RU139333U1 - QUASI-RESONANT DC CONVERTER WITH SWITCHING AT ZERO VOLTAGE - Google Patents

QUASI-RESONANT DC CONVERTER WITH SWITCHING AT ZERO VOLTAGE Download PDF

Info

Publication number
RU139333U1
RU139333U1 RU2013147229/07U RU2013147229U RU139333U1 RU 139333 U1 RU139333 U1 RU 139333U1 RU 2013147229/07 U RU2013147229/07 U RU 2013147229/07U RU 2013147229 U RU2013147229 U RU 2013147229U RU 139333 U1 RU139333 U1 RU 139333U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
converter
input
winding
current
transformer
Prior art date
Application number
RU2013147229/07U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Беспалько
Андрей Сергеевич Иванов
Игорь Николаевич Коростелев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Плазмаинформ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Плазмаинформ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Плазмаинформ"
Priority to RU2013147229/07U priority Critical patent/RU139333U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU139333U1 publication Critical patent/RU139333U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

1. Квазирезонансный преобразователь постоянного напряжения с переключением при нулевом напряжении, содержащий подключенные к первому и второму входным выводам преобразователя первичную обмотку трансформатора, токовый датчик и силовой ключ, управляющий вход которого подключен к выходу контроллера, один вход которого соединен со вторым входным выводом преобразователя, а вход определения нулевого напряжения соединен с первым выводом обмотки управления, при этом вторичная обмотка трансформатора через выпрямительный диод подключена к выходному конденсатору, подключенному к выходным выводам преобразователя, отличающийся тем, что второй вывод обмотки управления трансформатора соединен с входом преобразователя через параллельно включенные первый резистор и конденсатор и точкой соединения силового ключа и датчика тока через последовательно соединенные диод и второй резистор.2. Квазирезонансный преобразователь по п.1, отличающийся тем, что контроллер имеет вход контроля тока, соединенный с точкой соединения токового датчика, диода и силового ключа.1. A quasi-resonant DC / DC converter with switching at zero voltage, containing the transformer primary winding, a current sensor and a power switch, the control input of which is connected to the controller output, one input of which is connected to the second input terminal of the converter, and connected to the first and second input terminals of the converter the input for determining the zero voltage is connected to the first output of the control winding, while the secondary winding of the transformer through a rectifying diode is connected to an output capacitor connected to the output terminals of the converter, characterized in that the second terminal of the transformer control winding is connected to the input of the converter through the first resistor and capacitor connected in parallel and the connection point of the power switch and current sensor through the series-connected diode and second resistor. 2. The quasi-resonant converter according to claim 1, characterized in that the controller has a current control input connected to a connection point of the current sensor, diode and power switch.

Description

- Область техники- Field of technology

Полезная модель относится к преобразовательной технике и может быть использовано в конструкции вторичных источниках питания.The utility model relates to a conversion technique and can be used in the construction of secondary power sources.

- Известный уровень техники- Prior art

Известен обратноходовой преобразователь с контролем тока в первичной и вторичной цепях (WO 2004042906 A1, МПК H02M 3/335, опубликован 21.05.2004).Known flyback converter with current control in the primary and secondary circuits (WO 2004042906 A1, IPC H02M 3/335, published May 21, 2004).

Недостатком преобразователя является режим работы при непрерывном токе, что приводит к повышенным потерям в выпрямительном диоде и уменьшению коэффициента полезного действия.The disadvantage of the converter is the continuous current mode of operation, which leads to increased losses in the rectifier diode and a decrease in the efficiency.

Известен квазирезонансный преобразователь постоянного напряжения с переключением тока при нулевом напряжении (RU 2478253 C1, МПК H02M 1/12, опубликован 27.03.2013).Known quasi-resonant DC voltage Converter with switching current at zero voltage (RU 2478253 C1, IPC H02M 1/12, published 03/27/2013).

Недостатком преобразователя является то, что схема управления силовым ключом собрана на дискретных элементах, что приводит к повышенным потерям и не позволяет эффективно использовать преобразователь при большом входном напряжении или в широком диапазоне входных напряжений.The disadvantage of the converter is that the power switch control circuit is assembled on discrete elements, which leads to increased losses and does not allow efficient use of the converter with a large input voltage or in a wide range of input voltages.

Известен обратноходовой преобразователь с переключением при нулевом напряжении (EP 0757428 A1, МПК H02M 1/08, опубликован 1997-02-05).Known flyback converter with switching at zero voltage (EP 0757428 A1, IPC H02M 1/08, published 1997-02-05).

Недостатком преобразователя является неконтролируемый рост тока силового ключа в пусковом режиме при большой входной емкости и малом активном сопротивлении обмоток трансформатора, что характерно для обратноходовых преобразователей с относительно большой мощностью.The disadvantage of the converter is the uncontrolled increase in the current of the power switch in the starting mode with a large input capacitance and low active resistance of the transformer windings, which is typical for flyback converters with relatively high power.

Известен преобразователь на микросхеме ШИМ-контроллера ucc28810 (Texas Instruments) с переключением силового ключа при нулевом напряжении (www.ti.com).The known converter on the chip of the PWM controller ucc28810 (Texas Instruments) with switching the power switch at zero voltage (www.ti.com).

Недостатком известного преобразователя является неконтролируемый рост тока силового ключа в пусковом режиме при попытке использования преобразователя на предельно больших мощностях, что снижает его надежность.A disadvantage of the known converter is the uncontrolled increase in the current of the power switch in the starting mode when trying to use the converter at extremely high powers, which reduces its reliability.

Известен также квазирезонансный преобразователь с переключением тока при нулевом напряжении, описанный в патенте US 20120299561 A1 (МПК G05F 1/46, опубликован 29.11.2012).Also known is a quasi-resonant converter with current switching at zero voltage, described in patent US 20120299561 A1 (IPC G05F 1/46, published November 29, 2012).

Недостатком преобразователя является нарушение квазирезонансного режима при пуске и неконтролируемый рост тока в силовом ключе при большой выходной емкости и малом активном сопротивлении обмоток трансформатора. Причиной этого является близкое к пороговому напряжение, управляющее переключением силового ключа в режиме пуска преобразователя во время обратного хода, в следствие малого рассеяния энергии в трансформаторе (малое активное сопротивление обмоток) и медленной передаче энергии в выходную емкость, что связано с практически нулевым выходным напряжением, ток в трансформаторе не снижается, что приводит к насыщению трансформатора, быстрому росту тока трансформатора и силового ключа и выходу силового ключа из строя. По этой же причине схема может выйти из строя при работе в режиме короткого замыкания. На практике работоспособность схемы достигается применением трансформатора с большим порогом насыщения, что приводит к увеличению его габаритов. Одновременно, применяют транзистор с большим допустимым током. Эти решения в итоге увеличивают стоимость.The disadvantage of the converter is a violation of the quasi-resonant mode at start-up and an uncontrolled increase in current in the power key with a large output capacitance and low active resistance of the transformer windings. The reason for this is a voltage close to the threshold that controls the switching of the power switch in the start-up mode of the converter during the reverse operation, due to the small energy dissipation in the transformer (low active resistance of the windings) and the slow transfer of energy to the output capacitance, which is associated with an almost zero output voltage, the current in the transformer does not decrease, which leads to saturation of the transformer, a rapid increase in the current of the transformer and the power switch and the failure of the power switch. For the same reason, the circuit may fail when operating in short circuit mode. In practice, the efficiency of the circuit is achieved by using a transformer with a large saturation threshold, which leads to an increase in its dimensions. At the same time, a transistor with a large allowable current is used. These solutions ultimately add value.

Решение по US 20120299561 является ближайшим аналогом и принято в качестве прототипа.The decision according to US 20120299561 is the closest analogue and is taken as a prototype.

Технический результат заявленного решения заключается в минимизации габаритов и повышении надежности, за счет снижения перегрузки на силовом ключе в пусковом режиме и режиме короткого замыкания.The technical result of the claimed solution is to minimize the dimensions and increase reliability by reducing overload on the power key in the starting mode and short circuit mode.

- Подробное описание решения- Detailed solution description

Квазирезонансный преобразователь постоянного напряжения с переключением при нулевом напряжении, содержащий подключенные к первому и второму входным выводам преобразователя первичную обмотку трансформатора, токовый датчик и силовой ключ, управляющий вход которого подключен к выходу контроллера, один вход которого соединен со вторым входным выводом преобразователя, а вход определения нулевого напряжения соединен с первым выводом обмотки управления, при этом вторичная обмотка трансформатора через выпрямительный диод подключена к выходному конденсатору, подключенному к выходным выводам преобразователя, отличающийся тем, что второй вывод обмотки управления трансформатора соединен со вторым входным выводом преобразователя через параллельно включенные первый резистор и конденсатор и через соединенные последовательно диод и второй резистор с точкой соединения силового ключа и датчика тока.A quasi-resonant DC / DC converter with switching at zero voltage, containing the transformer primary winding, a current sensor, and a power switch, the control input of which is connected to the controller output, one input of which is connected to the second input output of the converter, and the definition input zero voltage is connected to the first output of the control winding, while the secondary winding of the transformer through a rectifying diode is connected to one capacitor connected to the output terminals of the converter, characterized in that said second control transformer output winding connected to the second input terminal of the inverter connected in parallel across the first resistor and the capacitor and the diode and a second resistor with a power key point connection and a current sensor connected in series.

В качестве варианта выполнения заявленного устройства следует указать, что контроллер имеет вход контроля тока, соединенный с точкой соединения токового датчика, диода и силового ключа.As an embodiment of the claimed device, it should be indicated that the controller has a current control input connected to the connection point of the current sensor, diode, and power switch.

- Краткое описание чертежей- Brief description of the drawings

Решение иллюстрируется следующими графическими материалами:The solution is illustrated by the following graphic materials:

на фиг. 1 показана электрическая схема устройства по первому пункту формулы;in FIG. 1 shows the electrical circuit of the device according to the first claim;

на фиг. 2 представлен вариант устройства по второму пункту формулы;in FIG. 2 shows a variant of the device according to the second claim;

на фиг. 3 представлены эпюры напряжений и токов в различных узлах схемы устройства, представленного на фиг. 1;in FIG. 3 shows diagrams of voltages and currents in various nodes of the circuit of the device shown in FIG. one;

на фиг. 4 представлены эпюры напряжений и токов в различных узлах схемы устройства, представленного на фиг. 2.in FIG. 4 shows diagrams of voltages and currents in various nodes of the circuit of the device shown in FIG. 2.

Квазирезонансный преобразователь (фиг. 1) содержит подключенные к первому 11 и второму 12 входным выводам преобразователя первичную обмотку 21 трансформатора 2, токовый датчик 4 и силовой ключ 3, управляющий вход которого подключен к выходу 53 контроллера 5, один вход 51 которого соединен со вторым входным выводом 12 преобразователя, а вход определения нулевого напряжения 52 соединен с первым выводом обмотки управления 22, при этом вторичная обмотка 23 трансформатора через выпрямительный диод 6 подключена к выходному конденсатору 7, подключенному к выходным выводам 81 и 82 преобразователя, отличающийся тем, что второй вывод обмотки управления 22 трансформатора 2 соединен со вторым входным выводом 12 преобразователя через параллельно включенные первый резистор 9 и конденсатор 10 и через соединенные последовательно диод 11 и второй резистор 12The quasi-resonant converter (Fig. 1) contains the primary winding 2 1 of the transformer 2 connected to the first 1 1 and second 1 2 input terminals of the converter, a current sensor 4 and a power switch 3, the control input of which is connected to output 5 3 of controller 5, one input 5 1 connected to the second input terminal 1 of 2 of the transmitter and the input of the zero voltage on February 5 is connected to a first terminal of the control winding 2 2, wherein the secondary winding of the transformer 2 March through rectifying diode 6 is connected to the output capacitor 7, the connection mu to the output terminal 8 1 and 8 2 of the transmitter, characterized in that the second terminal management winding 2 2 transformer 2 is connected to a second input terminal 1 of 2 of the transmitter through parallel-connected first resistor 9 and a capacitor 10 and a series-connected diode 11 and the second resistor 12

Заявленный квазирезонансный преобразователь может быть представлен вариантом, в котором контроллер 5 имеет вход контроля тока 54 соединенный с точкой соединения токового датчика 4 диода 11 и силового ключа 3.The claimed quasi-resonant converter can be represented by a variant in which the controller 5 has a current control input 5 4 connected to the connection point of the current sensor 4 of the diode 11 and the power switch 3.

Принцип работы схемы заключается в предотвращении роста тока в трансформаторе в пусковом режиме и режиме короткого замыкания в нагрузке преобразователя и достигается автоматическим увеличением длительности паузы между открытыми состояниями силового транзистора пропорционально току накопленному в трансформаторе, посредством сложения напряжения токового датчика с напряжением вторичной обмотки 22. Длительность паузы между открытыми состояниями транзистора 3 в пусковом режиме пропорциональна напряжению, выделяемому на токовом датчике 4 и обратно пропорциональна скорости разряда конденсатора 10.The principle of operation of the circuit is to prevent the current growth in the transformer in the start-up mode and short circuit mode in the converter load and is achieved by automatically increasing the pause duration between the open states of the power transistor in proportion to the current accumulated in the transformer, by adding the voltage of the current sensor to the voltage of the secondary winding 2 2 . The duration of the pause between the open states of the transistor 3 in the starting mode is proportional to the voltage generated by the current sensor 4 and inversely proportional to the discharge rate of the capacitor 10.

Максимальная длительность открытого состояния транзистора 3 в преобразователе на фиг. 1 определяется максимальной длительностью затворного импульса контроллера, обычно менее 50% от минимального периода повторения затворных импульсов, и не зависит от тока трансформатора.The maximum open time of the transistor 3 in the converter of FIG. 1 is determined by the maximum gate pulse width of the controller, usually less than 50% of the minimum gate pulse repetition period, and is independent of the transformer current.

В варианте преобразователя, представленном на фиг. 2 максимальная длительность открытого состояния транзистора определяется уровнем ограничения тока Ilim. Преимущества преобразователя по второму пункту формулы (фиг. 2) в том, что максимальный ток в трансформаторе существенно ниже, чем у первого варианта, представленного на фиг. 1.In the embodiment of the converter shown in FIG. 2 the maximum duration of the open state of the transistor is determined by the current limiting level Ilim. The advantages of the converter according to the second paragraph of the formula (FIG. 2) are that the maximum current in the transformer is significantly lower than that of the first embodiment shown in FIG. one.

Пояснения к эпюрам, представленным на фиг. 3 и фиг. 4:Explanations for the diagrams shown in FIG. 3 and FIG. four:

I. Uprim - напряжение первичной обмотки трансформатора (обмотка 21);I. U prim - voltage of the primary winding of the transformer (winding 2 1 );

II. Iprim - ток первичной цепи преобразователя (ток обмотки 21 и транзистора 3);II. I prim - current of the primary circuit of the converter (current of the winding 2 1 and transistor 3);

III. Isec - ток вторичной цепи преобразователя (ток обмотки 23 и диода 6);III. I sec - the current of the secondary circuit of the Converter (current winding 2 3 and diode 6);

IV. URC - напряжение на конденсаторе 10 и резисторе 9;IV. U RC is the voltage across the capacitor 10 and the resistor 9;

V. Usec - напряжение вторичной обмотки трансформатора (обмотки 22 и 23);V. U sec - voltage of the secondary winding of the transformer (windings 2 2 and 2 3 );

VI. UTZ - напряжение входа 52 схемы управления (суммарное напряжение обмотки 22 и конденсатора 10).VI. U TZ - input voltage 5 2 of the control circuit (total voltage of the winding 2 2 and the capacitor 10).

Пояснения к обозначениям на эпюрах:Explanation of the symbols on the diagrams:

dTZ - длительность задержки определения нулевой энергии трансформатора(минимальная пауза между открытыми состояниями транзистора 3);dTZ is the duration of the delay in determining the zero energy of the transformer (minimum pause between the open states of transistor 3);

TImin - длительность задержки схемы ограничения тока, (минимальная длительность открытого состояния транзистора 3);TI min - delay time of the current limiting circuit, (minimum duration of the open state of transistor 3);

Ilim - уровень ограничения тока первичной цепи преобразователя;I lim is the current limiting level of the primary circuit of the converter;

Imax - максимальный уровень тока первичной цепи преобразователя;I max - maximum current level of the primary circuit of the converter;

UTZE - пороговый уровень входа 52 схемы управления для определения нулевого напряжения.U TZE - threshold level of input 5 2 control circuits for determining the zero voltage.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Начальные условия: выводы 11 и 12 преобразователя подключены соответственно к положительному и отрицательному полюсам источника питающего напряжения, токи и напряжения во всех узлах схемы равны нулю.Initial conditions: conclusions 1 1 and 1 2 of the converter are connected respectively to the positive and negative poles of the supply voltage source, currents and voltages in all nodes of the circuit are equal to zero.

При включении преобразователя контроллер 5 открывает силовой транзистор 3, подключая к первичной обмотке 21 трансформатора 2 входное напряжение. В обмотке 21 нарастает ток (Фиг. 3, эпюры I, II, период времени от T0 до T1) по достижении максимальной длительности открытого состояния транзистора, контроллер отключает транзистор 3. Ток в обмотке 21 прекращается, и вследствие индукции трансформатора, начинает протекать ток через обмотку 23 и диод 6, заряжая конденсатор 7.When the converter is turned on, the controller 5 opens the power transistor 3, connecting the input voltage to the primary winding 2 1 of the transformer 2. Current increases in winding 2 1 (Fig. 3, diagrams I, II, time period from T0 to T1) when the maximum duration of the open state of the transistor is reached, the controller turns off transistor 3. The current in winding 2 1 stops, and, as a result of induction of the transformer, starts flowing current through winding 2 3 and diode 6, charging capacitor 7.

В этот момент напряжение на конденсаторе 7 равно нулю, соответственно, во время протекания тока через диод 6, напряжение на обмотке 23 равно нулю (фиг. 4, эпюра IV, период времени от T1 до T2). Из-за того, что напряжение на обмотке 23 равно или близко к нулю отдача энергии трансформатором и уменьшение тока в нем, во время закрытого состояния транзистора 3 (обратный ход), малы и в момент включения транзистора 3 в первичной обмотке 21 трансформатора протекает ток. (фиг. 3, эпюра III, период времени от T1 до T2). Напряжение, выделяемое на токовом датчике 4, пропорционально току, протекающему через первичную обмотку 21 трансформатора 2, через диод 11 и резистор 12 заряжает конденсатор 10 (фиг. 3, эпюра V), складывается с напряжением на обмотке 22. (фиг. 4, эпюра IV) и поступает на вход 52 контроллера 5 (фиг. 3, эпюра VI). Контроллер 5 открывает транзистор 3 при снижении напряжения на входе 52 ниже некоторого порога UTZE с некоторой задержкой dTZ. Во время пуска напряжение на обмотке 22 пропорционально напряжению на обмотке 23 и соответственно равно или близко к нулю, поэтому время паузы между открытыми состояниями транзистора 3 определяется временем разряда конденсатора 10 через резистор 9 (снижение напряжения URC на эпюре V в периоды времени T1-T2, T3-T4, T5-T6). Таким образом, так как конденсатор 10 заряжается до напряжения пропорционально току через токовый датчик 4, пауза между открытыми состояниями транзистора 3 пропорциональна току первичной обмотки 21. При увеличении (накоплении) тока в трансформаторе-дросселе 2 происходит увеличение паузы между открытыми состояниями транзистора 3 и соответственно увеличивается время отдачи энергии трансформатора в конденсатор 7 и нагрузку, подключенную к выводам 8 (Фиг. 3, эпюра III, растет максимальное значение тока Iprim, возрастают паузы T1-T2, T3-T4, T6-T7). Таким образом происходит автоматическое регулирование тока трансформатора-дросселя 2 в пусковом режиме (фиг. 3, эпюры I и II, период времени от T1-T7).At this moment, the voltage on the capacitor 7 is zero, respectively, during the flow of current through the diode 6, the voltage on the winding 2 3 is zero (Fig. 4, diagram IV, time period from T1 to T2). Due to the fact that the voltage on the winding 2 3 is equal to or close to zero, the energy output by the transformer and the current decrease in it, during the closed state of the transistor 3 (reverse), are small and at the moment of turning on the transistor 3 in the primary winding 2 1 of the transformer current. (Fig. 3, plot III, time period from T1 to T2). The voltage generated by the current sensor 4 is proportional to the current flowing through the primary winding 2 1 of the transformer 2, through the diode 11 and the resistor 12 charges the capacitor 10 (Fig. 3, diagram V), is added to the voltage on the winding 2 2 . (Fig. 4, diagram IV) and enters the input 5 2 of the controller 5 (Fig. 3, diagram VI). The controller 5 opens the transistor 3 when the voltage at the input 5 2 decreases below a certain threshold U TZE with a certain delay dTZ. During start-up, the voltage on the winding 2 2 is proportional to the voltage on the winding 2 3 and, accordingly, is equal to or close to zero, therefore, the pause time between the open states of the transistor 3 is determined by the discharge time of the capacitor 10 through the resistor 9 (voltage reduction of the URC on the diagram V during time periods T1- T2, T3-T4, T5-T6). Thus, since the capacitor 10 is charged to a voltage proportional to the current through the current sensor 4, the pause between the open states of the transistor 3 is proportional to the current of the primary winding 2 1 . With an increase (accumulation) of current in the transformer-inductor 2, there is an increase in the pause between the open states of the transistor 3 and, accordingly, the time of transformer energy transfer to the capacitor 7 and the load connected to terminals 8 increase (Fig. 3, diagram III, the maximum current value Iprim grows, pauses T1-T2, T3-T4, T6-T7 increase). Thus, the current of the transformer-inductor 2 is automatically controlled in the starting mode (Fig. 3, diagrams I and II, the time period from T1-T7).

С накоплением энергии в конденсаторе 7 и увеличении напряжения на конденсаторе 7 растет перепад напряжения на обмотке 23. и соответственно на обмотке 22, при превышении размаха изменения напряжения на обмотке 22 до уровня UTZE происходит переход преобразователя в квазирезонансный режим (фиг. 3, период времени T7-T12).With the accumulation of energy in the capacitor 7 and an increase in the voltage on the capacitor 7, the voltage drop across the winding 2 3 increases. and accordingly, on the winding 2 2 , when the magnitude of the voltage change across the winding 2 2 is exceeded to the level U TZE , the converter goes into quasi-resonant mode (Fig. 3, time period T7-T12).

Нормальный режим работы преобразователя при регулировании длительности открытого состояния транзистора 3 определяется контроллером 5 по уровню напряжения на обмотке 22 размах напряжения на обмотке 22 при этом выше уровня UTZE (Фиг. 3, период времени T12-T15).The normal mode of operation of the converter when controlling the duration of the open state of the transistor 3 is determined by the controller 5 according to the voltage level on the winding 2 2 the voltage span on the winding 2 2 is above the level U TZE (Fig. 3, time period T12-T15).

Параметры элементов должны выбираться такими чтобы нормальный размах напряжения Usec на обмотке 22 превосходил уровень UTZE в несколько раз (фиг. 3, эпюра IV период времени T12-T15).The parameters of the elements should be chosen so that the normal voltage span Usec on the winding 2 2 exceeds the level U TZE several times (Fig. 3, plot IV time period T12-T15).

Подробное описание преобразователя по второму пункту формулы:A detailed description of the converter according to the second paragraph of the formula:

Начальные условия: выводы 11 и 12 преобразователя подключены соответственно к положительному и отрицательному полюсам источника питающего напряжения, токи и напряжения во всех узлах схемы равны нулю.Initial conditions: conclusions 1 1 and 1 2 of the converter are connected respectively to the positive and negative poles of the supply voltage source, currents and voltages in all nodes of the circuit are equal to zero.

При включении преобразователя контроллер 5 открывает силовой транзистор 3, подключая к первичной обмотке 21 трансформатора 2 входное напряжение. В обмотке 21 нарастает ток (фиг. 4, эпюры I, II, период времени от T0 до T1) по достижении тока ограничения Ilim, контроллер с некоторой задержкой Timin отключает транзистор 3. Ток в обмотке 21 прекращается, и, вследствие индукции трансформатора, начинает протекать ток через обмотку 23 и диод 6, заряжая конденсатор 7.When the converter is turned on, the controller 5 opens the power transistor 3, connecting the input voltage to the primary winding 2 1 of the transformer 2. Current increases in winding 2 1 (Fig. 4, diagrams I, II, time period from T0 to T1) when the current reaches Ilim, the controller turns off transistor 3 with a certain delay Timin 3. The current in winding 2 1 stops, and, due to induction of the transformer , current begins to flow through winding 2 3 and diode 6, charging capacitor 7.

В этот момент напряжение на конденсаторе 7 равно нулю, соответственно, во время протекания тока через диод 6, напряжение на обмотке 23. равно нулю (фиг. 4, эпюра IV, период времени от T1 до T2). Из-за того, что напряжение на обмотке 23 равно или близко к нулю отдача энергии трансформатором и уменьшение тока в нем, во время закрытого состояния транзистора 3 (обратный ход), малы и в момент включения транзистора 3 в первичной обмотке 21 трансформатора протекает ток (фиг. 4, эпюра III, период времени от T1 до T2). Напряжение, выделяемое на токовом датчике 4, пропорциональное току, протекающему через первичную обмотку 21 трансформатора 2, диод 11 и резистор 12 заряжает конденсатор 10 (фиг. 4, эпюра V), складывается с напряжением на обмотке 22 (фиг. 4, эпюра IV) и поступает на вход 52 контроллера 5 (фиг. 4, эпюра VI). Контроллер 5 открывает транзистор 3 при снижении напряжения на входе 52 ниже некоторого порога UTZE с некоторой задержкой dTZ. Во время пуска, напряжение на обмотке 22 пропорциональное напряжению на обмотке 23 и соответственно равное или близкое к нулю, поэтому время паузы между открытыми состояниями транзистора 3 определяется временем разряда конденсатора 10 через резистор 9 (Снижение напряжения ИКС на эпюре V в периоды времени T1-T2, T3-T4, T5-T6, T7-T8).At this moment, the voltage on the capacitor 7 is zero, respectively, during the flow of current through the diode 6, the voltage on the winding 2 3 . equal to zero (Fig. 4, plot IV, time period from T1 to T2). Due to the fact that the voltage on the winding 2 3 is equal to or close to zero, the energy output by the transformer and the current decrease in it, during the closed state of the transistor 3 (reverse), are small and at the moment of turning on the transistor 3 in the primary winding 2 1 of the transformer current (Fig. 4, plot III, time period from T1 to T2). The voltage generated by the current sensor 4, proportional to the current flowing through the primary winding 2 1 of the transformer 2, the diode 11 and the resistor 12 charges the capacitor 10 (Fig. 4, plot V), is added to the voltage on the winding 2 2 (Fig. 4, plot IV) and enters the input 5 2 of the controller 5 (Fig. 4, plot VI). The controller 5 opens the transistor 3 when the voltage at the input 5 2 decreases below a certain threshold U TZE with a certain delay dTZ. During start-up, the voltage on the winding 2 2 is proportional to the voltage on the winding 2 3 and, accordingly, equal to or close to zero, therefore, the pause time between the open states of the transistor 3 is determined by the discharge time of the capacitor 10 through the resistor 9 (Decrease in the voltage of the ICS on the diagram V in time periods T1 -T2, T3-T4, T5-T6, T7-T8).

Таким образом, т.к. конденсатор 10 заряжается до напряжения пропорционально току через токовый датчик 4, пауза между открытыми состояниями транзистора 3 пропорциональна току первичной обмотки 21. При увеличении (накоплении) тока в трансформаторе-дросселе 2 происходит увеличение паузы между открытыми состояниями транзистора 3 и соответственно увеличивается время отдачи энергии трансформатора в конденсатор 7 и нагрузку, подключенную к выводам 8 (фиг. 4, эпюра III, растет максимальное значение тока Iprim, возрастают паузы T1-T2, T3-T4, T5-Т6, T7-T8). Таким образом, происходит автоматическое регулирование тока трансформатора-дросселя 2 в пусковом режиме (фиг. 4, эпюры I и II, период времени от T1-T13).Thus, since the capacitor 10 is charged to a voltage proportional to the current through the current sensor 4, the pause between the open states of the transistor 3 is proportional to the current of the primary winding 2 1 . With an increase (accumulation) of current in the transformer-inductor 2, there is an increase in the pause between the open states of the transistor 3 and, accordingly, the time of transformer energy transfer to the capacitor 7 and the load connected to the terminals 8 increase (Fig. 4, diagram III, the maximum current value Iprim grows, pauses T1-T2, T3-T4, T5-T6, T7-T8 increase). Thus, the current of the transformer-inductor 2 is automatically controlled in the starting mode (Fig. 4, diagrams I and II, the time period from T1-T13).

С накоплением энергии в конденсаторе 7 и увеличении напряжения на конденсаторе 7 растет перепад напряжения на обмотке 23. и соответственно на обмотке 22, при превышении размаха изменения напряжения на обмотке 22 до уровня UTZE происходит переход преобразователя в квазирезонансный режим (Фиг. 4, период времени T13-T19).With the accumulation of energy in the capacitor 7 and an increase in the voltage on the capacitor 7, the voltage drop across the winding 2 3 increases. and accordingly, on the winding 2 2 , when the magnitude of the voltage change across the winding 2 2 is exceeded to the level U TZE , the converter goes into quasi-resonant mode (Fig. 4, time period T13-T19).

Нормальный режим работы преобразователя, при котором ток не достигает уровня Ilim, регулирование длительности открытого состояния транзистора 3 определяется контроллером 5 по уровню напряжения на обмотке 22 размах напряжения на обмотке 22 при этом выше уровня UTZE (Фиг. 4, период времени T19-T23).The normal mode of operation of the converter, in which the current does not reach the Ilim level, the regulation of the duration of the open state of the transistor 3 is determined by the controller 5 by the voltage level on the winding 2 2 the voltage span on the winding 2 2 is higher than the level U TZE (Fig. 4, time period T19- T23).

Параметры элементов должны выбираться такими, что при достижении током первичной обмотки уровня Ilim (фиг. 4, эпюра II, моменты времени T1, T14, T16, T18), напряжение на конденсаторе 10 должно быть примерно равно UTZE (фиг. 4, V период времени T0-T18). Нормальный размах напряжения Usec на обмотке 22 должен превосходить уровень UTZE в несколько раз (фиг. 4, эпюра IV период времени T16-T23). Преимущества преобразователя по второму пункту формулы (фиг. 2) в том, что максимальный ток в трансформаторе значительно ниже, чем у преобразователя по первому пункту формулы.The parameters of the elements should be chosen such that when the primary winding reaches the Ilim level (Fig. 4, diagram II, time instants T1, T14, T16, T18), the voltage across the capacitor 10 should be approximately equal to U TZE (Fig. 4, V period time T0-T18). The normal voltage span Usec on the winding 2 2 should exceed the level U TZE by several times (Fig. 4, plot IV time period T16-T23). The advantages of the converter according to the second claim (Fig. 2) are that the maximum current in the transformer is much lower than that of the converter according to the first claim.

Квазирезонансный преобразователь по пункту 2 формулы лег в основу драйверов серии PSL80/PSL100/PSL120 используемых в конструкциях уличных светодиодных светильников. Дизайн светильников потребовал от разработчиков драйверов использования силового трансформатора минимальных размеров, что потребовало разработки специальных мер ограничивающих рост тока в пусковом режиме, одновременно применение данного решения позволило существенно снизить требования к максимальному току применяемого транзистора.The quasi-resonant converter according to paragraph 2 of the formula formed the basis for the drivers of the PSL80 / PSL100 / PSL120 series used in the construction of street LED lamps. The design of the luminaires required the developers of drivers to use a power transformer of the smallest size, which required the development of special measures restricting the growth of current in the starting mode, while the use of this solution significantly reduced the requirements for the maximum current of the transistor used.

- Промышленная применимость- Industrial applicability

Приведенные в описании конструктивные особенности квазирезонансного преобразователя не являются исчерпывающими. Могут быть использованы эквивалентные признаки, позволяющие обеспечить достижение указанного технического результата. Квазирезонансный преобразователь может быть изготовлен известными способами на высокопроизводительном автоматизированном оборудовании.The design features of the quasi-resonant converter described in the description are not exhaustive. Equivalent features may be used to achieve the indicated technical result. The quasi-resonant converter can be manufactured by known methods on high-performance automated equipment.

Claims (2)

1. Квазирезонансный преобразователь постоянного напряжения с переключением при нулевом напряжении, содержащий подключенные к первому и второму входным выводам преобразователя первичную обмотку трансформатора, токовый датчик и силовой ключ, управляющий вход которого подключен к выходу контроллера, один вход которого соединен со вторым входным выводом преобразователя, а вход определения нулевого напряжения соединен с первым выводом обмотки управления, при этом вторичная обмотка трансформатора через выпрямительный диод подключена к выходному конденсатору, подключенному к выходным выводам преобразователя, отличающийся тем, что второй вывод обмотки управления трансформатора соединен с входом преобразователя через параллельно включенные первый резистор и конденсатор и точкой соединения силового ключа и датчика тока через последовательно соединенные диод и второй резистор.1. A quasi-resonant DC / DC converter with switching at zero voltage, containing the transformer primary winding, a current sensor and a power switch, the control input of which is connected to the controller output, one input of which is connected to the second input terminal of the converter, and connected to the first and second input terminals of the converter the input for determining the zero voltage is connected to the first output of the control winding, while the secondary winding of the transformer through a rectifying diode is connected to an output capacitor connected to the output terminals of the converter, characterized in that the second terminal of the transformer control winding is connected to the input of the converter through the first resistor and capacitor connected in parallel and the connection point of the power switch and current sensor through the diode and second resistor connected in series. 2. Квазирезонансный преобразователь по п.1, отличающийся тем, что контроллер имеет вход контроля тока, соединенный с точкой соединения токового датчика, диода и силового ключа.
Figure 00000001
2. The quasi-resonant converter according to claim 1, characterized in that the controller has a current control input connected to a connection point of the current sensor, diode and power switch.
Figure 00000001
RU2013147229/07U 2013-10-23 2013-10-23 QUASI-RESONANT DC CONVERTER WITH SWITCHING AT ZERO VOLTAGE RU139333U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013147229/07U RU139333U1 (en) 2013-10-23 2013-10-23 QUASI-RESONANT DC CONVERTER WITH SWITCHING AT ZERO VOLTAGE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013147229/07U RU139333U1 (en) 2013-10-23 2013-10-23 QUASI-RESONANT DC CONVERTER WITH SWITCHING AT ZERO VOLTAGE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU139333U1 true RU139333U1 (en) 2014-04-10

Family

ID=50436338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013147229/07U RU139333U1 (en) 2013-10-23 2013-10-23 QUASI-RESONANT DC CONVERTER WITH SWITCHING AT ZERO VOLTAGE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU139333U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11671020B2 (en) Flyback converter, control circuit and control method thereof
US8693217B2 (en) Power supply controller with minimum-sum multi-cycle modulation
CN104660022B (en) The system and method that overcurrent protection is provided for supply convertor
EP2621069B1 (en) Flyback converter with primary side voltage sensing and overvoltage protection during low load operation
US7746670B2 (en) Dual-transformer type of DC-to-DC converter
US7592790B2 (en) Start-up circuit with feedforward compensation for power converters
TWI523381B (en) System controller, signal generator and method for protecting a power converter and a method for protecting a signal of a power converter
US7764520B2 (en) Method and apparatus for on/off control of a power converter
EP3664295B1 (en) Two-level switch driver for preventing avalanche breakdown for a synchronous rectification switch in a power converter operating in a low-power burst mode
EP2713488A1 (en) Electronic converter, and related lighting system and method of operating an electronic converter
TWI473409B (en) Constant on-time switching regulator implementing light load control and control method thereof
GB2448741A (en) Current sensing and overload protection of a switch mode power converter
KR20120084687A (en) Power supply device, for example for light sources
WO2021059174A1 (en) Power switching apparatus and power supplies
US9401634B2 (en) Saturation prevention in an energy transfer element of a power converter
JP2020141534A (en) Switching power supply device
RU139333U1 (en) QUASI-RESONANT DC CONVERTER WITH SWITCHING AT ZERO VOLTAGE
KR102583398B1 (en) Prestart control circuit for switching power converters
US10742125B1 (en) Direct feedback for isolated switching converters
RU158535U1 (en) CONSTANT VOLTAGE CONVERTER TO CONSTANT
EP1499004B1 (en) Method for controlling a synchronous rectifier and synchronous rectifier controller
WO2001045240A1 (en) Synchronous rectification
CN111641340B (en) Switching power supply device
RU113617U1 (en) VOLTAGE TRANSFORMER
JP6775365B2 (en) Insulated switching power supply and power supply control

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20161024