197464. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés nagyfrekvenciás transzformátorral rendelkező kapcsolóüzemű tápegység feszültség- kimenetének szabályozására
3 197464 4 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés nagyfrekvenciás transzformátorral rendelkező tápegység feszültségkimenetének kombinált, kapcsolóüzemű és lineáris, ún. hibrid szabályozására. Az elektronikus rendszerek tápellátásukhoz rendszerint több különböző, szabályozott és független egyenfeszültséget igényelnek. A feladat megoldására leggyakrabban űn. keresztszabályozott, többkimenetü kapcsolóüzemű tápegységet alkalmaznak ezek nagy hatásfoka, áramköri egyszerűsége, nagy megbízhatósága és kis költsége miatt. Ezekben az átalakítókban azonban a keresztszabályozott kimenetek szabályozási hibái a szekunder tekercsek ideálisan szoros csatolása és a főkimenetet szabályozó húrok erősítésének jelentős növelése esetén sem csökkenthetők bizonyos érték alá, mint azt .Hirofumi Matsuo: Comparison of multiple-output DC-DC converters using Cross regulation’ című cikk részletezi a .PESC 1979, p. 169. * anyagban. A keresztszabályozás egyaránt használatos a záróüzemű átalakítókban, ld. .Thomas G. Wilson, fr.: Cross regulation in an energy-storage DC-to-DC converter with two regulated outputs.’ a .PESC 1977, p. 190.’ anyagban, a nyitóüzemű átalakítókban, ld. .Hirofumi Matsuo: New energy-storage DC-DC converter with multiple outputs.’ a .Transactions on Magnetics, vol. MAG-14, no. 5, 1978, p. 1005’ anyagban, és az ellenütemű átalakítókban is, Id. .John Vickerton: Multiple-output switch-mode power supply design. ’ a .New Electronics 1979, vol. 19, no. 12, p. 17’ anyagban. A keresztszabályozás hatása a választott topológiától függően változhat, de a szekunder tekercsek szórása, a szekunder körök belső ellenállása, valamint az egyenirányítók feszültségesése miatt a terhelésszabályozás a külön nem szabályozott segédkimeneteken a leggyakrabban használatos egyenfeszültségek (5V, 12V) tekintetében nem jobb mint 5-10%. Az elektronikus áramkörök rendszerint ennél szűkebb tűrésű tápfeszültségeket igényelnek, ezért szükséges a keresztszabályozott kimenetek külön szabályozása. A gyakorlatban elterjedt megoldás a segédkimeneten független teljesítménykapcsoló áramkör, a soros lineáris stabilizator vagy a mágneses erősitős szabályozó alkalmazása. A független teljesítménykapcsoló áramkör lehet párhuzamos vagy soros üzemű. Mint azt a .Walter J. Hirschberg: Wich multiple-output technique should your switching supply use?’ című az .EDN 1978, vol. 22, no. 5, p. 91. ’ anyagban megjelent cikk részletezi, a független párhuzamos teljesítményszabályozó áramkör hátránya a csaknem kétszeres bonyolultság és költség. A kapcsolóüzemű tápegység segédkimenetén sorosan alkalmazott újabb kapcsolóüzemű szabályozó, melyet pl. a .Dilip A. Amin and Thane Kriegel: Multiple-output swithing Power Supply for Computer Applications’ című cikkben a .Hewlett-Packard 1979, july, p. 25. ' anyagban vagy a .Hirofumi Matsuo and Fujio Kurokawa: Precise Regulation of Multiple-output Voltages in a DC-DC converter’ című .PESC 1980, p. 275.’ anyagban olvashatunk, a bonyolultságot és költséget nem csökkenti lényegesen. A kapcsolóüzemű szabályozók részleges összevonását célzó kísérletek olyan új problémákat vetettek fel, mint pl. a stabilitás csökkenése és a kimenőfeszültség zavarszintjének növekedése. E problémákat részletesen tárgyalja .Koosuke Harada, Tamotsu Ninomiya and Takashy Nabeshima: On the precise Regulation of Multiple Outputs in a DC-DC Converter with an energy-storage reactor’ c. cikke a .PESC 1979, p. 162.’ anyagban, valamint .K. Harada, T. Ninomiya, T. Nabeshima, M. Kawano: On the compensation for cross regulation errors in forward DC-DC Converter." című az .INTELEC 1981, p. 240." anyagban. A segédkimenetek szabályozása soros lineáris szabályozóval az egyik legelterjedtebb módszer, mivel ez viszonylag egyszerű áramkörrel megvalósítható. Előnye még a jó dinamikus tulajdonságok eredményeként a nagy feszültségzavarszint elnyomás, a kis tranziens válasz-feszültség és idő. Hátránya a főként kisfeszültségű és nagyáramú kimeneteknél jelentkező kis hatásfok, melynek nagyrészben a stabilizátor megfelelő működéséhez szükséges maradékfeszültség az oka. A segédkimenetek mágneses erősítővel történő szabályozása a legújabb megoldások közé tartozik. Előnye a kis méret, nagy megbízhatóság, egyszerű áramkör, valamint a nagy hatásfok, mint azt az .Output Regulators Using Mag Amp Control for Switchedmode Power Supplies’ című cikk hangsúlyozza a .Powerconversion International 1985, apr., p. 20.’ folyóiratban. A megoldás hátránya, mint az a .Charles E. Mullett: New Amorphous Materials Improve High-Frequency Saturable Reactor Output Regulators. ’ c. cikk a ’PCIM 1986, july, p. 28.* anyagban szerepel, a szabályozó induktivitáshoz speciális, nagyfrekvenciás, négyszög-hiszterézisű maganyag szükséges. További hátrány, hogy a leggyakrabban használatos nyitóüzemű és ellenütemű topológiákban a közös fojtótekercsnek köszönhető javított keresztszabályozás nem használható ki, mivel minden kimenethez külön tekercs szükséges. A találmány célja, hogy egyesítse a fent vázolt megoldások előnyeit, tehát a kapcsolóüzemű tápegység segédkimeneteire nézve is pontos, gyors szabályozást biztosítson, viszonylag nagy hatásfokon és különleges, költséges elemek nélkül. A találmány alapja az a felismerés, hogy mivel a többkimenetü tápegységeknél szoká-3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
