Повышение надежности вторичного источника питания постоянного тока резервированием сигналов обратной связи
Another Title
Improving the Reliability of DC-DC Power Supply by Reserving Feedback Signals
Bibliographic entry
Шпенст, В. А. Повышение надежности вторичного источника питания постоянного тока резервированием сигналов обратной связи = Improving the Reliability of DC-DC Power Supply by Reserving Feedback Signals / В. А. Шпенст, Е. А. Орел // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. – 2021. – № 5. – С. 408-420.
Abstract
В статье рассматривается проблема повышения надежности импульсных источников вторичного электропитания постоянного тока. Актуальность работы связана со значимостью электропитания в современной электронной технике, поскольку от исправности источников напрямую зависит качество работы электроприборов-потребителей, в том числе критически важных. Объектом исследования являются цепи обратной связи, осуществляющие стабилизацию параметров электропитания потребителей. Выход из строя указанных цепей чаще всего происходит из-за деградации электронных компонентов схемы в жестких условиях эксплуатации и при сильных механических перегрузках и опасен бесконтрольным увеличением выходного напряжения и тока источника. Чтобы этого избежать, авторами предложен способ резервирования сигналов обратной связи по напряжению, реализованный на базе источника, выполненного по обратноходовой топологии. Сигналы обратной связи формируются с оптрона, расположенного на стороне нагрузки, и с дополнительной обмотки силового трансформатора, вместе образуя два независимых контура регулирования выходного напряжения. В каждый момент времени стабилизацию осуществляет только один контур. При выходе из строя первого контура второй способен заменить его работу. Представленный способ не требует цифровой обработки сигналов и микропроцессорного управления и может быть реализован на базе доступных аналоговых микросхем, осуществляющих широтно-импульсное регулирование выходного напряжения источника. В результате решается проблема аварийного отказа цепей обратной связи, повышается надежность работы электрооборудования. Правильность предлагаемого подхода подтверждена результатами имитационного компьютерного моделирования в программе MatLab-Simulink. Полученные результаты могут использоваться при проектировании отказоустойчивых вторичных источников электропитания для работы в жестких условиях эксплуатации.
Abstract in another language
The paper deals with the problem of improving the reliability of DC-DC power supplies with pulse-width modulation. The topicality of the work is related to the importance of power supply issues in modern electronics, since the quality of operation of consumer electrical appliances, including critical ones, directly depends on the serviceability of sources. The object of the study is feedback circuits aimed at stabilization of the parameters of power supply of consumers. Failures of the mentioned feedback circuits most often occurs due to the electronic components degradation under harsh operating conditions as well as under severe mechanical overloads. Such failures are dangerous for uncontrolled increase of power supply output voltage and output current. To avoid this, a new method of reserving voltage feedback signals is presented in the paper which is implemented on the basis of flyback supply topology. Feedback signals are formed from the optocoupler located on the load side and from the auxiliary winding of the power transformer, together forming two independent output voltage control circuits. Only one circuit performs stabilization at any given moment of time. If one of these circuits fails, the second one can simply replace it in its operation. The proposed method does not require any digital signal processing algorithms or microprocessor control modules and can be implemented on the basis of cheap, widely available analog chips that perform pulse-width control of the output voltage. As a result, the problem of sudden feedback loop failure is solved and the reliability of electrical equipment is increased. The validity of the proposed method is confirmed by the results of computer simulation with the use of MatLab-Simulink environment. The obtained results can be used in design of fault-tolerant secondary power supplies that operate in harsh operating conditions.
View/
Collections
- № 5[7]