RU2528565C2 - Single-step double flyback converter with improved dynamic properties - Google Patents
Single-step double flyback converter with improved dynamic properties Download PDFInfo
- Publication number
- RU2528565C2 RU2528565C2 RU2012151041/07A RU2012151041A RU2528565C2 RU 2528565 C2 RU2528565 C2 RU 2528565C2 RU 2012151041/07 A RU2012151041/07 A RU 2012151041/07A RU 2012151041 A RU2012151041 A RU 2012151041A RU 2528565 C2 RU2528565 C2 RU 2528565C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- relay
- output
- magnetic state
- input
- stabilizer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления быстродействующими сетевыми бестрансформаторными источниками питания с улучшенными динамическими свойствами.The present invention relates to electrical engineering and can be used to control high-speed network transformerless power supplies with improved dynamic properties.
Из существующего уровня техники известен однотактный сдвоенный обратноходовой преобразователь с традиционным законом управления [1, с.79-83]. Наиболее близким к заявленному техническому решению является ультразвуковой генератор [2].From the existing level of technology, a single-stroke dual flyback converter with a traditional control law is known [1, p. 79-83]. Closest to the claimed technical solution is an ultrasonic generator [2].
Одним из основных недостатков всех импульсных преобразователей является возникновение перерегулирования выходного напряжения при быстром выходе на режим, а также выбросы и провалы выходного напряжения при скачкообразных изменениях параметров нагрузки.One of the main disadvantages of all pulse converters is the occurrence of an overshoot of the output voltage during a quick exit to the mode, as well as spikes and dips in the output voltage during sudden changes in the load parameters.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение динамических свойств импульсного источника питания на основе однотактного сдвоенного обратноходового преобразователя.The problem to which the invention is directed, is to improve the dynamic properties of a switching power supply based on a single-stroke dual flyback converter.
Данная задача решается за счет того, что используется двухконтурная система управления ключевыми элементами, обеспечивающая независимую релейную стабилизацию магнитного состояния сердечника индуктивного элемента и напряжения на нагрузке.This problem is solved due to the fact that a dual-circuit key element control system is used, which provides independent relay stabilization of the magnetic state of the core of the inductive element and voltage at the load.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является отсутствие перерегулирования выходного напряжения при быстром выходе на режим, а также выбросов и провалов выходного напряжения при скачкообразных изменениях параметров нагрузки.The technical result provided by the given set of features is the absence of an overshoot of the output voltage during a quick exit to the mode, as well as surges and dips in the output voltage with abrupt changes in the load parameters.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:
На фиг.1 - однотактный сдвоенный обратноходовой преобразователь с двумя контурами управления;Figure 1 - single-stroke dual flyback converter with two control loops;
На фиг.2 - однотактный сдвоенный обратноходовой преобразователь с двумя контурами управления и тактированием.Figure 2 - single-stroke dual flyback converter with two control loops and clocking.
Структурная схема однотактного сдвоенного обратноходового преобразователя, в которой использована двухконтурная система управления ключевыми элементами, обеспечивающая независимую релейную стабилизацию магнитного состояния сердечника индуктивного элемента и напряжения на нагрузке, приведена на фиг.1. На схеме обозначены:The block diagram of a single-stroke dual flyback converter, in which a dual-circuit key element control system is used, which provides independent relay stabilization of the magnetic state of the core of the inductive element and voltage at the load, is shown in Fig. 1. The diagram indicates:
1, 2 - ключевые элементы,1, 2 - key elements,
3, 4 - коммутирующие диоды,3, 4 - switching diodes,
5 - источник напряжения питания (в сетевых преобразователях используется выпрямленное и отфильтрованное напряжения сети),5 - source of supply voltage (rectified and filtered mains voltage is used in network converters),
6 - индуктивный элемент (в преобразователях с непосредственной связью используется реактор, в преобразователях с гальванической развязкой - трансформатор),6 - inductive element (in converters with direct coupling, a reactor is used, in converters with galvanic isolation - a transformer),
7 - обратноходовой выпрямитель с емкостным фильтром (однотактный сдвоенный преобразователь может работать и как прямоходовой, если в нем используется прямоходовой выпрямитель с LC фильтром),7 - flyback rectifier with a capacitive filter (a single-stroke dual converter can also work as a straight-through, if it uses a flyback rectifier with an LC filter),
8 - нагрузка, 9 - уставка напряжения,8 - load, 9 - voltage setting,
10 - релейный модулятор контура стабилизации напряжения,10 - relay modulator circuit voltage stabilization,
11 - релейный стабилизатор напряжения на нагрузке,11 - relay voltage stabilizer on the load,
12 - логический элемент ИЛИ,12 - logical element OR,
13 - датчик магнитного состояния (Под магнитным состоянием сердечника магнитного элемента в обратноходовом преобразователе с гальванической развязкой понимается сумма магнитодвижущих сил всех обмоток ∑wi·ii многообмоточного трансформатора, где wi и ii - число витков и мгновенное значение тока в i-й обмотке. У магнитного реактора в обратноходовом преобразователе с непосредственной связью всего одна обмотка, поэтому может использоваться обычный датчик тока.),13 - magnetic state sensor (The magnetic state of the core of a magnetic element in a flyback converter with galvanic isolation means the sum of the magnetomotive forces of all windings ∑w i · i i of a multi-winding transformer, where w i and i i are the number of turns and the instantaneous current value in the i-th A magnetic reactor in a flyback converter with direct coupling has only one winding, so a conventional current sensor can be used.),
14 - уставка магнитного состояния,14 - the setting of the magnetic state,
15 - релейный модулятор контура стабилизации магнитного состояния,15 - relay modulator circuit stabilization of the magnetic state,
16 - релейный стабилизатор магнитного состояния.16 - relay stabilizer of a magnetic state.
Традиционно, в таком преобразователе используется один контур управления, а ключевые элементы открываются и закрываются одновременно. В режиме обратноходового преобразования энергия накапливается в сердечнике индуктивного элемента во время открытого состояния ключевых элементов и передается в нагрузку, когда они запираются. Как и во всех импульсных преобразователях, здесь имеет место перерегулирование выходного напряжения при быстром выходе на режим, а также выбросы и провалы выходного напряжения при скачкообразных изменениях параметров нагрузки.Traditionally, such a converter uses a single control loop, and key elements open and close at the same time. In the flyback conversion mode, energy is accumulated in the core of the inductive element during the open state of the key elements and transferred to the load when they are locked. As in all pulse converters, here there is an overshoot of the output voltage during a quick exit to the mode, as well as surges and dips in the output voltage during abrupt changes in the load parameters.
В приведенной на фиг.1 схеме с двумя контурами управления верхний и нижний пороговые уровни релейных стабилизаторов (16, 11) определяются опорными уровнями уставки (14, 9) и шириной гистерезиса релейных модуляторов (15, 10) в соответствующих каналах.In the diagram of Fig. 1 with two control loops, the upper and lower threshold levels of relay stabilizers (16, 11) are determined by the reference setpoint levels (14, 9) and the hysteresis width of the relay modulators (15, 10) in the corresponding channels.
Контур стабилизации магнитного состояния, управляющий двумя ключевыми элементами 1 и 2, имеет приоритет по отношению к контуру стабилизации выходного напряжения, управляющим только одним ключевым элементом 1. Поэтому, при включении преобразователя из нулевых начальных условий, в начале осуществляется выход на режим по магнитному состоянию - накопление энергии в индуктивном элементе, соответствующее максимальной выходной мощности. И только после этого начинается выход на режим по напряжению на нагрузке.The magnetic state stabilization circuit, which controls the two
Происходит это следующим образом:It happens as follows:
До тех пор пока сигнал с датчика магнитного состояния 13 не достиг верхнего порога релейного стабилизатора магнитного состояния 16, на управляющий вход ключевого элемента 2 и через элемент ИЛИ 12 на управляющий вход ключевого элемента 1 поступает отпирающий сигнал - логическая единица.Until the signal from the magnetic state sensor 13 has reached the upper threshold of the relay stabilizer of the
Единица на входе логического элемента ИЛИ блокирует прохождение управляющего сигнала от контура стабилизации напряжения на управляющий вход ключевого элемента 1.The unit at the input of the OR gate blocks the passage of the control signal from the voltage stabilization circuit to the control input of the
Открыты оба ключевых элемента. Происходит накопление энергии в магнитном поле сердечника индуктивного элемента.Both key elements are open. There is an accumulation of energy in the magnetic field of the core of the inductive element.
Логическая единица снимается с выхода релейного стабилизатора 16 при достижении сигнала датчика магнитного состояния верхнего порогового уровня. Ключевой элемент 2 запирается. А ключевой элемент 1 начинает управляться от релейного стабилизатора напряжения 11.The logical unit is removed from the output of the
До тех пор пока напряжение на нагрузке остается меньше верхнего порогового уровня стабилизатора 11, его выходной сигнал соответствует логическому нулю - ключевой элемент 1 заперт. Энергия, запасенная в сердечнике магнитного элемента, поступает в нагрузку. Конденсатор фильтра заряжается.As long as the voltage at the load remains less than the upper threshold level of the
В процессе передачи энергии в нагрузку запас энергии в сердечнике магнитного элемента уменьшается, и уменьшается сигнал с датчика магнитного состояния. Как только этот сигнал опустится ниже нижнего порогового уровня релейного стабилизатора 16, на его выходе появится логическая единица. Откроются оба ключевых элемента 1 и 2. Произойдет подкачка энергии в сердечник магнитного элемента. Затем продолжится передача энергии в нагрузку. Далее аналогично.During the transfer of energy to the load, the energy reserve in the core of the magnetic element decreases and the signal from the magnetic state sensor decreases. As soon as this signal falls below the lower threshold level of the
Таким образом, выход на режим по магнитному состоянию носит монотонный характер, по выходному напряжению - ступенчатый.Thus, the output to the mode in a magnetic state is monotonous in nature, in output voltage - stepwise.
Достижение напряжением на нагрузке верхнего порога релейного стабилизатора 11, приводит к появлению на его выходе логической единицы, вызывающей открывание ключевого элемента 1. Прекращается вывод энергии из магнитного элемента в нагрузку, исключая перерегулирование на нагрузке. Ток обмотки магнитного элемента протекает при этом через диод 4 и ключевой элемент 1. Аналогичным образом устраняются выбросы напряжения при скачкообразном уменьшении тока нагрузки.When the voltage at the load reaches the upper threshold of the
Логическая единица на выходе релейного стабилизатора 11 и открытое состояние ключевого элемента 1 не мешают работе контура стабилизации магнитного состояния.The logical unit at the output of the
В установившемся режиме контур стабилизации напряжения отслеживает с заданной точностью напряжение на нагрузке, а контур стабилизации магнитного состояния отслеживает с заданной точностью запас энергии в сердечнике магнитного элемента. Запасенная энергия и магнитное состояние сердечника связаны квадратичной зависимостью.In the steady state, the voltage stabilization circuit monitors the voltage on the load with a given accuracy, and the magnetic state stabilization circuit monitors the energy supply in the core of the magnetic element with the specified accuracy. The stored energy and magnetic state of the core are connected by a quadratic dependence.
Запас энергии в сердечнике магнитного элемента позволяет исключить провалы напряжения при скачкообразном увеличении тока нагрузки, если при этом не происходит превышения максимально допустимой мощности. Превышение максимально допустимой мощности неизбежно приведет к провалам напряжения, однако, такой режим является аварийным, хотя и безопасным для данного преобразователя.The energy reserve in the core of the magnetic element eliminates voltage dips during an abrupt increase in the load current, if this does not exceed the maximum allowable power. Exceeding the maximum allowable power will inevitably lead to voltage dips, however, this mode is emergency, although safe for this converter.
Один из недостатков двухконтурной релейной системы управления состоит в весьма широком диапазоне изменения частоты коммутации ключевых элементов при изменении параметров нагрузки. Устранить данный недостаток можно введением тактирования релейных стабилизаторов фиг.2.One of the drawbacks of the dual-circuit relay control system is a very wide range of changes in the switching frequency of key elements with changing load parameters. This disadvantage can be eliminated by introducing the timing of the relay stabilizers of figure 2.
Тактируемые D-триггера 17 и 18 - триггера-повторители. Они осуществляют задержку сигналов с релейных элементов 15 и 10 не более, чем на период частоты тактового генератора 19, подключенного к тактирующим входам триггеров. При наличии тактирования, частота коммутации ключевых элементов не превышает частоты тактового генератора.Tactical D-flip-
Виртуальный эксперимент подтвердил работоспособность предлагаемого устройства. Опытный образец был испытан на мощность 1,5…1,8 кВт.A virtual experiment confirmed the operability of the proposed device. The prototype was tested for a power of 1.5 ... 1.8 kW.
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод о перспективности использования предлагаемого устройства в быстродействующих источниках питания с улучшенными динамическими свойствами.Based on the foregoing, we can conclude that the use of the proposed device in high-speed power supplies with improved dynamic properties.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Рудык С.Д., Турчанинов В.Б. Однотактный сдвоенный преобразователь напряжения на 500-700 Вт. // Высокоэффективные источники и системы вторичного электропитания РЭА. М: МДНТП им. Ф.Э.Дзержинского, 1983. С.79-83.1. Rudyk S. D., Turchaninov V. B. One-stroke dual voltage converter for 500-700 watts. // Highly efficient sources and systems of secondary power supply REA. M: MDNTP them. F.E. Dzerzhinsky, 1983. S. 79-83.
2. Рязанов Б.П., Быстрова И.Д., Харламенков В.Д., Федорченко В.В. Ультразвуковой генератор. Номер авторского свидетельства: 1121771. Дата публикации: 30 октября 1984.2. Ryazanov B.P., Bystrova I.D., Kharlamenkov V.D., Fedorchenko V.V. The ultrasonic generator. Number of copyright certificate: 1121771. Date of publication: October 30, 1984.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012151041/07A RU2528565C2 (en) | 2012-11-28 | 2012-11-28 | Single-step double flyback converter with improved dynamic properties |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012151041/07A RU2528565C2 (en) | 2012-11-28 | 2012-11-28 | Single-step double flyback converter with improved dynamic properties |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012151041A RU2012151041A (en) | 2014-06-10 |
RU2528565C2 true RU2528565C2 (en) | 2014-09-20 |
Family
ID=51213941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012151041/07A RU2528565C2 (en) | 2012-11-28 | 2012-11-28 | Single-step double flyback converter with improved dynamic properties |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2528565C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176855U1 (en) * | 2016-08-24 | 2018-01-31 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | VOLTAGE RETURN CONVERTER |
US11323035B2 (en) | 2017-06-02 | 2022-05-03 | Drive Cjsc | DC voltage-pulse voltage converter |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2613896A1 (en) * | 1976-03-31 | 1977-10-13 | Siemens Ag | FLOW FLOW CONVERTER WITH TORQUE CURRENT LIMITING |
DE2647146C2 (en) * | 1975-10-20 | 1984-07-05 | International Business Machines Corp., Armonk, N.Y. | Voltage regulator |
SU1121771A1 (en) * | 1981-07-13 | 1984-10-30 | Смоленский Филиал Московского Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетического Института | Ultrasonic generator |
RU2214618C2 (en) * | 2001-02-02 | 2003-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр "Полюс" | Control method using pulse-width modulation |
RU2297089C2 (en) * | 2005-06-06 | 2007-04-10 | Открытое акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" | Single-ended reversible dc voltage converter |
RU2470451C1 (en) * | 2011-11-01 | 2012-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Single-phase semi-bridge transistor inverter |
-
2012
- 2012-11-28 RU RU2012151041/07A patent/RU2528565C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2647146C2 (en) * | 1975-10-20 | 1984-07-05 | International Business Machines Corp., Armonk, N.Y. | Voltage regulator |
DE2613896A1 (en) * | 1976-03-31 | 1977-10-13 | Siemens Ag | FLOW FLOW CONVERTER WITH TORQUE CURRENT LIMITING |
SU1121771A1 (en) * | 1981-07-13 | 1984-10-30 | Смоленский Филиал Московского Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетического Института | Ultrasonic generator |
RU2214618C2 (en) * | 2001-02-02 | 2003-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр "Полюс" | Control method using pulse-width modulation |
RU2297089C2 (en) * | 2005-06-06 | 2007-04-10 | Открытое акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" | Single-ended reversible dc voltage converter |
RU2470451C1 (en) * | 2011-11-01 | 2012-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Single-phase semi-bridge transistor inverter |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
0. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176855U1 (en) * | 2016-08-24 | 2018-01-31 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | VOLTAGE RETURN CONVERTER |
US11323035B2 (en) | 2017-06-02 | 2022-05-03 | Drive Cjsc | DC voltage-pulse voltage converter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012151041A (en) | 2014-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6170659B2 (en) | Power controller | |
US11088621B2 (en) | Secondary controller for use in synchronous flyback converter | |
US10277130B2 (en) | Primary-side start-up method and circuit arrangement for a series-parallel resonant power converter | |
KR100667468B1 (en) | Dc-dc converter | |
CN101291112B (en) | Method and apparatus for on/off control of power converter | |
US7649280B2 (en) | Method and circuit for cross regulation in a power converter | |
KR20180013897A (en) | Power reduction in power converter in standby mode | |
CN107134919B (en) | Reducing audible noise in a power converter | |
US7212417B2 (en) | Dual-mode switching DC-to-DC converter | |
TW200849778A (en) | Method and device to improve the light-load performance of switching-type converter | |
US11487311B2 (en) | Modulating jitter frequency as switching frequency approaches jitter frequency | |
JP2007097379A (en) | Dc-dc converter | |
KR20100018076A (en) | Multi-output switching power source device | |
US20230344355A1 (en) | Power switching apparatus and power supplies | |
CN105591556A (en) | Input Overvoltage Protection Using Current Limit | |
US10075095B2 (en) | Transformerless AC line isolator | |
JP2010124572A (en) | Switching power supply | |
WO2010125751A1 (en) | Switching power supply device | |
RU2528565C2 (en) | Single-step double flyback converter with improved dynamic properties | |
TWI523394B (en) | Control circuits and control methods | |
KR101260749B1 (en) | Power supply apparatus | |
US20210036621A1 (en) | Prestart control circuit for a switching power converter | |
RU129722U1 (en) | AUTOMATIC CONTROL MODES OF CONVERTER IN DOUBLE DIRECTIONAL CONVERSION VOLTAGE CONVERTERS | |
Zabihi et al. | A bidirectional two-leg resonant converter for high voltage pulsed power applications | |
RU2522963C2 (en) | Method of single-cycle voltage converter control and device for method implementation (versions) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141129 |