PL226645B1 - Zasilacz impulsowy - Google Patents

Zasilacz impulsowy

Info

Publication number
PL226645B1
PL226645B1 PL408286A PL40828614A PL226645B1 PL 226645 B1 PL226645 B1 PL 226645B1 PL 408286 A PL408286 A PL 408286A PL 40828614 A PL40828614 A PL 40828614A PL 226645 B1 PL226645 B1 PL 226645B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
power supply
output
main converter
voltage
power
Prior art date
Application number
PL408286A
Other languages
English (en)
Other versions
PL408286A1 (pl
Inventor
Piotr Postawka
Original Assignee
Wb Electronics Spółka Akcyjna
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 Wb Electronics Spółka Akcyjna filed Critical Wb Electronics Spółka Akcyjna
Priority to PL408286A priority Critical patent/PL226645B1/pl
Priority to US14/712,983 priority patent/US20150340948A1/en
Publication of PL408286A1 publication Critical patent/PL408286A1/pl
Publication of PL226645B1 publication Critical patent/PL226645B1/pl

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032—Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0045—Converters combining the concepts of switch-mode regulation and linear regulation, e.g. linear pre-regulator to switching converter, linear and switching converter in parallel, same converter or same transistor operating either in linear or switching mode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/1566—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with means for compensating against rapid load changes, e.g. with auxiliary current source, with dual mode control or with inductance variation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest zasilacz impulsowy zwłaszcza do zasilania aparatów nadawczo-odbiorczych, stosowany do zasilania urządzeń elektronicznych, przeważnie mobilnych transceiverów.
Z polskiego opisu patentowego nr PL141776 znany jest zasilacz impulsowy, zwłaszcza do zasilania nadajników, zbudowany z prostownika sieci zasilającej, układu sterowania szerokością impulsów, układu kluczującego zawierającego wysokonapięciowy tranzystor przełączający, transformatora wyjściowego i prostownika z filtrem. Prostownik napięcia sieci zasila układ kluczujący z transformatorem wyjściowym oraz układ sterowania szerokością impulsów. Do wyjścia dołączony jest prostownik z filtrem, do którego dołączone jest obciążenie. Zasilacz zawiera także układ stabilizacji napięcia wyjściowego na obciążeniu, przy galwanicznym odizolowaniu od sieci zasilającej układu kluczującego i układu sterowania szerokością impulsów. Do galwanicznej separacji obciążenia od sieci zasilającej służy transoptor. Napięcie przemienne 220 V/50 Hz po wyprostowaniu i filtracji zasila układ kluczujący, który przetwarza napięcie stałe uzyskane z prostownika na napięcie o kształcie prostokątnym i częstotliwości rzędu kilkanaście do kilkudziesięciu kHz. Napięcie o kształcie prostokątnym po transformacji przez transformator zasila prostownik z filtrem, na wyjściu którego uzyskuje się napięcie stałe, które zasila obciążenie.
Niekorzystną cechą znanego zasilacza jest zastosowanie sprzężenia poprzez transoptor co powoduje, że zmiana napięcia wyjściowego podawana na wejściu układu sterowania szerokością impulsów nie jest przenoszona wprost, lecz jest obarczona błędem wynikającym z charakterystyki przenoszenia transoptora, jak również błędem wynikającym ze zmian termicznych i rozrzutu parametrów wszystkich elementów pętli sprzężenia zwrotnego.
Inną niekorzystną cechą znanego zasilacza jest stabilizacja tylko jednego wybranego napięcia wyjściowego, pozostałe zaś stabilizowane są w niewielkim stopniu.
Z amerykańskiego opisu patentowego nr US 07173833 znany jest układ energooszczędnego zasilacza impulsowego o mocy Po, składającego się z dwóch modułów zasilających: głównego o mocy Po1 i pomocniczego o mocy Po2. Wyjścia obu modułów zasilających połączone są bezpośrednio z wyjściowym kondensatorem Co. Podczas niskiego poboru energii pracuje tylko moduł zasilacza pomocniczego, natomiast przy wzroście obciążenia uruchamiany jest moduł zasilacza głównego. Sekwencjami czasu pracy zasilacza głównego i pomocniczego sterują wbudowane w nie elementy aktywne sterowane przez sygnały dostarczane z układu sterowania sprzęgniętego za pomocą łączników optycznych z kondensatorem wyjściowym Co.
Niekorzystną cechą znanego energooszczędnego zasilacza impulsowego jest to, że podczas rozruchu zasilacza pracują jednocześnie oba moduły zasilające, co powoduje emisję znacznego poziomu zakłóceń radiowych uniemożliwiając pracę układów odbiorczych. Kolejną wadą tego zasilacza jest to, iż do jego prawidłowego działania wymagane jest aby zastosowana w nim przetwornica posiadała tzw. układ miękkiego startu. Z tego powodu czas reakcji głównego modułu zasilającego DC/DC na impulsowe zmiany obciążenia jest zbyt powolny i w przypadku skokowego wzrostu obciążenia, np. podczas uruchomienia transmisji przez wzmacniacz mocy WCZ, na wyjściu zasilacza pojawia się skokowy spadek napięcia uniemożliwiający stabilną pracę nadajnika.
Znane zasilacze impulsowe nie nadają się do zasilania aparatów nadawczo-odbiorczych (transciverów), a w szczególności takich, w których końcowe stopnie nadajników radiowych pracują w wielodostępie opartym o TDMA (Time Division Multiple Access).
Z uwagi na impulsowy charakter poboru prądu przez takiego typu obciążenia, niezbędne jest stosowanie zasilaczy o niewielkiej impedancji wewnętrznej, pracujących w bardzo szerokim zakresie częstotliwości. Podstawowe metody obniżania impedancji wyjściowej zasilaczy impulsowych to stosowanie sprzężenia zwrotnego i przesuwanie bieguna tworzonego przez wygładzające tętnienia napięcia pojemności wyjściowej przetwornicy w stronę niskich częstotliwości.
W przypadku obszaru niskich częstotliwości, w którym za impedancję wyjściową przetwornicy odpowiada głównie pętla sprzężenia zwrotnego, podstawowym ograniczeniem jest maksymalna częstotliwość kluczowania przetwornicy, która ma bezpośredni wpływ na możliwą szybkość odpowiedzi impulsowej przetwornicy, a tym samym jej impedancję wyjściową. W przypadku składowych prądu o wyższych częstotliwościach (powyżej bieguna utworzonego przez zastępczą rezystancję obciążenia i wyjściowe pojemności filtrujące) za impedancję wyjściową przetwornicy odpowiada głównie szeregowa impedancja (ESR) wyjściowych elementów filtrujących.
PL 226 645 B1
W przypadku bardzo wymagających obciążeń jakimi są np. liniowe wzmacniacze w.cz. pracujące w trybie impulsowym, konieczne staje się stosowanie relatywnie dużych pojemności wyjściowych, wraz z wysokimi częstotliwościami kluczowania przetwornic zasilających co daje efektywnie niskie impedancje wyjściowe takich układów w szerokim zakresie częstotliwości.
Ponieważ pobór prądu przez wzmacniacze mocy trwa zwykle przez bardzo niewielki procent całkowitego czasu pracy układu, w praktyce okazuje się, że największy wkład w ogólną sprawność układu ma jałowy pobór mocy przez przetwornicę pracującą w stanie braku obciążenia na wyjściu. Na ten pobór prądu składają się straty przełączania elementów kluczujących, straty na prądy wirowe w rdzeniach indukcyjności, pobór prądu przez układ sterowania przetwornicy itp. Dodatkowo bardzo poważnym problemem stają się zakłócenia elektromagnetyczne emitowane przez przetwornicę w fazie pracy jałowej.
W przypadku wyłączenia typowej przetwornicy na czas braku poboru prądu przez obciążenie, sytuacja jeszcze bardziej się komplikuje, gdyż następuje samorozładowanie się kondensatorów wyjściowych i po ponownym włączeniu przetwornicy układ regulacji musi uzupełnić ładunek na kondensatorach wyjściowych (podnieść napięcie wyjściowe) co zawsze jest związane z niestabilnością napięcia wyjściowego przetwornicy, a w sytuacji znacznego rozładowania kondensatorów wyjściowych, następuje włączenie czasochłonnej procedury miękkiego startu przetwornicy (w związku z koniecznością ograniczenia maksymalnego prądu układów kluczujących). Sytuacja taka często występuje w aparaturze radiowej przy przechodzeniu z odbioru na nadawanie, gdy stopnie wyjściowe nadajników przez dłuższy czas pozostawały wyłączone.
Kolejną wadą zasilaczy impulsowych jest wysoki poziom emitowanych zakłóceń radio-elektrycznych oraz znaczne zużycie energii podczas ich pracy w trybie jałowym.
Problem zużycia energii przez pracujące w trybie jałowym zasilacze impulsowe rozwiązywany jest wieloma metodami. Popularną metodą jest stosowanie dodatkowych pracujących równolegle zasilaczy o małej mocy podtrzymujących kontrolne funkcje zasilanych obwodów. Jest to metoda powszechnie stosowana w sprzęcie RTV. Metoda ta zapewnia możliwość podtrzymania pracy newralgicznych części układu takich jak zegary, odbiorniki zdalnego sterowania itp. Jednak nie zapewnia możliwości natychmiastowego uruchomienia zasilanych przez zasilacz główny urządzeń. Czas uruchomienia głównej przetwornicy to zwykle kilka do kilkuset milisekund. Czas ten wynika z konieczności uzupełnienia ładunku kondensatorów wyjściowych głównej przetwornicy i ograniczenia maksymalnego prądu stopnia sterującego. Inne podejście do rozwiązania tego problemu polega na zmianie trybu pracy głównej przetwornicy. Te zaawansowane metody opierają się na zmianie działania pętli sprzężenia zwrotnego przetwornicy głównej w zależności od poziomu obciążenia przetwornicy. Parametry pętli sprzężenia zwrotnego zmieniają się w taki sposób by przejść z trybu ciągłego sterowania napięciem wyjściowym przetwornicy głównej, co jest uzyskiwane za pomocą płynnej regulacji współczynnika wypełnienia impulsów (PWM) przetwornicy pracującej w trybie CCM (continous-conduction-mode), w tryb regulacji nieciągłej np. z tak zwanym wykradaniem cykli będący trybem DCM (discontinous-conduction-mode) lub pracę ze stałą częstotliwością (np. pulse frequency modulation PFM). W tym trybie pracy godzimy się na większe pulsacje napięcia wyjściowego głównej przetwornicy wynikające z doładowywania pojemności wyjściowej paczkami impulsów lub pojawiającymi się rzadziej impulsami o większej (zwykle maksymalnej dopuszczalnej) energii. Taki tryb pracy zwiększa tętnienia napięcia wyjściowego, ogranicza jednak znacznie zużycie mocy przez układ sterujący przetwornicy z uwagi na zmniejszenie ilości przeładowań ładunku bramek tranzystorów kluczujących. Każde przeładowanie ładunku bramek tranzystorów sterujących, wymaga bowiem dostarczenia pewnej minimalnej „paczki” energii. Przykładem zaawansowanego rozwiązania stosującego powyższą technologię (Light-Load PFM) są kontrolery przetwornic stosowane przez firmę Texas Instruments w układach rodziny TPS (np. TPS82692 itp.) lub rozwiązania stosowane przez firmę Fairchild w układach takich jak np. FAN5354. Nieco inne podejście zastosowała w swych rozwiązaniach firma ON Semiconductor stosując tak zwany tryb APC (Adaptive Power Control). Opracowana w firmie ON Semiconductor technologia umożliwia podobnie jak poprzednie rozwiązania pracę w COM w przypadku dużych obciążeń i płynne przejście do trybu pracy DCM w przypadku niewielkich obciążeń. Istotą tego pomysłu jest brak występowania konieczności skokowej zmiany trybu pracy pętli sterującej i płynne przechodzenie z jednego trybu w drugi.
W niektórych zastosowaniach powyższe metody są niezbyt korzystne z uwagi na stałe generowanie zakłóceń EM, również w czasie pracy bez obciążenia (w trybie Light-Load DCM). W celu poprawy parametrów emisji zakłóceń EM w niektórych z przedstawionych metod stosowane są dodat4
PL 226 645 B1 kowo techniki rozpraszania widma. O ile jednak technologie oparte na rozpraszaniu widma są skuteczne w przypadku pomiarów dokonywanych zgodnie z obowiązującymi normami kompatybilności elektromagnetycznej, to jednak okazuje się, iż nie eliminują one generacji szerokopasmowych szumów w.cz. przez strome zbocza impulsów wyjściowych takich przetwornic. Zjawisko to stanowi duże utrudnienie w konstruowaniu zasilaczy szerokopasmowych systemów nadawczo-odbiorczych o niskich szumach wejściowych.
Ze względu na fakt, iż w aparatach nadawczo-odbiorczych potrafimy dokładnie przewidzieć momenty, w których nastąpi skokowy pobór mocy z przetwornicy, konstrukcja zasilacza impulsowego według wynalazku została szczególnie zoptymalizowana do pracy w takich właśnie warunkach, a jego budowa umożliwia uniknięcie problemów związanych ze stanami przejściowymi występującymi podczas włączania i wyłączania przetwornicy impulsowej, a także pozwala uniknąć konieczności jej ciągłej pracy w warunkach braku poboru mocy przez obciążenie, równocześnie zapewniając możliwość natychmiastowego uruchomienia przetwornicy w razie konieczności dostarczenia większej mocy do obciążenia.
Celem wynalazku jest opracowanie układu zasilacza impulsowego nieposiadającego powyższych wad i niedogodności, zwłaszcza skrócenie czasu reakcji zasilacza impulsowego na impulsowy wzrost obciążenia oraz obniżenie poziomu emisji zakłóceń radiowych.
Zadanie to zrealizowano zgodnie z wynalazkiem przez opracowanie zasilacza impulsowego złożonego z przetwornicy głównej, kondensatora wyjściowego Cw, układu sterującego i pomocniczego zasilacza małej mocy.
Zasilacz wyróżnia się tym, że wyjście pomocniczego zasilacza małej mocy połączone jest z kondensatorem wyjściowym, wejściem pomiarowym stabilizacji napięcia wyjściowego przetwornicy głównej oraz łącznikiem z wyjściem przetwornicy głównej, a także z stykami łącznika z obciążeniem impulsowym, natomiast wyjścia układu sterującego połączone są z odpowiednimi wejściami sterującymi pracą łączników, zaś wyjście sterujące połączone jest z wejściem startowym przetwornicy głównej.
W preferowanym wykonaniu przetwornica główna ma układ twardego startu umożliwiający jej natychmiastowe rozpoczęcie pracy pod pełnym obciążeniem bez fazy wymuszonego stopniowego zwiększania wypełnienia impulsów.
Zgodnie z wynalazkiem szczególnie korzystne jest, gdy pomocniczy zasilacz małej mocy posiada ograniczenie prądu wyjściowego.
Korzystne jest gdy napięcie wyjściowe pomocniczego zasilacza małej mocy nie jest niższe od znamionowego napięcia wyjściowego.
Korzystne jest gdy napięcie wyjściowe obciążonej przetwornicy głównej nie jest niższe od znamionowego napięcia wyjściowego.
Szczególnie korzystne jest takie wykonanie zasilacza, w którym podczas rozruchu łączniki mają rozwarte styki i napięcie (Ucw) na kondensatorze wyjściowym (Cw) narasta do osiągnięcia napięcia (Uzn)wykorzystując energię dostarczaną przez pomocniczy zasilacz małej mocy (3).
W korzystnym wykonaniu łączniki są zrealizowane przy wykorzystaniu elementów aktywnych pracujących w przetwornicy głównej i obciążeniu impulsowym.
W jeszcze innym korzystnym wykonaniu wyjście sterujące układu sterującego, połączone jest z wejściem sterującym zasilacza pomocniczego małej mocy.
W korzystnym wykonaniu układ sterujący posiada wejście aktywacji przetwornicy głównej połączone z zewnętrznym sygnałem żądania podania mocy na obciążenie.
Układ według wynalazku jest wolny od wad i niedogodności znanych zasilaczy impulsowych, a zwłaszcza umożliwia skrócenie czasu reakcji zasilacza impulsowego na impulsowy wzrost obciążenia oraz obniża poziom emisji zakłóceń radiowych.
Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zasilacz w ujęciu blokowym, a fig. 2 schemat funkcjonalny układu zasilacza pomocniczego.
W przykładowym rozwiązaniu przedstawionym na fig. 1 zasilacz impulsowy, złożony z przetwornicy głównej 1, kondensatora wyjściowego Cw, układu sterującego 2 i pomocniczego zasilacza małej mocy 3, ma wyjście Wyzp z pomocniczego zasilacza małej mocy 3, połączone z kondensatorem wyjściowym Cw, wejściem pomiarowym Fb układu stabilizacji napięcia wyjściowego Uwy przetwornicy głównej 1 oraz łącznikiem K1 z wyjściem Wypg przetwornicy głównej 1, a także ze stykami łącznika K2 z obciążeniem impulsowym 6. Wyjścia Wysk1 i Wysk2 układu sterującego 2 połączone są z odpowiednimi wejściami Wesk1 i Wesk2 sterującymi pracą łączników Kw1 i Kw2. Wyjście sterujące W1 połączone jest z wejściem startowym Wespg przetwornicy głównej 1.
PL 226 645 B1
Po podaniu napięcia zasilającego Ubat na wejście zasilacza impulsowego zasilana jest przetwornica główna 1, układ sterujący 2 i pomocniczy zasilacz małej mocy 3. Styki łączników K1 i K2 są otwarte, a pomocniczy zasilacz małej mocy 3 ładuje kondensator wyjściowy Cw do napięcia Uzn. W nieaktywnej fazie pracy tzn. gdy obciążenie 6 nie jest podłączone, łącznik K2 pozostaje otwarty, pomocniczy zasilacz małej mocy 3 utrzymuje nominalne napięcie na kondensatorze wyjściowym Cw, a przetwornica główna 1 jest wyłączona. W momencie przejścia do fazy impulsowego wzrostu obciążenia 6, tzn. po otrzymaniu zewnętrznego sygnału aktywacji przetwornicy głównej, na wejściu aktywacji Wapg układu sterującego 2, zostaje podany sygnał uruchamiający przetwornicę główną 1, układ sterujący 2 uruchamia przetwornicę główną 1 i równocześnie zamyka łączniki K1 i K2. Po zamknięciu łączników K1 i K2, wejście Fb układu sprzężenia zwrotnego przetwornicy głównej 1, porównuje wartość napięcia na kondensatorze wyjściowym Cw z zadanym napięciem wzorcowym, a układ sprzężenia zwrotnego stabilizuje poziom napięcia wyjściowego Uzn zasilacza. Jeżeli przy niskim poborze mocy przez obciążenie 6 (w nieaktywnej fazie pracy układu) napięcie Ucw na kondensatorze wyjściowym Cw, utrzymywane jest dostatecznie blisko nominalnej wartości napięcia wyjściowego Uzn przetwornicy głównej 1, to przejście do pracy po skokowym wzroście obciążenia 6 (faza aktywna), może odbyć się w niewielkiej liczbie cykli przetwornicy głównej 1 i bez nasycania pętli regulacji tej przetwornicy, co radykalnie poprawia odpowiedź czasową przetwornicy występującą w chwili jej włączenia. Ewentualna korekta tego napięcia związana z różnicą napięcia utrzymywanego na kondensatorze wyjściowym Cw przez pomocniczy zasilacz 3, a napięciem nominalnym wynikającym z działania pętli regulacji przetwornicy głównej 1, jest na tyle mała, że nie następuje nasycenie żadnego z elementów pętli regulacji przetwornicy głównej 1, eliminując całkowicie konieczność stosowania tak zwanego miękkiego startu (soft start) przetwornicy głównej 1.
Korekta tego napięcia wiąże się z dostarczeniem lub odebraniem części ładunku elektrycznego z kondensatora wyjściowego Cw, więc nie może z uwagi na ograniczony maksymalny prąd wyjściowy/wejściowy przetwornicy głównej 1 odbyć się natychmiast. Możliwe jest takie ustawienie napięcia Ucw pomocniczego zasilacza 3, że nie jest ono niższe od nominalnego napięcia wyjściowego Uwy przetwornicy głównej 1 i po przejściu do fazy aktywnej (w której duża moc przekazywana jest do obciążenia 6) obciążenie, przez krótki okres czasu, korzysta z ładunku zgromadzonego w kondensatorze wyjściowym Cw, co powoduje spadek napięcia na tym kondensatorze, a sama przetwornica główna 1, poprzez łagodne zwiększenie współczynnika wypełnienia impulsów sterujących rozpoczyna pracę stopniowo od minimalnych prądów wyjściowych aż do momentu osiągnięcia nominalnych parametrów prądu wyjściowego. Ponieważ pomocniczy zasilacz 3 wyposażony jest w układ ograniczenia prądu wyjściowego, nie zachodzi obawa jego uszkodzenia w fazie aktywnej, gdyż po niewielkim obniżeniu napięcia na kondensatorze wyjściowym Cw prąd wyjściowy tego zasilacza zostaje ograniczony do założonej bezpiecznej wartości maksymalnej.
W innym nie przedstawionym na rysunku przykładzie wykonania zasilacza według wynalazku, układ sterujący 2 steruje pracą przetwornicy głównej 1 oraz pomocniczego zasilacza małej mocy 3. W rozwiązaniu tym, dla poprawy sprawności energetycznej całego układu, po przejściu do fazy aktywnej układ sterujący 2 na czas trwania przekazywania mocy do obciążenia 6, wyłącza pomocniczy zasilacz małej mocy 3. Układ sterujący 2, tuż przed przejściem przetwornicy głównej 1 w stan nieaktywny włącza ten zasilacz ponownie. Ponieważ w fazie nieaktywnej przetwornica główna 1 pozostaje wyłączona, nie pobiera ona w tym czasie energii i nie generuje zakłóceń elektromagnetycznych.
Na Fig. 2 przedstawiono schemat układu jednej z możliwych bardzo prostych realizacji zasilacza pomocniczego 3, w którym ograniczenie prądu wyjściowego realizowane jest za pomocą rezystora R2, a ustawienie napięcia wyjściowego Ucw realizowane jest dzielnikiem zbudowanym przy użyciu rezystorów R3, R4. Napięcie Ubat zasilające zasilacz pomocniczy 3 musi być odpowiednio wyższe od napięcia nominalnego Ucw utrzymywanego na kondensatorze wyjściowym Cw. W przypadku gdy wymagana jest duża sprawność całego systemu lub gdy przetwornica główna 1 jest przetwornicą podwyższającą napięcie, napięcie Ubat zasilające zasilacz pomocniczy 3 może być wytwarzane z głównego napięcia zasilania Uwy przez przetwornicę małej mocy odpowiednio obniżającą lub podwyższającą napięcie.
PL 226 645 B1
Wykaz odnośników
- Przetwornica główna,
- Układ sterujący,
- Pomocniczy zasilacz małej mocy,
- Łącznik K1,
- Łącznik K2,
- Obciążenie impulsowe,
- Kondensator wyjściowy Cw,
- Napięcie na kondensatorze Ucw,
- Napięcie wyjściowe Uw,
- Napięcie znamionowe Uzn,
- Napięcie zasilające Ubat,
12- Wyjście sterujące układu sterującego W1,
- Wejście sterujące pracą łącznika Wesk1,
- Wejście sterujące pracą łącznika Wesk2,
- Wejście sterujące Wspg,
- Wejście pomiarowe Fb,
- Wyjście pomocniczego zasilacza małej mocy Wyzp,
- Wyjście przetwornicy głównej Wypg,
- Wyjście układu sterującego Wysk1,
- Wyjście układu sterującego Wysk2,
- Wyjście sterujące układu sterującego W2,
- Wejście aktywacji przetwornicy głównej Wapg.

Claims (9)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Zasilacz impulsowy, złożony z przetwornicy głównej, kondensatora wyjściowego, układu sterującego i pomocniczego zasilacza małej mocy, znamienny tym, że wyjście (Wyzp) pomocniczego zasilacza małej mocy (3) połączone jest z kondensatorem wyjściowym (Cw), wejściem pomiarowym (Fb) stabilizacji napięcia wyjściowego (Uwy) przetwornicy głównej (1) oraz łącznikiem (K1) z wyjściem (Wypg) przetwornicy głównej (1), a także stykami łącznika (K2) z obciążeniem impulsowym (6), natomiast wyjścia (Wysk1) i (Wysk2) układu sterującego (2) połączone są z odpowiednimi wejściami sterującymi (Wesk1) i (Wesk2) pracą łączników (Kw1) i (Kw2), zaś wyjście sterujące (W1) połączone jest z wejściem startowym (Wespg) przetwornicy głównej (1).
  2. 2. Zasilacz według zastrz. 1, znamienny tym, że przetwornica główna (1) ma układ twardego startu umożliwiający jej natychmiastową pracę pod pełnym obciążeniem.
  3. 3. Zasilacz według zastrz. 1, znamienny tym, że pomocniczy zasilacz małej mocy (3) posiada ograniczenie prądu wyjściowego.
  4. 4. Zasilacz według zastrz. 1, znamienny tym, że napięcie wyjściowe (Ucw) pomocniczego zasilacza małej mocy (3) nie jest niższe od napięcia wyjściowego (Uzn).
  5. 5. Zasilacz według zastrz. 1, znamienny tym, że napięcie wyjściowe (Uwy) obciążonej przetwornicy głównej (1) nie jest niższe od napięcia wyjściowego (Uzn).
  6. 6. Zasilacz według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas rozruchu łączniki (K1) i (K2) mają rozwarte styki i napięcie (Ucw) na kondensatorze wyjściowym (Cw) narasta do osiągnięcia napięcia (Uzn) wykorzystując energię dostarczaną przez pomocniczy zasilacz małej mocy (3).
  7. 7. Zasilacz według zastrz. 1, znamienny tym, że łączniki K1 i K2 i są zrealizowane przy wykorzystaniu elementów aktywnych pracujących w przetwornicy głównej (1) i obciążeniu impulsowym (6).
  8. 8. Zasilacz według zastrz. 1, znamienny tym, że wyjście sterujące (W2) układu sterującego (2), połączone jest z wejściem sterującym (Weszp) zasilacza pomocniczego małej mocy (3).
  9. 9. Zasilacz według zastrz. 1, znamienny tym, że układ sterujący (2) ma wejście aktywacji (Wapg) przetwornicy głównej (1).
PL408286A 2014-05-22 2014-05-22 Zasilacz impulsowy PL226645B1 (pl)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL408286A PL226645B1 (pl) 2014-05-22 2014-05-22 Zasilacz impulsowy
US14/712,983 US20150340948A1 (en) 2014-05-22 2015-05-15 Switching mode power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL408286A PL226645B1 (pl) 2014-05-22 2014-05-22 Zasilacz impulsowy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL408286A1 PL408286A1 (pl) 2015-11-23
PL226645B1 true PL226645B1 (pl) 2017-08-31

Family

ID=54543858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL408286A PL226645B1 (pl) 2014-05-22 2014-05-22 Zasilacz impulsowy

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20150340948A1 (pl)
PL (1) PL226645B1 (pl)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114499144B (zh) * 2020-10-23 2025-09-19 台达电子企业管理（上海）有限公司 用于逆变器的辅助供电装置、逆变器及其启动方法
EP4037169A1 (en) * 2021-01-28 2022-08-03 Infineon Technologies Austria AG Control circuit for a power suuply and power supply with reduced standby power losses
CN119298199B (zh) * 2024-10-08 2025-04-18 中国矿业大学 双模式反激逆变器相位超前补偿迭代学习控制方法及装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008253011A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電気式車輌駆動用ｄｃ−ｄｃコンバータ
GB2448905A (en) * 2007-05-02 2008-11-05 Zetex Semiconductors Plc Voltage regulator for LNB
JP5184628B2 (ja) * 2008-05-27 2013-04-17 太陽誘電モバイルテクノロジー株式会社 スイッチ回路
US7795915B2 (en) * 2008-08-04 2010-09-14 Chil Semiconductor Corporation Multi-level signaling
CN102144343A (zh) * 2008-09-05 2011-08-03 Nxp股份有限公司 电源单元和用于控制电源单元的方法
US8853888B2 (en) * 2008-12-17 2014-10-07 Illinois Institute Of Technology Multiple-input DC-DC converter
US7948222B2 (en) * 2009-02-05 2011-05-24 Advanced Micro Devices, Inc. Asymmetric topology to boost low load efficiency in multi-phase switch-mode power conversion
CN102081418B (zh) * 2009-12-01 2014-07-09 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 线性稳压电路
US8492928B2 (en) * 2010-03-18 2013-07-23 American Power Conversion Corporation AC-to-DC conversion

Also Published As

Publication number Publication date
PL408286A1 (pl) 2015-11-23
US20150340948A1 (en) 2015-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI700879B (zh) 高頻寬共振功率轉換器及用於功率轉換之方法
US10243471B2 (en) Power converter controller with multiple power sources
US10447149B2 (en) Introducing jitter to a switching frequency by way of modulating current limit
US9450478B1 (en) Load responsive jitter
US9647557B2 (en) Three phases controller for buck-boost regulators
US7218531B2 (en) Switching regulator with reduced conducted emissions
US9660539B2 (en) Switching power supplies, and switch controllers for switching power supplies
US20170179726A1 (en) Portable power system
US9735689B2 (en) Switching converter and control circuit thereof, current sensing method, AC/DC converter, and power adaptor and electronic devices
CN107124100B (zh) 用于功率管理的设备
JP7185374B2 (ja) パワーコンバータにおける高速モード遷移
US12218587B2 (en) Systems and methods for controlling operation modes of DC-to-DC voltage converters
PL226645B1 (pl) Zasilacz impulsowy
US8503193B2 (en) Open loop DC to DC converters with enable/disable circuits
US20170012524A1 (en) A switching mode dc/dc power converter for delivering a direct current to a pulse radar unit
CN115885235B (zh) 用于功率转换器的自适应迟滞控制电路系统及相关方法
US10128758B1 (en) Automatic phase current balancing in multi-phase converters
Liou et al. Monolithic low-EMI CMOS DC–DC boost converter for portable applications
KR20130028018A (ko) 벅 업 전력 변환기
KR101067923B1 (ko) 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이
JP6288202B2 (ja) 定出力電圧を得るための改善されたｄｃ−ｄｃ変圧装置
CN115441740A (zh) 供电模组及电子设备
Mudare Digital Soft-Start PSM Buck Converter
WO2025151828A1 (en) General startup for multi-level power converter circuits
TW202520632A (zh) 用於混合電源轉換器的裝置