CS255672B1

CS255672B1 - DC voltage converter

Info

Publication number: CS255672B1
Application number: CS862735A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Otys; Jiri Beranek
Original assignee: Vaclav Otys; Jiri Beranek
Priority date: 1986-04-15
Filing date: 1986-04-15
Publication date: 1988-03-15
Also published as: CS273586A1

Abstract

Měnič stejnosměrného napětí je určen zejména pro napájení obvodů, u nichž je požadováno galvanické oddělení, např. pro napájení A/D nebo D/A převodníků v průmyslové elektronice apod. Měnič sestává z řídicího obvodu, jehož vývody jsou spojeny s prvním a druhým součinovým členem TTL s otevřeným kolektorem, jejichž výstupy jsou přes první a druhé kompenzační vinutí připojeny na první a druhý tranzistor, jejichž emitory jsou jednak připojeny na anody diod a jednak na transformátor spojený s kladnou svorkou napájecího napětí. Kolektory tranzistorů jsou připojeny na anody diod a na zápornou svorku napájecího napětí.The DC voltage converter is intended primarily for powering circuits that require galvanic isolation, e.g. for powering A/D or D/A converters in industrial electronics, etc. The converter consists of a control circuit whose terminals are connected to the first and second open-collector TTL product element, whose outputs are connected via the first and second compensation windings to the first and second transistors, whose emitters are connected to the anodes of the diodes and to a transformer connected to the positive terminal of the supply voltage. The collectors of the transistors are connected to the anodes of the diodes and to the negative terminal of the supply voltage.

Description

Vynález se týká měniče stejnosměrného napětí určeného pro přeměnu napájecího napětí na výstupní napětí různé velikosti.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a DC voltage converter for converting a supply voltage into an output voltage of various magnitude.

Dosavadní známá provedení měničů stejnosměrného napět! pracují obvykle jako samokmitajíoí měniče s vlastním buzením. Jejich nevýhodou je menší spolehlivost funkce, zejména při rozběhu, nestálost kmitočtu apod. Proto se v náročnějších aplikacích používají měniče s cizím buzením. Nevýhodou těchto měničů jsou přídavné ztráty v budicích obvodech. Přitom největší část ztrát připadá na buzení koncových tranzistorů. Je to dáno tím, že koncové tranzistory pracují v zapojení se společným emitorem, takže ani zlomek budicího příkonu v obvodech bází se nepřenáší na výstup měniče, nýbrž představuje pouze ztráty.Previous known versions of DC-DC converters! they usually operate as self-exciting inverters with their own excitation. Their disadvantage is lower reliability of function, especially during start-up, frequency instability, etc. Therefore, in more demanding applications are used drivers with foreign excitation. The disadvantage of these converters is the additional losses in the excitation circuits. At the same time, the largest part of the losses is due to the excitation of terminal transistors. This is because the terminal transistors operate in a common emitter connection, so that even a fraction of the excitation power in the base circuits is not transmitted to the inverter output, but only represents losses.

Uvedené nevýhody odstraňuje měnič stejnosměrného napětí podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že první výstup řídicího obvodu je připojen na první vstup prvního součinového členu TTL s otevřeným kolektorem, že druhý výstup řídicího obvodu je připojen na první vstup druhého součinového členu TTL s otevřeným kolektorem a třetí výstup řídicího obvodu je připojen na druhé vstupy obou součinových členů TTL s otevřeným kolektorem. Výstup prvního součinového členu TTL s otevřeným kolektorem je připojen přes první kompenzační vinutí na bázi prvního tranzistoru a výstup druhého součinového členu TTL s otevřeným kolektorem je připojen přes druhé kompenzační vinuti na bázi druhého tranzistoru. Emitor prvního tranzistoru je připojen jednak na katodu první diody a jednak na začátek primárního vinutí a emitor druhého tranzistoru je připojen jednak na katodu druhé diody a jednak na konec primárního vinutí transformátoru. Kolektory obou tranzistorů a anody obou diod jsou připojeny společně na zápornou svorku zdroje napájecího napětí a střed primárního vinutí transformátoru je připojen na kladnou svorku zdroje napájecího napětí.The above-mentioned disadvantages are overcome by the DC voltage converter according to the invention, characterized in that the first control circuit output is connected to the first input of the first open collector TTL, the second control circuit output is connected to the first input of the second open collector TTL and the third control circuit output is connected to the second inputs of both open collector TTL products. The output of the first open collector TTL product is connected through a first compensating winding based on the first transistor and the output of the second open collector TTL product is connected through a second compensating winding based on the second transistor. The emitter of the first transistor is connected both to the cathode of the first diode and to the beginning of the primary winding and the emitter of the second transistor is connected both to the cathode of the second diode and to the end of the primary winding of the transformer. The collectors of both transistors and the anode of both diodes are connected together to the negative terminal of the power supply and the center of the transformer primary winding is connected to the positive terminal of the power supply.

Měnič stejnosměrného napětí podle vynálezu odstraňuje dosavadní nevýhody a jeho hlavní předností je spolehlivá funkce a velká účinnost dosažená tím, že koncové tranzistory pracují v zapojení se společným kolektorem, takže i jejich budicí proudy se transformují na výstup měniče a dále tím, že vlivem kompenzačních vinutí, zapojených v bázích koncových tranzistorů, jsou úbytky napětí na tranzistorech v sepnutém stavu velmi malé. Ke zvýšení účinnosti přispívá také blokování obou koncových tranzistorů v přechodových stavech signálem z třetího výstupu řídicího obvodu.The DC voltage converter according to the invention eliminates the existing disadvantages and its main advantage is a reliable function and high efficiency achieved by the fact that the terminal transistors operate in connection with a common collector, so that their excitation currents are also transformed to the output of the converter. connected in the base of the transistors, the voltage drops on the transistors in the switched state are very small. Also blocking the two transistors in the transient states by a signal from the third output of the control circuit contributes to increasing efficiency.

Praktické provedení měniče stejnosměrného napětí podle vynálezu je blokovým schématem znázorněno na přiloženém obrázku.A practical embodiment of a DC voltage converter according to the invention is shown in the block diagram in the attached figure.

Měnič stejnosměrného napětí podle vynálezu sestává z řídicího obvodu 1^, ze dvou součinových členů 2, 2 TTL s otevřeným kolektorem, ze dvou tranzistorů 2/ !5, ze dvou diod 6_, 2 a z transformátoru 8. s primárním vinutím 9, sekundárním vinutím 10 a kompenzačními vinutími 11, 12. Navzájem jsou propojeny tak, že první výstup a řídicího obvodu 1. je připojfen na první vstup d prvního součinového členu 2 TTL s otevřeným kolektorem, druhý výstup b řídicího obvodu je připojen na první vstup 2 druhého součinového členu 3_TTL s otevřeným kolektorem a třetí výstup c řídicího obvodu 1, je připojen na druhé vstupy e, h obou součinových členů 2, 2 TTL s otevřeným kolektorem. Výstup f prvního součinového členu 2 TTL ³ otevřeným kolektorem je připojen přes první kompenzační vinutí 11 na bázi prvního tranzistoru i a výstup i druhého součinového členu 2 TTL s otevřeným kolektorem je připojen přes druhé kompenzační vinutí 12 na bázi druhého tranzistoru 5. Emitor prvního tranzistoru £ je připojen jednak na katodu první diody 6 a jednak na začátek primárního vinutí 2 transformátoru 2 ³ emitor druhého tranzistoru 2 je připojen jednak na katodu druhé diody 2 ³ jednak na konec primárního vinuti 2 transformátoru 2· Kolektory obou tranzistorů 2» 2 ³ anody obou diod 6, 2 jsou připojeny společně na zápornou svorku 13 zdroje napájecího napětí a střed primárního vinutí 9 transformátoru 2/ na jehož sekundárním vinutí 10 je indukováno výstupní napětí měniče, je připojen na kladnou svorku 14 zdroje napájecího napětí.The DC voltage converter according to the invention consists of a control circuit 10, two open collector TTL products 2, 2, two transistors 25, two diodes 6, 2 and a transformer 8 with a primary winding 9, a secondary winding 10. and the compensating windings 11, 12. They are interconnected such that the first output a of the control circuit 1 is connected to the first input d of the first open collector TTL 2, the second output b of the control circuit is connected to the first input 2 of the second product 3_TTL with the open collector and the third output c of the control circuit 1 is connected to the second inputs e, h of both open collector TTL products 2, 2. The output f of the first open collector TTL ³ is connected via the first compensating winding 11 based on the first transistor i and the output i of the open collector TTL 2 is connected via the second compensating winding 12 based on the second transistor 5. The emitter of the first transistor 6 is connected both to the cathode of the first diode 6 and partly on top of the primary winding 2 of the transformer 2 ³ the emitter of the second transistor 2 is connected both to the cathode of the second diode 2 ^3, first, the end of the primary winding 2 of the transformer 2 · the collectors of both transistors 2 »2 ³ anodes of the two diodes 6 2 are connected together to the negative terminal 13 of the power supply and the center of the primary winding 9 of the transformer 2 / on whose secondary winding 10 the output voltage of the converter is induced is connected to the positive terminal 14 of the power supply.

Měnič stejnosměrného napětí podle vynálezu pracuje tak, že pravoúhlé symetrické a navzájem inverzní signály z výstupů a a b řídicího obvodu 2 uvádějí střídavě do sepnutého stavu výstupy £ a £ prvního a druhého součinového členu £, £ TTL s otevřeným kolekto?:em. V sepnutém stavu je na výstupech f a £ nulová úroveň výstupního napětí, odpovídající potenciálu záporné svorky 13 napájecího napětí. Vzhledem k tomu, že výstupy £ a £ jsou spojeny přes kompenzační vinutí ££, 12 s bázemi tranzistorů £, £, které pracují v zapojení se společným kolektorem, jsou i na jejich emitorech střídavě nulové úrovně napětí, stejné jako na výstupech f a £. To znamená, že začátek a konec primárního vinutí £ transformátoru £ jsou střídavě spínány na potenciál záporné svorky 13 zdroje napájecího napětí, zatímco střed primárního vinutí £ je spojen s kladnou svorkou 14 zdroje napájecího napětí. Tímto způsobem je v sekundárním vinutí 10 transformátoru £ indukováno výstupní napětí měniče. Při každé změně hlavních řídicích signálů řídicího obvodu £ je na jeho třetím výstupu c generován krátký impuls, kterým jsou blokovány současně oba součinové členy £, £ TTL s otevřeným kolektorem. Tím jsou zavírány na krátkou dobu přechodného stavu oba tranzistory £, 5, za účelem snížení ztrát v přechodových stavech.The DC voltage converter according to the invention operates in such a way that the rectangular symmetrical and mutually inverse signals from the outputs a and b of the control circuit 2 alternately switch the outputs a and £ of the first and second open-circuit products,, TT TTL. In the closed state, the outputs f and a have a zero output voltage level corresponding to the potential of the negative terminal 13 of the supply voltage. Since the outputs a and jsou are connected via the compensation windings £, 12 to the bases of the transistors,,,, which operate in common with the collector, their emitters are alternately zero voltage levels, the same as at the outputs f and.. That is, the start and end of the primary winding 4 of the transformer 4 are alternately switched to the potential of the negative terminal 13 of the power supply, while the center of the primary winding 4 is connected to the positive terminal 14 of the power supply. In this way, the output voltage of the converter is induced in the secondary winding 10 of the transformer. With each change of the main control signals of the control circuit 6, a short pulse is generated at its third output c, which simultaneously blocks both the open collector product elements 8, 8 TTL. Thereby, both transistors 5, 5 are closed for a short transient state in order to reduce transient state losses.

Měnič stejnosměrného napětí podle vynálezu je mnohostranně využitelný v elektronice a v mikropočítačové technice. Je vhodný zejména pro napájeni analogových obvodů, u nichž je požadováno galvanické oddělení, z napájecího napětí logických integrovaných obvodů, např. pro napájeni D/A nebo A/D převodníků v průmyslové elektronice apod.The DC voltage converter according to the invention can be used in a wide variety of applications in electronics and microcomputer technology. It is particularly suitable for supplying analog circuits where galvanic separation is required from the supply voltage of logic integrated circuits, eg for supplying D / A or A / D converters in industrial electronics, etc.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A DC voltage converter comprising a control circuit, two open collector TTL products, two transistors, two diodes, and a transformer, characterized in that the first output (a) of the control circuit (1) is connected to the first input (d) of the first product (1). 2) An open collector TTL that the second output (b) of the control circuit (1) is connected to the first input (g) of the second open collector TTL (3) and that the third output (c) of the control circuit (1) is connected on the second inputs (e, h) of both open collector TTL products (2, 3), the output (f) of the first product (2) of the winding (11) based on the first transistor (4) and the output (i) of the second product the open collector TTL (3) is connected via a second compensating winding (12) based on the second transistor (5) and that the emitter of the first transistor (4) is connected both to the cathode of the first diode (6) and to the The winding (9) of the transformer (8) and the emitter of the second transistor (5) are connected both to the cathode of the second diode (7) and to the end of the primary winding (9) of the transformer (8). the anodes of both diodes (6, 7) are connected together to the negative terminal (13) of the power supply and the center of the primary winding (9) of the transformer (8) with the secondary winding (10) is connected to the positive terminal (14) of the power supply.

1 drawing

O \ ΛΛΛΛΛΛΛ /