-08-14 | Stabilized transformer of constant voltage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006129422/09A RU2314626C1 (en) | 2006-08-14 | 2006-08-14 | Stabilized transformer of constant voltage |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2314626C1 true RU2314626C1 (en) | 2008-01-10 |
Family
ID=39020304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006129422/09A RU2314626C1 (en) | 2006-08-14 | 2006-08-14 | Stabilized transformer of constant voltage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2314626C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2541519C1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-02-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Stabilised dc voltage converter |
| EA026493B1 (en) * | 2013-10-10 | 2017-04-28 | Владимир Петрович ФЕДОСОВ | Output stage of audio-frequency power amplifier |
-
2006
- 2006-08-14 RU RU2006129422/09A patent/RU2314626C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA026493B1 (en) * | 2013-10-10 | 2017-04-28 | Владимир Петрович ФЕДОСОВ | Output stage of audio-frequency power amplifier |
| RU2541519C1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-02-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Stabilised dc voltage converter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11848603B2 (en) | Auxiliary power supply apparatus and method for isolated power converters | |
| US10236774B2 (en) | Control module for a constant-frequency switching converter and method for controlling a switching converter | |
| US8310845B2 (en) | Power supply circuit with a control terminal for different functional modes of operation | |
| US7518352B2 (en) | Bootstrap clamping circuit for DC/DC regulators and method thereof | |
| US7368894B2 (en) | Method for reducing the cost of voltage regulation circuitry in switch mode power supplies | |
| KR20130085904A (en) | Dynamic damper and lighting driving circuit comprising the dynamic damper | |
| US6462966B1 (en) | Power supply circuit and method | |
| US20210226544A1 (en) | Detection circuit and switching converter | |
| CN109921627B (en) | Apparatus and method for limiting electromagnetic interference in a switching converter | |
| US20190207522A1 (en) | Power control device | |
| Chang et al. | An isolated output-feedback scheme with minimized standby power for SMPS | |
| US20030021130A1 (en) | Switching power converter apparatus and methods using switching cycle with energy holding state | |
| JPH0343859B2 (en) | ||
| US20140098571A1 (en) | Saturation prevention in an energy transfer element of a power converter | |
| RU2314626C1 (en) | Stabilized transformer of constant voltage | |
| RU2297089C2 (en) | Single-ended reversible dc voltage converter | |
| RU2235353C2 (en) | Stabilized converter of constant voltage | |
| JP4534354B2 (en) | DC-DC converter | |
| RU2541519C1 (en) | Stabilised dc voltage converter | |
| US11843320B2 (en) | Method of operating isolated resonant converter with synchronous rectifier | |
| RU2318290C1 (en) | Secondary power supply unit | |
| RU2396684C1 (en) | Secondary electric power supply unit | |
| RU148941U1 (en) | STABILIZED DC / DC Converter | |
| RU2269859C1 (en) | Secondary power supply unit | |
| RU2269858C1 (en) | Secondary power supply unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100815 |