RU2565577C2 - Method to control key converters of direct voltage into direct one - Google Patents
Method to control key converters of direct voltage into direct one Download PDFInfo
- Publication number
- RU2565577C2 RU2565577C2 RU2013159130/07A RU2013159130A RU2565577C2 RU 2565577 C2 RU2565577 C2 RU 2565577C2 RU 2013159130/07 A RU2013159130/07 A RU 2013159130/07A RU 2013159130 A RU2013159130 A RU 2013159130A RU 2565577 C2 RU2565577 C2 RU 2565577C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- energy
- inductive element
- direct
- storage
- converters
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к методам управления ключевыми преобразователями постоянного напряжения в постоянное импульсных источников питания [Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Импульсные регуляторы и преобразователи постоянного напряжения // М.: Изд-во МЭИ, 1998].The present invention relates to methods for controlling key DC-to-DC converters of switching power supplies [Polikarpov A.G., Sergienko E.F. Switching regulators and DC / DC converters // M .: Publishing House of MPEI, 1998].
Из существующего уровня техники известны преобразователи постоянного напряжения в постоянное с непосредственной связью (понижающий, повышающий, инвертирующий регуляторы) и их трансформаторные аналоги: понижающего регулятора (прямоходовые однотактные и двухтактные конверторы напряжения), повышающего регулятора [Боровиков В.М., Красников Ю.В. Импульсный регулятор напряжения повышающего типа с непрерывным выходным током и расширенным диапазоном регулирования выходного напряжения (варианты). Патент RU №2299511 C1, H02M 3/335, 26.10.2005] и понижающего регулятора (однотактные обратноходовые конверторы).From the current level of technology, DC-to-DC converters with direct coupling (step-down, step-up, inverting regulators) and their transformer analogs are known: step-down regulator (linear push-pull and push-pull voltage converters), step-up regulator [Borovikov V.M., Krasnikov Yu.V. . Switching voltage regulator of a step-up type with a continuous output current and an extended range of regulation of the output voltage (options). Patent RU No. 2299511 C1, H02M 3/335, 10.26.2005] and a step-down regulator (single-cycle flyback converters).
Традиционный способ управления преобразователем подразумевает наличие двух режимов (состояний). Первый режим - накопление энергии в магнитном поле индуктивного элемента (или накопление энергии в магнитном поле индуктивного элемента с одновременной передачей энергии в нагрузку), когда ключи открыты. Второй режим - передача энергии в нагрузку (или передача энергии в нагрузку и бестоковая пауза), когда ключи заперты. Для реализации двух режимов работы достаточно одного ключа.The traditional way of controlling the converter implies the presence of two modes (states). The first mode is the accumulation of energy in the magnetic field of the inductive element (or the accumulation of energy in the magnetic field of the inductive element with the simultaneous transfer of energy to the load) when the keys are open. The second mode is the transfer of energy to the load (or the transfer of energy to the load and a dead time) when the keys are locked. To implement two modes of operation, one key is enough.
Одним из основных недостатков такого способа управления являются плохие динамические свойства преобразователя импульсного источника питания, а именно возникновение перерегулирования выходного напряжения при включении преобразователя, а также выбросов и провалов выходного напряжения при скачкообразном изменении параметров нагрузки.One of the main disadvantages of this control method is the poor dynamic properties of the converter of the switching power supply, namely the occurrence of overshoot of the output voltage when the converter is turned on, as well as spikes and dips in the output voltage when the load parameters change abruptly.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение динамических свойств преобразователя импульсного источника питания.The problem to which the invention is directed, is to improve the dynamic properties of the Converter switching power supply.
Данная задача решается за счет того, что вводятся дополнительные режимы работы преобразователя - хранение верхнего и нижнего уровней энергии в индуктивном элементе. Введение дополнительных режимов требует использования в схеме преобразователя как минимум двух ключей. Если преобразователь одноключевой, то необходимо использование дополнительного ключа и полное изменение алгоритма управления. Если преобразователь выполнен на двух или более ключах, то возможно только изменение алгоритма управления.This problem is solved due to the fact that additional modes of operation of the converter are introduced - storage of the upper and lower energy levels in the inductive element. The introduction of additional modes requires the use of at least two keys in the converter circuit. If the converter is single key, then it is necessary to use an additional key and a complete change in the control algorithm. If the converter is made on two or more keys, then only a change in the control algorithm is possible.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является введение двух дополнительных режимов - хранение верхнего уровня накопленной энергии и хранение нижнего уровня, в течение которых запас энергии в индуктивном элементе не меняется.The technical result provided by the given set of features is the introduction of two additional modes - storage of the upper level of accumulated energy and storage of the lower level, during which the energy supply in the inductive element does not change.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:
на фиг.1 - понижающий регулятор напряжения;figure 1 - step-down voltage regulator;
на фиг.2 - повышающий регулятор напряжения;figure 2 - increasing voltage regulator;
на фиг.3 - инвертирующий регулятор напряжения;figure 3 - inverting voltage regulator;
на фиг.4 - переходные процессы при включении преобразователя;figure 4 - transients when you turn on the Converter;
на фиг.5 - переходные процессы в режиме сброса/наброса нагрузки в понижающем регуляторе напряжения.figure 5 - transients in the mode of discharge / surge load in the step-down voltage regulator.
Удобно рассмотреть процессы, протекающие в регуляторах с непосредственной связью (фиг.1-3), так как и регуляторы, и их аналоги работают идентично.It is convenient to consider the processes occurring in the regulators with direct connection (Fig.1-3), since the regulators and their analogues work identically.
Общим для трех типов регуляторов является то, что, во-первых, после открывания ключа происходит увеличение энергии в индуктивном элементе. Увеличение энергии индуктивного элемента у понижающего регулятора сопровождается одновременным поступлением энергии в нагрузку. У повышающего и инвертирующего регуляторов этот эффект не наблюдается.Common to the three types of regulators is that, firstly, after opening the key, an increase in energy occurs in the inductive element. The increase in energy of the inductive element of the lowering controller is accompanied by the simultaneous supply of energy to the load. In boosting and inverting regulators this effect is not observed.
Во-вторых, при закрывании ключа уменьшается количество энергии в индуктивном элементе. При этом у понижающего и инвертирующего регуляторов в нагрузку поступает энергия, накопленная в индуктивном элементе. У повышающего регулятора в нагрузку поступает суммарная энергия, накопленная в индуктивном элементе и отдаваемая источником.Secondly, when closing the key, the amount of energy in the inductive element decreases. In this case, the step-down and inverting controllers receive the energy stored in the inductive element in the load. At the increasing regulator, the total energy accumulated in the inductive element and supplied by the source enters the load.
Понижающий, повышающий и инвертирующий регуляторы имеют схожие динамические характеристики. Поэтому удобно рассмотреть переходные процессы при скачкообразном изменении параметров нагрузки на примере одного из регуляторов, в частности понижающего регулятора (фиг.1).Lowering, raising and inverting regulators have similar dynamic characteristics. Therefore, it is convenient to consider transients with an abrupt change in the load parameters using the example of one of the regulators, in particular, a lowering regulator (Fig. 1).
У вышеназванного регулятора в установившемся режиме средний ток через индуктивный элемент равен среднему току нагрузки. При скачкообразном изменении параметров нагрузки возникают провалы или выбросы выходного напряжения, сопровождающиеся затухающим колебательным переходным процессом на частоте автоколебаний LC-фильтра (фиг.4).In the aforementioned controller in steady state, the average current through the inductive element is equal to the average load current. When the load parameters change abruptly, dips or surges of the output voltage occur, accompanied by a damped oscillatory transient at the self-oscillation frequency of the LC filter (Fig. 4).
Устранить этот эффект можно с помощью введения режимов хранения. Введение дополнительных режимов требует установки еще одного ключа, шунтирующего индуктивный элемент.You can eliminate this effect by introducing storage modes. The introduction of additional modes requires the installation of another key shunting the inductive element.
Благодаря дополнительному ключу можно обеспечить избыточный запас энергии в индуктивном элементе и устранить провал выходного напряжения при скачкообразном увеличении тока нагрузки, а также в нужный момент прекратить поступление энергии в нагрузку, тем самым исключив выбросы выходного напряжения при скачкообразном сбросе нагрузки (фиг.5).Thanks to the additional key, it is possible to provide an excess supply of energy in the inductive element and eliminate the output voltage drop with an abrupt increase in the load current, and also at the right time to stop the flow of energy into the load, thereby eliminating the output voltage spikes during the abrupt load shedding (Fig. 5).
Похожие переходные процессы имеют место в повышающем и инвертирующем регуляторах с той лишь разницей, что затухание выбросов носит апериодический характер. Введение режимов хранения позволяет устранить вышеназванные негативные эффекты.Similar transients occur in boosting and inverting controllers with the only difference that the attenuation of the emissions is aperiodic. The introduction of storage modes eliminates the above negative effects.
Вышесказанное относится к режиму непрерывных токов (РНТ). В частном случае, в режиме прерывистых токов (РПТ) остается только хранение верхнего уровня энергии, нижнему уровню соответствует отсутствие энергии в индуктивном элементе. Поэтому при работе в РПТ устраняются только выбросы, а провалы напряжения нельзя устранить.The foregoing applies to continuous current mode (RHT). In the particular case, in the regime of discontinuous currents (RPT), only the storage of the upper energy level remains, the lower level corresponds to the absence of energy in the inductive element. Therefore, when working in the RPT, only emissions are eliminated, and voltage dips cannot be eliminated.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013159130/07A RU2565577C2 (en) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Method to control key converters of direct voltage into direct one |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013159130/07A RU2565577C2 (en) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Method to control key converters of direct voltage into direct one |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013159130A RU2013159130A (en) | 2015-07-10 |
RU2565577C2 true RU2565577C2 (en) | 2015-10-20 |
Family
ID=53538169
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013159130/07A RU2565577C2 (en) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Method to control key converters of direct voltage into direct one |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2565577C2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1624423A1 (en) * | 1988-07-26 | 1991-01-30 | Предприятие П/Я В-2965 | Constant voltage impulse stabilizer |
RU111725U1 (en) * | 2011-08-19 | 2011-12-20 | Сергей Иосифович Вольский | DC VOLTAGE CONVERTER |
-
2013
- 2013-12-30 RU RU2013159130/07A patent/RU2565577C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1624423A1 (en) * | 1988-07-26 | 1991-01-30 | Предприятие П/Я В-2965 | Constant voltage impulse stabilizer |
RU111725U1 (en) * | 2011-08-19 | 2011-12-20 | Сергей Иосифович Вольский | DC VOLTAGE CONVERTER |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013159130A (en) | 2015-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10348202B2 (en) | Modular DC-DC converter including a DC transformer module | |
CN103066666B (en) | A kind of booster type battery charging management system and control method thereof | |
Ki et al. | Implementation of an efficient transformerless single-stage single-switch AC/DC converter | |
US8223522B2 (en) | Bi-directional regulator for regulating power | |
US9178421B2 (en) | Multi-stage power supply with fast transient response | |
JP6547058B2 (en) | Battery charger | |
Ghosh et al. | High gain DC-DC step-up converter with multilevel output voltage | |
CN102761272A (en) | A power circuit and a leakage circuit-breaker employing the same | |
US11894779B2 (en) | Power supply with active power buffer | |
US9768702B2 (en) | Converter with power factor correction | |
CN202565159U (en) | PFC control circuit capable of boosting flexibly | |
CN102299629A (en) | Power supply control method and power supply device for direct-current high-voltage power supply | |
CN103427619B (en) | PFC control circuit capable of boosting flexibly and control method thereof | |
Tyagi et al. | Design high gain dc-dc boost converter with coupling inductor and simulation in PSIM | |
RU2565577C2 (en) | Method to control key converters of direct voltage into direct one | |
WO2023163876A1 (en) | Power supply with active power buffer | |
US10205390B1 (en) | Systems and methods for controlling DC-to-DC converters including unregulated operating modes | |
EP2713489B1 (en) | Method for low power operation of an active PFC converters using window modulation with open-loop width control | |
KR20170037745A (en) | SMPS combining buck and fly back converter | |
US11362592B1 (en) | AC/DC converter with active capacitor bank | |
Sengupta | PWM and PFM operation of DC/DC converters for portable applications | |
Banerjee et al. | AC voltage regulation by switch mode PWM voltage controller | |
Liu et al. | An effective PFM control strategy for charge control in SIMO DC-DC | |
Peretz | Hybrid control method for optimal transient response and output filter minimization for buck-boost type converters | |
CN112075019A (en) | Buck matrix rectifier with boost switch and operation thereof during one phase loss |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151231 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170117 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171231 |