RU105036U1 - FEEDBACK DEVICE WITH TRANSFORMER DISCHARGE - Google Patents
FEEDBACK DEVICE WITH TRANSFORMER DISCHARGE Download PDFInfo
- Publication number
- RU105036U1 RU105036U1 RU2011104472/08U RU2011104472U RU105036U1 RU 105036 U1 RU105036 U1 RU 105036U1 RU 2011104472/08 U RU2011104472/08 U RU 2011104472/08U RU 2011104472 U RU2011104472 U RU 2011104472U RU 105036 U1 RU105036 U1 RU 105036U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transformer
- adder
- isolation
- generator
- voltage
- Prior art date
Links
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
1. Устройство обратной связи с трансформаторной развязкой, включающее последовательно соединенные датчик выходного напряжения, узел сравнения, развязывающий трансформатор, сумматор, узел управления; генератор прямоугольных импульсов, подключенный к развязывающему трансформатору, датчик тока и генератор пилообразного напряжения, подключенные к сумматору, причем импульсы генератора прямоугольных импульсов синхронизированы по фазе с импульсами прямого хода преобразователя. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сумматор выполнен в виде последовательно соединенных нагрузки развязывающего трансформатора и резистивного делителя, подключенного одним концом к выходу генератора пилообразного напряжения, а другим концом подсоединенного к нагрузке развязывающего трансформатора, причем управляющий сигнал снимается со средней точки резистивного делителя. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сумматор выполнен в виде операционного усилителя, причем сигналы с датчика тока и генератора прямоугольных импульсов приходят на прямой вход операционного усилителя, а сигнал обратной связи подается на инверсный вход операционного усилителя. ! 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что генератор прямоугольных импульсов выполнен в виде дополнительной вторичной обмотки силового трансформатора преобразователя напряжения. 1. A feedback device with transformer isolation, including a series-connected output voltage sensor, a comparison unit, an isolation transformer, an adder, a control unit; a rectangular pulse generator connected to an isolation transformer, a current sensor and a sawtooth voltage generator connected to an adder, the pulses of a rectangular pulse generator being synchronized in phase with the forward pulses of the converter. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the adder is made in the form of series-connected loads of a decoupling transformer and a resistive divider connected at one end to the output of a sawtooth generator, and the other end connected to a load of a decoupling transformer, and the control signal is removed from the midpoint resistive divider. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that the adder is made in the form of an operational amplifier, and the signals from the current sensor and the square-wave generator arrive at the direct input of the operational amplifier, and the feedback signal is fed to the inverse input of the operational amplifier. ! 4. The device according to claim 1, characterized in that the rectangular pulse generator is made in the form of an additional secondary winding of the power transformer of the voltage converter.
Description
Полезная модель относится к электротехнике и может применяться в цепях обратной связи с трансформаторной развязкой для управления преобразователями напряжения.The utility model relates to electrical engineering and can be used in feedback circuits with transformer isolation for controlling voltage converters.
В большинстве схем преобразователей напряжения для электрической развязки вторичной и первичной цепей используется магнитная цепь трансформатора. Когда управляющее устройство расположено на стороне первичного источника питания (т.е. со стороны первичной обмотки разделительного трансформатора), требуется, чтобы цепь обратной связи по выходному напряжению «пересекала» изоляционный барьер. Если управляющее устройство питается от гальванически изолированного выхода источника питания, то изоляционный барьер должна пересекать цепь управления транзисторным ключом.Most voltage converter circuits use a transformer magnetic circuit to electrically isolate the secondary and primary circuits. When the control device is located on the side of the primary power source (ie, on the side of the primary winding of the isolation transformer), it is required that the output voltage feedback circuit “cross” the insulation barrier. If the control device is powered by a galvanically isolated output of the power source, then the isolation barrier must cross the control circuit of the transistor switch.
Известен способ передачи информации о выходном напряжении на управляющую ИС через изоляционный барьер с помощью оптопары. [сайт «Блоки питания PC и UPS» - Импульсные источники питания - Схемы с трансформаторной развязкой, рис.5.1, адрес страницы в Интернет: http://www.hserv.ru/power-supply/trans-circuitry.php]A known method of transmitting information about the output voltage to the control IC through an isolation barrier using an optocoupler. [PC and UPS Power Supplies website - Switching power supplies - Transformer isolated circuits, Fig.5.1, Internet page address: http://www.hserv.ru/power-supply/trans-circuitry.php]
Недостатками оптопар являются: ограниченный ресурс их работы в условиях воздействия ввысокой температуры и ионизирующих излучений; большой разброс передаточной характеристики от экземпляра к экземпляру при перепадах температуры внешней среды.The disadvantages of optocouplers are: the limited life of their work under conditions of exposure to high temperature and ionizing radiation; a large spread of the transfer characteristics from one instance to another at ambient temperature differences.
Известен способ развязки цепи обратной связи в котором маломощный сетевой трансформатор, работающий в линейном режиме вырабатывает вспомогательное напряжение питания для управляющего устройства, расположенного на вторичной стороне [сайт «Блоки питания PC и UPS» - Импульсные источники питания - Схемы с трансформаторной развязкой, рис.5.2, адрес страницы в Интернет: http://www.hserv.ru/power-supply/trans-circuitry.php].There is a known method of decoupling a feedback circuit in which a low-power line transformer operating in linear mode generates auxiliary supply voltage for a control device located on the secondary side [PC and UPS power supplies website - Switching power supplies - Transformer isolation circuits, Fig. 5.2 , the address of the page on the Internet: http://www.hserv.ru/power-supply/trans-circuitry.php].
Основным недостатком этого метода является то, что вспомогательный сетевой трансформатор увеличивает габариты преобразователя.The main disadvantage of this method is that the auxiliary mains transformer increases the dimensions of the converter.
Известен преобразователь напряжения постоянного тока [патент на изобретение №2279176, Н02М 3/335, приоритет от 31.12.2004], в котором для передачи сигнала управления через изоляционный барьер часть выходного напряжения передается через развязывающий трансформатор на узел формирования сигнала обратной связи, который затем выпрямляется и передается на схему управления.A known DC-voltage converter [patent for invention No. 2279176, Н02М 3/335, priority of December 31, 2004], in which for transmitting a control signal through an insulating barrier, a part of the output voltage is transmitted through an isolation transformer to a feedback signal generating unit, which is then rectified and transmitted to the control circuit.
Недостатками устройства является необходимость учитывать коэффициент передачи узла развязки при расчете параметров цепи обратной связи и инерционность схемы за счет интегрирования сигнала обратной связи на конденсаторе фильтра-выпрямителя.The disadvantages of the device is the need to take into account the transfer coefficient of the isolation node when calculating the feedback circuit parameters and the inertia of the circuit due to the integration of the feedback signal on the filter rectifier capacitor.
Известно техническое решение, когда для управления импульсным трансформатором и импульсной усредняющей цепью применена микросхема с ШИМ-управлением [сайт «Блоки питания PC и UPS» - Импульсные источники питания - Схемы с трансформаторной развязкой, рис.5.4, адрес страницы в Интернет: http://www.hserv.rn/power-supply/trans-circuitry.php].A technical solution is known when a PWM-controlled microcircuit is used to control a pulse transformer and a pulse averaging circuit [PC and UPS power supplies website - Switching power supplies - Transformer-decoupled circuits, Fig. 5.4, Internet address: http: / /www.hserv.rn/power-supply/trans-circuitry.php].
В данной схеме после разделительного трансформатора включена цепь восстановления постоянной составляющей, выходное напряжение на выходе которой равно пиковой амплитуде минус прямое падение напряжения на диоде. Эта цепь необходима для стабилизации уровня постоянной составляющей импульсов, чтобы он не менялся вслед за изменениями коэффициента заполнения, так как площадь импульсов (произведение их длительности на амплитуду, выражаемое параметром вольт-микросекунда) для любой части последовательности импульсных сигналов должна быть одной и той же.In this scheme, after an isolation transformer, a DC recovery circuit is included, the output voltage of which is equal to the peak amplitude minus the direct voltage drop across the diode. This circuit is necessary to stabilize the level of the constant component of the pulses so that it does not change after changes in the duty cycle, since the area of the pulses (the product of their duration and the amplitude, expressed by the volt microsecond parameter) must be the same for any part of the sequence of pulsed signals.
Недостатками данной схемы является наличие в цепи восстановления постоянной составляющей фазового сдвига между высокочастотной частью схемы и цепью постоянного тока и задержки, определяемой характеристиками фильтра нижних частот. Кроме того избыточным схемотехническим решением является использование микросхемы с ШИМ-управлением на стороне вторичной обмотки питания.The disadvantages of this circuit is the presence in the recovery circuit of the DC component of the phase shift between the high-frequency part of the circuit and the DC circuit and the delay determined by the characteristics of the low-pass filter. In addition, an excessive circuitry solution is the use of a PWM-controlled microcircuit on the side of the secondary power winding.
Целью заявленного решения является создание устройства обратной связи с трансформаторной развязкой, которая не усложняет расчетов параметров цепи обратной связи, имеет минимальные массогабаритные характеристики и не вносит в сигнал обратной связи задержки и фазового сдвига.The aim of the claimed solution is to create a feedback device with transformer isolation, which does not complicate the calculation of the parameters of the feedback circuit, has minimal weight and size characteristics, and does not introduce delay and phase shift into the feedback signal.
Данная цель достигается за счет того, что устройство обратной связи с трансформаторной развязкой включающее последовательно соединенные датчик выходного напряжения; узел сравнения; развязывающий трансформатор; сумматор; узел управления; так же содержит генератор прямоугольных импульсов, подключенный к развязывающему трансформатору; датчик тока и генератор пилообразного напряжения, подключенные к сумматору, причем импульсы генератора прямоугольных импульсов синхронизированы по фазе с импульсами прямого хода преобразователя.This goal is achieved due to the fact that the feedback device with transformer isolation comprising a series-connected output voltage sensor; comparison node; isolation transformer; adder; control unit; also contains a square-wave generator connected to an isolation transformer; a current sensor and a sawtooth voltage generator connected to the adder, and the pulses of the rectangular pulse generator are synchronized in phase with the pulses of the forward stroke of the Converter.
Сущность заявляемого устройства обратной связи с трансформаторной развязкой состоит в исключении дополнительных преобразований сигнала обратной связи, что позволяет уменьшить время отклика на изменение входных и выходных состояний преобразователя.The essence of the inventive feedback device with transformer isolation is to exclude additional conversions of the feedback signal, which reduces the response time to a change in the input and output states of the converter.
Сущность полезной модели и возможность его осуществления поясняются функциональной схемой, представленной на фиг.1.The essence of the utility model and the possibility of its implementation are illustrated by the functional diagram presented in figure 1.
Устройство обратной связи с трансформаторной развязкой включает: последовательно соединенные датчик выходного напряжения 1, узел сравнения 2, развязывающий трансформатор 3, сумматор 4, узел управления 5; также включает: генератор прямоугольных импульсов 6, подключенный к развязывающему трансформатору 3; датчик тока 7 и генератор пилообразного напряжения 8, подключенные к сумматору, причем импульсы генератора прямоугольных импульсов 6 синхронизированы по фазе с импульсами прямого хода преобразователя.Feedback device with transformer isolation includes: serially connected output voltage sensor 1, comparison unit 2, decoupling transformer 3, adder 4, control unit 5; also includes: a square-wave pulse generator 6 connected to an isolation transformer 3; a current sensor 7 and a sawtooth voltage generator 8 connected to the adder, and the pulses of the rectangular pulse generator 6 are synchronized in phase with the pulses of the forward stroke of the Converter.
Для пояснения работы заявленного устройства на фиг.1 представлен преобразователь напряжения 9, который является объектом управления для заявляемого устройства обратной связи с гальванической развязкой.To explain the operation of the claimed device, Fig. 1 shows a voltage converter 9, which is a control object for the inventive feedback device with galvanic isolation.
Принцип работы иллюстрируется на фиг.2.The principle of operation is illustrated in figure 2.
Предлагаемое устройство обратной связи с трансформаторной развязкой работает следующим образом.The proposed feedback device with transformer isolation works as follows.
Изначально узел управления 5 вырабатывает импульсную последовательность с максимальным коэффициентом заполнения, которая управляет работой управляющего ключа преобразователя напряжения 9 (на схеме не показан). Изменение коэффициента заполнения импульса происходит напряжением на входе устройства управления 5. Указанное напряжение представляет собой сумму импульсных сигналов, поступающих с развязывающего трансформатора 3, с датчика тока 7 и с генератора 8, предназначенного для увеличения крутизны нарастания импульса Uсум с целью повышения устойчивости и помехозащищенности устройства обратной связи. Импульсы выходного напряжения узла управления 5 поступают на вход управляющего ключа преобразователя напряжения 9 (на схеме не указан). На выходе трансформаторно-выпрямительного узла преобразователя напряжения 9 (на схеме указан первичной Т 1.1 и вторичной Т 1.2 обмотками) вырабатывается выходное напряжение. Его часть через делитель напряжения 1 поступает на узел сравнения 2, где сравнивается с уставкой Uпор. Выходной сигнал узла сравнения 2 Uус появляется, когда выходное напряжение преобразователя достигает номинального значения. При достижении выходным напряжением номинального значения, узел сравнения 2 разрешает прохождение синронизированных по фазе с импульсами прямого хода преобразователя импульсов генератора прямоугольных импульсов 6, через развязывающий трансформатор 3. На вторичной обмотке развязывающего трансформатора 3 появляется импульсное напряжение обратной связи Uос, величина амплитуды которого, находится в диапазоне: 0≤Uос≤Uоп в зависимости от выходного тока и входного напряжения. Поскольку напряжение на входе компаратора тока узла управления 5 не может превышать значения Uоп, узел управления 5 изменяет коэффициент заполнения импульсной последовательности, управляющей работой ключа преобразователя напряжения 9 (на схеме не показан) таким образом, чтобы поддерживать выходное напряжение преобразователя на номинальном значении Uвых. Таким способом можно менять «порцию» энергии, передаваемой каждый период на выход преобразователя с тем, чтобы стабилизировать выходное напряжение. Максимальное значение выходного тока ограничено и реализуется при Uос=0. В режиме холостого хода преобразователя напряжение Uос, наоборот, максимально и близко по значению к Uоп, а импульс тока Uдт датчика тока 7 минимален по амплитуде и длительности, а иногда и вообще отсутствует.Initially, the control unit 5 generates a pulse sequence with a maximum duty cycle, which controls the operation of the control key of the voltage converter 9 (not shown in the diagram). The pulse duty cycle changes by the voltage at the input of the control device 5. The indicated voltage is the sum of the pulse signals coming from the isolation transformer 3, from the current sensor 7 and from the generator 8, designed to increase the slope of the pulse U sum in order to increase the stability and noise immunity of the device feedback. The output voltage pulses of the control unit 5 are fed to the input of the control key of the voltage converter 9 (not shown in the diagram). At the output of the transformer-rectifier node of the voltage converter 9 (the primary T 1.1 and secondary T 1.2 windings are indicated in the diagram), an output voltage is generated. Its part through the voltage divider 1 enters the comparison node 2, where it is compared with the setting U then . The output signal of the comparison unit 2 U must appears when the output voltage of the converter reaches the nominal value. When the output voltage reaches the nominal value, the comparison node 2 allows the passage of the synchronizing phase-locked pulses of the rectangular pulse generator 6, through the isolation transformer 3. A feedback voltage U os appears on the secondary of the isolation transformer 3, the amplitude of which is in the range: 0≤U os ≤U op depending on the output current and input voltage. Since the voltage at the input of the current comparator of the control unit 5 cannot exceed the value of U op , the control unit 5 changes the duty cycle of the pulse sequence that controls the operation of the key of the voltage converter 9 (not shown in the diagram) so as to maintain the output voltage of the converter at the rated value of U o . In this way, you can change the "portion" of energy transmitted each period to the output of the converter in order to stabilize the output voltage. The maximum value of the output current is limited and is implemented at U OS = 0. In the idle mode of the converter, the voltage U os , on the contrary, is maximum and close in value to U op , and the current pulse U dt of the current sensor 7 is minimal in amplitude and duration, and sometimes completely absent.
На фиг.3 и 4 представлены варианты схемного решения сумматора заявляемой полезной модели. В первом варианте (фиг.3) осуществления полезной модели сумматор 4 выполнен в виде последовательно соединенных нагрузки развязывающего трансформатора 3 и резистивного делителя, подключенного одним концом к выходу генератора пилообразного напряжения 8, а другим концом подсоединенного к нагрузке развязывающего трансформатора 3, причем управляющий сигнал Uсум снимается со средней точки резистивного делителя.Figure 3 and 4 presents options for circuit design of the adder of the claimed utility model. In the first embodiment (Fig. 3), the implementation of the utility model, the adder 4 is made in the form of a series-connected load decoupling transformer 3 and a resistive divider connected at one end to the output of a sawtooth voltage generator 8, and the other end connected to the load decoupling transformer 3, and the control signal U sum is removed from the midpoint of the resistive divider.
Во втором варианте осуществления полезной модели (фиг.4) сумматор 4 выполнен в виде операционного усилителя, причем сигналы с датчика тока и генератора прямоугольных импульсов приходят на прямой вход операционного усилителя, а сигнал обратной связи Uос, инвертированный, например, развязывающим трансформатором 3, подается на инверсный вход операционного усилителя.In the second embodiment of the utility model (Fig. 4), the adder 4 is made in the form of an operational amplifier, and the signals from the current sensor and the square-wave generator arrive at the direct input of the operational amplifier, and the feedback signal U os , inverted, for example, by isolation transformer 3, fed to the inverse input of the operational amplifier.
В наилучшем варианте осуществления полезной модели генератором прямоугольных импульсов 6 является дополнительная вторичная обмотка силового трансформатора преобразователя напряжения 9, управляющая развязывающим трансформатором 3.In the best embodiment of the utility model, the square-wave generator 6 is an additional secondary winding of the power transformer of the voltage converter 9, which controls the isolation transformer 3.
Предлагаемое устройство обратной связи с трансформаторной развязкой изготавливается из стандартных элементов, которые серийно выпускаются промышленностью. Оно собирается типовыми монтажными операциями с помощью стандартного оборудования и не требует регулировки, что особенно важно при серийном производстве. Поэтому предлагаемое устройство удовлетворяет критерию промышленной применимости.The proposed feedback device with transformer isolation is made of standard elements that are commercially available from industry. It is assembled by typical installation operations using standard equipment and does not require adjustment, which is especially important in serial production. Therefore, the proposed device meets the criterion of industrial applicability.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011104472/08U RU105036U1 (en) | 2011-02-08 | 2011-02-08 | FEEDBACK DEVICE WITH TRANSFORMER DISCHARGE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011104472/08U RU105036U1 (en) | 2011-02-08 | 2011-02-08 | FEEDBACK DEVICE WITH TRANSFORMER DISCHARGE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU105036U1 true RU105036U1 (en) | 2011-05-27 |
Family
ID=44735268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011104472/08U RU105036U1 (en) | 2011-02-08 | 2011-02-08 | FEEDBACK DEVICE WITH TRANSFORMER DISCHARGE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU105036U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU232180U1 (en) * | 2024-11-18 | 2025-02-28 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | DC to DC converter |
-
2011
- 2011-02-08 RU RU2011104472/08U patent/RU105036U1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU232180U1 (en) * | 2024-11-18 | 2025-02-28 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | DC to DC converter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6915115B2 (en) | How to Control Secondary Controllers, Power Converters, and Synchronous Flyback Converters for Use in Synchronous Flyback Converters | |
| TWI692929B (en) | Secondary side controlled control circuit and method of forming secondary side controlled control circuit | |
| US9099929B2 (en) | Power converting device and synchronous rectifier control circuit | |
| CN107210677B (en) | Power converter controller with stability compensation | |
| US9504105B2 (en) | On-time control for switched mode power supplies | |
| JP5489502B2 (en) | Power supply | |
| US9444246B2 (en) | Power converter with switching element | |
| JP2016027775A (en) | Switching power supply device | |
| GB2514969A (en) | Switching power source device | |
| CN102656787A (en) | Switching power supply circuit and power factor controller | |
| JP2006280138A (en) | DC-DC converter | |
| JP2015139258A (en) | Switching power supply device | |
| TW201351858A (en) | Control circuit of power converter | |
| JP2004260977A (en) | Ac-to-dc converter | |
| US20100033992A1 (en) | Switching power supply controller and semiconductor device used for the same | |
| CN110994997A (en) | Control device for switching power supply device | |
| US9655175B2 (en) | Off-time control for switched mode power supplies | |
| TW201734690A (en) | Controlling module, switch mode power supply apparatus, and peak current mode controlling method of a switch modu power supply apparatus | |
| US10050536B2 (en) | Power converter and method of entering skip at a fixed output power in a light load condition independent of magnetizing inductance | |
| TWI462450B (en) | Control circuits for power converters and offline control circuits for power converters | |
| TWI438600B (en) | Power off delay circuit and power supply system | |
| US9590615B1 (en) | Integrated circuit and switching power-supply device performing output control through switching operation | |
| CN102570834B (en) | The control circuit switched for the interval of power converter and method | |
| CN105337513A (en) | power conversion device and over-power protection method thereof | |
| JP2015116030A (en) | Switching power supply device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC11 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160209 |
|
| QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20181218 Effective date: 20181218 |