Адаптивная схема для управления схемой преобразования
Адаптивные схемы (3) для управления схемами (1-2) преобразования для преобразования входных сигналов в импульсные сигналы и для преобразования импульсных сигналов в выходные сигналы снабжены генераторами (30) для формирования сигналов управления в зависимости от входных сигналов и (основная идея) схемами (71-72, 81-83) компенсации для настройки генераторов (30) в зависимости от входной информации для повышения стабильности выходных сигналов, чтобы быть способными подавать относительно постоянные выходные сигналы в нагрузку (6). Адаптивные схемы (3) могут снижать зависимости между входными сигналами и выходными сигналами и могут формировать сигналы управления независимо от выходных сигналов, чтобы уничтожить цепи обратной связи. Входные сигналы могут быть входными напряжениями, выходные сигналы могут быть выходными токами, а входная информация может содержать входные напряжения и номинальные входные напряжения для компенсации отклонений входных напряжений или может содержать номинальные выходные напряжения и входные токи, пропорциональные выходным напряжениям, для компенсации отклонений выходных напряжений. Технический результат - передача постоянного выходного сигнала на нагрузку. 5 н. и 4 з.п. ф-лы, 10 ил.
Изобретение относится к адаптивной схеме для управления схемой преобразования, и также относится к схеме питания, содержащей адаптивную схему и схему преобразования, к устройству, содержащему схему питания, к способу и к компьютерному программному продукту.
Примерами такой схемы преобразования являются схемы преобразования мощности, не исключая другие схемы преобразования. Примерами такой схемы питания являются импульсные источники питания, не исключая другие схемы питания. Примерами такого устройства являются потребительская продукция и непотребительская продукция, не исключая другую продукцию.
WO 2005/036726 A1 раскрывает схему управления, обратный преобразователь DC/AC (постоянного тока в переменный) (схему преобразования), преобразователь мощности (схему питания), содержащий обратный преобразователь DC/AC и схему управления, и жидкокристаллический дисплей (устройство), содержащее преобразователь мощности. В WO 2005/036726 A1 схема управления для управления обратным преобразователем DC/AC формирует часть этого обратного преобразователя DC/AC и присоединена к дополнительной схеме управления (логическим схемам), которая непосредственно управляет затворами транзисторов обратного преобразователя DC/AC.
Цель изобретения, среди прочего, состоит в том, чтобы предложить адаптивную схему для управления схемой преобразования для подачи относительно постоянного выходного сигнала на нагрузку.
Дополнительные цели изобретения, среди прочего, состоят в том, чтобы предложить схему питания, содержащую адаптивную схему и схему преобразования, в устройстве, содержащем схему питания, в способе и в компьютерном программном продукте для подачи относительно постоянного выходного сигнала в нагрузку.
Адаптивная схема для управления схемой преобразования для преобразования входного сигнала в импульсный сигнал и для преобразования импульсного сигнала в выходной сигнал определена содержанием
- входа для приема входного сигнала,
- генератора для формирования сигнала управления в зависимости от входного сигнала,
- выхода для подачи сигнала управления в схему преобразования, и
- схемы компенсации для настройки генератора в зависимости от входной информации для повышения стабильности выходного сигнала.
Адаптивная схема управляет схемой преобразования мощности. Схема преобразования мощности преобразует входной сигнал в импульсный сигнал, а затем преобразует импульсный сигнал в выходной сигнал. Генератор формирует сигнал управления для упомянутого управления схемой преобразования мощности. Посредством введения в дополнение к генератору схемы компенсации, которая настраивает генератор в зависимости от входной информации для повышения стабильности выходного сигнала, схема преобразования мощности может подавать относительно постоянный выходной сигнал в нагрузку.
Вариант осуществления адаптивной схемы согласно изобретению определен пунктом 2 формулы изобретения. Адаптивная схема снижает зависимость между входным сигналом и выходным сигналом и формирует сигнал управления независимо от выходного сигнала. Этот вариант осуществления преимущественно избегает использования неблагоприятной цепи обратной связи со вторичной стороны схемы преобразования мощности на первичную сторону схемы преобразования мощности. Другими словами, этот вариант осуществления подает сигнал управления в зависимости от сигнала первичной стороны и независимо от сигнала вторичной стороны.
Вариант осуществления адаптивной схемы согласно изобретению определен пунктом 3 формулы изобретения. Входным сигналом является входное напряжение, а выходным сигналом является выходной ток, и входная информация содержит входное напряжение и номинальное входное напряжение для компенсации отклонений входного напряжения. Управление схемой преобразования мощности, например, дополнительно снижает зависимость, например, между входным напряжением и, например, выходным током.
Вариант осуществления адаптивной схемы согласно изобретению определен пунктом 4 формулы изобретения. Этот вариант осуществления касается компенсации тока смещения, вызванного отклонениями входного напряжения. Чтобы скомпенсировать ток смещения, входное напряжение должно сравниваться с номинальным входным напряжением, а получающаяся в результате разность должна взвешиваться и подаваться на генератор. Если входное напряжение повышается, частота импульсного сигнала будет слегка понижаться, и наоборот. Как результат может компенсироваться ток смещения. Действие компенсации должно настраиваться коэффициентом k1 усиления усилителя (весовым коэффициентом). Оптимальное значение для k1 зависит от потерь в схеме преобразования мощности.
Вариант осуществления адаптивной схемы согласно изобретению определен пунктом 5 формулы изобретения. Входным сигналом является входное напряжение, а выходным сигналом является выходной ток, и входная информация содержит номинальное входное напряжение и входной ток, пропорциональный выходному напряжению для компенсации отклонений выходного напряжения. Управление схемой преобразования энергии, например, дополнительно снижает зависимость, например, между входным напряжением и, например, выходным током.
Вариант осуществления адаптивной схемы согласно изобретению определен пунктом 6 формулы изобретения. Этот вариант осуществления касается компенсации тока смещения, вызванного отклонением выходного напряжения. Выходное напряжение может детектироваться в нефильтрованном входном токе. Этот входной ток состоит из двух положительных синусоидальных полуволн и может легко измеряться привязанным к земле шунтом. Амплитуда входного тока прямо пропорциональна выходному напряжению. Таким образом, например, посредством использования пикового детектора для входного тока, в сущности, измеряется выходное напряжение. Подвергнутый пиковому детектированию входной ток должен сравниваться с номинальным выходным напряжением, а получающаяся в результате разность должна взвешиваться и подаваться в генератор. Как результат вновь может компенсироваться ток смещения. Действие компенсации должно настраиваться коэффициентом k2 усиления усилителя (весовым коэффициентом). Оптимальное значение для k2 зависит от потерь в схеме преобразования мощности.
Схема питания, как определено пунктом 7 формулы изобретения, содержит адаптивную схему и содержит схему преобразования мощности. Предпочтительно, для такой схемы питания, импульсный сигнал содержит первые импульсы, имеющие первую амплитуду, и содержит вторые импульсы, имеющие вторую амплитуду, отличную от первой амплитуды, и содержит ступени, имеющие третью амплитуду, отличную от первой и второй амплитуд, первая амплитуда является положительной амплитудой, вторая амплитуда является отрицательной амплитудой, а третья амплитуда является, по существу, нулевой амплитудой, и схема преобразования содержит первый и второй, а также третий и четвертый транзисторы, и логические схемы для приема сигнала управления для приведения первого и четвертого транзисторов в проводящее состояние, чтобы создавать первые импульсы, и для приведения второго и третьего транзисторов в проводящее состояние, чтобы создавать вторые импульсы, и для приведения первого и третьего либо второго и четвертого транзисторов в проводящее состояние, чтобы создавать ступени.
Затем вводится импульсный сигнал с тремя разными амплитудами, чтобы создать некоторое количество вариантов выбора управления. Вводится симметричный импульсный сигнал, и четыре транзистора вводятся, например, в полной мостовой конфигурации (H-моста). Логические схемы связывают схему преобразования мощности и адаптивную схему друг с другом.
Предпочтительно, схема преобразования мощности содержит трансформатор или дроссель, схему выпрямления, содержащую один или более выходных диодов, присоединенных ко вторичной стороне трансформатора или дросселя, и конденсатор, последовательно присоединенный к первичной стороне или ко вторичной стороне трансформатора или дросселя. Трансформатор обеспечивает гальваническую изоляцию. Конденсатор создает в сочетании с индуктивностью рассеяния трансформатора и/или в сочетании с дросселем, и/или в сочетании с отдельным дросселем резонансную цепь, имеющую период/частоту резонанса.
Кроме того, предпочтительно, схема преобразования мощности заключает в себе период резонанса, а импульсный сигнал содержит импульс, имеющий ширину импульса, по существу, равную половине периода резонанса, и/или схема преобразования мощности заключает в себе частоту резонанса, а импульсный сигнал содержит импульсы, имеющие частоту импульсов, по существу, равную или меньшую, чем половина частоты резонанса, произведение входного сигнала и частоты импульсов является, по существу, постоянным.
Устройство, как определено пунктом 8 формулы изобретения, содержит схему питания и дополнительно содержит нагрузку для приема выходного сигнала. Нагрузка, например, содержит один или более светоизлучающих диодов или СИД (LED).
Варианты осуществления схемы питания и устройства, а также способа и компьютерного программного продукта (и носителя для хранения и содержания компьютерного программного продукта) соответствуют вариантам осуществления адаптивной схемы.
Могло бы быть понимание, среди прочего, что флуктуация во входном напряжении может иметь следствием флуктуацию в выходном токе, которая должна уничтожаться.
Основная идея, среди прочего, могла бы состоять в том, что в дополнение к генератору должна быть введена схема компенсации, которая настраивает генератор в зависимости от входной информации, для повышения стабильности выходного сигнала.
Среди прочего, решена задача предоставления адаптивной схемы для управления схемой преобразования мощности, которая может подавать относительно постоянный выходной сигнал на нагрузку.
Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны и разъяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже.
На чертежах:
Фиг.1 показывает в виде схемы схему питания согласно изобретению, содержащую адаптивную схему согласно изобретению и схему преобразования мощности,
Фиг.2 показывает в виде схемы преобразователь переменного тока в постоянный ток,
Фиг.3 показывает логические схемы для схемы преобразования мощности,
Фиг.4 показывает сигнал управления и импульсный сигнал,
Фиг.5 показывает первый вариант осуществления адаптивной схемы,
Фиг.6 показывает второй вариант осуществления адаптивной схемы,
Фиг.7 показывает напряжение на конденсаторе и ток через этот конденсатор на первичной стороне схемы преобразования мощности в качестве функции импульсного сигнала,
Фиг.8 показывает выходной ток в качестве функции импульсного сигнала,
Фиг.9 показывает входной ток в качестве функции импульсного сигнала, и
Фиг.10 показывает устройство согласно изобретению.
Схема 1-3 питания согласно изобретению, показанная на Фиг.1, содержит схему 1-2 преобразования мощности и адаптивную схему 3. Схема 1-2 преобразования мощности содержит первую схему 1 и вторую схему 2. Первая схема 1 содержит источник 4 напряжения для формирования входного напряжения Uin через первую и вторую клеммы 15 и 16 источника опорного сигнала. Первая схема 1 дополнительно содержит четыре транзистора 11-14. Первый транзистор 11 имеет первый основной электрод, присоединенный к первой клемме 15 источника опорного сигнала, и имеет второй основной электрод, присоединенный к первому входу 20a второй схемы 2. Второй транзистор 12 имеет первый основной электрод, присоединенный ко второму основному электроду первого транзистора 11, и имеет второй основной электрод, присоединенный ко второй клемме 16 источника опорного сигнала. Третий транзистор 13 имеет первый основной электрод, присоединенный к первой клемме 15 источника опорного сигнала, и имеет второй основной электрод, присоединенный ко второму входу 20b второй схемы 2. Четвертый транзистор 14 имеет первый основной электрод, присоединенный ко второму основному электроду третьего транзистора 13, и имеет второй основной электрод, присоединенный ко второй клемме 16 источника опорного сигнала. Первая схема 1 дополнительно содержит логические схемы 5, присоединенные к адаптивной схеме 3 и к управляющим электродам транзисторов 11-14. Логические схемы 5 будут обсуждены со ссылкой на Фиг.3.
Вторая схема 2 содержит от входа 20a до входа 20b последовательный резонансный контур из конденсатора 27, индуктивности 26 и первичной стороны трансформатора 25. Индуктивность 26 обычно, по меньшей мере частично, формируется паразитной индуктивностью трансформатора 25. Вторая схема 2 дополнительно содержит четыре выходных диода 21-24, присоединенных ко вторичной стороне трансформатора 25 и образующих схему выпрямления, которая, кроме того, присоединена к сглаживающему конденсатору 28 и к нагрузке 6, например, содержащей три последовательных светоизлучающих диода или СИД.
Преобразователь 4 переменного тока в постоянный ток или источник 4 напряжения, показанный на Фиг.2, содержит источник 45 напряжения переменного тока, присоединенный к четырем диодам, образующим дополнительную схему выпрямления, которая, кроме того, присоединена к дополнительному сглаживающему конденсатору 46.
Логические схемы 5, показанные на Фиг.3, содержат триггер 51, принимающий сигнал s(t) управления из адаптивной схемы 3 на входе 50 логических схем 5. Выход Q триггера присоединен к логическому элементу 52 И, который, кроме того, принимает сигнал s(t) управления, а инверсный выход Q триггера присоединен к логическому элементу 53 И, который, кроме того, принимает сигнал s(t) управления. Выход логического элемента 52 И присоединен через повторитель 52a к схеме 54a задержки tdon, а через инвертор 52b - к схеме 54b задержки tdon. Выход логического элемента 53 И присоединен через повторитель 53a к схеме 55a задержки tdon, а через инвертор 53b - к схеме 55b задержки tdon. Соответственные схемы 54a и 54b, а также 55a и 55b задержки tdon присоединены к управляющим электродам соответственных транзисторов 11-14, возможно, через схему 56 сдвига уровня со стороны транзисторов 11 и 12, и схему 57 сдвига уровня со стороны транзисторов 13 и 14.
На Фиг.4 показаны сигнал s(t) управления и импульсный сигнал U1(t), являющийся следствием сигнала s(t) управления. Импульсный сигнал U1(t) содержит первые импульсы, имеющие первую амплитуду +Uin, и содержит вторые импульсы, имеющие вторую амплитуду -Uin, отличную от первой амплитуды, и содержит ступени, имеющие третью амплитуду 0, отличную от первой и второй амплитуд. Предпочтительно, первая амплитуда является положительной амплитудой, вторая амплитуда является отрицательной амплитудой, а третья амплитуда является, по существу, нулевой амплитудой. Импульсный сигнал U1(t), например, присутствует между входами 20a и 20b.
Адаптивная схема 3, показанная на Фиг.5 (первый вариант осуществления), содержит генератор 30 (импульсов) с входом 38 для приема входного напряжения Uin (в более общем смысле: входного сигнала или сигнала первичной стороны) и с выходом 40, который должен присоединяться ко входу 50 для подачи сигнала s(t) управления в логические схемы 5 в зависимости от входного напряжения Uin и независимо от выходного напряжения на нагрузке 6. Генератор 30, кроме того, содержит дополнительный вход 39 для приема опорного тока (в целях затемнения), сигнал s(t) управления, кроме того, зависит от опорного тока. К тому же генератор 30 содержит умножитель 31 для перемножения входного напряжения Uin и сигнала s(t) управления и содержит фильтр 32 нижних частот для фильтрации нижних частот выходного напряжения умножителя, и содержит преобразователь 33 для преобразования выходного напряжения фильтра нижних частот в пропорциональное значение оцененного выходного тока, и содержит элемент 34 для определения разности между опорным током и оцененным выходным током (вычитанием, или, например, сложением опорного тока с инверсией оцененного выходного тока). Генератор 30 дополнительно содержит контроллер 35 для приема разности значений тока и содержит управляемый напряжением генератор 36 колебаний для приема выходного сигнала контроллера, и содержит одновибратор 37 для приема выходного сигнала управляемого напряжением генератора колебаний и для формирования сигнала s(t) управления.
Адаптивная схема 3 дополнительно содержит еще дополнительный вход 73 для приема номинального входного напряжения Uin0 и содержит элемент 71, присоединенный к входам 38 и 73, для определения разности между номинальным входным напряжением Uin0 и данным входным напряжением Uin (вычитанием, или, например, сложением номинального входного напряжения Uin0 с инверсией входного напряжения Uin). Элемент 72 умножения перемножает разность с первым весовым коэффициентом k1 и подает взвешенную разность между номинальным входным напряжением Uin0 и входным напряжением Uin на элемент 34 для прибавления к разности между опорным током и оцененным выходным током фильтра нижних частот.
Таким образом, схема 71-72 компенсации, содержащая элементы 71 и 72, настраивает генератор 30 в зависимости от входной информации в виде (разности между) входного напряжения Uin и номинального входного напряжения Uin0, для повышения стабильности выходного сигнала в виде выходного тока Iout через нагрузку 6. Этот вариант осуществления касается компенсации тока смещения, вызванного отклонениями входного напряжения Uin. Чтобы скомпенсировать ток смещения, входное напряжение Uin должно сравниваться с номинальным входным напряжением Uin0, а получающаяся в результате разность должна взвешиваться и добавляться в генератор 30. Если входное напряжение Uin повышается, частота импульсного сигнала будет слегка понижаться, и наоборот. Как результат ток смещения может компенсироваться. Действие компенсации настраивается весовым коэффициентом k1, который зависит от потерь в схеме 1-2 преобразования мощности.
Адаптивная схема 3, показанная на Фиг.6 (второй вариант осуществления), соответствует показанной на Фиг.5, кроме следующего. Вместо элементов 71 и 72 и еще дополнительного входа 73 адаптивная схема 3 содержит дополнительный вход 84 для приема входного тока Iin, протекающего через источник 4 напряжения, и содержит элемент 81 пикового детектирования, присоединенный к другому входу 84, для выполнения пикового детектирования над входным током Iin. Подвергнутый пиковому детектированию входной ток пропорционален выходному напряжению Uout, и элемент 82 определяет разность между этим оцененным выходным напряжением Uout и номинальным выходным напряжением Uout0, приходящим через еще один другой вход 85 (вычитанием, или, например, сложением выходного напряжения Uout и инвертированного варианта номинального выходного напряжения Uout0). Элемент 83 умножения перемножает эту разность со вторым весовым коэффициентом k2 и подает взвешенную разность между оцененным выходным напряжением Uout и номинальным выходным напряжением Uout0 на элемент 34 для прибавления к разности между опорным током и оцененным выходным током.
Таким образом, схема 81-83 компенсации, содержащая элементы 81, 82 и 83, настраивает генератор 30 в зависимости от входной информации, содержащей (разность между) номинальное выходное напряжение Uout0 и подвергнутый пиковому детектированию входной ток Iin, для повышения стабильности выходного сигнала в виде выходного тока Iout через нагрузку 6. Этот вариант осуществления касается компенсации тока смещения, вызванного отклонением выходного напряжения Uout. Выходное напряжение Uout может детектироваться в нефильтрованном входном токе. Этот входной ток Iin состоит из двух положительных синусоидальных полуволн и может легко измеряться привязанным к земле шунтом. Амплитуда входного тока Iin прямо пропорциональна выходному напряжению Uout. Таким образом, например, посредством использования пикового детектора для пикового детектирования входного тока Iin практически измеряется выходное напряжение Uout. Подвергнутый пиковому детектированию входной ток должен сравниваться с номинальным выходным напряжением Uout0, а получающаяся разница должна взвешиваться и добавляться в генератор 30. Как результат вновь может компенсироваться ток смещения. Действие компенсации настраивается весовым коэффициентом k2, который зависит от потерь в схеме 1-2 преобразования.
На Фиг.7 напряжение Uc(t) на конденсаторе 27 и ток I1(t) через этот конденсатор 27 на первичной стороне схемы 1-2 преобразования мощности показаны в качестве функции импульсного сигнала U1(t).
На Фиг.8 выходной ток Id(t), являющийся масштабированным трансформатором и выпрямленным током на вторичной стороне схемы 1-2 преобразования мощности, показан в качестве функции импульсного сигнала U1(t).
На Фиг.9 входной ток Iin(t), протекающий через источник 4 напряжения на первичной стороне схемы 1-2 преобразования мощности, показан в качестве функции импульсного сигнала U1(t).
Устройство 10 согласно изобретению, показанное на Фиг.10, содержит схему 1-2 преобразования мощности и адаптивную схему 3, а также нагрузку 6 и источник 4 напряжения, на этот раз расположенный вне схемы 1-2 преобразования мощности.
В целом, была создана топология формирователя с гальванической изоляцией и схема управления для светоизлучающих диодов или СИД. Входное напряжение Uin может быть нестабилизированным напряжением постоянного тока. Формирователь состоит из транзисторного H-моста 11-14, адаптивной схемы 3 для H-моста 11-14, трансформатора 25, последовательного конденсатора 27, диодного моста 21-24 и сглаживающего выходного конденсатора 28. На выходе может добавляться последовательное соединение СИД.
Трансформатор 25 служит для гальванической изоляции и может адаптировать уровень напряжения, например, с 300 В до 30 В. Резонансная топология образуется паразитной индуктивностью 26 трансформатора 25 и последовательным конденсатором 27. Таким образом, паразитная индуктивность рассеяния трансформатора 25 может быть частью формирователя. Вопреки основанным на широтно-импульсной модуляции преобразователям, таким как прямоходовые и обратноходовые топологии, здесь индуктивности рассеяния минимизироваться не нужно. Это имеет преимущество для конструкции изоляции и обмотки и таким образом удерживает себестоимость низкой. Индуктивность рассеяния также может расширяться дополнительным индуктивным элементом.
Адаптивная схема 3 и логические схемы 5 формируют знакопеременные положительные и отрицательные импульсы напряжения с постоянной длительностью импульса. Между этими импульсами напряжения H-мост 11-14 должен оставаться в состоянии свободного хода в течение закладываемого времени. Отсюда выход управляется частотой следования. Если частота резонанса схемы адаптирована надлежащим образом под ширину импульса напряжения и если количество СИД удовлетворяет рабочему диапазону напряжений схемы, был создан идеальный формирователь питания СИД, который демонстрирует следующие признаки:
- Ток в формирователе становится синусоидальным и он является нулевым в моменты переключения. Это уничтожает коммутационные потери и минимизирует электромагнитные помехи (EMI).
- Средний ток в СИД пропорционален входному напряжению постоянного тока формирователя и рабочей частоте. Это означает, что падения напряжений СИД не оказывают влияния на ток на большом диапазоне нагрузок. Если произведение входного напряжения постоянного тока на частоту сохраняется постоянным, средний ток в СИД также постоянен. Более того, ток СИД может меняться от номинального значения вплоть до нуля.
- Система формирователя СИД не требует ни датчиков, ни элементов управления на вторичной стороне (СИД).
- Изменения параметров СИД не оказывают влияния на ток в СИД. Это также учитывает короткое замыкание одиночного СИД. Среднее падение напряжения СИД может меняться между 33% и 100%.
- Номинальное выходное напряжение может устанавливаться коэффициентом трансформации трансформатора 25.
- Система освещения вполне пригодна для питающей сети.
- Функция затемнения может легко вводиться в действие.
- Элемент питания и управления может быть интегрирован в интеллектуальную силовую ИС (интегральную схему, IC).
К тому же, в частности, любое нестабилизированное напряжение Uin постоянного тока может использоваться для питания формирователя. Это напряжение может формироваться из сети переменного тока посредством использования дополнительного диодного моста 41-44 и дополнительного сглаживающего конденсатора 46. Силовая часть формирователя состоит из H-моста, реализованного 4-мя транзисторами 11-14. Эти транзисторы 11-14 управляются адаптивной схемой 3 через логические схемы 5. Схемы сдвига уровня напряжения могут использоваться в качестве средств сопряжения между управляющими электродами транзисторов 11-14 и логическими схемами 5.
Выходные клеммы H-моста 11-14 присоединены к первичной обмотке трансформатора 25 через последовательный конденсатор 27. Вторичная обмотка трансформатора 25 питает диодный мост 21-24. Этот диодный мост 21-24 выпрямляет напряжение переменного тока с трансформатора 25, и сглаживающий конденсатор 28 используется для сглаживания выходного напряжения Uout. Последовательное соединение произвольного количества СИД питается выходным напряжением Uout.
Последовательный конденсатор 27 и паразитная индуктивность 26 трансформатора 25 образуют резонансный контур с частотой fres = (2π)-1 (L26C27)-Ѕ = (Tres)-1 резонанса и с резонансным полным сопротивлением Zres = (L26/C27)-Ѕ. H-мост 11-14 формирует поочередно положительные и отрицательные импульсы напряжения (+Uin или -Uin). Положительный импульс напряжения возникает, если транзистор 11 и транзистор 14 находятся во включенном состоянии, наряду с тем, что отрицательный импульс напряжения может устанавливаться с включением транзисторов 12 и 13. Между импульсами напряжения H-мост 11-14 обеспечивает тракт свободного хода, который может выполняться либо включением 11 и 13 либо включением 12 и 14. Временная длительность ton положительных и отрицательных импульсов предпочтительно настраиваются равными половине периода ton = Tres/2 резонанса, не исключая других настроек.
Если длительность импульса постоянна, частота fs может использоваться в качестве параметра управления. Ее максимальное значение должно ограничиваться fmax = fres/2 > fs. Фиг.4 показывает характеристическую волну выходного напряжения H-моста 11-14, а также основную функцию s(t) переключения, формируемую внутри адаптивной схемы 3.
Номинальное выходное напряжение Uout может определяться количеством СИД, соединенных последовательно, и их падениями напряжения. Оно могло оставаться в пределах диапазона напряжений N2 Uin / (3 N1) < Uout < N2 Uin / N1, в силу чего N2 представляет количество витков вторичной обмотки, а N1 представляет количество витков первичной обмотки трансформатора 25. Если условия удовлетворены, два следующих один за другим синусоидальных полуволновых импульса тока отбираются из H-моста 11-14 за каждый импульс напряжения. Соответствующий ток I1(t) представлен на Фиг.7 для определенной рабочей точки. Более того, это изображение также иллюстрирует получающееся в результате напряжение Uc(t) на последовательном конденсаторе 27.
Пренебрегая током намагничивания, вторичный ток трансформатора 25 пропорционален первичному току, I2 = I1 N1 / N2. Вторичный ток трансформатора выпрямляется диодным мостом 21-24. Вследствие сглаживающего конденсатора 28 выходной постоянный ток протекает в нагрузке 6, который равен среднему значению выпрямленного вторичного тока трансформатора.
Выходной ток и соответственно ток СИД пропорционален частоте и входному напряжению: Iout = 2 Uin N1 fs / (Zres π N2 fres). Поскольку входное напряжение Uin меняется в зависимости от напряжения сети и вследствие пульсации напряжения, вызванной небольшим дополнительным сглаживающим конденсатором 46, частота fs может адаптироваться таким образом, что произведение Uin и fs, а соответственно выходной ток Iout сохраняется относительно постоянным.
Это может достигаться адаптивной схемой 3, без исключения других схем, таких как схемы управления. На первом этапе импульсы напряжения без знака, которые должны формироваться переключательной функцией s(t), и входное напряжение Uin постоянного тока фильтруются фильтром нижних частот (например, RC-цепью). Получающееся в результате напряжение постоянного тока является пропорциональным произведению напряжения и частоты. Это напряжение преобразуется в ток посредством преобразователя 33 и сравнивается с опорным током, а разность задает рабочую частоту fs через контроллер 35. Кроме того, контроллер 35 управляет управляемым напряжением генератором 36 колебаний, который формирует fs и который запускает одновибратор 37, который формирует сигнал s(t) управления с импульсами, имеющими длительность ton импульса, и т.д. Предпочтительно, но не исключительно, ton =1/(2 fres). Включение схем 54a, 54b, 55a, 55b задержки привносит временную задержку tdon для избежания короткого замыкания в H-мосте 11-14.
Возможными модификациями являются:
- Вместо MOSFET (полевых транзисторов на основе перехода металл-оксид-полупроводник) может использоваться любая другая транзисторная технология.
- Сглаживающий конденсатор 28, присоединенный параллельно СИД, может быть опущен, и последовательный конденсатор 27 может быть расположен на первичной и/или вторичной стороне трансформатора.
- Тракт свободного хода H-моста 11-14 мог бы всегда реализовываться включением 12 и 14. В этом случае время пребывания во включенном состоянии верхних транзисторов 11 и 13 ограничено постоянной длительностью ton импульса, каковое является преимуществом.
- Входной выпрямитель может быть реализован компенсацией коэффициента мощности схемой выпрямителя PFC.
- Формирователь может быть реализован без трансформатора 25, но с дросселем, таким как последовательный индуктивный элемент для формирования резонансной топологии.
- Полномостовой выходной выпрямитель 21 -24 также мог бы быть замещен комбинацией секционированной выходной обмотки плюс только два диода с преимуществом экономии двух диодов и получения меньших потерь прямой проводимости диода (но за цену необходимости второй обмотки и, может быть, получения асимметричных пиковых токов СИД для положительного и отрицательного входного напряжения трансформатора).
Это изобретение могло бы использоваться для стенового наполнения, задней подсветки ЖКД (жидкокристаллического дисплея, LCD) и общего освещения, не исключая других применений с нагрузками в виде СИД или в виде не СИД.
Подводя итог, адаптивные схемы 3 для управления схемами 1-2 преобразования для преобразования входных сигналов в импульсные сигналы и для преобразования импульсных сигналов в выходные сигналы снабжены генераторами 30 для формирования сигналов управления в зависимости от входных сигналов и (основная идея) схемами 71-72, 81-83 компенсации для настройки генераторов 30 в зависимости от входной информации для повышения стабильности выходных сигналов, чтобы быть способными подавать относительно постоянные выходные сигналы в нагрузку 6. Адаптивные схемы 3 могут снижать зависимости между входными сигналами и выходными сигналами и могут формировать сигналы управления независимо от выходных сигналов, чтобы уничтожить цепи обратной связи. Входные сигналы могут быть входными напряжениями, выходные сигналы могут быть выходными токами, а входная информация может содержать входные напряжения и номинальные входные напряжения для компенсации отклонений входных напряжений или может содержать номинальные выходные напряжения и входные токи, пропорциональные выходным напряжениям, для компенсации отклонений выходных напряжений.
Должно быть отмечено, что вышеупомянутые варианты осуществления скорее иллюстрируют, чем ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники будут способны сконструировать многочисленные альтернативные варианты осуществления, не выходя из объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любые символы ссылок, размещенные между круглыми скобками, не должны истолковываться в качестве ограничивающих формулу изобретения. Использование глагола «содержать» и его спряжений не исключает наличия элементов или этапов, иных, чем изложенные в формуле изобретения. Использование единственного числа при описании элемента не исключает наличия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано посредством аппаратных средств, содержащих несколько отдельных элементов, и посредством подходящим образом запрограммированного компьютера. В пункте формулы изобретения об устройстве, перечисляющем несколько средств, некоторые из этих средств могут быть воплощены одним и тем же элементом аппаратных средств. Простое обстоятельство, что определенные критерии перечислены во взаимно разных зависимых пунктах формулы изобретения, не служит признаком того, что сочетание этих критериев не может быть использовано с выгодой.
1. Адаптивная схема (3) для управления схемой (1-2) преобразования для преобразования входного сигнала в импульсный сигнал и для преобразования импульсного сигнала в выходной сигнал, каковая адаптивная схема (3) содержит вход (38) для приема входного сигнала, генератор (30) для формирования сигнала управления в зависимости от входного сигнала, выход (40) для подачи сигнала управления на схему (1-2) преобразования, и схему (71-72, 81-83) компенсации для настройки генератора (30) в зависимости от входной информации для повышения стабильности выходного сигнала, при этом, адаптивная схема (3) выполнена с возможностью снижения зависимости между входным сигналом и выходным сигналом и формирования сигнала управления независимо от выходного сигнала.
2. Адаптивная схема (3) по п.1, в которой входным сигналом является входное напряжение, а выходным сигналом является выходной ток, и входная информация содержит входное напряжение и номинальное входное напряжение для компенсации отклонений входного напряжения.
3. Адаптивная схема (3) по п.2, в которой генератор (30) содержит умножитель (31) для перемножения входного напряжения и сигнала управления, фильтр (32) нижних частот для фильтрации нижних частот выходного сигнала умножителя, преобразователь (33) для преобразования выходного сигнала фильтра нижних частот в преобразованный выходной сигнал фильтра нижних частот, элемент (34) для определения разности между преобразованным выходным сигналом фильтра нижних частот и взвешенной разностью между входным напряжением и номинальным входным напряжением, контроллер (35) для приема выходного сигнала элемента, управляемый напряжением генератор (36) колебаний для приема выходного сигнала контроллера, и
одновибратор (37) для приема выходного сигнала управляемого напряжением генератора колебаний и для формирования сигнала управления.
4. Адаптивная схема (3) по п.1, в которой входным сигналом является входное напряжение, а выходным сигналом является выходной ток, и входная информация содержит номинальное выходное напряжение и входной ток, который пропорционален выходному напряжению, для компенсации отклонений выходного напряжения.
5. Адаптивная схема (3) по п.4, в которой генератор (30) содержит умножитель (31) для перемножения входного напряжения и сигнала управления, фильтр (32) нижних частот для фильтрации нижних частот выходного сигнала умножителя, преобразователь (33) для преобразования выходного сигнала фильтра нижних частот в преобразованный выходной сигнал фильтра нижних частот, элемент (34) для определения разности между преобразованным выходным сигналом фильтра нижних частот и взвешенной разностью между номинальным выходным напряжением и подвергнутым пиковому детектированию входным током, контроллер (35) для приема выходного сигнала элемента,
управляемый напряжением генератор (36) колебаний для приема выходного сигнала контроллера и одновибратор (37) для приема выходного сигнала управляемого напряжением генератора колебаний и для формирования сигнала управления.
6. Схема (1-3) питания, содержащая адаптивную схему (3) по п.1 и содержащая схему (1-2) преобразования.
7. Устройство (10), содержащее схему (1-3) питания по п.6 и дополнительно содержащее нагрузку (6) для приема выходного сигнала.
8. Способ для управления схемой (1-2) преобразования для преобразования входного сигнала в импульсный сигнал и для преобразования импульсного сигнала в выходной сигнал, каковой способ содержит этапы, на которых принимают входной сигнал, формируют сигнал управления в зависимости от входного сигнала, подают сигнал управления в схему преобразования и настраивают формирование в зависимости от входной информации для повышения стабильности выходного сигнала, при этом способ выполнен с возможностью снижения зависимости между входным сигналом и выходным сигналом и формирования сигнала управления независимо от выходного сигнала.
9. Носитель для хранения и содержания компьютерного программного продукта для выполнения этапов способа по п.8.
