MD841Z - Converter of direct current voltage to direct current voltage - Google Patents
Converter of direct current voltage to direct current voltage Download PDFInfo
- Publication number
- MD841Z MD841Z MDS20140068A MDS20140068A MD841Z MD 841 Z MD841 Z MD 841Z MD S20140068 A MDS20140068 A MD S20140068A MD S20140068 A MDS20140068 A MD S20140068A MD 841 Z MD841 Z MD 841Z
- Authority
- MD
- Moldova
- Prior art keywords
- converter
- transformer
- capacitor
- direct current
- current voltage
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 54
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 4
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 3
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Invenţia se referă la electrotehnică, şi anume la convertoarele de tensiune de curent continuu în tensiune de curent continuu. The invention relates to electrical engineering, namely to DC voltage to DC voltage converters.
Este cunoscut convertorul de tensiune de curent continuu în tensiune de curent continuu în baza cheilor electronice, care conţine o sursă de curent continuu, un condensator de filtrare, două chei electronice de comutaţie, două diode de returnare, un transformator de frecvenţă înaltă cu patru înfăşurări, o punte de redresare, care constă din trei chei electronice, o inductanţă de stocare în ciclu a energiei şi un condensator de filtrare [1]. The DC-DC voltage converter based on electronic switches is known, which contains a DC source, a filtering capacitor, two electronic switching switches, two flyback diodes, a high-frequency transformer with four windings, a rectifier bridge, which consists of three electronic switches, a cycling energy storage inductance and a filtering capacitor [1].
Dezavantajul dispozitivului constă în faptul că în acesta se utilizează un număr mare de elemente semiconductoare active şi pasive, ceea ce conduce la majorarea costului dispozitivului şi a pierderilor de energie în acesta. Totodată, în convertorul de acest tip au loc pierderi mai mari de energie din cauza comutării cheilor în regim activ şi este necesar un bloc funcţional separat pentru limitarea supratensiunilor de comutaţie pe aceste chei. La majorarea costului şi creşterea pierderilor de energie contribuie şi faptul că transformatorul de frecvenţă înaltă funcţionează numai pe durata timpului egală cu durata semiundei şi, ca urmare, acest transformator are o masă sporită. The disadvantage of the device is that it uses a large number of active and passive semiconductor elements, which leads to an increase in the cost of the device and energy losses in it. At the same time, in the converter of this type there are greater energy losses due to the switching of the keys in the active mode and a separate functional block is required to limit the switching overvoltages on these keys. The fact that the high-frequency transformer operates only for a time equal to the duration of the half-wave and, as a result, this transformer has an increased mass also contributes to the increase in cost and energy losses.
Este cunoscut, de asemenea, dispozitivul pentru convertizarea energiei în baza cheilor electronice, care conţine o sursă de curent continuu, un condensator de filtrare, patru chei electronice de comutaţie, un transformator de frecvenţă înaltă cu trei înfăşurări, două inductanţe de comutaţie şi una de acumulare, o punte de redresare, care constă din două diode şi condensatoare de filtrare [2]. The device for converting energy based on electronic keys is also known, which contains a direct current source, a filtering capacitor, four electronic switching keys, a high-frequency transformer with three windings, two switching and one storage inductances, a rectifier bridge, which consists of two diodes and filtering capacitors [2].
Dezavantajul dispozitivului constă în faptul că în acesta se utilizează un număr mare de elemente semiconductoare active şi pasive, care conduce la majorarea costului dispozitivului şi a pierderilor de energie în acesta. Totodată, în dispozitiv se utilizează un transformator de frecvenţă înaltă cu trei înfăşurări, ceea ce duce la mărirea masei, deci şi a costului şi pierderilor de energie în acest transformator. În dispozitiv se utilizează şi un număr mare de elemente feromagnetice. The disadvantage of the device is that it uses a large number of active and passive semiconductor elements, which leads to an increase in the cost of the device and energy losses in it. At the same time, a high-frequency transformer with three windings is used in the device, which leads to an increase in the mass, and therefore the cost and energy losses in this transformer. The device also uses a large number of ferromagnetic elements.
Mai este cunoscut dispozitivul de convertizare a energiei în baza cheilor electronice, care conţine o sursă de curent continuu, două condensatoare de filtrare, două chei electronice de comutaţie, două condensatoare de comutaţie, un transformator de frecvenţă înaltă cu trei înfăşurări, două bobine de inductanţă pentru comutaţie şi o bobină pentru stocarea energiei în ciclul de funcţionare, o punte de redresare, care constă din trei diode şi un condensator de filtrare [3]. Also known is the energy conversion device based on electronic keys, which contains a direct current source, two filtering capacitors, two electronic switching keys, two switching capacitors, a high-frequency transformer with three windings, two inductance coils for switching and a coil for storing energy in the operating cycle, a rectifier bridge, which consists of three diodes and a filtering capacitor [3].
Dezavantajul dispozitivului constă în faptul că în acesta se utilizează un număr mare de elemente semiconductoare pasive, care conduce la majorarea costului dispozitivului şi a pierderilor de energie în acesta. Totodată, în dispozitiv se utilizează un transformator de frecvenţă înaltă cu trei înfăşurări, ceea ce duce la mărirea masei, deci şi a costului şi pierderilor de energie în transformator. În dispozitiv se utilizează şi un număr mare de elemente feromagnetice. The disadvantage of the device is that it uses a large number of passive semiconductor elements, which leads to an increase in the cost of the device and energy losses in it. At the same time, a high-frequency transformer with three windings is used in the device, which leads to an increase in the mass, and therefore the cost and energy losses in the transformer. The device also uses a large number of ferromagnetic elements.
Problema pe care o rezolvă invenţia constă în majorarea randamentului şi micşorarea costului convertorului de tensiune de curent continuu în tensiune de curent continuu. The problem that the invention solves consists in increasing the efficiency and decreasing the cost of the DC-DC converter.
Convertorul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un condensator de filtrare, două condensatoare de frecvenţă, conectate între ele în serie, şi două chei electronice, conectate între ele în serie, toate conectate în paralel la ieşirile unei surse de curent continuu. Între nodul de conexiune al condensatoarelor şi nodul de conexiune al cheilor electronice este conectată înfăşurarea primară a unui transformator de frecvenţă înaltă, miezul feromagnetic al căruia este executat cu întrefier. În paralel cu înfăşurarea primară a transformatorului este conectat un condensator de comutaţie. La ieşirile înfăşurării secundare a transformatorului este conectată o bobină de inductanţă. Convertorul mai include un condensator de filtrare, care este conectat în paralel la bobină printr-un element semiconductor, totodată bornele condensatorului formează bornele de conectare a sarcinii. The converter, according to the invention, eliminates the above-mentioned disadvantages by including a filtering capacitor, two frequency capacitors, connected in series with each other, and two electronic switches, connected in series with each other, all connected in parallel to the outputs of a direct current source. Between the connection node of the capacitors and the connection node of the electronic switches is connected the primary winding of a high-frequency transformer, the ferromagnetic core of which is made with an air gap. In parallel with the primary winding of the transformer is connected a switching capacitor. An inductance coil is connected to the outputs of the secondary winding of the transformer. The converter also includes a filtering capacitor, which is connected in parallel to the coil through a semiconductor element, at the same time the terminals of the capacitor form the terminals for connecting the load.
Rezultatul tehnic al invenţiei constă în majorarea randamentului şi micşorarea costului de confecţionare a convertorului de tensiune de curent continuu în tensiune de curent continuu. The technical result of the invention consists in increasing the efficiency and reducing the cost of manufacturing the DC voltage to DC voltage converter.
Micşorarea costului de confecţionare a convertorului se asigură prin simplificarea schemei electrice a convertorului datorită excluderii mai multor elemente funcţionale, în comparaţie cu cea mai apropiată soluţie: sunt excluse două diode de redresare şi două bobine de inductanţă, utilizate în cea mai apropiată soluţie pentru comutaţie. De asemenea, în convertor se utilizează un singur transformator de frecvenţă înaltă cu două înfăşurări, pe când în cea mai apropiată soluţie se utilizează un transformator de frecvenţă cu trei înfăşurări, ceea ce asigură micşorarea masei de material conductor al înfăşurărilor şi masei de materiale feromagnetice, ce, de asemenea, contribuie la micşorarea costului de confecţionare a transformatorului şi, ca urmare, a convertorului. Micşorarea costului de confecţionare a convertorului se datorează, de asemenea, micşorării numărului de legături dintre elementele funcţionale. The reduction of the cost of manufacturing the converter is ensured by simplifying the electrical diagram of the converter due to the exclusion of several functional elements, compared to the closest solution: two rectifier diodes and two inductance coils, used in the closest solution for switching, are excluded. Also, a single high-frequency transformer with two windings is used in the converter, while in the closest solution a frequency transformer with three windings is used, which ensures the reduction of the mass of the conductive material of the windings and the mass of ferromagnetic materials, which also contributes to the reduction of the cost of manufacturing the transformer and, consequently, of the converter. The reduction of the cost of manufacturing the converter is also due to the reduction of the number of connections between the functional elements.
Majorarea randamentului convertorului este o urmare a micşorării numărului de elemente semiconductoare pasive, adică a excluderii a două diode de redresare din schema funcţională a celei mai apropiate soluţii, şi a micşorării numărului de elemente inductive, deoarece în schema funcţională a convertorului se utilizează o singură inductanţă, în comparaţie cu cele trei elemente inductive, utilizate în schema celei mai apropiate soluţii. Excluderea acestor elemente, deci şi a pierderilor în ele, contribuie la majorarea randamentului convertorului. De asemenea, la majorarea randamentului contribuie şi utilizarea unui transformator de frecvenţă cu două înfăşurări cu o masă totală mai mică a materialelor active, în comparaţie cu transformatorul de frecvenţă cu trei înfăşurări, utilizat în cea mai apropiată soluţie, deci şi pierderile în acest transformator sunt mai mici, ceea ce asigură majorarea randamentului convertorului. The increase in the converter efficiency is a result of the reduction in the number of passive semiconductor elements, i.e. the exclusion of two rectifier diodes from the functional diagram of the closest solution, and the reduction in the number of inductive elements, because in the functional diagram of the converter a single inductance is used, compared to the three inductive elements used in the diagram of the closest solution. The exclusion of these elements, and therefore the losses in them, contributes to the increase in the converter efficiency. Also, the use of a two-winding frequency transformer with a lower total mass of active materials, compared to the three-winding frequency transformer used in the closest solution, therefore the losses in this transformer are also lower, which ensures the increase in the converter efficiency.
Invenţia se explică prin desenele din fig. 1 şi 2, care reprezintă: The invention is explained by the drawings in Fig. 1 and 2, which represent:
- fig. 1, schema echivalentă a convertorului; - Fig. 1, equivalent circuit diagram of the converter;
- fig. 2, diagrama impulsurilor de comandă a cheilor electronice 5 şi 6 şi formelor curbelor de tensiune şi curent în elementele convertorului. - Fig. 2, diagram of the control pulses of the electronic keys 5 and 6 and the shapes of the voltage and current curves in the converter elements.
Enumerarea poziţiilor din fig. 1: Enumeration of positions in Fig. 1:
1 - sursa de curent continuu; 2 - condensatorul de filtrare; 3, 4 - condensatoare de frecvenţă; 5, 6 - chei electronice; 7 - înfăşurarea primară a transformatorului 8 de frecvenţă înaltă; 8 - transformator de frecvenţă înaltă; 9 - înfăşurarea secundară a transformatorului 8 de frecvenţă înaltă; 10 - condensatorul de comutaţie; 11 - bobina de inductanţă pentru stocarea în ciclu a energiei; 12 - elementul semiconductor; 13 - condensatorul de filtrare; 14 - sarcina. 1 - DC power source; 2 - filter capacitor; 3, 4 - frequency capacitors; 5, 6 - electronic keys; 7 - primary winding of high-frequency transformer 8; 8 - high-frequency transformer; 9 - secondary winding of high-frequency transformer 8; 10 - switching capacitor; 11 - inductance coil for energy storage in the cycle; 12 - semiconductor element; 13 - filter capacitor; 14 - load.
Explicarea poziţiilor din fig. 2: Explanation of the positions in Fig. 2:
V6 - forma impulsului de comandă, aplicat la cheia electronică 6; V6 - the shape of the control pulse, applied to the electronic key 6;
V5 - forma impulsului de comandă, aplicat la cheia electronică 5; V5 - the shape of the control pulse, applied to the electronic key 5;
U6 - forma curbei tensiunii la cheia electronică 6; U6 - shape of the voltage curve at electronic key 6;
US - forma curbei tensiunii la sarcina 14; US - shape of the voltage curve at load 14;
U34 - forma curbei tensiunii în nodul de conexiune al condensatoarelor 3 şi 4 de frecvenţă; U34 - shape of the voltage curve in the connection node of frequency capacitors 3 and 4;
IC - forma curbei curentului în punctul de conexiune a nodului de conexiune al condensatoarelor 3 şi 4 şi înfăşurării primare 7 a transformatorului 8; IC - the shape of the current curve at the connection point of the connection node of capacitors 3 and 4 and the primary winding 7 of transformer 8;
I6 - forma curbei curentului, ce trece prin cheia electronică 6; I6 - the shape of the current curve, which passes through the electronic key 6;
I5 - forma curbei curentului, ce trece prin cheia electronică 5; I5 - the shape of the current curve, which passes through the electronic key 5;
U12 - forma curbei tensiunii la elementul semiconductor 12; U12 - shape of the voltage curve at semiconductor element 12;
I12 - forma curbei curentului, ce trece prin elementul semiconductor 12; I12 - the shape of the current curve, which passes through the semiconductor element 12;
I11 - forma curbei curentului, ce trece prin bobina de inductanţă 11; I11 - the shape of the current curve, passing through the inductance coil 11;
I9 - forma curbei curentului, ce trece prin înfăşurarea secundară 9 a transformatorului 8. I9 - the shape of the current curve, which passes through the secondary winding 9 of the transformer 8.
Convertorul de tensiune de curent continuu în tensiune de curent continuu (vezi fig. 1) include un condensator 2 de filtrare, două condensatoare 3 şi 4 de frecvenţă, conectate între ele în serie, şi două chei electronice 5 şi 6, conectate între ele în serie, toate conectate în paralel la ieşirile unei surse de curent continuu 1. Între nodul de conexiune al condensatoarelor 3 şi 4 şi nodul de conexiune al cheilor electronice 5 şi 6 este conectată înfăşurarea primară 7 a unui transformator 8 de frecvenţă înaltă, miezul feromagnetic al căruia este executat cu întrefier. În paralel cu înfăşurarea primară 7 a transformatorului 8 este conectat un condensator 10 de comutaţie. La ieşirile înfăşurării secundare 9 a transformatorului 8 este conectată o bobină de inductanţă 11. Convertorul mai include un condensator 13 de filtrare, care este conectat în paralel la bobina 11 printr-un element semiconductor 12, totodată bornele condensatorului 13 formează bornele de conectare a sarcinii 14. The DC-DC voltage converter (see Fig. 1) includes a filtering capacitor 2, two frequency capacitors 3 and 4, connected in series with each other, and two electronic switches 5 and 6, connected in series with each other, all connected in parallel to the outputs of a DC source 1. Between the connection node of the capacitors 3 and 4 and the connection node of the electronic switches 5 and 6 is connected the primary winding 7 of a high-frequency transformer 8, the ferromagnetic core of which is made with an air gap. In parallel with the primary winding 7 of the transformer 8 is connected a switching capacitor 10. An inductance coil 11 is connected to the outputs of the secondary winding 9 of the transformer 8. The converter also includes a filtering capacitor 13, which is connected in parallel to the coil 11 through a semiconductor element 12, while the terminals of the capacitor 13 form the terminals for connecting the load 14.
Convertorul de tensiune de curent continuu în tensiune de curent continuu funcţionează în felul următor. The DC-DC voltage to DC-DC voltage converter works as follows.
La aplicarea tensiunii la sursa de curent continuu 1 şi în prezenţa impulsurilor de comandă V5, V6 şi V12, respectiv, pentru cheile 5, 6 şi 12, pot fi asigurate două regimuri de lucru al convertorului. Primul regim se asigură prin reglarea duratei impulsului de comandă V5 la cheia electronică 5. Energia de la sursa de curent continuu 1 în acest regim se acumulează în câmpul magnetic al transformatorului 8 şi în bobina de inductanţă 11. Acest regim mai este numit „fly-back”. Regimul al doilea se asigură prin reglarea duratei impulsului de comandă V6 la cheia electronică 6. În acest regim, numit „forward”, energia de la sursa de curent continuu 1 se transferă direct la sarcina 14. When applying voltage to the DC source 1 and in the presence of control pulses V5, V6 and V12, respectively, for the switches 5, 6 and 12, two operating modes of the converter can be ensured. The first mode is ensured by adjusting the duration of the control pulse V5 to the electronic switch 5. The energy from the DC source 1 in this mode is accumulated in the magnetic field of the transformer 8 and in the inductance coil 11. This mode is also called "fly-back". The second mode is ensured by adjusting the duration of the control pulse V6 to the electronic switch 6. In this mode, called "forward", the energy from the DC source 1 is transferred directly to the load 14.
Se analizează primul regim de lucru al convertorului. Fie că tensiunile condensatoarelor 3, 4 şi 10 sunt egale şi constituie 1⁄2 din valoarea tensiunii sursei 1. În acest moment (vezi fig. 2, pentru t0) se aplică impulsul de comandă V6 la cheia electronică 6. La deschiderea cheii electronice 6, condensatorul 4 se descarcă, iar condensatorul 3 se încarcă prin înfăşurarea primară 7 cu formarea unui curent IC. Datorită legăturii mutuale electromagnetice între înfăşurarea primară 7 şi înfăşurarea secundară 9, în circuitul format din înfăşurarea secundară 9 şi bobina de inductanţă 11 mai apare un curent I9 =I11. Aceşti curenţi IC şi I9 =I11 trec prin cheia electronică 6, înfăşurarea primară 7 şi prin bobina de inductanţă 11, încep a creşte linear (vezi fig. 2, pentru intervalul t0-t1) şi sunt determinaţi de inductivitatea înfăşurării primare 7, adică de mărimea fizică a întrefierului în miezul feromagnetic al transformatorului 8 şi valoarea inductanţei bobinei 11. Ca urmare a trecerii curenţilor IC şi I9 =I11, se asigură stocarea energiei în câmpul magnetic al transformatorului 8 şi în bobina 11. La deconectarea impulsului de comandă V6 (vezi fig. 2, pentru t1) aplicat la cheia electronică 6 şi închiderea acestei chei, curentul I6 scade până la zero, iar condensatorul 10 asigură menţinerea tensiunii pe cheia 6 egală cu zero (vezi fig. 2, pentru t1-t2), ceea ce duce la diminuarea pierderilor la comutarea cheii electronice 6. Din acest moment (vezi fig. 2, pentru t2), condensatorul 10 se încarcă (vezi fig. 2, pentru t2-t3), iar tensiunea electromotoare a înfăşurărilor 7 şi 9 şi a bobinei 11 îşi schimbă polaritatea. Când tensiunea electromotoare a înfăşurării secundare 9 şi a bobinei 11 se egalează cu valoarea tensiunii sarcinii 14, se deschide elementul semiconductor 12 (vezi fig. 2, pentru t3) şi dioda interioară a cheii electronice 5, şi se formează două circuite. Primul circuit este format din condensatoarele 3 şi 4‚ înfăşurarea primară 7, dioda interioară a cheii electronice 6, condensatorul 4, prin care energia fluxului de scăpări ale transformatorului 8 se întoarce în condensatoarele 3 şi 4. Al doilea circuit este format din elementul semiconductor 12, bobina 11, sarcina 14, elementul semiconductor 12, şi asigură transferul energiei stocate în bobina 11 în sarcina 14 (vezi fig. 2, pentru t3-t4). În acest interval de timp, la cheia electronică 5 se aplică impulsul de comandă V5. Când curentul, ce trece prin cheia electronică 5, îşi schimbă polaritatea (vezi fig. 2, pentru t4), fiindcă la această cheie electronică 5 este aplicat impulsul de comandă V5, se deschide circuitul electric, format din condensatoarele 3 şi 4, cheia electronică 5, înfăşurarea primară 7, condensatoarele de frecvenţă 3 şi 4. Datorită legăturii mutuale electromagnetice, între înfăşurarea primară 7 şi înfăşurarea secundară 9 mai apare un circuit, format din înfăşurarea secundară 9, sarcina 14, elementul semiconductor 12, înfăşurarea secundară 9. Din acest moment (vezi fig. 2, pentru t4), prin circuitele descrise mai sus energia din condensatoarele 3 şi 4, adică de la sursa 1, se transferă direct la sarcina 14 (vezi fig. 2, pentru t4-t6). La deconectarea impulsului de comandă V5 (vezi fig. 2, pentru t6), aplicat la cheia electronică 6, şi închiderea acestei chei, curentul I6, ce trece prin această cheie, scade până la zero, iar condensatorul 10 asigură menţinerea tensiunii la cheia 5 egală cu zero (vezi fig. 2, pentru t6-t7), ceea ce duce la diminuarea pierderilor la comutarea cheii electronice 5. Datorită faptului că curentul de magnetizare a transformatorului 8 şi a bobinei 11 (vezi fig. 2, pentru t5) asigură stocarea energiei în câmpul magnetic al acestor elemente, în momentul de timp t5 se încarcă din contul acestei energii condensatorul 10, care în acest proces îşi schimbă polaritatea tensiunii (vezi fig. 2, pentru t7-t0). La schimbarea polarităţii tensiunii condensatorului 10 se schimbă şi polaritatea tensiunii electromotoare la bobina 11 şi la înfăşurările primară 7 şi secundară 9, ce duce la închiderea elementului semiconductor 12. Când valoarea tensiunii condensatorului 10 devine egală cu valoarea tensiunii condensatorului 4 (vezi fig. 2, pentru t0), se deschide dioda interioară a cheii electronice 6, şi energia de magnetizare a transformatorului 8 şi a bobinei 11 se transferă în condensatoarele 3 şi 4 (vezi fig. 2, pentru t7-t0). Din momentul t0 se aplică, din nou, un impuls de comandă V6 la cheia electronică 6 şi procesul de funcţionare a convertorului se repetă într-un nou ciclu de lucru. The first operating mode of the converter is analyzed. Let the voltages of capacitors 3, 4 and 10 be equal and constitute 1⁄2 of the value of the voltage of source 1. At this moment (see Fig. 2, for t0) the control pulse V6 is applied to the electronic key 6. When the electronic key 6 is opened, the capacitor 4 is discharged, and the capacitor 3 is charged through the primary winding 7 with the formation of a current IC. Due to the mutual electromagnetic connection between the primary winding 7 and the secondary winding 9, a current I9 =I11 also appears in the circuit formed by the secondary winding 9 and the inductance coil 11. These currents IC and I9 = I11 pass through the electronic key 6, the primary winding 7 and through the inductance coil 11, begin to increase linearly (see Fig. 2, for the interval t0-t1) and are determined by the inductance of the primary winding 7, i.e. by the physical size of the air gap in the ferromagnetic core of the transformer 8 and the value of the inductance of the coil 11. As a result of the passage of the currents IC and I9 = I11, energy storage is ensured in the magnetic field of the transformer 8 and in the coil 11. When the control pulse V6 (see Fig. 2, for t1) applied to the electronic key 6 is disconnected and this key is closed, the current I6 decreases to zero, and the capacitor 10 ensures that the voltage on the key 6 is maintained equal to zero (see Fig. 2, for t1-t2), which leads to a decrease in losses when switching the electronic key 6. From this moment (see fig. 2, for t2), the capacitor 10 is charged (see fig. 2, for t2-t3), and the electromotive voltage of the windings 7 and 9 and the coil 11 changes its polarity. When the electromotive voltage of the secondary winding 9 and the coil 11 equals the value of the load voltage 14, the semiconductor element 12 (see fig. 2, for t3) and the internal diode of the electronic key 5 open, and two circuits are formed. The first circuit consists of capacitors 3 and 4, primary winding 7, internal diode of electronic key 6, capacitor 4, through which the energy of the leakage flux of transformer 8 returns to capacitors 3 and 4. The second circuit consists of semiconductor element 12, coil 11, load 14, semiconductor element 12, and ensures the transfer of energy stored in coil 11 to load 14 (see Fig. 2, for t3-t4). During this time interval, the control pulse V5 is applied to electronic key 5. When the current passing through the electronic key 5 changes its polarity (see Fig. 2, for t4), because the control pulse V5 is applied to this electronic key 5, the electrical circuit formed by capacitors 3 and 4, the electronic key 5, the primary winding 7, the frequency capacitors 3 and 4 opens. Due to the mutual electromagnetic connection, between the primary winding 7 and the secondary winding 9 another circuit appears, formed by the secondary winding 9, the load 14, the semiconductor element 12, the secondary winding 9. From this moment (see Fig. 2, for t4), through the circuits described above, the energy in the capacitors 3 and 4, i.e. from the source 1, is transferred directly to the load 14 (see Fig. 2, for t4-t6). When the control pulse V5 (see fig. 2, for t6), applied to the electronic key 6, is disconnected and this key is closed, the current I6, passing through this key, decreases to zero, and the capacitor 10 ensures that the voltage at the key 5 is maintained equal to zero (see fig. 2, for t6-t7), which leads to a decrease in losses when switching the electronic key 5. Due to the fact that the magnetizing current of the transformer 8 and the coil 11 (see fig. 2, for t5) ensures the storage of energy in the magnetic field of these elements, at the time instant t5 the capacitor 10 is charged from this energy, which in this process changes its voltage polarity (see fig. 2, for t7-t0). When the voltage polarity of the capacitor 10 changes, the polarity of the electromotive force voltage at the coil 11 and at the primary windings 7 and secondary 9 also changes, which leads to the closing of the semiconductor element 12. When the voltage value of the capacitor 10 becomes equal to the voltage value of the capacitor 4 (see Fig. 2, for t0), the internal diode of the electronic key 6 opens, and the magnetizing energy of the transformer 8 and the coil 11 is transferred to the capacitors 3 and 4 (see Fig. 2, for t7-t0). From the moment t0, a control pulse V6 is again applied to the electronic key 6 and the process of the converter operation is repeated in a new working cycle.
Convertorul de tensiune de curent continuu în tensiune de curent continuu se confecţionează în baza componentelor electronice industriale, iar transformatorul de frecvenţă înaltă şi bobina de inductanţă se confecţionează în baza tipurilor standard ale miezurilor feromagnetice. Tehnologia de producere a plăcilor imprimate este accesibilă pentru realizare atât în condiţii de laborator, cât şi la fabricare la uzinele cu profil de producere a echipamentelor electronice de diferită destinaţie. The DC-DC converter is made on the basis of industrial electronic components, and the high-frequency transformer and the inductor are made on the basis of standard types of ferromagnetic cores. The technology for producing printed circuit boards is accessible for both laboratory production and manufacturing at factories specializing in the production of electronic equipment for various purposes.
Micşorarea costului de confecţionare a convertorului se asigură prin excluderea mai multor elemente funcţionale. De asemenea, în convertor se utilizează un singur transformator de frecvenţă înaltă cu o realizare constructivă simplificată cu două înfăşurări, ceea ce asigură micşorarea consumului de materiale active. Deoarece înfăşurarea secundară a convertorului înlocuieşte două înfăşurări secundare din cea mai apropiată soluţie, se asigură o utilizare mai eficientă a transformatorului de frecvenţă înaltă şi micşorarea masei necesare de material. Micşorarea masei de material conductor şi a masei de materiale feromagnetice contribuie la micşorarea costului de confecţionare a convertorului, ceea ce se datorează, de asemenea, şi micşorării numărului de legături dintre elementele funcţionale. The cost of manufacturing the converter is reduced by eliminating several functional elements. Also, the converter uses a single high-frequency transformer with a simplified design with two windings, which ensures a reduction in the consumption of active materials. Since the secondary winding of the converter replaces two secondary windings from the closest solution, a more efficient use of the high-frequency transformer and a reduction in the required mass of material are ensured. Reducing the mass of conductive material and the mass of ferromagnetic materials contributes to reducing the cost of manufacturing the converter, which is also due to the reduction in the number of connections between the functional elements.
Majorarea randamentului convertorului este o urmare a micşorării numărului de elemente semiconductoare pasive şi de elemente inductive. Excluderea acestor elemente, deci şi a pierderilor provocate de curenţi în ele, contribuie la majorarea randamentului convertorului. De asemenea, la majorarea randamentului contribuie şi utilizarea unui transformator de frecvenţă cu două înfăşurări, astfel asigurându-se o masă totală mai mică a transformatorului de frecvenţă şi, ca urmare, pierderi de energie în convertor mai mici, deci randamentul total al convertorului se majorează. The increase in the converter efficiency is a result of the reduction in the number of passive semiconductor elements and inductive elements. The exclusion of these elements, and therefore the losses caused by currents in them, contributes to the increase in the converter efficiency. Also, the use of a frequency transformer with two windings contributes to the increase in efficiency, thus ensuring a lower total mass of the frequency transformer and, as a result, lower energy losses in the converter, so the total efficiency of the converter increases.
1. US 20090196075 A1 2009.08.06 1. US 20090196075 A1 2009.08.06
2. US 5157592 A 1992.10.20 2. US 5157592 A 1992.10.20
3. US 5325283 A 1994.06.28 3. US 5325283 A 1994.06.28
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20140068A MD841Z (en) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Converter of direct current voltage to direct current voltage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20140068A MD841Z (en) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Converter of direct current voltage to direct current voltage |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MD841Y MD841Y (en) | 2014-11-30 |
| MD841Z true MD841Z (en) | 2015-06-30 |
Family
ID=51982819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| MDS20140068A MD841Z (en) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Converter of direct current voltage to direct current voltage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| MD (1) | MD841Z (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD944Z (en) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | Институт Энергетики Академии Наук Молдовы | Inverter for photovoltaic module |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD1040Z (en) * | 2016-02-16 | 2017-01-31 | Институт Энергетики Академии Наук Молдовы | Alternating current-to-direct current voltage converter |
| MD1058Z (en) * | 2016-02-16 | 2017-04-30 | Институт Энергетики Академии Наук Молдовы | Bidirectional alternating current voltage-to-alternating current voltage converter |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5157592A (en) * | 1991-10-15 | 1992-10-20 | International Business Machines Corporation | DC-DC converter with adaptive zero-voltage switching |
| US5325283A (en) * | 1992-06-08 | 1994-06-28 | Center For Innovative Technology | Novel zero-voltage-switching family of isolated converters |
| MD2843G2 (en) * | 2002-05-16 | 2006-05-31 | Elcon О.О.О., Совместное Молдо-Русское Предприятие | Process for regulable resonance constant-to-alternating voltage conversion |
| MD3464F2 (en) * | 2003-04-04 | 2007-12-31 | Elcon О.О.О., Совместное Молдо-Русское Предприятие | Regulable resonance voltage converter |
| US20090196075A1 (en) * | 2008-02-05 | 2009-08-06 | Douglas Paul Arduini | Fly-forward converter power supply |
| MD281Z (en) * | 2009-10-23 | 2011-04-30 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Adjustable resonant voltage converter |
| MD4073C1 (en) * | 2008-11-06 | 2011-05-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Stabilized high-voltage converter |
-
2014
- 2014-05-19 MD MDS20140068A patent/MD841Z/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5157592A (en) * | 1991-10-15 | 1992-10-20 | International Business Machines Corporation | DC-DC converter with adaptive zero-voltage switching |
| US5325283A (en) * | 1992-06-08 | 1994-06-28 | Center For Innovative Technology | Novel zero-voltage-switching family of isolated converters |
| MD2843G2 (en) * | 2002-05-16 | 2006-05-31 | Elcon О.О.О., Совместное Молдо-Русское Предприятие | Process for regulable resonance constant-to-alternating voltage conversion |
| MD3464F2 (en) * | 2003-04-04 | 2007-12-31 | Elcon О.О.О., Совместное Молдо-Русское Предприятие | Regulable resonance voltage converter |
| US20090196075A1 (en) * | 2008-02-05 | 2009-08-06 | Douglas Paul Arduini | Fly-forward converter power supply |
| MD4073C1 (en) * | 2008-11-06 | 2011-05-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Stabilized high-voltage converter |
| MD281Z (en) * | 2009-10-23 | 2011-04-30 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Adjustable resonant voltage converter |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD944Z (en) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | Институт Энергетики Академии Наук Молдовы | Inverter for photovoltaic module |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MD841Y (en) | 2014-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104981971B (en) | Switch Mode Power Supply in Forward and Flyback Topology | |
| CN105322798B (en) | Multiple Output Flyback Converter | |
| US9595878B2 (en) | Drive circuit for synchronous rectifier and method thereof | |
| TWI489750B (en) | High-efficiency bidirectional single-input and multi-outputs dc/dc converter | |
| Krismer et al. | Novel isolated bidirectional integrated dual three-phase active bridge (D3AB) PFC rectifier | |
| TW201914194A (en) | High boost converter including a first and a second coupled inductors, a first and a second switches, a first and a second clamping diodes, a first and a second clamping capacitors, a first to a fourth diodes, and a first to a fourth capacitors | |
| CN202759382U (en) | Heavy-current high-frequency isolated DC-DC converter | |
| TWM438760U (en) | Power conversion device with control switch | |
| MD841Z (en) | Converter of direct current voltage to direct current voltage | |
| Ramachandran et al. | High efficiency 20kw sic based isolated dc-dc converter for battery charger applications | |
| CN105144562B (en) | Switching power unit | |
| US10205406B2 (en) | Passive boost network and DC-DC boost converter applying the same | |
| JP6579622B2 (en) | Bi-directional isolated DC / DC converter | |
| EP3098954B1 (en) | Magnetoelectric device and power converter | |
| CN105991044B (en) | Non-contact power supply secondary side rectifying circuit and method | |
| CN103368401A (en) | Power supply conversion device with control switch | |
| Naayagi et al. | Design of high frequency air-core inductor for DAB converter | |
| Krismer et al. | New series-resonant solid-state DC transformer providing three self-stabilized isolated medium-voltage input ports | |
| TWI628903B (en) | Isolated high step-down buck converter | |
| Avila et al. | Multi-cell multi-port bidirectional flyback based on GaN devices | |
| CN104811039B (en) | Switch power source converter | |
| KR101353899B1 (en) | High frequency transformer for dc/dc converter | |
| TW202013863A (en) | High step-down ration direct current power converter | |
| TW201345128A (en) | Zero voltage switching power converter | |
| CN102067426A (en) | Isolated switching power supply device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG9Y | Short term patent issued | ||
| KA4A | Patent for invention lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration) |