RU86330U1 - INTELLIGENT POWER SUPPLY - Google Patents

INTELLIGENT POWER SUPPLY Download PDF

Info

Publication number
RU86330U1
RU86330U1 RU2009117150/22U RU2009117150U RU86330U1 RU 86330 U1 RU86330 U1 RU 86330U1 RU 2009117150/22 U RU2009117150/22 U RU 2009117150/22U RU 2009117150 U RU2009117150 U RU 2009117150U RU 86330 U1 RU86330 U1 RU 86330U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
microcontroller
field
effect transistor
Prior art date
Application number
RU2009117150/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Александрович Волобуев
Сергей Александрович Лезин
Фазыл Феритович Мингалеев
Михаил Яковлевич Шур
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова"
Priority to RU2009117150/22U priority Critical patent/RU86330U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU86330U1 publication Critical patent/RU86330U1/en

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

1. Интеллектуальный источник питания, содержащий входной фильтр, преобразователь напряжения, выходной фильтр, микроконтроллер, приемопередатчик интерфейса, входную положительную шину, выходную положительную шину, общую отрицательную шину, причем преобразователь напряжения содержит три полевых транзистора, три драйвера затвора полевого транзистора, два диода, при этом три выхода порта универсальных входов/выходов микроконтроллера соединены с соответствующими драйверами затвора полевого транзистора, выходной фильтр содержит диод, сглаживающий конденсатор, датчик тока, датчик напряжения, при этом выход датчика тока соединен с первым входом, а выход датчика напряжения - со вторым входом аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера, порт UART микроконтроллера соединен с первыми выводами приемо/передатчика интерфейса, вторые выводы которого подсоединяются к внешним устройствам (компьютер, тумблер включения, пульт управления), порт JTAG микроконтроллера подсоединяется к интерфейсу JTAG рабочего места по настройке и отладке программ микроконтроллера, отличающийся тем, что преобразователь напряжения содержит автотрансформатор, дополнительный драйвер затвора полевого транзистора, дополнительный полевой транзистор, при этом средний вывод автотрансформатора соединен с входной положительной шиной, стоки первого и второго полевого транзистора соединены с соответствующими крайними выводами автотрансформатора, а их истоки - с общей отрицательной шиной, аноды диодов соединены с внутренними выводами автотрансформатора, катоды диодов соединены со стоками третьего и дополнительного полевого транзистора, 1. An intelligent power source comprising an input filter, a voltage converter, an output filter, a microcontroller, an interface transceiver, an input positive bus, an output positive bus, a common negative bus, the voltage converter comprising three field-effect transistors, three field-effect transistor gate drivers, two diodes, while the three outputs of the universal input / output port of the microcontroller are connected to the corresponding gate drivers of the field-effect transistor, the output filter contains a diode, an accelerating capacitor, a current sensor, a voltage sensor, while the output of the current sensor is connected to the first input, and the output of the voltage sensor is connected to the second input of the analog-to-digital converter of the microcontroller, the UART port of the microcontroller is connected to the first terminals of the interface transceiver / transmitter, the second conclusions of which are connected to external devices (computer, power switch, control panel), the JTAG port of the microcontroller is connected to the JTAG interface of the workstation for setting up and debugging microcontroller programs, characterized in that the voltage converter contains an autotransformer, an additional gate driver of the field-effect transistor, an additional field-effect transistor, while the middle terminal of the autotransformer is connected to the input positive bus, the drains of the first and second field-effect transistor are connected to the corresponding extreme terminals of the autotransformer, and their sources are connected to a common negative bus, anodes diodes are connected to the internal terminals of the autotransformer, the cathodes of the diodes are connected to the drains of the third and additional field-effect transistor,

Description

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к преобразователям напряжения постоянного тока (Direct Current) в напряжение постоянного тока (модуль DC/DC), получающих входное питание в широком диапазоне и при наличии амплитуды импульсного напряжения до 1000 вольт, и может быть использована для качественного электропитания ответственных потребителей различных объектов (подвижных и стационарных) промышленного и военного назначения в соответствии с жесткими требованиями по ГОСТ РВ 20.39.309-98.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular to direct current voltage converters (Direct Current) to DC voltage (DC / DC module), receiving input power in a wide range and in the presence of a pulse voltage amplitude of up to 1000 volts, and can be used for high-quality power supply for responsible consumers of various objects (mobile and stationary) for industrial and military purposes in accordance with the stringent requirements of GOST RV 20.39.309-98.

Известен двухтактный преобразователь напряжения (патент РФ №2314627, Н02М 3/337, Н02М 7/519, Н02М 7/538, Н02М 7/122 от 12.07.2006 г.) содержащий трансформатор с двумя первичными обмотками, два управляемых ключевых элемента, зашунтированные диодами обратного тока, два защитных диода, два защитных конденсатора, две разрядные обмотки трансформатора, два разрядных диода.Known push-pull voltage converter (RF patent No. 2314627, Н02М 3/337, Н02М 7/519, Н02М 7/538, Н02М 7/122 dated July 12, 2006) containing a transformer with two primary windings, two controlled key elements, shunted by diodes reverse current, two protective diodes, two protective capacitors, two discharge windings of the transformer, two discharge diodes.

В известном преобразователе напряжения используется сложная аналоговая схема управления, что снижает надежность и быстродействие преобразования напряжения, отсутствует входной фильтр.The known voltage converter uses a complex analog control circuit, which reduces the reliability and speed of voltage conversion, there is no input filter.

Известен интеллектуальный преобразователь напряжения постоянного тока для динамически изменяющейся нагрузки (патент РФ №2324272, Н02J 9/06 от 13.06.2006 г.) содержащий несколько модулей двухканального преобразования напряжения постоянного тока в напряжение постоянного тока. Модуль содержит два фильтра импульсно-коммутационных перенапряжений, два инвертора канала преобразования, четыре датчика тока, два трансформатора, два выпрямителя канала преобразования, два выходных фильтра канала преобразования, два блока питания от сети, схему развязки цепей питания, датчик температуры, микроконтроллер, два блока драйверов силовых ключей канала преобразования, аналого-цифровой преобразователь, датчик напряжения, часы реального времени системы управления модулем, энергонезависимую память, адаптер шины информационного обмена системы управления модулем. Фильтр импульсно-коммутационных перенапряжений содержит датчик входного напряжения, индуктивность, выходной электролитический конденсатор, делитель напряжения из двух резисторов, компаратор, блок драйверов, узел подавления импульсно-коммутационных перенапряжений, состоящий из параллельно включенных биполярного транзистора с изолированным затвором и резистора.Known intelligent DC voltage Converter for dynamically changing load (RF patent No. 23224272, H02J 9/06 from 06/13/2006) containing several modules of two-channel conversion of DC voltage to DC voltage. The module contains two surge-voltage filters, two conversion channel inverters, four current sensors, two transformers, two conversion channel rectifiers, two conversion channel output filters, two mains power supply units, a power supply isolation circuit, a temperature sensor, a microcontroller, two blocks conversion channel power key drivers, analog-to-digital converter, voltage sensor, real-time clock of the module control system, non-volatile memory, bus adapter th exchange module management system. The pulse-switching surge filter contains an input voltage sensor, inductance, an output electrolytic capacitor, a voltage divider of two resistors, a comparator, a driver unit, a pulse-switching voltage suppression unit, consisting of an insulated gate bipolar transistor and a resistor connected in parallel.

Известный преобразователь напряжения не позволяет поднимать пониженное входное напряжение до требуемого уровня выходного напряжения. Фильтр импульсно-коммутационных перенапряжений прерывает передачу входного напряжения при наличии импульсного напряжения определенной длительности.The known voltage Converter does not allow to raise a reduced input voltage to the desired output voltage level. The surge switching filter interrupts the input voltage transmission in the presence of a pulse voltage of a certain duration.

Вышеуказанные недостатки не позволяют вырабатывать на выходе преобразователя напряжения качественное электропитание.The above disadvantages do not allow to produce high-quality power supply at the output of the voltage converter.

Известен многорежимный источник питания (патент РФ №24577, G06F 1/00, Н02J 7/10, Н02М 7/00 от 20.09.2001 г.) - прототип.Known multi-mode power source (RF patent No. 24577, G06F 1/00, H02J 7/10, H02M 7/00 from 09/20/2001) - prototype.

Известный источник питания содержит автономный источник питания, выполненный в виде аккумуляторной батареи, стабилизатор, фильтр, выполненный на сглаживающем конденсаторе, преобразователь напряжения, состоящий из трех полевых транзисторов, трех диодов и трансформатора, датчик тока, датчик сетевого напряжения, датчик температуры, блок коммутации, блок приема входных сигналов от внешних устройств (компьютер, тумблер включения, пульт управления), микроконтроллер, состоящий из четырех блоков измерения и сравнения, трех формирователей импульсов, порта управления, порта связи с внешними устройствами.The known power source contains an autonomous power source, made in the form of a battery, a stabilizer, a filter made on a smoothing capacitor, a voltage converter, consisting of three field-effect transistors, three diodes and a transformer, a current sensor, a network voltage sensor, a temperature sensor, a switching unit, a block for receiving input signals from external devices (computer, power switch, control panel), a microcontroller consisting of four measurement and comparison units, three impulse shapers lsov, a control port, the port communicating with external devices.

Известный источник питания не позволяет поднимать пониженное входное напряжение до требуемого уровня выходного напряжения. Источник питания не защищен от импульсных перенапряжений в питающей цепи.A known power source does not allow to raise a reduced input voltage to the desired output voltage level. The power supply is not protected against surge surges in the supply circuit.

Вышеуказанные недостатки не позволяют вырабатывать на выходе источника питания качественное электропитание.The above disadvantages do not allow to produce high-quality power supply at the output of the power source.

Предлагаемый интеллектуальный источник питания устраняет перечисленные выше недостатки.The proposed smart power supply eliminates the above disadvantages.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности выработки качественного выходного электропитания при жестких условиях подачи входного питания (широкий диапазон и наличие амплитуды импульсного напряжения до 1000 вольт).The technical result of the utility model is to increase the reliability of generating high-quality output power under harsh conditions for supplying input power (a wide range and the presence of an amplitude of the pulse voltage up to 1000 volts).

Для достижения указанного технического результата в интеллектуальный источник питания, содержащий входной фильтр, преобразователь напряжения, выходной фильтр, микроконтроллер, приемопередатчик интерфейса, входную положительную шину, выходную положительную шину, общую отрицательную шину, причем преобразователь напряжения содержит три полевых транзистора, три драйвера затвора полевого транзистора, два диода, при этом три выхода порта универсальных входов/выходов микроконтроллера соединены с соответствующими драйверами затвора полевого транзистора, выходной фильтр содержит диод, сглаживающий конденсатор, датчик тока, датчик напряжения, при этом выход датчика тока соединен с первым входом, а выход датчика напряжения - со вторым входом аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера, порт UART микроконтроллера соединен с первыми выводами приемо/передатчика интерфейса, вторые выводы которого подсоединяются к внешним устройствам (компьютер, тумблер включения, пульт управления), порт JTAG микроконтроллера подсоединяется к интерфейсу JTAG рабочего места по настройке и отладке программ микроконтроллера, введены в преобразователь напряжения автотрансформатор, дополнительный драйвер затвора полевого транзистора, дополнительный полевой транзистор, при этом средний вывод автотрансформатора соединен с входной положительной шиной, стоки первого и второго полевого транзистора соединены с соответствующими крайними выводами автотрансформатора, а их истоки - с общей отрицательной шиной, аноды диодов соединены с внутренними выводами автотрансформатора, катоды диодов соединены со стоками третьего и дополнительного полевого транзистора, а истоки полевых транзисторов - с выходной положительной шиной, при этом четвертый выход порта универсальных входов/выходов микроконтроллера соединен с дополнительным драйвером затвора полевого транзистора, выходной фильтр содержит RC цепочку, диод, два сглаживающих дросселя, сглаживающий конденсатор, два проходных конденсатора, обкладки которых соединены между собой через резистор, при этом выходная положительная шина соединена с общей отрицательной шиной через RC цепочку, катод диода соединен с выходной положительной шиной, а его анод - с общей отрицательной шиной, выходная положительная шина соединена через первый сглаживающий дроссель, датчик тока и первый проходной конденсатор с положительным выходом источника питания, а общая отрицательная шина - через второй сглаживающий дроссель и второй проходной конденсатор с отрицательным выходом источника питания, положительный выход сглаживающего конденсатора соединен с выходом первого сглаживающего дросселя, а его отрицательный вывод - с выходом второго сглаживающего дросселя, выход датчика тока соединен с первым входом, а отрицательный вывод сглаживающего конденсатора - со вторым входом датчика напряжения, выходной фильтр заключен в экранирующий контур, в который включены два проходных конденсатора и резистор.To achieve the technical result, an intelligent power source comprising an input filter, a voltage converter, an output filter, a microcontroller, an interface transceiver, an input positive bus, an output positive bus, a common negative bus, the voltage converter comprising three field-effect transistors, three field-effect transistor gate drivers , two diodes, while the three outputs of the universal input / output port of the microcontroller are connected to the corresponding gate driver field of the transistor, the output filter contains a diode, a smoothing capacitor, a current sensor, a voltage sensor, while the output of the current sensor is connected to the first input, and the output of the voltage sensor is connected to the second input of the analog-to-digital converter of the microcontroller, the UART port of the microcontroller is connected to the first terminals of the receiver / interface transmitter, the second pins of which are connected to external devices (computer, power switch, control panel), the JTAG port of the microcontroller is connected to the JTAG interface of the workstation for setting up and In the program of the microcontroller, an autotransformer, an additional field-effect transistor gate driver, an additional field-effect transistor are inserted into the voltage converter, the middle terminal of the autotransformer is connected to the input positive bus, the drains of the first and second field-effect transistor are connected to the corresponding extreme terminals of the autotransformer, and their sources are connected to a common negative bus, the anodes of the diodes are connected to the internal terminals of the autotransformer, the cathodes of the diodes are connected to the drains of the third and will complement field transistor, and the source of field effect transistors with a positive output bus, while the fourth output of the universal I / O port of the microcontroller is connected to an additional gate driver of the field effect transistor, the output filter contains an RC circuit, a diode, two smoothing chokes, a smoothing capacitor, two pass capacitors the plates of which are interconnected via a resistor, while the output positive bus is connected to a common negative bus via an RC chain, the cathode of the diode is connected to the output a positive bus and its anode with a common negative bus, the positive output bus is connected through the first smoothing inductor, the current sensor and the first feedthrough capacitor to the positive output of the power supply, and the common negative bus is connected through the second smoothing inductor and the second feedthrough capacitor with the negative output of the source power supply, the positive output of the smoothing capacitor is connected to the output of the first smoothing inductor, and its negative output is connected to the output of the second smoothing inductor, the output of the sensor The current is connected to the first input, and the negative terminal of the smoothing capacitor is connected to the second input of the voltage sensor, the output filter is enclosed in a shielding circuit, which includes two feedthrough capacitors and a resistor.

Входной фильтр содержит два LR контура, конденсатор, симметрирующий трансформатор, два варистора, RC цепочку, разрядник, при этом положительный вход источника питания через первый LR контур и первую обмотку симметрирующего трансформатора соединен с входной положительной шиной, а отрицательный вход источника питания через второй LR контур и вторую обмотку симметрирующего трансформатора - с общей отрицательной шиной, которая через RC цепочку и два последовательно соединенных варистора соединена с общей отрицательной шиной, корпусной вход источника питания через разрядник соединен с точкой соединения варисторов между собой, входной фильтр заключен в экранирующий контур.The input filter contains two LR circuits, a capacitor, a balancing transformer, two varistors, an RC circuit, an arrester, while the positive input of the power supply through the first LR circuit and the first winding of the balancing transformer is connected to the input positive bus, and the negative input of the power supply through the second LR circuit and the second winding of the balancing transformer - with a common negative bus, which through an RC chain and two series-connected varistors is connected to a common negative bus, the case input is regular enrollment supply through the gap is connected to the junction point between a varistor, an input filter circuit is enclosed in a shield.

На фиг. показана структурная схема интеллектуального источника питания.In FIG. shows a block diagram of an intelligent power source.

На фиг. показано:In FIG. shown:

1 - преобразователь напряжения.1 - voltage converter.

2 - входной фильтр.2 - input filter.

3 - выходной фильтр.3 - output filter.

4 - микроконтроллер (микросхема MSP430FG4616IPZ, ф. Texas Instruments).4 - microcontroller (microchip MSP430FG4616IPZ, F. Texas Instruments).

5 - приемо-передатчик последовательного интерфейса (базовая микросхема MAX13487EESA, ф. Maxim).5 - transceiver of the serial interface (base chip MAX13487EESA, f. Maxim).

6 - входная положительная шина.6 - input positive bus.

7 - выходная положительная шина.7 - output positive bus.

8 - общая отрицательная шина.8 - common negative bus.

Преобразователь напряжения 1 содержит:The voltage Converter 1 contains:

9, 10, 11, 12 - драйверы затвора полевого транзистора (базовые микросхемы MIC4452BM, ф. Micrel).9, 10, 11, 12 - field-effect transistor gate drivers (MIC4452BM base microcircuits, Micrel f.).

13, 14, 15, 16 - полевые транзисторы (Транзисторы IRFBA90N20D, ф. International Rectifier).13, 14, 15, 16 - field-effect transistors (Transistors IRFBA90N20D, f. International Rectifier).

17 - автотрансформатор (трансформатор PA0901NL, ф. Pulse).17 - autotransformer (transformer PA0901NL, f. Pulse).

18, 19 - диоды (диоды SBR40U100CT, ф. DIODES).18, 19 - diodes (diodes SBR40U100CT, f. DIODES).

Входной фильтр 2 содержит:Input filter 2 contains:

20, 21 - LR контуры (дроссели IHLP2525AHERR10M01, ф. Vishay Dale, резисторы P1-12-0,5-5,1 Ом ±5% - Н ШКАБ.434110.002ТУ).20, 21 - LR circuits (chokes IHLP2525AHERR10M01, f. Vishay Dale, resistors P1-12-0.5-5.1 Ohm ± 5% - N ShKAB.434110.002TU).

22 - конденсатор (конденсатор B32652A7333J, ф. Epcos).22 - capacitor (capacitor B32652A7333J, f. Epcos).

23 - симметрирующий трансформатор (трансформатор СМ6296-154, ф. API Delivan).23 - balancing transformer (transformer SM6296-154, f. API Delivan).

24, 25 - варисторы (варисторы SI0V-S20K40G5S5 ф. Epcos).24, 25 - varistors (varistors SI0V-S20K40G5S5 f. Epcos).

26 - конденсатор (конденсатор К10-47Ма-500В-0,047 мкФ ±20% - Н30 ОЖ0.460.174-МТУ).26 - capacitor (capacitor K10-47Ma-500V-0.047 μF ± 20% - Н30 ОЖ0.460.174-MTU).

27 - резистор (резистор Р1-12-0,5-5,1 Ом ±5% - Н ШКАБ. 434110.002ТУ).27 - resistor (resistor P1-12-0.5-5.1 Ohm ± 5% - N SCHAB. 434110.002TU).

28 - разрядник (газоразрядная трубка ЕС75Х, ф. Epcos). Выходной фильтр 3 содержит:28 - spark gap (gas discharge tube EC75X, f. Epcos). The output filter 3 contains:

29 - конденсатор (конденсатор К10-47Ма-500В-1000 пФ ±20% - Н30 ОЖ0. 460.174-МТУ).29 - capacitor (capacitor K10-47Ma-500V-1000 pF ± 20% - Н30 ОЖ0. 460.174-MTU).

30 - резистор (резистор Pl-12-0,5-5,1 Ом ±5% - Н ШКАБ.434110.002ТУ).30 - resistor (resistor Pl-12-0.5-5.1 Ohm ± 5% - N ShKAB.434110.002TU).

31 - диод (диод SBR40U100CT, ф. DIODES).31 - diode (diode SBR40U100CT, d. DIODES).

32, 33 - сглаживающие дроссели (индуктивности PA0432LNL, ф. Pulse).32, 33 - smoothing chokes (inductors PA0432LNL, f. Pulse).

34 - сглаживающий конденсатор (конденсатор К50-84-100В-1500 мкФ ± 20% АЖЯР.673541.013ТУ).34 - smoothing capacitor (capacitor K50-84-100V-1500 μF ± 20% AZhAR.673541.013TU).

35 - датчик тока (микросхема ACS712ELCTR-30A-T, ф. Allegro Micro Systems).35 - current sensor (chip ACS712ELCTR-30A-T, f. Allegro Micro Systems).

36 - датчик напряжения - делитель напряжения из двух резисторов (резисторы Р1-16-0,062-47 кОм ±0,1%-0,5-Г; Р1-16-0,062-2,34 кОм ±0,1%-0,5-Г АЛЯР. 434110.002ТУ).36 - voltage sensor - voltage divider of two resistors (resistors P1-16-0.062-47 kOhm ± 0.1% -0.5-G; P1-16-0.062-2.34 kOhm ± 0.1% -0, 5-G ALYAR. 434110.002TU).

37, 38 - проходные конденсаторы (фильтры Б23Б-2-0,22 мкФ ±10%-250В-25А-4-В ОЖ0.206.021 ТУ).37, 38 - feed-through capacitors (B23B-2-0.22 microfarad filters ± 10% -250V-25A-4-V OZh0.206.021 TU).

39 - резистор (резистор P1-12-0,5-5,1 Ом ±5% - Н ШКАБ.434110. 002ТУ).39 - resistor (resistor P1-12-0.5-5.1 Ohm ± 5% - N ShKAB.434110. 002TU).

Интеллектуальный источник питания содержит следующие выводы:The smart power supply contains the following conclusions:

40 - положительный вход.40 - positive input.

41 - отрицательный вход.41 - negative input.

42 - корпусной вход.42 - case entrance.

43 - положительный выход.43 - a positive exit.

44 - отрицательный выход.44 - negative output.

45 - технологические входы/выходы к интерфейсу JTAG рабочего места.45 - technological inputs / outputs to the JTAG interface of the workplace.

46 - рабочие входы/выходы к внешним устройствам (компьютер, тумблер включения, пульт управления).46 - working inputs / outputs to external devices (computer, power switch, control panel).

Микроконтроллер 4 содержит следующие основные узлы:The microcontroller 4 contains the following main nodes:

1) Порт универсальных входов/выходов предназначен для выдачи управляющих сигналов на драйверы 9÷12 затвора полевого транзистора.1) The universal I / O port is intended for issuing control signals to the drivers 9 ÷ 12 of the field effect transistor gate.

2) Порт JTAG подсоединяется к интерфейсу JTAG для отладки микроконтроллера (работа организована в соответствии с требованиями американского стандарта IEEE1.149.1-1990).2) The JTAG port is connected to the JTAG interface for debugging the microcontroller (the work is organized in accordance with the requirements of the American standard IEEE1.149.1-1990).

3) Порт UART соединяется с приемо-передатчиком 5 последовательного интерфейса (работа организована в соответствии с требованиями американского национального стандарта ANSI/TIA/EIA-485-А-1998), который предназначен для внешнего управления работой интеллектуального источника питания.3) The UART port is connected to the transceiver 5 of the serial interface (the operation is organized in accordance with the requirements of the American national standard ANSI / TIA / EIA-485-A-1998), which is intended for external control of the operation of an intelligent power source.

4) Процессор CPU предназначен для решения задач по управлению преобразователем напряжения 1.4) The processor CPU is designed to solve the problems of controlling the voltage converter 1.

5) Аналого-цифровой преобразователь АЦП предназначен для приема и оцифровки информации аналоговых датчиков 35, 36 тока и напряжения и передачи в микроконтроллер.5) The analog-to-digital converter of the ADC is designed to receive and digitize the information of analog sensors 35, 36 of current and voltage and transmission to the microcontroller.

6) Flash-память предназначена для энергонезависимого хранения рабочих программ.6) Flash-memory is designed for non-volatile storage of work programs.

7) Оперативное запоминающее устройство ОЗУ предназначено для хранения переменной информации в процессе выполнения программы интеллектуального источника питания.7) RAM RAM is designed to store variable information during the execution of the program intelligent power source.

Драйверы 9-12 затвора полевого транзистора предназначены для передачи сигнала управления из порта универсальных входов/выходов микроконтроллера 4, гальванической изоляции, усиления мощности сигнала управления на затвор полевого транзистора 13-16.Drivers 9-12 of the gate of the field effect transistor are designed to transmit a control signal from the universal input / output port of the microcontroller 4, galvanic isolation, amplifying the power of the control signal to the gate of the field effect transistor 13-16.

Преобразователь напряжения 1 построен на основе мостового регулируемого двухтактного конвертора, в котором совмещены функции преобразования электрической энергии и ее регулирования за счет устройства управления (микроконтроллер 4), основанного на принципе широтно-импульсной или частотно-импульсной модуляции.The voltage converter 1 is built on the basis of a bridge adjustable push-pull converter, in which the functions of converting electric energy and its regulation are combined using a control device (microcontroller 4) based on the principle of pulse-width or pulse-frequency modulation.

Функционирование интеллектуального источника питания происходит в трех основных режимах:The functioning of an intelligent power source occurs in three main modes:

1. Режим управления, прямой передачи напряжения.1. Control mode, direct voltage transmission.

2. Режим управления, понижающий напряжение.2. Control mode, lowering the voltage.

3. Режим управления, повышающий напряжение.3. Control mode, increasing voltage.

При получении приемо-передатчиком интерфейса 5 на рабочие входы/выходы 46 извне управляющего воздействия, будь то тумблер управления, пульт дистанционного управления или сигнал с компьютера, микроконтроллер 4 входит в один из режимов своего функционирования. Микроконтроллер 4 посредством приемо-передатчика интерфейса 5 отвечает на запросы по протоколу RS-485, передает значения измеряемых напряжений и тока, информацию об аварийных отключениях, предупредительную диагностику, принимает команды включения и отключения. Скорость передачи 115200 бод, период между запросами 10-100 мс.Upon receipt by the transceiver of the interface 5 to the working inputs / outputs 46 from outside the control action, whether it be a control toggle switch, a remote control or a signal from a computer, microcontroller 4 enters one of its functioning modes. The microcontroller 4 through the transceiver interface 5 responds to requests via the RS-485 protocol, transmits the values of the measured voltages and currents, information about emergency shutdowns, preventive diagnostics, receives on and off commands. Baud rate 115200 baud, the period between requests 10-100 ms.

При функционировании интеллектуального источника питания в режиме преобразователя постоянного напряжения он обеспечивает преобразование входного постоянного напряжения 17-50 В и более в выходное постоянное напряжение 22-29 В. При этом при получении микроконтроллером 4 соответствующих сигналов от датчика напряжения 36, микроконтроллер 4 на соответствующих выходах формирует импульсные последовательности с управляемой скважностью, поступающие через драйверы 9-12 на затворы полевых транзисторов 13-16.When the smart power source is operating in the DC-DC converter mode, it provides the conversion of an input DC voltage of 17-50 V or more to an output DC voltage of 22-29 V. In this case, when the microcontroller receives 4 corresponding signals from the voltage sensor 36, the microcontroller 4 forms the corresponding outputs pulse sequences with controlled duty cycle, coming through drivers 9-12 to the gates of field effect transistors 13-16.

При получении микроконтроллером 4 соответствующих сигналов от датчика тока 35 микроконтроллер 4 запрещает выдачу управляющих сигналов на затворы полевых транзисторов 13-16, если параметры тока вышли за допустимые пределы, например, вызваны коротким замыканием на нагрузке.When the microcontroller 4 receives the corresponding signals from the current sensor 35, the microcontroller 4 prohibits the issuance of control signals to the gates of the field effect transistors 13-16 if the current parameters are outside the permissible limits, for example, caused by a short circuit on the load.

Информация от датчика тока 35 и датчика напряжения 36 поступает на соответствующие входы преобразователя АЦП, затем на процессор микроконтроллера 4, в котором он сравнивается с величиной записанной в программе микроконтроллера 4.Information from the current sensor 35 and the voltage sensor 36 is fed to the corresponding inputs of the ADC converter, then to the processor of the microcontroller 4, in which it is compared with the value recorded in the program of the microcontroller 4.

В режиме управления, прямой передачи напряжения, т.е. диапазон входного питания, соответствует требуемому диапазону выходного питания, интеллектуальный источник питания работает следующим образом:In control mode, direct voltage transmission, i.e. input power range, corresponds to the required output power range, an intelligent power source operates as follows:

полевые транзисторы 13 и 16 постоянно выключены, 14 и 15 постоянно включены, тем самым обеспечивается прямая трансляция входного напряжения (без преобразования) из входной положительной шины 6 через встречно-параллельно включенные обмотки автотрансформатора 17, параллельно включенные через полевые транзисторы 14 и 15, диоды 18 и 19 в выходную положительную шину 7. При этом достигается максимальный коэффициент полезного действия (КПД) источника питания, т.к. отсутствуют потери на преобразование напряжения.field-effect transistors 13 and 16 are constantly turned off, 14 and 15 are constantly turned on, thereby providing a direct translation of the input voltage (without conversion) from the input positive bus 6 through counter-parallel connected windings of the autotransformer 17, connected in parallel through field-effect transistors 14 and 15, diodes 18 and 19 to the output positive bus 7. This achieves the maximum efficiency (efficiency) of the power source, because no voltage conversion losses.

В режиме управления, понижающий напряжение, т.е. максимальное значение входного питания выше максимального значения требуемого выходного питания, интеллектуальный источник питания работает следующим образом:In control mode, lowering the voltage, i.e. the maximum value of the input power is higher than the maximum value of the required output power, the intelligent power source operates as follows:

по алгоритму, реализующемуся в микроконтроллере 4, синхронно-попарно включаются сначала полевые транзисторы 13, 14 на время передачи импульса пониженного напряжения, в соответствии с коэффициентом трансформации автотрансформатора 17, а затем, через промежуток времени, необходимый для завершения переходных процессов в элементах схемы, полевые транзисторы 15, 16, обеспечивая таким образом передачу энергии из входной положительной шины 6 через автотрансформатор, с понижением напряжения, в выходную шину 7. Кроме того, понижение выходного напряжения так же возможно за счет увеличения промежутка времени между импульсами напряжения, создаваемого включением синхронно-попарно полевых транзисторов 13, 14 и 15, 16.according to the algorithm implemented in the microcontroller 4, field-effect transistors 13, 14 are switched on synchronously-in pairs for the duration of the transmission of the low-voltage pulse, in accordance with the transformation coefficient of the autotransformer 17, and then, after a period of time necessary to complete the transient processes in the circuit elements, field transistors 15, 16, thus providing energy transfer from the input positive bus 6 through the autotransformer, with lowering the voltage, to the output bus 7. In addition, lowering the output voltage It is also possible by increasing the time interval between the voltage pulses created by the inclusion of synchronous-pair field-effect transistors 13, 14 and 15, 16.

В режиме управления, повышающий напряжение, т.е. минимальное значение входного питания ниже минимального значения требуемого выходного питания, интеллектуальный источник питания работает следующим образом:In control mode, increasing voltage, i.e. the minimum input power value is lower than the minimum value of the required output power, the intelligent power source operates as follows:

по алгоритму, реализующемуся в микроконтроллере 4, полевые транзисторы 14 и 15 постоянно включены, а полевые транзисторы 13 и 16 синхронно-поочередно через промежуток времени, необходимый для завершения переходных процессов в элементах схемы, модулируют автотрансформатор 17. Повышенное автотрансформатором 17 напряжение поступает соответственно через диоды 19, 18 и через постоянно включенные полевые транзисторы 15 и 14 в выходную положительную шину 7, обеспечивая, таким образом, повышение выходного напряжения. Кроме того, увеличивая промежуток времени между импульсами напряжения, создаваемые включением полевых транзисторов 13 и 16, можно уменьшать величину повышения выходного напряжения.according to the algorithm implemented in the microcontroller 4, the field effect transistors 14 and 15 are constantly turned on, and the field effect transistors 13 and 16 synchronously-alternately through the time interval necessary to complete the transient processes in the circuit elements, modulate the autotransformer 17. The voltage increased by the autotransformer 17 is supplied respectively through the diodes 19, 18 and through permanently connected field-effect transistors 15 and 14 to the output positive bus 7, thus providing an increase in the output voltage. In addition, by increasing the time interval between the voltage pulses created by the inclusion of field-effect transistors 13 and 16, it is possible to reduce the increase in the output voltage.

При наличии во входном питании амплитуды импульсного напряжения до 1000 В энергия помехи рассеивается на элементах входного фильтра 2: часть энергии - на LR контурах 20, 21 и симметрирующим трансформаторе 23 (амплитуда положительной или отрицательной полярности); оставшаяся часть энергии помехи рассеивается на варисторах 24, 25 и на разряднике 28.If there is an amplitude of the pulse voltage up to 1000 V in the input power, the interference energy is dissipated on the elements of the input filter 2: part of the energy is on the LR circuits 20, 21 and the balancing transformer 23 (amplitude of positive or negative polarity); the rest of the interference energy is dissipated on the varistors 24, 25 and on the spark gap 28.

Элементы выходного фильтра 3 сглаживают импульсные напряжения, возникающие при переключениях полевых транзисторов 13-16.The elements of the output filter 3 smooth out the pulse voltage that occurs when switching field-effect transistors 13-16.

Обеспечивается возможность объединения выходных напряжений нескольких интеллектуальных источников питания для питания общих датчиков и общих модулей без использования внешних диодов.It is possible to combine the output voltages of several intelligent power sources to power common sensors and common modules without using external diodes.

Одним из преимуществ данного интеллектуального источника питания за счет использования микроконтроллера является возможность коррекции и модификации программы и начальных данных, а также вывод информации в компьютер для мониторинга работы источника питания. Кроме того в нем обеспечена связь с компьютером (или другим устройством ввода информации - таким, как, например, программатор) для ввода в память начальных данных.One of the advantages of this intelligent power source through the use of a microcontroller is the ability to correct and modify the program and initial data, as well as output information to a computer to monitor the operation of the power source. In addition, it provides communication with a computer (or other information input device, such as, for example, a programmer) for entering initial data into memory.

Claims (2)

1. Интеллектуальный источник питания, содержащий входной фильтр, преобразователь напряжения, выходной фильтр, микроконтроллер, приемопередатчик интерфейса, входную положительную шину, выходную положительную шину, общую отрицательную шину, причем преобразователь напряжения содержит три полевых транзистора, три драйвера затвора полевого транзистора, два диода, при этом три выхода порта универсальных входов/выходов микроконтроллера соединены с соответствующими драйверами затвора полевого транзистора, выходной фильтр содержит диод, сглаживающий конденсатор, датчик тока, датчик напряжения, при этом выход датчика тока соединен с первым входом, а выход датчика напряжения - со вторым входом аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера, порт UART микроконтроллера соединен с первыми выводами приемо/передатчика интерфейса, вторые выводы которого подсоединяются к внешним устройствам (компьютер, тумблер включения, пульт управления), порт JTAG микроконтроллера подсоединяется к интерфейсу JTAG рабочего места по настройке и отладке программ микроконтроллера, отличающийся тем, что преобразователь напряжения содержит автотрансформатор, дополнительный драйвер затвора полевого транзистора, дополнительный полевой транзистор, при этом средний вывод автотрансформатора соединен с входной положительной шиной, стоки первого и второго полевого транзистора соединены с соответствующими крайними выводами автотрансформатора, а их истоки - с общей отрицательной шиной, аноды диодов соединены с внутренними выводами автотрансформатора, катоды диодов соединены со стоками третьего и дополнительного полевого транзистора, а истоки полевых транзисторов - с выходной положительной шиной, при этом четвертый выход порта универсальных входов/выходов микроконтроллера соединен с дополнительным драйвером затвора полевого транзистора, выходной фильтр содержит RC цепочку, диод, два сглаживающих дросселя, сглаживающий конденсатор, два проходных конденсатора, обкладки которых соединены между собой через резистор, при этом выходная положительная шина соединена с общей отрицательной шиной через RC цепочку, катод диода соединен с выходной положительной шиной, а его анод - с общей отрицательной шиной, выходная положительная шина соединена через первый сглаживающий дроссель, датчик тока и первый проходной конденсатор с положительным выходом источника питания, а общая отрицательная шина - через второй сглаживающий дроссель и второй проходной конденсатор с отрицательным выходом источника питания, положительный выход сглаживающего конденсатора соединен с выходом первого сглаживающего дросселя, а его отрицательный вывод - с выходом второго сглаживающего дросселя, выход датчика тока соединен с первым входом, а отрицательный вывод сглаживающего конденсатора - со вторым входом датчика напряжения, выходной фильтр заключен в экранирующий контур, в который включены два проходных конденсатора и резистор.1. An intelligent power source comprising an input filter, a voltage converter, an output filter, a microcontroller, an interface transceiver, an input positive bus, an output positive bus, a common negative bus, the voltage converter comprising three field-effect transistors, three field-effect transistor gate drivers, two diodes, while the three outputs of the universal input / output port of the microcontroller are connected to the corresponding gate drivers of the field-effect transistor, the output filter contains a diode, an accelerating capacitor, a current sensor, a voltage sensor, while the output of the current sensor is connected to the first input, and the output of the voltage sensor is connected to the second input of the analog-to-digital converter of the microcontroller, the UART port of the microcontroller is connected to the first terminals of the interface transceiver / transmitter, the second conclusions of which are connected to external devices (computer, power switch, control panel), the JTAG port of the microcontroller is connected to the JTAG interface of the workstation for setting up and debugging microcontroller programs, characterized in that the voltage converter contains an autotransformer, an additional gate driver of the field-effect transistor, an additional field-effect transistor, while the middle terminal of the autotransformer is connected to the input positive bus, the drains of the first and second field-effect transistor are connected to the corresponding extreme terminals of the autotransformer, and their sources are connected to a common negative bus, anodes diodes are connected to the internal terminals of the autotransformer, the cathodes of the diodes are connected to the drains of the third and additional field-effect transistor, and the sources of field-effect transistors have a positive output bus, while the fourth output of the universal I / O port of the microcontroller is connected to an additional gate driver of the field-effect transistor, the output filter contains an RC circuit, a diode, two smoothing chokes, a smoothing capacitor, two passage capacitors, the plates of which are connected between each other through a resistor, while the output positive bus is connected to the common negative bus via an RC chain, the cathode of the diode is connected to the output positive bus, and its ano - with a common negative bus, the output positive bus is connected through the first smoothing inductor, the current sensor and the first feedthrough capacitor with a positive output of the power supply, and the common negative bus is connected through the second smoothing inductor and the second feedthrough capacitor with a negative output of the power supply, positive output of the smoothing capacitor connected to the output of the first smoothing inductor, and its negative output to the output of the second smoothing inductor, the output of the current sensor is connected to the first input ohm, and the negative terminal of the smoothing capacitor - a second sensor input voltage, an output filter is enclosed in a shielding circuit, which includes two feedthrough capacitor and a resistor. 2. Интеллектуальный источник питания по п.1, отличающийся тем, что входной фильтр содержит два LR контура, конденсатор, симметрирующий трансформатор, два варистора, RC цепочку, разрядник, при этом положительный вход источника питания через первый LR контур и первую обмотку симметрирующего трансформатора соединен с входной положительной шиной, а отрицательный вход источника питания через второй LR контур и вторую обмотку симметрирующего трансформатора - с общей отрицательной шиной, которая через RC цепочку и два последовательно соединенных варистора соединена с общей отрицательной шиной, корпусной вход источника питания через разрядник соединен с точкой соединения варисторов между собой, входной фильтр заключен в экранирующий контур.
Figure 00000001
2. The smart power supply according to claim 1, characterized in that the input filter contains two LR circuits, a capacitor, a balancing transformer, two varistors, an RC circuit, a spark gap, while the positive input of the power supply through the first LR circuit and the first winding of the balancing transformer is connected with the input positive bus, and the negative input of the power supply through the second LR circuit and the second winding of the balancing transformer - with a common negative bus, which is through an RC circuit and two series-connected VA stories connected to the common negative line, the body power source input through the arrester is connected to the varistor point interconnect, the input filter circuit is enclosed in a shield.
Figure 00000001
RU2009117150/22U 2009-05-05 2009-05-05 INTELLIGENT POWER SUPPLY RU86330U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009117150/22U RU86330U1 (en) 2009-05-05 2009-05-05 INTELLIGENT POWER SUPPLY

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009117150/22U RU86330U1 (en) 2009-05-05 2009-05-05 INTELLIGENT POWER SUPPLY

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU86330U1 true RU86330U1 (en) 2009-08-27

Family

ID=41150368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009117150/22U RU86330U1 (en) 2009-05-05 2009-05-05 INTELLIGENT POWER SUPPLY

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU86330U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2627940C2 (en) * 2015-05-27 2017-08-14 Сяоми Инк. Method and device for controlling intelligent home power source
RU2765106C2 (en) * 2017-08-25 2022-01-25 Итон Интеллиджент Пауэр Лимитед Voltage supply circuit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2627940C2 (en) * 2015-05-27 2017-08-14 Сяоми Инк. Method and device for controlling intelligent home power source
RU2765106C2 (en) * 2017-08-25 2022-01-25 Итон Интеллиджент Пауэр Лимитед Voltage supply circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103219877B (en) A kind of capacitor discharging circuit and changer
TWI441404B (en) Capacitor discharging circuit and power converter using same
CN103872918A (en) Digital Communication Link Between Secondary Side and Primary Side of Switching Power Converter
US10096435B2 (en) Digitalized double-excitation uninterrupted switching power supply
CN103887984A (en) Isolating converter and switching power supply comprising same
CN105009436A (en) Switching power supply apparatus
CN105322810B (en) Power conversion device and protection method thereof when current feedback signal is abnormal
CN103647448B (en) Integrated step-down-flyback type high power factor constant current circuit and device
RU86330U1 (en) INTELLIGENT POWER SUPPLY
RU112540U1 (en) INTELLIGENT POWER SUPPLY
CN108880242A (en) DC-DC controller and control method thereof
RU92210U1 (en) INTELLIGENT POWER SUPPLY
CN208608900U (en) Electric power converter control circuit
US10855179B2 (en) Fast charge sharing between capacitors of a dual input path DC/DC converter
KR101197078B1 (en) Zero voltage discharge circuit with active switching elements
SU1302393A1 (en) Unit for supplying electric power to electronic control equipment of rectifier current converters with forced commutation
CN204741426U (en) Novel steady voltage and protection circuit
CN107248821B (en) Nonlinear load simulation device
RU2453030C1 (en) Transformerless power supply
CN110750127A (en) Alternating current-direct current input voltage self-adaptation remote signaling circuit for power distribution device
CN105811764A (en) Converter
CN204290724U (en) Boost topology circuit, power circuit and electronic equipment
CN107332444A (en) A kind of LLC converters and its control circuit
RU120822U1 (en) FULL-BRIDGE POWER SUPPLY WITH ASYMMETRIC POWER KEY CONTROL DIAGRAM WITHOUT HARDWARE PWM CONTROLLER
WO2022151653A1 (en) Switching circuit, power supply device, and electrical device

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20170506