SU736069A1

SU736069A1 - Stabilized dc voltage converter

Info

Publication number: SU736069A1
Application number: SU772558198A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Антонович Кусков; Борис Яковлевич Сукачев; Сергей Иванович Галас; Олег Николаевич Красников
Original assignee: Предприятие П/Я А-7160
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1977-12-23
Publication date: 1980-05-25

Description

II

Изобретение относитс к области электротехники , а именно к стабилизированным преобразовател м напр жени , и может на{1гги применение в блоках электропитани радиоэлектронной аппаратуры.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to stabilized voltage converters, and can be used in power supply units of electronic equipment.

Известны устройства, выполненные по схемам однотактного или двухтактного стабилизированного преобразовател посто нного напр жени с гальванически разв занным входом и выходом. Эти устройства содержат, по крайней мере, один ключевой элемент, силовой трансформатор, ко вторичной обмотке которого подключен выпр митель с фильтром, тактовый генераторг компаратор, модул тор ширины импульсов и устройство гальванической разв зки l..Devices are known that are made according to single-phase or two-stroke stabilized DC / DC converter circuits with a galvanically open input and output. These devices contain at least one key element, a power transformer, to the secondary winding of which a rectifier with a filter is connected, a clock generator and a comparator, a pulse width modulator and a galvanic isolation device l ..

Недостатком указанного устройства вл етс низка стабильность выходного напр жени и малое быстродействие.The disadvantage of this device is the low stability of the output voltage and low speed.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству вл етс стабилизированный преобразователь посто нного напр жени , содержащийThe closest in technical essence to the proposed device is a stabilized DC voltage converter containing

ключевой элемент, нагруженный трансформатором , вторична обмотка которого подключена к выпр мителю с фильтром и делителем напр жени обратной св зи, пороговый узел, вкод которого подключен к этому делителю, а выход через элемент гальванической разв зки подключен к первому входу регул тора ширины импульсов, второй его вход соединен с вькодом генератора тактовых импульсов, a key element loaded by a transformer, the secondary winding of which is connected to a rectifier with a filter and a feedback voltage divider, a threshold node whose code is connected to this divider, and the output through the element of galvanic isolation is connected to the first input of the pulse width regulator, the second its input is connected to the clock pulse generator,

10 а выход регул тора соединен с управл ющим входам ключевого элемента .10a, the controller output is connected to the control inputs of the key element.

Этот преобразователь посто нного тока в посто нный ток может работать при нулевом коэффициенте заполнени импуль«5 са, что обеспечивает работу в короткозамкнутой цепи и ограничение выходного тока. В Цепи обратной св зи преобразовател дл разв зки между входом и выходом последнего используетс оптическое This DC / DC converter can operate at a zero? 5 pulse duty cycle, which ensures short circuit operation and output current limiting. In the feedback loop of the converter, the optical converter is used to isolate between the input and the output of the latter.

20 устройство (элемент гальванической разв зки ), образованное светодиодом и фототранзистором . Свстодиод реагирует но выходной сигнал схем контрол маи 1 ж1уйи и тока (порогового устройства), которые подключены к выходу преобраЗОБатеп . Преобразователь работает в режиме перехода, в котором при изменении степени.нагрузки происходит переход от регулировани напр жени к регулированию тока и наоборот. Недостатком этого устройства вл ет малое быстродействие системы управле ни , в результате чего при резких изменени х входного напр жени на выходе преобразовател наблюдаютс , выбросы и провалы напр жени , величина и длительность которых определ етс конкретными динамическими характеристиками устройства, а также низка стабильность выходного напр жени в статическом режиме работы. Последнее обсто тельство определ етс тем, что коэффициент стабилизации такой скстемы регулировани не зависит от напр жени питани ста билизатора и определ етс только ко.эффипиеитом передачи канала обратной св зи. Цель изобретени повысить стабиль ность и быстродействие преобразо,ател Это достигаетс тем, что трансформатор стабипизированного преобразовате снабжен дополнительной обмоткой, котора через вьтр митель и ограничительны резистор Включена ме оду входом порого вого узла и выходной шиной. На чертеже представлена структурна схема предлагаемого устройства. Стабилизированный преобразоватепь посто нного напр жени содержит ключевой элемент 1, силовой трансформатор 2 с первичной 3 и вторичной 4 обмотк ми, силовой выпр митель 5 и фильтр 6, подключенные к вторичной обмотке 4 си вого трансформатора 2, пороговый узел 7, вход которого подключен к делителю 8 напр жени обратной св зи, а выход через блок 9 гальванической разв зки подключен к одному входу регул тора Ю ширины импульсов, второй вход кото рого св зан с выходом тактового генера тора 11, а выход - с управл ющим входом ключевого элемента 1. Силовой тра форматор 2 имеет дополнительную обмо ку 12, котора через выпр митель 13 и ограничительный резистор 14 в)4лючеи между входом порогового узла 7 и вых ной шиной преобразовател . Предлагаемое устройство работает следующим образом. Начина с момента подачи напр жени питани и до момента времени, когда 9 напр жение на выходе преобразовател достигнет номинального значени , сигнал на выходе порогового узла 7 отсутствует, и ключевой элемент 1 переключаетс с частотой и коэффициентом заполнени , определ емыми временными параметрами тактового генератора 11. Начина с омента достижени выходным напр жением своего номинального значени на выходе порогового узла Т по вл етс сигнал, который через блок 9 гальванической разв зки поступает на вход регул тора 1О ширин и импульсов, уменьша коэффициент заполнени ключевого элемента 1 и осуществл стабилизацию выходного напр жени , В стабилизированных преобразовател х посто нного напр жени с использованием принципа широтно-импульсного регулировани амплитуда напр жени на первичной обмотке силового трансформатора равна напр жению питани преобразовател в течение каждого открытого состо ни регулирующего элемента . Поэтому в течение указанного времени на дополнительной обмотке 12 силового трансформатора 2 наводитс напр жение , пропорциональное напр жению питани , с амплитудой, определ емой коэффициентом трансформации указанной обмотки. Это напр жение выпр мл етс выпр мителем 13 и через ограничительный резистор 14 подаетс на вход ,тарогового узла 7, суммиру сь с напр жением , снимаемым с делител 8 напр жени обратной св зи. Выходное напр жение устройства определ етс следующим выражением: . j .с -vE-K i-vEK -выходное напр жение преобразовател ; -напр жение питани проэб- разовател ; - коэффициент передачи по цепи обратной св зи} напр жение срабатывани порогового узла; коэффициент передачи, определ емый коэффициентом трансформации дополнительной обмотки 12 и величиной ограничительного резистора 14, равный Uf При этом значении коэффициента К i2 преобразователь имеет М1шималцные значени нестабильности от изменени напр жени питани . Например, при Еы 25В, К 2, UCD 5В, изменение напр жени питани + 5В, К 0,0038, нестабильность выходного напр жени составл ет + 0,05%, что значительно меньше нестабильности известного устройства .20 a device (an element of galvanic isolation) formed by a LED and a phototransistor. Svtodiod responds but the output signal of the control circuits and the current (threshold device), which are connected to the output of the transducer. The converter operates in the transition mode, in which, when the load is changed, the transition from voltage regulation to current regulation and vice versa occurs. A disadvantage of this device is the low speed of the control system, resulting in sudden changes in the input voltage at the output of the converter, surges and voltage drops, the magnitude and duration of which is determined by the specific dynamic characteristics of the device, as well as low stability of the output voltage in static mode. The last circumstance is determined by the fact that the stabilization factor of such an adjustment system does not depend on the supply voltage of the stabilizer and is determined only by the feedback link transmission factor. The purpose of the invention is to increase the stability and speed of the transformer. This is achieved by the fact that the transformer of the stabilized converter is provided with an additional winding that is connected through an interlock and a limiting resistor. It is included between the input of the threshold node and the output bus. The drawing shows a block diagram of the proposed device. The stabilized DC voltage converter contains a key element 1, a power transformer 2 with primary 3 and a secondary 4 windings, a power rectifier 5 and a filter 6 connected to the secondary winding 4 of the blue transformer 2, the threshold node 7, whose input is connected to a divider 8 is a feedback voltage, and the output through the galvanic isolation unit 9 is connected to one input of the pulse width controller Yu, the second input of which is connected to the output of the clock generator 11, and the output to the control input of the key element 1. Silovo 2 has the tra format the additional ku obmo 12, which via the rectifier 13 and the limiting resistor 14) between the input threshold 4lyuchei node 7 and hydrochloric O bus converter. The proposed device works as follows. Starting from the moment the power supply is applied to the moment when 9 the output voltage of the converter reaches the nominal value, the output signal of the threshold node 7 is absent, and the key element 1 switches with the frequency and fill factor determined by the time parameters of the clock generator 11. Starting from the moment of reaching the output voltage of its nominal value at the output of the threshold node T, a signal appears that through the galvanic isolation unit 9 enters the input of the width and imp controller 1O reducing the fill factor of the key element 1 and stabilizing the output voltage. In stabilized DC converters using the principle of pulse-width control, the amplitude of the voltage on the primary winding of the power transformer is equal to the voltage of the converter power supply during each open state of the regulating an item. Therefore, during a specified time, the additional winding 12 of the power transformer 2 is induced by a voltage proportional to the supply voltage, with an amplitude determined by the transformation ratio of the specified winding. This voltage is rectified by the rectifier 13 and through the limiting resistor 14 is applied to the input of the tag assembly 7, summed with the voltage removed from the divider 8 of the feedback voltage. The output voltage of the device is defined by the following expression:. j. with -vE-K i-vEK output voltage of the converter; -the voltage of the food processor; - the transmission coefficient of the feedback circuit} is the response voltage of the threshold node; the transfer coefficient determined by the transformation ratio of the additional winding 12 and the size of the limiting resistor 14 equal to Uf. At this value of the coefficient K i2, the converter has M1 minimum voltage values of instability due to a change in the supply voltage. For example, with Ea 25B, K 2, UCD 5B, change in supply voltage + 5V, K 0.0038, the output voltage instability is + 0.05%, which is significantly less than the instability of the known device.

Кроме того, в известном устройстве при резком изменении напр жени питани сигнал обратной св зи, пропорциональный этому изменению, поступает на вход порогового узла с запаздыванием, определ емым посто нной времени выходного фильтра, котора , как правило, бывает большого значени дл обеспечени минимальных пульсаций выходного напр жени . Это приводит к значительному изменению выходного напр жени . В данном устройстве сигнал, пропорциональный из менению напр жени питани , поступает на вход порогового узла мину выходной фильтр, практнчески без задержки. Это существенно повьииает быстродействие устройства и уменьшает в 3-4 раза изменение выходного напр жени при скачкообразном изменении напр5вкени пигави .In addition, in a known device, with a sudden change in the supply voltage, a feedback signal proportional to this change enters the input of the threshold node with a delay determined by the constant time of the output filter, which is usually a large value to ensure minimum output ripple tension This leads to a significant change in the output voltage. In this device, a signal proportional to the change in the supply voltage is fed to the input of the threshold node, the output filter, almost without delay. This significantly increases the speed of the device and reduces by 3-4 times the change in the output voltage with an abrupt change in the voltage of the Pigavi voltage.

.2.2

формула изобретени invention formula

Стабилизированный преобразователь посто нного напр жени ,- содержащий ключевой элемент, нагруженный трансформатором , вторична обмотка Которого подключена к выпр мителю с фильтром и делителем напр жени обратной св зи, пороговый узел, вход которого подключен к этому делителю, а выход через элемент гальванической разв зки подключен к первому входу регул тора ширины импульсов, второй его вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а вьлод регул тор соединен с управл ющим входом ключевого элемента, отличающийс тем, что, с целью повышени стабильности и быстродействи преобразовател , трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, котора через выпр митель и ограничительный резистор включена между входом порогового узла и выходной шиной.Stabilized DC converter - containing a key element loaded with a transformer, whose secondary winding is connected to a rectifier with a filter and a feedback voltage divider, the threshold node whose input is connected to this divider, and the output through an element of galvanic isolation is connected to the first input of the pulse width controller, its second input is connected to the output of the clock generator, and the controller is connected to the control input of the key element, characterized in that In order to increase the stability and speed of the converter, the transformer is provided with an additional winding, which is connected through a rectifier and a limiting resistor between the input of the threshold node and the output bus.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Авторское свидетельство СССР1. USSR author's certificate

N 532943 , кл. Н 02 М 3/335, 1976.N 532943, cl. H 02 M 3/335, 1976.

2.Патент США № 3701937, кл. 321-2, 1972.2. US patent number 3701937, cl. 321-2, 1972.

Claims

Claim

A stabilized DC-DC converter containing a key element 5 loaded with a transformer, the secondary winding of which is connected to a rectifier with a filter and a feedback voltage divider, a threshold node whose input is connected ¹⁰ to this divider, and the output through a galvanic isolation element is connected to the first Valid pulse width controller, its second input connected to the output of the clock, and the output controller ¹⁵ is connected to the control input of the key element, wherein the heme, then, in order to improve the stability and speed converter transformer provided with an additional winding through which rec- device signal proportional izmitel vklyumeneniyu limiting resistor and the supply voltage is applied to the threshold input unit, bypassing the filter output substantially without delay. This significantly increases the speed of the device and reduces by 3-4 times the change in the output voltage with a spasmodic change in the supply voltage.

between the input of the threshold node and the output bus.