186166. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés szigetelt DC/DC stabilizált feszültségátalakító előállítására, különösen elektronikus berendezések számára
1 186 166 2 kapcsolási elrendezést hozunk létre szigetelt DC/DC stabilizált feszültségátalakító megvalósítására, amely szigetelt teljesítmény impulzuslrauszformátort, egyenirányító és szűrőáramkört, kapcsoló elemeket, illesztő ellenálláshálózatot, optikai csatolót, és két erősítővel rendelkező integrált vezérlő áramkört tartalmaz, és amelyet az jellemez, hogy az integrált vezérlő áramkör egyik hibajelfeszültség figyelő erősítőjének kimenete sorbakötött ellenálláson és kondenzátoron keresztül ugyanezen erősítő invertáló bemenetére csatlako-. zik, amelynek másik bemenetére referencia-feszültség van kötve; az integrált vezérlő áramkör másik hibajel-feszültség figyelő erősítőjének kimenete a másik erősítő kimenetére, egyik bemenete referenciafeszültségre csatlakozik, míg a másik bemenetére egy dióda katódja, valamint egy kondenzátor és egy ellenállás párhuzamosan kapcsolt vége van kötve. A kondenzátor és az ellenállás másik közösített vége OV feszültségű pontra van kötve. A dióda anódja ellenálláson keresztül vagy anélkül sönt ellenállásra csatlakozik, amelynek másik vége szintén OV feszültségszintű pontra van kötve. A továbbiakban a találmány tárgyát példakénti kiviteli alak alapján ismertetjük részletesebben. Az 1. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés látható. A 2. ábrán az 1. ábra szerinti kapcsolási elrendezés kimenő feszültségét mutatja a bemenő áram függvényében. A 3. ábra az 1. ábra szerinti kapcsolási elrendezés kimenő feszültségét a kimenő áram függvényében mutatja. A 4. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy lehetséges felhasználási módja látható. Az 5. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés másik felhasználási módja látható. A 6. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy további felhasználási módja látható. A találmány tárgyát egy ellenütcmü kiviteli alak kapcsán ismertetjük (1. ábra), de alkalmazható nyitó és záróüzemü kapcsolásokban is. A találmány szerinti szigetelt DC/DC stabilizált feszültségátalakítóknál az energiaátvitel egy szimmetrikus primer tekercsű szigetelt teljesítmény impulzus Tr transzformátoron keresztül történik. A Tr transzformátor feladata a bemeneti és kimeneti feszültségek galvanikus szélválasztása és a kimenő feszültség megfelelő szintre transzformálása. A Tr transzformátor szekunder oldalához Sz egyenirányító és szűrő áramkör csatlakozik, amelynek kimenete a feszültségátalakító Uki kimenetével van összekötve. A Tr transzformátor primer tekercsének közepére a feszültségátalakító Ube bemenete van kötve, amely Ube bemenetre a bejövő egyenfeszültség csatlakozik. A Tr transzformátor primer tekercsének kezdetéhez és végéhez kapcsoló elemként TI és T2 teljcsítménytranziszlorok emillerci össze vannak kötve és RSsönt ellenálláson keresztül földelve vannak. Az RS sönt ellenállás a felvett árammal arányos URS feszültség előállítására szolgál. A TI és T2 leljesítménytranziszlorok bázisára 1 integrált vezérlő áramkör KI és K2 vezérlő kimenetéi csatlakoznak, amelyek a megfelelő szélességű, frekvenciájú és fázishelyzetü vezérlő impulzusokat szolgáltatják. A feszültségátalakító Uki kimenete CS optikai csatolón és Rh illesztő ellenálláshálózaton keresztül az 1 integrált vezérlő áramkör Ili bemenetére csatlakozik. A CS optikai csatoló a feszültség hibajelének az 1 integrált vezérlő áramkörhöz való szigetelt visszavezetését végzi. Az ! integrált vezérlő áramkör El és E2 hibajel-feszültség figyelő erősítőket tartalmaz. Az El hibajel-feszültség figyelő erő- SKŐ invertáló bemenetére a B1 bemenet, míg a másik bemenetére az 1 integrált vezérlő áramkör B.2 bemenetén keresztül U3 referencia feszültségpont csatlakozik. Az El és E2 hibajelfeszültség figyelő erősítők kimenetei össze vannak kötve és az 1 integrált vezérlő áramkör B3 pontján, valamint serbakötött R1 ellenálláson és Cl kondenzátoron keresztül a B1 bemenetre csatlakoznak. A sorbakötött RÍ ellenállás és a Cl kondenzátor frekvenciafüggő visszacsatolást alkot. Az E2 hibajelfeszültség figyelő erősítő egyik F2 bemenetére U1 referencia-feszültség, másik FI bemenetére D dióda katódja van kötve. A D dióda katódjához R3 ellenállás és C2 kondenzátor párhuzamosan kapcsolt egyik vége, csatlakozik, míg a másik közösített végük OV feszültségszintű pontra van kötve. A D dióda anódja RÍ ellenálláson keresztül (vagy anélkül) az RS sönt ellenállásra csatlakozik. Az RS sönt ellenálláson megjelenő URS impulzusfeszültség T^R2 ■ C2 időállandóval tölti a C2 kondenzátort, A C2 kondenzátor kisülése T3^R3 ■ C2 időállandóval történik. A T,, ill. T, időállandók beállítását aR2, ill. R3 ellenállások megfelelő megválasztása teszi lehetővé. A D dióda a töltő áramkör és a kisülő áramkör szétválasztását végzi. A D dióda segítségével a T, és T, időállandók egymástól függetlenül megválaszthatok. Az eddig alkalmazott megoldásokban csak egy időállandó szerepelt, mivel a D diódát nem alkalmazták ilyen céllal. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lényege, hogy két időállandós áramfigyelést valósít meg egy megfelelően kialakított visszacsatolás egyidejű alkalmazásával. A primer oldali áram határolási karakterisztika meredeksége a T, és T, időállandók arányának megválasztásával tervezhető. A Q1 = 7.; hányados meghatározza az Uki kimenőfeszültség Ibe bemenőáram transzfer karakterisztika visszahajló ágának meredekségét. Különböző Ql, Q2, Q3 hányadosokhoz különböző meredekség tartozik (2. ábra), ahol Ql >Q2>Q3. A szekunder oldali Uki kimenőfeszültség Iki kimenöáram karakterisztika derékszögűre adódik (3. ábra), ami lehetővé teszi a több tápegység párhuzamos járatását. Áramkorlátozás üzemmódban az egyre növekvő túlterheléshez tartozó egyre csökkenő impulzus szélességű vezérlő jeleket, a kezdeti tálterheléstől a rövidzárásig, az RÍ ellenállásból és a Cl kondenzátorból álló visszacsatolás alkalmazásával tudjuk a kapcsoló elemekre rákényszeríteni. Relativ nagy bemenő feszültségeknél, és a tápegység teljesítményéhez képest kis terheléseknél a kapcsoló elem igen kis bekapcsolási időve! üzemel. A stabil működést optikai csatolós rendszereknél ezen szélsőséges üzemmódokban is az RÍ ellenállásból és a Cl kondenzátorból álló áramköri elrendezéssel lehet biztosítani. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
