RU2519246C2 - Control device for flyback converter - Google Patents

Control device for flyback converter Download PDF

Info

Publication number
RU2519246C2
RU2519246C2 RU2013113552/07A RU2013113552A RU2519246C2 RU 2519246 C2 RU2519246 C2 RU 2519246C2 RU 2013113552/07 A RU2013113552/07 A RU 2013113552/07A RU 2013113552 A RU2013113552 A RU 2013113552A RU 2519246 C2 RU2519246 C2 RU 2519246C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
terminal
input
output
voltage
transformer
Prior art date
Application number
RU2013113552/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013113552A (en
Inventor
Александр Юрьевич Гончаров
Original Assignee
Александр Юрьевич Гончаров
Гончаров Михаил Юрьевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Юрьевич Гончаров, Гончаров Михаил Юрьевич filed Critical Александр Юрьевич Гончаров
Priority to RU2013113552/07A priority Critical patent/RU2519246C2/en
Publication of RU2013113552A publication Critical patent/RU2013113552A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2519246C2 publication Critical patent/RU2519246C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: device contains a transformer for the insulated voltage flyback converter, a diode, a secondary circuit with load and a switching element, at that one output of the switching element is connected to anode of the first diode while its cathode is connected to the summator input and to one input of the primary transformer winding, by the other input this winding is connected to the power supply bus; the second output of the switching element is coupled to the common bus at the side of the transformer primary winding; the third output of the switching element is coupled to the control device output; secondary winding though the secondary circuit is connected to the load; the summator is connected to the power supply bus by its one input and to the output of the controlled signal source by its other input, while its output is connected to the input of a measuring instrument; the measuring instrument has two input coupled to the tripping pulse generator; he tripping pulse generator is connected to the control device input.
EFFECT: universality of device, potential use of any voltage flyback converter with control device during operation with insignificant capacity of the load or operation with high-intensive loads leading to significant excess of output current without use of specialised control devices.
3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а точнее к устройствам контроля состояния выходов изолированных обратноходовых преобразователей напряжения (ОХП), подключаемых к нагрузке с большим емкостным сопротивлением.The invention relates to the field of electrical engineering, and more specifically to devices for monitoring the status of the outputs of isolated flyback voltage converters (OXP) connected to a load with a large capacitive resistance.

В настоящее время одной из самых распространенных схем, по которым строятся сетевые и DC-DC преобразователи напряжения, является обратноходовой преобразователь напряжения (ОХП). Относительно малое число компонентов, гибкость применения в широких диапазонах входных напряжений и выходных токов, возможность легко наращивать число выходных каналов делают эту топологию привлекательной для исполнения.Currently, one of the most common schemes for constructing network and DC-DC voltage converters is a flyback voltage converter (OXP). The relatively small number of components, the flexibility of application in a wide range of input voltages and output currents, and the ability to easily increase the number of output channels make this topology attractive for execution.

В промышленных источниках питания управление обратноходовым преобразователем напряжения, как правило, осуществляется на основе широтно-импульсной модуляции (ШИМ),In industrial power supplies, the flyback voltage converter is typically controlled based on pulse-width modulation (PWM),

Для управления преобразователями напряжения используются специализированные микросхемы, ШИМ-контроллеры, в состав которых, как правило, входят генератор тактовой частоты, источник опорного напряжения, усилитель ошибки, компаратор с RS-защелкой и выходной драйвер.To control voltage converters, specialized microcircuits are used, PWM controllers, which usually include a clock generator, a reference voltage source, an error amplifier, a comparator with an RS latch and an output driver.

При выборе подходящего для применения контроллера особое внимание следует обращать на логику автомата состояний, особенно на логику отработки аварийных ситуаций. Переход в аварийный режим при обнаружении критических ситуаций может предусматривать как принудительное ограничение тока, так и полную блокировку работы преобразователя. При блокировке останавливается задающий ШИМ-генератор и запрещается подача активного сигнала для силового транзистора. В зависимости от типа или модификаций микросхем возможны два сценария блокировки.When choosing a controller suitable for use, special attention should be paid to the logic of the state machine, especially to the logic of emergency operation. The transition to emergency mode when critical situations are detected may include both forced current limitation and complete blocking of the converter operation. When locked, the PWM oscillator stops and the active signal for the power transistor is prohibited. Two blocking scenarios are possible depending on the type or modification of the microcircuit.

В первом случае после срабатывания блокировки преобразователь «защелкивается» в этом состоянии и не меняет его, даже если условие, вызвавшее это состояние, уже пропало. Восстановление работы преобразователя возможно лишь после выключения и повторного включения питания.In the first case, after the interlock is triggered, the converter “snaps” in this state and does not change it, even if the condition that caused this state has already disappeared. Restoring the operation of the converter is possible only after turning the power off and on again.

Во втором случае реализуются попытки автовосстановления нормальной работы преобразователя. Для этого в структуре контроллера запускается таймер на определенное время. После истечения этого времени контроллер вновь проверяет наличие критических ситуаций, и если они сохраняются, блокировка остается.In the second case, attempts are made to automatically restore the normal operation of the converter. To do this, a timer for a certain time is started in the controller structure. After this time expires, the controller again checks for critical situations, and if they persist, the lock remains.

Известны система и метод контроля преобразователя напряжения («Control system for a voltage converter and method», патент US 7738265, H02M 3/335, приоритет от 28.08.2006 г.).A known system and method for monitoring a voltage converter ("Control system for a voltage converter and method", patent US 7738265, H02M 3/335, priority from 08/28/2006).

В данном устройстве схема контроля обеспечивает работоспособность при заряде выходных емкостных нагрузок за счет анализа выходного напряжения по напряжению на первичной обмотке трансформатора 11. Напряжение оценивается в каждом такте. Выходной сигнал с компаратора 61 уменьшает длительность управляющего импульса ST, что приводит к ограничению по мощности на выходе в режиме начального заряда емкости. Выходной сигнал с компаратора 71 выключает управляющий импульс ST в начале каждого такта при обнаружении режима короткого замыкания на выходе. Т.о. из-за управляющего воздействия компараторов 61 и 71 требуется специализированный ШИМ-контроллер, соответствующий подобной схеме управления.In this device, the control circuit ensures operability when charging output capacitive loads by analyzing the output voltage voltage on the primary winding of the transformer 11. The voltage is evaluated at each cycle. The output signal from the comparator 61 reduces the duration of the control pulse ST, which leads to a limitation in output power in the initial charge mode of the capacitance. The output signal from the comparator 71 turns off the control pulse ST at the beginning of each cycle when a short circuit mode is detected at the output. T.O. Due to the control action of the comparators 61 and 71, a specialized PWM controller is required, corresponding to a similar control scheme.

Известно устройство, патент US 5841643 «Method and apparatus for isolated flyback regulator control and load compensation» с приоритетом от 01.10.1997, H02M 3/24, H02M 3/335.A device is known, patent US 5841643 "Method and apparatus for isolated flyback regulator control and load compensation" with priority from 10/01/1997, H02M 3/24, H02M 3/335.

Данное устройство осуществляет контроль состояния выхода обратноходового преобразователя по результатам анализа напряжения на первичной обмотке. Напряжение оценивается в каждом такте, за счет этого происходит либо ШИМ управляющих сигналов силового транзистора, либо его выключение при превышении выходного тока или уменьшении выходного напряжения и требуется специализированный ШИМ-контроллер, соответствующий подобной схеме управления.This device monitors the output condition of the flyback converter according to the results of the voltage analysis on the primary winding. The voltage is estimated at each cycle, due to this either the PWM control signals of the power transistor occur, or it turns off when the output current exceeds or the output voltage decreases and a specialized PWM controller is required that corresponds to a similar control circuit.

Известно устройство заряда выходной емкости, патент US 7787262 «Capacitor charging methods and apparatus» с приоритетом от 19.12.2006 г., H02M 3/335 для зарядки фотовспышки.A device for charging an output capacity is known, patent US 7787262 "Capacitor charging methods and apparatus" with a priority of 12/19/2006, H02M 3/335 for charging a flash.

В данном устройстве контроль состояния выхода обратноходового преобразователя производится по результатам анализа напряжения на первичной обмотке, где напряжение оценивается в каждый такт и при снижении значения меньше определенного порога начинают формироваться дополнительные импульсы ШИМ управляющих сигналов силового транзистора для обеспечения заряда выходного конденсатора, что приводит к увеличению частоты преобразования и требуется специализированный ШИМ-контроллер, соответствующий подобной схеме управления.In this device, the control of the output condition of the flyback converter is carried out according to the results of the voltage analysis on the primary winding, where the voltage is estimated at each cycle and when the value decreases below a certain threshold, additional PWM pulses of the power transistor control signals begin to form to ensure the charge of the output capacitor, which leads to an increase in the frequency conversion and requires a specialized PWM controller that matches a similar control scheme.

Известны устройства и методы зарядки емкости («Capacitor charging methods and apparatus», патент US 7646616, H02M 3/335, приоритет от 09 мая 2005 г.) для зарядки фотовспышки.Known devices and methods for charging capacities ("Capacitor charging methods and apparatus", patent US 7646616, H02M 3/335, priority dated May 09, 2005) for charging the flash.

Показаны способы и устройства, позволяющие анализировать нагрузку в каждом такте ШИМ преобразования и при снижении значения меньше определенного порога начинают формироваться дополнительные импульсы ШИМ управляющих сигналов силового транзистора для обеспечения заряда выходного конденсатора, что приводит к увеличению частоты преобразования и требуется специализированный ШИМ-контроллер, соответствующий подобной схеме управления.Methods and devices are shown that make it possible to analyze the load in each PWM conversion cycle and, when the value is lower than a certain threshold, additional PWM pulses of the power transistor control signals begin to form to ensure the charge of the output capacitor, which leads to an increase in the conversion frequency and requires a specialized PWM controller corresponding to such management scheme.

Общими недостатками всех приведенных выше устройств являются:Common disadvantages of all the above devices are:

- преобразователь в режиме КЗ по выходу может находиться неограниченное время и неэффективно использует электроэнергию;- the converter in the short-circuit mode at the output can be unlimited time and inefficiently uses electricity;

- для работы преобразователя на большую выходную емкость требуется специализированный ШИМ-контроллер, соответствующий вышеуказанным схемам управления;- for the converter to operate at a large output capacity, a specialized PWM controller is required, corresponding to the above control schemes;

- не анализируется обрыв обратной связи по напряжению.- the open circuit voltage feedback is not analyzed.

Подобные решения нельзя применять к ранее разработанным микросхемам.Such solutions cannot be applied to previously developed microcircuits.

Целью данного изобретения является обеспечение защиты неспециализированного ОХП с ШИМ-контроллером при работе на значительные величины емкости в нагрузке или работа на энергоемкие нагрузки (электродвигатели постоянного тока), приводящие к значительному превышению выходного тока или выходного напряженияThe aim of this invention is to provide protection for non-specialized OCP with a PWM controller when operating at significant capacitance in a load or working for energy-intensive loads (DC motors), leading to a significant excess of the output current or output voltage

Использование информации о выходном напряжении, полученном на стороне первичной обмотки трансформатора для обеспечения защиты ОХП:Using information on the output voltage obtained on the side of the primary winding of the transformer to ensure protection of the OCP:

- при возникновении на выходе режима короткого замыкания;- when a short circuit occurs at the output;

- при возрастании выходного напряжения выше заданного максимума.- with increasing output voltage above a given maximum.

Технический результат достигается за счет того, что устройство контроля ОХП (фиг.1), включающее: источник контролируемого сигнала 1, включающий: трансформатор изолированного ОХП 13, диод 11, нагрузку во вторичной цепи 15 и ключевой элемент 14, причем: один вывод ключевого элемента 14 соединен с анодом первого диода 11, катод которого соединен с входом сумматора 21, и одним выводом первичной обмотки трансформатора 13, которая другим выводом соединена с шиной питания Vin; второй вывод ключевого элемента 14 соединен с общей шиной со стороны первичной обмотки трансформатора 13; третий вывод ключевого элемента 14 соединен с выходом управляющего устройства 12; вторичная обмотка трансформатора 13 соединена через вторичную цепь с нагрузкой 15; сумматор 21 сигналов входного напряжения Vin и напряжения на первичной обмотке выходного трансформатора Vsn; измеритель 22, соединенный с выходом сумматора 21, и генератор выключающего импульса 23, имеющий два входа с измерителя 22 с сигналами ON1 и ON2 и выход с сигналом ON/OFF, соединенный с входом управляющего устройства 12.The technical result is achieved due to the fact that the OCP control device (Fig. 1), including: the source of the monitored signal 1, including: an isolated OCP transformer 13, diode 11, the load in the secondary circuit 15 and the key element 14, moreover: one output of the key element 14 is connected to the anode of the first diode 11, the cathode of which is connected to the input of the adder 21, and one terminal of the primary winding of the transformer 13, which is connected to the power bus Vin by the other terminal; the second output of the key element 14 is connected to a common bus from the side of the primary winding of the transformer 13; the third output of the key element 14 is connected to the output of the control device 12; the secondary winding of the transformer 13 is connected through a secondary circuit to a load 15; an adder 21 of the input voltage signals Vin and the voltage on the primary winding of the output transformer Vsn; a meter 22 connected to the output of the adder 21, and a switching pulse generator 23 having two inputs from the meter 22 with signals ON1 and ON2 and an output with an ON / OFF signal connected to the input of the control device 12.

Для описания работы устройства используем типовую схему ОХП с включенной в нее схемой контроля (фиг.2).To describe the operation of the device, we use a typical OCP scheme with the control circuit included in it (Fig. 2).

В предпочтительном варианте типовая схема ОХП включает источник контролируемого сигнала 1, содержащий: разделительный трансформатор 13, ключевой элемент 14, включенный одним выводом к первичной обмотке трансформатора 13, а другой выводом к общей шине, устройство управления 12, соединенное выходом с третьим выводом ключевого элемента 14, а входом с выходом устройства контроля 2, один диод 11, соединенный анодом с общей точкой соединения трансформатора 13 и одним выводом ключевого элемента 14, а катодом с одним входом схемы контроля 2, вторичную обмотку трансформатора 13, соединенную с анодом второго диода 17, катод которого соединен с одним выводом конденсатора 16, другой вывод которого соединен с общей шиной, и одним выводом нагрузки 15, представляющую собой, например, двигатель постоянного тока или конденсатор большой емкости, другой вывод которой соединен с общей шиной.In a preferred embodiment, a typical OCP circuit includes a source of a monitored signal 1, comprising: an isolation transformer 13, a key element 14 connected by one output to the primary winding of the transformer 13, and the other by an output to a common bus, a control device 12 connected by the output to the third output of the key element 14 and the input with the output of the control device 2, one diode 11 connected by the anode to a common connection point of the transformer 13 and one output of the key element 14, and the cathode with one input of the control circuit 2, the secondary a transformer 13 connected to the anode of the second diode 17, the cathode of which is connected to one terminal of the capacitor 16, the other terminal of which is connected to a common bus, and one terminal of the load 15, which is, for example, a DC motor or a large capacitor, the other terminal of which connected to a common bus.

В предпочтительном варианте изобретения устройство контроля 2 содержит: сумматор 21, который включает: первый резистор 24, к одному выводу которого подключены: один вывод второго резистора 25, подключенного другим выводом к положительной шине входного напряжения Vin; один вывод первого конденсатора 26, подключенного другим выводом к положительной шине входного напряжения Vin; анод первого диода 27, к катоду которого подключены: один вывод второго конденсатора 28, соединенного вторым выводом с положительной шиной входного напряжения Vin; один вывод резистора 34, вторым выводом подключенный к эмиттеру транзистора 33; анод второго диода 32, к катоду которого подключен анод диода 31, катод которого подключен к одному выводу резистора 30, ко второму выводу которого подключены: один вывод резистора 29, второй вывод которого подключен к положительной шине входного напряжения Vin; база транзистора 33, коллектор которого подключен к входу схемы измерителя 22; измеритель 22, включающий: делитель напряжения, выполненный из трех последовательно включенных резисторов 35, 36, 37, расположенных между выходом сумматора 21 и общей шиной преобразователя напряжения на стороне первичной обмотки трансформатора 13; один компаратор напряжений 38, причем его прямой вход подключен к общей точке первого 35 и второго 36 резисторов, инверсный вход подключен к источнику опорного напряжения 40, а выход подключен к одному входу генератора выключающего импульса 23; другой компаратор напряжений 39, причем его инверсный вход подключен к общей точке второго 36 и третьего 37 резисторов, прямой вход подключен к источнику опорного напряжения 40, а выход подключен к другому входу генератора выключающего импульса 23; соединенный выходом с входом устройства управления 12.In a preferred embodiment of the invention, the control device 2 comprises: an adder 21, which includes: a first resistor 24, to one terminal of which are connected: one terminal of a second resistor 25 connected by the other terminal to the positive input voltage bus Vin; one terminal of the first capacitor 26 connected by another terminal to the positive input voltage bus Vin; the anode of the first diode 27, to the cathode of which are connected: one terminal of the second capacitor 28 connected by the second terminal to the positive input voltage bus Vin; one terminal of the resistor 34, the second terminal connected to the emitter of the transistor 33; the anode of the second diode 32, to the cathode of which the anode of the diode 31 is connected, the cathode of which is connected to one terminal of the resistor 30, the second terminal of which is connected: one terminal of the resistor 29, the second terminal of which is connected to the positive input voltage bus Vin; the base of the transistor 33, the collector of which is connected to the input of the meter circuit 22; a meter 22, including: a voltage divider made of three series-connected resistors 35, 36, 37 located between the output of the adder 21 and the common bus of the voltage converter on the side of the primary winding of the transformer 13; one voltage comparator 38, wherein its direct input is connected to a common point of the first 35 and second 36 resistors, the inverse input is connected to a reference voltage source 40, and the output is connected to one input of the switching pulse generator 23; another voltage comparator 39, wherein its inverse input is connected to a common point of the second 36 and third 37 resistors, the direct input is connected to a reference voltage source 40, and the output is connected to another input of the switching pulse generator 23; connected by the output to the input of the control device 12.

Несмотря на то что данная схемная реализация сумматора известна из уровня техники, и так же известно использование положительного уровня питающего напряжения в качестве «нулевой» шины, совокупность всех этих признаков для текущего уровня техники неизвестна и позволяет:Despite the fact that this circuit implementation of the adder is known from the prior art, and it is also known to use a positive supply voltage level as a “zero” bus, the combination of all these signs for the current prior art is unknown and allows you to:

- обрабатывать сигналы большой величины без нелинейных искажений;- process signals of large magnitude without non-linear distortion;

- повысить быстродействие устройства контроля ОХП;- to increase the speed of the control device;

- отказаться в схеме выделения измеряемого сигнала от использования нелинейных элементов, например компараторов, которые замедляют процесс обработки сигнала, требуют дополнительного источника питания и занимают место на плате.- refuse to use non-linear elements, for example, comparators, which slow down the signal processing, require an additional power source and take up space on the board in the circuit for isolating the measured signal.

Устройство контроля ОХП, с ключевым элементом в виде полевого транзистора, в предпочтительном варианте изобретения работает следующим образом.An OCP monitoring device, with a key element in the form of a field effect transistor, in a preferred embodiment of the invention operates as follows.

Во время обратного хода ОХП на стоке транзистора 14 формируется контролируемое напряжениеDuring the return of the OCP on the drain of the transistor 14, a controlled voltage is formed

Figure 00000001
Figure 00000001

Vin - входное напряжение преобразователя;Vin is the input voltage of the converter;

Vout - выходное напряжение преобразователя (напряжение на вторичной обмотке трансформатора);Vout - output voltage of the converter (voltage on the secondary winding of the transformer);

Nps - коэффициент трансформации трансформатора 13.Nps is the transformation ratio of the transformer 13.

Величина этого напряжения определяется относительно общей шины стороны первичной обмотки трансформатора 13 ОХП.The magnitude of this voltage is determined relative to the common bus side of the primary winding of the transformer 13 OHP.

Напряжение Vsn со стока транзистора 14 поступает на вход сумматора 21, где происходит его интегрирование, детектирование и преобразование в токовый измерительный сигнал Vs.The voltage Vsn from the drain of the transistor 14 is fed to the input of the adder 21, where it is integrated, detected and converted into a current measuring signal Vs.

На входном резисторном делителе (24, 25) формируется напряжениеA voltage is formed at the input resistor divider (24, 25)

Figure 00000002
Figure 00000002

Это напряжение масштабируется в разностное напряжение Vs, прямо пропорциональное разности напряженийThis voltage scales to the differential voltage Vs, which is directly proportional to the voltage difference

Figure 00000003
Figure 00000003

где k - коэффициент деления резисторов 24, 25.where k is the division coefficient of the resistors 24, 25.

Так как Vin используется в качестве шины отсчета напряжения, то на делителе масштабируется сигнал, пропорциональный Vout / NpsSince Vin is used as a voltage reference bus, a signal proportional to Vout / Nps is scaled on the divider

Для уменьшения погрешности из-за выброса в момент закрытия транзистора используется интегрирующая цепь (резистор 24, конденсатор 26). Сглаженное таким образом разностное напряжение Vs поступает на пиковый детектор (диод 27, конденсатор 28), выходное напряжение с которого поступает на генератор тока (диоды 31, 32, резисторы 29, 30, 34, транзистор 33). Далее, токовый измерительный сигнал Vs поступает на вход схемы измерителя 22.To reduce the error due to an ejection at the moment of closing the transistor, an integrating circuit is used (resistor 24, capacitor 26). The differential voltage Vs smoothed in this way is supplied to the peak detector (diode 27, capacitor 28), the output voltage from which is supplied to the current generator (diodes 31, 32, resistors 29, 30, 34, transistor 33). Further, the current measuring signal Vs is supplied to the input of the meter circuit 22.

Схема измерителя 22 выполнена в виде троичного компаратора без обратной связи и включает: формирующий напряжение Vs, пропорциональное выходному напряжению ОХП делитель напряжения (резисторы 35, 36, 37), с которого снимаются два напряжения сравнения Vmin и Vmax; два двоичных компаратора 38, 39, имеющих общий опорный уровень Vref c генератора 40.The circuit of the meter 22 is made in the form of a ternary comparator without feedback and includes: a voltage divider Vs proportional to the output voltage of the OHP voltage divider (resistors 35, 36, 37), from which two comparison voltages Vmin and Vmax are removed; two binary comparators 38, 39 having a common reference level Vref c of the generator 40.

Если входной сигнал Vs имеет значение, лежащее в заранее определенном диапазоне напряжений между максимально и минимально возможными значениями напряжения Vs_max и Vs_min (Vs_max≥Vs≥Vs_min), то ОХП работает в нормальном режиме и управление его работой осуществляется любым известным способом. Форма импульса напряжения на стоке транзистора 14 имеет следующий вид (фиг.3). В этом случае соблюдается условие Vmin>Vref>Vmax и на выходах компараторов 38 и 39 нет сигнала включения генератора выключающего импульса 23. И в этом случае на выходе генератора 23 сигнал ON, разрешающий работу устройства управления 12.If the input signal Vs has a value lying in a predetermined voltage range between the maximum and minimum possible voltage values Vs_max and Vs_min (Vs_max≥Vs≥Vs_min), then the OCP operates in normal mode and its operation is controlled by any known method. The shape of the voltage pulse at the drain of the transistor 14 has the following form (figure 3). In this case, the condition Vmin> Vref> Vmax is met and at the outputs of the comparators 38 and 39 there is no turn-on signal of the turning-off pulse generator 23. And in this case, the output signal of the generator 23 is ON, allowing the operation of the control device 12.

Если значение Vs меньше минимального значения напряжения Vs_min (Vs<Vs_min), то преобразователь работает в аварийном режиме короткого замыкания. При этом форма импульса напряжения на стоке транзистора 14 соответствует следующему виду (фиг.4). В этом случае входной сигнал Vmin на неинверсном входе компаратора 38 становится меньше Vref (Vmin<Vref) и на выходе компаратора 38 появится сигнал ON1. Этот сигнал запустит генератор 23, который через заранее определенный период времени t1, необходимый для заряда емкостной нагрузки, выдаст сигнал OFF, запрещающий работу устройства управления 12 и преобразователь будет отключен на заранее определенный интервал времени t2, необходимый для восстановления ОХП. По окончании временного интервала t2, генератор 23 вновь выдает сигнал разрешения работы устройства управления 12 - ON, включает преобразователь и снова оценивает напряжение Vmin. Если условие Vmin<Vref все еще соблюдается (т.е. Vs<Vs_min), то циклограмма повторяется до момента исчезновения короткого замыкания, т.е. до тех пор, пока не станет соблюдаться условие нормального режима работы преобразователя.If the Vs value is less than the minimum voltage value Vs_min (Vs <Vs_min), then the inverter operates in emergency short circuit mode. In this case, the shape of the voltage pulse at the drain of the transistor 14 corresponds to the following form (figure 4). In this case, the input signal Vmin at the non-inverse input of the comparator 38 becomes less than Vref (Vmin <Vref) and the ON1 signal appears at the output of the comparator 38. This signal will start the generator 23, which after a predetermined period of time t1, necessary for charging the capacitive load, will give a signal OFF, which prohibits the operation of the control device 12, and the converter will be turned off for a predetermined time interval t2 necessary to restore the OCP. At the end of the time interval t2, the generator 23 again provides the enable signal of the control device 12 - ON, turns on the converter and again evaluates the voltage Vmin. If the condition Vmin <Vref is still met (i.e., Vs <Vs_min), then the cyclogram is repeated until the short circuit disappears, i.e. until the condition for normal operation of the converter is met.

Если значение Vs больше заранее определенного максимально допустимого значения выходного напряжения, то в преобразователе возникает аварийный режим перенапряжения, который может быть вызван, как правило, обрывом обратной связи по напряжению. В этом случае форма импульса напряжения на стоке транзистора 14 выглядит следующим образом (фиг.5). При этом Vout становится больше определенного заранее верхнего порогового значения выходного напряжения. В этом случае входной сигнал Vmax, подаваемый на инверсный вход компаратора 39, окажется больше Vref (Vref<Vmax). В этом случае, компаратор 39 подаст сигнал ON2 для запуска генератора выключающего импульса 23, который выдаст сигнал запрета работы устройства управления 12-OFF, и отключит преобразователь сразу после поступления этого сигнала, без задержки на время t1. Через заранее рассчитанное время t2 снова оценивается напряжение Vmax. Если условие Vmax больше Vref соблюдается (Vref<Vmax), то циклограмма повторяется до момента исчезновения перенапряжения, т.е. до тех пор, пока не станет соблюдаться условие нормального режима работы преобразователя.If the value of Vs is greater than the predetermined maximum permissible value of the output voltage, then an emergency overvoltage mode occurs in the converter, which can be caused, as a rule, by a break in the voltage feedback. In this case, the shape of the voltage pulse at the drain of the transistor 14 is as follows (figure 5). In this case, Vout becomes greater than a predetermined upper threshold value of the output voltage. In this case, the input signal Vmax supplied to the inverse input of the comparator 39 will be greater than Vref (Vref <Vmax). In this case, the comparator 39 will signal ON2 to start the generator of the shutdown pulse 23, which will give a signal inhibiting the operation of the control device 12-OFF, and turn off the converter immediately after this signal, without a delay for the time t1. After a pre-calculated time t2, the voltage Vmax is again evaluated. If the condition Vmax greater than Vref is satisfied (Vref <Vmax), then the cyclogram is repeated until the overvoltage disappears, i.e. until the condition for normal operation of the converter is met.

Одним из преимуществ данного изобретения является его универсальность, т.е. его можно использовать в любом ОХП с устройством управления (например, в виде ШИМ-контроллера) при его работе на значительные величины емкости в нагрузке или работе на энергоемкие нагрузки (электродвигатели постоянного тока), приводящие к значительному превышению выходного тока без использования специализированных устройств управления.One of the advantages of this invention is its versatility, i.e. it can be used in any OCP with a control device (for example, in the form of a PWM controller) during its operation for significant capacitances in the load or for energy-intensive loads (DC motors), leading to a significant excess of the output current without the use of specialized control devices.

Claims (3)

1. Устройство контроля обратноходового преобразователя напряжения, включающее: источник контролируемого сигнала, включающий трансформатор изолированного обратноходового преобразователя напряжения, вторичную цепь с нагрузкой и ключевой элемент, причем: один вывод ключевого элемента соединен с анодом первого диода, катод которого соединен с входом сумматора, и одним выводом первичной обмотки трансформатора, которая другим выводом соединена с шиной питания; второй вывод ключевого элемента соединен с общей шиной со стороны первичной обмотки трансформатора; третий вывод ключевого элемента соединен с выходом устройства управления; вторичная обмотка соединена через вторичную цепь с нагрузкой; сумматор, соединенный одним входом с шиной питания, другим с выходом источника контролируемого сигнала, а выходом с входом измерителя; измеритель, имеющий два выхода, соединенных с генератором выключающего импульса; генератор выключающего импульса, соединенный с входом устройства управления.1. A control device for a flyback voltage converter, including: a source of a controlled signal, including a transformer of an isolated flyback voltage converter, a secondary circuit with a load and a key element, moreover: one terminal of the key element is connected to the anode of the first diode, the cathode of which is connected to the input of the adder, and one the output of the primary winding of the transformer, which is connected to the power bus by another output; the second terminal of the key element is connected to a common bus from the side of the primary winding of the transformer; the third terminal of the key element is connected to the output of the control device; a secondary winding is connected through a secondary circuit to a load; an adder connected by one input to the power bus, the other with the output of the source of the controlled signal, and the output with the input of the meter; a meter having two outputs connected to an off-pulse generator; a shutdown pulse generator connected to the input of the control device. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что схема выделения измеряемого сигнала включает: первый диод, подключенный анодом между первым выводом первого транзистора и другим выводом первичной обмотки трансформатора, а к его катоду подключен один вывод первого резистора, к другому выводу которого подключены: один вывод второго резистора, подключенного другим выводом к положительной шине входного напряжения; один вывод первого конденсатора, подключенного другим выводом к положительной шине входного напряжения; анод второго диода, к катоду которого подключены: один вывод второго конденсатора, соединенного вторым выводом с положительной шиной входного напряжения; один вывод третьего резистора, к другому выводу которого подключен первый вывод второго транзистора; анод третьего диода, к катоду которого подключен анод четвертого диода, к катоду которого подключен один вывод четвертого резистора, другой вывод которого соединен: с первым выводом пятого резистора, вторым выводом соединенного с положительной шиной входного напряжения; со вторым (управляющим) выводом второго транзистора, третий вывод которого соединен с входом схемы управления и контроля.2. The device according to claim 1, characterized in that the circuit for isolating the measured signal includes: a first diode connected by an anode between the first terminal of the first transistor and the other terminal of the primary winding of the transformer, and one terminal of the first resistor is connected to its cathode, the other terminal of which is connected : one terminal of a second resistor connected by another terminal to a positive input voltage bus; one terminal of the first capacitor connected by another terminal to the positive input voltage bus; the anode of the second diode, to the cathode of which are connected: one terminal of the second capacitor connected by the second terminal to the positive input voltage bus; one terminal of the third resistor, to the other terminal of which the first terminal of the second transistor is connected; the anode of the third diode, to the cathode of which the anode of the fourth diode is connected, to the cathode of which one terminal of the fourth resistor is connected, the other terminal of which is connected: to the first terminal of the fifth resistor, the second terminal of the input voltage connected to the positive bus; with the second (control) terminal of the second transistor, the third terminal of which is connected to the input of the control and monitoring circuit. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что схема управления и контроля включает: детектор контролируемого сигнала, включающий: делитель напряжения, выполненный из шестого, седьмого и восьмого резисторов, включенных последовательно между выходом формирователя измерительного сигнала и общей шиной обратноходового преобразователя напряжения на стороне первичной обмотки трансформатора; схему определения минимальной величины измерительного сигнала, выполненную в виде первого компаратора напряжений, причем его неинверсный вход подключен к общей точке между шестым и седьмым резисторами, инверсный вход подключен к источнику опорного напряжения, а выход подключен к одному входу генератора управляющего сигнала; схему определения максимальной величины измерительного сигнала, выполненную в виде второго компаратора напряжений, причем его инверсный вход подключен к общей точке седьмого и восьмого резисторов, прямой вход подключен к источнику опорного напряжения, а выход подключен к другому входу генератора управляющего сигнала. 3. The device according to claim 1, characterized in that the control and monitoring circuit includes: a monitored signal detector, comprising: a voltage divider made of sixth, seventh and eighth resistors connected in series between the output of the measuring signal shaper and the common bus of the flyback voltage converter on transformer primary side; a circuit for determining the minimum value of the measuring signal, made in the form of a first voltage comparator, and its non-inverse input is connected to a common point between the sixth and seventh resistors, the inverse input is connected to a reference voltage source, and the output is connected to one input of the control signal generator; a circuit for determining the maximum value of the measuring signal, made in the form of a second voltage comparator, and its inverse input is connected to a common point of the seventh and eighth resistors, the direct input is connected to a reference voltage source, and the output is connected to another input of the control signal generator.
RU2013113552/07A 2013-03-26 2013-03-26 Control device for flyback converter RU2519246C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013113552/07A RU2519246C2 (en) 2013-03-26 2013-03-26 Control device for flyback converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013113552/07A RU2519246C2 (en) 2013-03-26 2013-03-26 Control device for flyback converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013113552A RU2013113552A (en) 2013-07-27
RU2519246C2 true RU2519246C2 (en) 2014-06-10

Family

ID=49155497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013113552/07A RU2519246C2 (en) 2013-03-26 2013-03-26 Control device for flyback converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2519246C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2790100C1 (en) * 2022-08-30 2023-02-14 Валерий Игоревич Бурмистров Flyback dc-dc power converter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1022264A1 (en) * 1981-10-02 1983-06-07 Комсомольский-на-Амуре политехнический институт Device for monitoring converter control system
SU1624481A1 (en) * 1989-01-13 1991-01-30 Войсковая Часть 32103 Testing and controlling device
RU2022274C1 (en) * 1990-09-04 1994-10-30 Производственный кооператив "Элав" Voltage control device
RU2255412C1 (en) * 2003-11-27 2005-06-27 НПП "ХАРТРОН-ЭКСПРЕСС Лтд" (ООО) Method for controlling dc-to-ac voltage converter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1022264A1 (en) * 1981-10-02 1983-06-07 Комсомольский-на-Амуре политехнический институт Device for monitoring converter control system
SU1624481A1 (en) * 1989-01-13 1991-01-30 Войсковая Часть 32103 Testing and controlling device
RU2022274C1 (en) * 1990-09-04 1994-10-30 Производственный кооператив "Элав" Voltage control device
RU2255412C1 (en) * 2003-11-27 2005-06-27 НПП "ХАРТРОН-ЭКСПРЕСС Лтд" (ООО) Method for controlling dc-to-ac voltage converter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2790100C1 (en) * 2022-08-30 2023-02-14 Валерий Игоревич Бурмистров Flyback dc-dc power converter

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013113552A (en) 2013-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9525283B2 (en) Output overvoltage protection method and circuit for switching power supply and switching power supply thereof
US9479060B2 (en) Control circuit, battery power supply device and control method
CN103151925B (en) Switching converter and control method thereof
US9124184B2 (en) DC/DC converter
US7522398B2 (en) Method and apparatus for overcurrent protection in DC-DC power converters
US8634212B2 (en) Controller and controlling method for power converter
US9985543B1 (en) Switching power supply
US8792256B2 (en) Controller for a switch and method of operating the same
CN104660022A (en) System and method for providing overcurrent protection for power converter
CN103887984A (en) Isolating converter and switching power supply comprising same
CN110679206B (en) Converter device
CN107834857B (en) Power supply control device and insulated switching power supply device
US9866136B2 (en) Isolated power supply with input voltage monitor
US9729043B2 (en) Power conversion apparatus and protection method thereof while feedback current signal being abnormal
EP3261242A1 (en) Semiconductor device for power supply control
CN107947586B (en) Switching power supply quick response control circuit and control method
US9350251B2 (en) Power conversion apparatus and over power protection method thereof
US10811868B2 (en) Electrical system and method for protecting a DC/DC converter
RU2519246C2 (en) Control device for flyback converter
CN110661426A (en) Power system and method for detecting overload
CN113746343B (en) Switching power supply, switching power supply parameter design method and electronic equipment
US10924020B1 (en) Prestart control circuit for a switching power converter
KR101575493B1 (en) Method for estimating current of DC-DC converter
US9960636B2 (en) Power supply system and direct-current converter thereof
EP3407682B1 (en) Converter device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170327

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190827

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20200121

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210327