СХЕМА ПИТАНИЯ С ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫМ РЕЖИМОМ РАБОТЫ Российский патент 2002 года по МПК H02M3/28 G05F1/44 

Настоящее изобретение относится к схеме питания с переключаемым режимом работы, содержащей, как минимум, два источника питания, работающих по типу переключаемого режима, которые снабжены трансформатором и которые имеют выходы, соединенные параллельно.

Как описано выше, изобретение относится конкретно к схеме питания с переключаемым режимом работы, содержащей, по меньшей мере, два параллельно соединенных источника питания, работающих по типу переключаемого режима. Для управления выходными напряжениями таких источников питания, работающих по типу переключаемого режима, подлежащих параллельному соединению, обычно требуется использовать так называемый разделительный диод. Однако такой разделительный диод значительно уменьшает кпд источника питания, особенно в источниках питания, имеющих низкое выходное напряжение (например, 2.1 и 3.3 В), которые находят все более широкое применение.

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить схему питания с переключаемым режимом работы, в которой отдельные источники питания, работающие по типу переключаемого режима, могут соединяться параллельно без необходимости в разделительном диоде на выходе каждого источника питания. Другая цель изобретения состоит в том, чтобы предоставить схему питания с переключаемым режимом работы, которая позволяла бы очень простыми средствами управлять работой каждого из соединенных параллельно переключаемых источников питания и подавала бы сигнал тревоги, касающийся различных аварийных состояний.

Краткое изложение изобретения
Вышеупомянутые цели достигаются посредством схемы питания с переключаемым режимом работы, отвечающей изобретению, отличающейся тем, что каждый параллельно соединенный источник питания переключаемого режима содержит средство, которое на выходе опорного напряжения генерирует напряжение, пропорциональное коэффициенту импульсной нагрузки для напряжения во вторичной обмотке трансформатора, тем, что выходы опорного напряжения каждого источника питания переключаемого режима, подлежащих параллельному соединению, соединены между собой, и тем, что каждый параллельно соединенный источник питания переключаемого режима содержит также средство обнаружения тока, который течет через выход опорного напряжения, и для генерирования напряжения коррекции, пропорционального этому току, с тем, чтобы корректировать выходное напряжение источника питания переключаемого режима.

В схеме, соответствующей изобретению, напряжение, которое пропорционально коэффициенту импульсной нагрузки каждого источника питания переключаемого режима, сравнивается с соответствующим средним значением напряжения других, соединенных параллельно с ним источников питания переключаемого режима, и полученное напряжение смещения используется для корректировки выходного напряжения источника питания переключаемого режима таким образом, что даже при малой нагрузке коэффициент импульсной нагрузки остается таким же (равным), как и у других источников питания переключаемого режима, так что все параллельно соединенные источники питания переключаемого режима продолжают работать и при малой нагрузке.

Каждый источник питания переключаемого режима, подлежащий параллельному соединению, также, предпочтительно, содержит компаратор перенапряжения для сравнения выходного напряжения источника питания переключаемого режима с заданным номинальным напряжением и средство для отключения напряжения коррекции выходного напряжения, когда выходное напряжение превышает номинальное напряжение. Если выходное напряжение источника питания переключаемого режима превышает его нормальный или номинальный уровень, выходное напряжение является одинаковым для каждого параллельно соединенного источника питания переключаемого режима вследствие их параллельного соединения, компаратор перенапряжения отключает коррекцию выходного напряжения и, одновременно, обслуживание; другими словами, схемы управления неповрежденных источников питания переключаемого режима прерывают свою работу, и единственным источником питания, который все еще продолжает работать, является поврежденный, который вызывает перенапряжение.

Предпочтительно также, чтобы каждый из источников питания переключаемого режима, подлежащих параллельному соединению, также содержал компаратор напряжения для сравнения опорного напряжения с заданным минимальным напряжением для того, чтобы обнаруживать работу источника питания переключаемого режима, а также средство для объединения данных о работе и данных о перенапряжении и для подачи сигнала тревоги в зависимости от сочетания вышеупомянутых данных. Когда данные, указывающие на работу источника питания переключаемого режима, выдаются на основе опорного напряжения посредством компаратора и когда эти данные объединяются с данными о перенапряжении, полученными от компаратора перенапряжения, можно генерировать данные сигнала перегрузки на источник питания переключаемого режима, если имеет место перенапряжение и если данный источник питания переключаемого режима действует. С другой стороны, если источник питания переключаемого режима не действует и если ничто не свидетельствует о перенапряжении, подается аварийный сигнал, относящийся к источнику питания переключаемого режима.

Предпочтительно также, чтобы каждый источник питания переключаемого режима, подлежащий параллельному соединению, также содержал компаратор недостаточного напряжения для сравнения выходного напряжения источника питания переключаемого режима с заданным номинальным напряжением и средство для подачи сигнала тревоги, когда выходное напряжение падает ниже номинального напряжения.

Краткое описание чертежа
В дальнейшем схема питания с переключаемым режимом работы, соответствующая изобретению, будет описана более подробно со ссылкой на прилагаемый чертеж, который представляет собой функциональную блок-схему, изображающую один источник питания переключаемого режима, подлежащий параллельному соединению в схеме питания с переключаемым режимом работы, соответствующей изобретению.

Описание преимущественного варианта осуществления
На чертеже под позицией 1 значится источник питания переключаемого режима, снабженный трансформатором 2, который может являться, например, источником питания переключаемого режима прямого типа. Другие компоненты, содержащиеся в источнике питания 1 переключаемого режима, исключая трансформатор 2, представлены блоком, который обозначается позицией 3 и который выдает выходное напряжение U_вых. Такой источник питания переключаемого режима, например прямого типа, полностью отвечает уровню техники и потому его работа не будет описана более подробно в этой связи.

Согласно изобретению, коэффициент импульсной нагрузки для напряжения во вторичной обмотке трансформатора 2 в источнике питания 1 переключаемого режима непрерывно контролируется путем преобразования с помощью преобразователя Нагрузка/Напряжение, представленного блоком 4, в напряжение U_опор, которое пропорционально коэффициенту импульсной нагрузки. Под коэффициентом импульсной нагрузки источника питания переключаемого режима подразумевают отношение длительности импульса к его периоду. Коэффициент импульсной нагрузки, таким образом, всегда заключен между 0 и 1, поскольку он выражает соотношение между длительностью импульса и общей длительностью периода. Это тот коэффициент импульсной нагрузки, который используется для регулировки выходного напряжения источника питания переключаемого режима, и это усредненное выходное напряжение, естественно, тем выше, чем больше коэффициент импульсной нагрузки, т.е. чем большую долю общей длительности периода занимает длительность импульса.

Напряжение U_onop, которое генерируется блоком 4 и которое пропорционально коэффициенту импульсной нагрузки, имеет большое значение в схеме, отвечающей изобретению. Соединяя опорные напряжения параллельно соединенных источников питания переключаемого режима непосредственно друг с другом, можно легко генерировать контрольное напряжение для каждого источника питания переключаемого режима, так что их выходные напряжения U_вых могут быть приведены к одному и тому же уровню. Если через выход U_опор течет ток, это означает, что параллельно соединенные источники питания переключаемого режима имеют разные коэффициенты импульсной нагрузки, и поэтому напряжения U_опор, пропорциональные этим коэффициентам импульсной нагрузки, отличаются друг от друга. Контролируя этот ток посредством усилителя 6, например, через резистор 5, который соединен последовательно с выходом опорного напряжения блока 4, можно генерировать напряжение коррекции U_корр, пропорциональное этому току. Согласно схеме, изображенной на чертеже, это напряжение U_корр подается на блок 3, где оно используется для регулировки уровня выходного напряжения U_вых источника питания переключаемого режима, так что ток, текущий через резистор 5, можно сделать сколь угодно малым.

Схема питания с переключаемым режимом работы, отвечающая изобретению, может быть весьма просто дополнена посредством использования напряжения U_опор, которое пропорционально коэффициенту импульсной нагрузки. Если это опорное напряжение U_onop очень мало или равно нулю, это означает, что коэффициент импульсной нагрузки очень низок, и, следовательно, источник питания переключаемого режима не действует. Это сравнение осуществляется компаратором 9, в котором напряжение U_опор сравнивается с заданным низким уровнем напряжения, который можно именовать, например, минимальным напряжением. Когда напряжение падает ниже этого минимального напряжения, считается, что источник питания переключаемого режима отключился, и эта информация передается на блоки 10 и 11, где она объединяется с данными о перенапряжении, поступившими от компаратора 7. Этот компаратор 7 предназначен сравнивать выходное напряжение U_вых источника питания переключаемого режима с заданным номинальным напряжением U_ном. Если компаратор 7 обнаруживает, что выходное напряжение источника питания переключаемого режима превышает номинальное значение U_ном, эти выходные данные компаратора 7 (например, значение 1) используются для управления усилителем-инвертором 14, выход которого (например, значение 0), в свою очередь, управляет аналоговым переключателем 8, который отключает подачу напряжения коррекции U_корр на источник питания 1 переключаемого режима. Поскольку компаратор перенапряжения 7 посредством переключателя 8 отключил коррекцию выходного напряжения от источника питания переключаемого режима и, одновременно, обслуживание, это означает, что схема управления каждого из параллельно соединенных и действующих источников питания переключаемого режима останавливает, как следствие, работу источника питания, и единственным действующим источником питания переключаемого режима оказывается неисправный, который вызывает перенапряжение.

Поскольку компаратор 9 выдает данные о работе источника питания переключаемого режима и, с другой стороны, поскольку компаратор 7 выдает данные о режиме перенапряжения, можно подавать сигнал перенапряжения, относящийся к данному источнику питания переключаемого режима, путем объединения вышеупомянутых данных в блоке 10 при помощи логической схемы И. С другой стороны, если компаратор 9 выдает информацию о том, что источник питания переключаемого режима не действует, но, с другой стороны, от компаратора 7 не поступает информации о перенапряжении, эти данные уровня логического 0 могут быть объединены в блоке 11, который представляет собой логическую схему ИЛИ-НЕ, и можно выдавать данные, указывающие, что данный источник питания переключаемого режима неисправен.

Схема питания с переключаемым режимом работы, отвечающая изобретению, дополнительно содержит компаратор недостаточного напряжения 13, в котором выходное напряжение U_вых источника питания сравнивается с вышеупомянутым заданным номинальным напряжением U_ном. Если обнаруживается такое состояние недостаточного напряжения, через блок 12 подается непосредственный сигнал тревоги.

Посредством блоков 7 и 9-13 можно генерировать различные данные сигнала тревоги в разных режимах работы, что описано выше. Вышеупомянутые различные режимы сигналов тревоги и их рабочие состояния также изображены в таблице.

Согласно вышеописанному, можно относительно просто исключить разделительный диод, который прежде был необходим на выходе параллельно соединенных источников питания, работающих по типу переключаемого режима, и который уменьшал их кпд. Кроме того, при помощи схемы, отвечающей изобретению, выходные напряжения источников питания переключаемого режима, подлежащих параллельному соединению, можно регулировать таким образом, чтобы все источники питания продолжали действовать и без нагрузки. Таким образом, работу источников питания можно также непрерывно контролировать в случае очень малой или нулевой нагрузки.

Схема питания с переключаемым режимом работы, отвечающая изобретению, обеспечиваемые ею преимущества были описаны выше посредством исключительно иллюстративного варианта осуществления, и следует понимать, что она допускает некоторую модификацию, особенно в отношении детальной конструкции средств, обеспечивающих различные функции, однако без выхода за рамки защиты, определенные в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к схеме питания с переключаемым режимом работы, содержащей как минимум два источника питания переключаемого режима, которые содержат трансформатор и которые имеют выход, соединенные параллельно. Согласно изобретению, каждый из параллельно соединенных источников питания переключаемого режима содержит средство, которое на выходе опорного напряжения генерирует напряжение, которое пропорционально коэффициенту импульсной нагрузки для напряжения во вторичной обмотке трансформатора, причем выход опорного напряжения каждого из источников питания переключаемого режима, подлежащих параллельному соединению, соединяются друг с другом, и каждый из параллельно соединенных источников питания переключаемого режима также содержит средства для обнаружения тока, текущего через выход опорного напряжения и для генерирования напряжения коррекции, которое пропорционально этому току, чтобы корректировать выходное напряжение (U_вых) источника питания переключаемого режима. Технический результат - повышение кпд. 3 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Схема питания с переключаемым режимом работы, содержащая, по крайней мере, два источника питания 1 с переключаемым режимом работы, которые снабжены трансформаторами 2, каждый из которых подает питание для своего, имеющего выход U_вых, источника питания с переключаемым режимом работы, при этом выходы источников питания с переключаемым режимом работы соединены параллельно, без разделительного диода, отличающаяся тем, что каждый параллельно соединенный источник питания 1 с переключаемым режимом работы содержит средство 4, которое на выходе опорного напряжения U_опор источника питания с переключаемым режимом работы генерирует напряжение, пропорциональное коэффициенту заполнения импульса напряжения во вторичной обмотке трансформатора 2, выходы опорного напряжения U_опор каждого источника питания 1 с переключаемым режимом работы непосредственно соединены друг с другом, причем каждый источник питания 1 с переключаемым режимом работы содержит также средства 5, 6 для контроля тока, который течет через выход опорного напряжения U_опор для генерирования напряжения коррекции U_корр, пропорционального этому току, которое используется для корректировки уровня выходного напряжения U_вых источника питания с переключаемым режимом работы. 2. Схема питания с переключаемым режимом работы по п.1, отличающаяся тем, что каждый источник питания 1 с переключаемым режимом работы, подлежащий параллельному соединению, также содержит компаратор напряжения 7 для сравнения выходного напряжения U_вых источника питания с переключаемым режимом работы с заданным номинальным напряжением U_ном и средство 8 для отключения напряжения коррекции U_корр выходного напряжения, когда выходное напряжение U_вых превышает номинальное напряжение U_ном. 3. Схема питания с переключаемым режимом работы по п.2, отличающаяся тем, что каждый источник питания 1 с переключаемым режимом работы также содержит компаратор напряжения 9 для сравнения опорного напряжения U_опор с заданным минимальным напряжением U_min для индикации работы источника 1 с переключаемым режимом работы и средства 10, 11, 12 для объединения данных о работе и данных о перенапряжении и для подачи сигнала тревоги, зависящего от сочетания вышеупомянутых данных. 4. Схема питания с переключаемым режимом работы по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что каждый источник питания 1 с переключаемым режимом работы также содержит компаратор недостаточного напряжения 13 для сравнения выходного напряжения U_вых источника питания с переключаемым режимом работы с заданным номинальным напряжением U_ном и средство 12 для подачи сигнала тревоги, когда выходное напряжение падает ниже номинального напряжения.