RU2006165C1 - Dc voltage converter - Google Patents
Dc voltage converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2006165C1 RU2006165C1 SU4951566A RU2006165C1 RU 2006165 C1 RU2006165 C1 RU 2006165C1 SU 4951566 A SU4951566 A SU 4951566A RU 2006165 C1 RU2006165 C1 RU 2006165C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transformer
- toroidal magnetic
- windings
- magnetic cores
- winding
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть использовано для питания различной радиоэлектронной аппаратуры. The invention relates to secondary power sources and can be used to power various electronic equipment.
Известны преобразователи постоянного напряжения, выполненные по двухтактной схеме, два противоположных плеча которой образованы транзисторами, содержащие трансформатор [1] . Known DC-DC converters, made by a push-pull circuit, two opposite arms of which are formed by transistors containing a transformer [1].
Такие преобразователи не могут работать без специальных схем задающих генераторов, что ограничивает область их применения, а также КПД и усложняет устройство. Кроме того, к недостаткам этих преобразователей относится трудность формирования необходимой траектории переключения (в области безопасной работы) транзисторов при сравнительно высоких питающих напряжениях. Использование для этого специальных схем также усложняет устройство. Such converters cannot work without special circuits of master oscillators, which limits their scope, as well as efficiency and complicates the device. In addition, the disadvantages of these converters include the difficulty of forming the necessary switching path (in the field of safe operation) of transistors at relatively high supply voltages. The use of special schemes for this also complicates the device.
Известны также преобразователи постоянного напряжения, выполненные по двухтактной схеме, два противоположных плеча которой образованы транзисторами, и содержащие трансформатор, причем управляющие входы транзисторов являются управляющими входами преобразователя [2] . Also known are DC-voltage converters, made by a push-pull circuit, the two opposite arms of which are formed by transistors, and containing a transformer, the control inputs of the transistors being the control inputs of the converter [2].
Недостатком известных преобразователей является необходимость использования специальных схем задающих генераторов, подключаемых к управляющим входам и обеспечивающих переключение транзисторов, что существенно усложняет устройство. A disadvantage of the known converters is the need to use special circuits of the driving generators connected to the control inputs and providing switching transistors, which significantly complicates the device.
Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь постоянного напряжения, выполненный по двухтактной схеме, два противоположных плеча которой образованы транзисторами, коллектор-базовые переходы которых присоединены друг к другу согласно-последовательно, а эмиттер-базовые переходы через транзисторные ключи, зашунтованные первым и вторым обратными диодами, подсоединены соответственно к второй и третьей обмоткам трансформатора, зашунтированным цепочками из последовательно соединенных диодов, при этом первая обмотка трансформатора включена между точкой соединения транзисторов между собой и цепью выходных выводов, а управляющие входы транзисторных ключей подсоединены к обмоткам управления [3] . Closest to the proposed one is a DC-voltage converter made according to a push-pull circuit, the two opposite arms of which are formed by transistors, the collector-base junctions of which are connected to each other in series, and the emitter-base junctions through transistor switches shunted by the first and second reverse diodes, connected respectively to the second and third windings of the transformer, shunted by chains of series-connected diodes, while the first winding trans rmatora connected between the connection point between the transistors and a circuit output terminals and control inputs of the semiconductor switches connected to the control windings [3].
Обмотки управления в таком преобразователе размещаются на дополнительном трансформаторе, входящем в состав специального задающего генератора, наличие которого усложняет данное устройство, повышает его стоимость, ухудшает массогабаритные показатели. The control windings in such a converter are placed on an additional transformer, which is part of a special master oscillator, the presence of which complicates this device, increases its cost, and worsens overall dimensions.
Цель изобретения - упрощение преобразователя постоянного напряжения. The purpose of the invention is the simplification of the DC voltage Converter.
Это достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения, выполненном по двухтактной схеме, два противоположных плеча которой образованы транзисторами, коллектор-базовые переходы которых присоединены друг к другу согласно-последовательно, а эмиттер-базовые переходы через транзисторные ключи, зашунтованные первыми и вторыми обратными диодами, подсоединены соответственно к второй и третьей обмоткам трансформатора, зашунтованным цепочками из последовательно соединенных диодов, при этом первая обмотка трансформатора включена между точкой соединения транзисторов между собой и цепью выходных выводов, а управляющие входы транзисторных ключей подсоединены к обмоткам управления, обмотки управления размещены на сердечнике упомянутого трансформатора, а к одной из обмоток управления подсоединен введенный блок запуска. This is achieved by the fact that in a DC-voltage converter, made according to a push-pull circuit, the two opposite arms of which are formed by transistors, the collector-base junctions of which are connected to each other in series, and the emitter-base junctions through transistor switches shunted by the first and second reverse diodes are connected respectively to the second and third windings of the transformer, shunted by chains of series-connected diodes, while the first winding of the transformer is turned on between the connection point between the transistors and a circuit output terminals and control inputs of the semiconductor switches connected to the control winding, the control winding arranged on the core of said transformer, and one of the control windings connected inputted start block.
В преобразователе постоянного напряжения трансформатор выполнен на двух тороидальных магнитных сердечниках, у которых Bs1Qc1< Вs2Qc2, где Bs1, Bs2 и Qc1, Qc2 - индукция насыщения и сечение соответственно первого и второго тороидальных магнитных сердечников, при этом на первом из них размещены соответствующие обмотки управления, а первая, вторая и третья обмотки соответственно охватывают одновременно два тороидальных магнитных сердечника.In the DC-voltage converter, the transformer is made on two toroidal magnetic cores, in which B s1 Q c1 <В s2 Q c2 , where B s1 , B s2 and Q c1 , Q c2 are the saturation induction and the cross section of the first and second toroidal magnetic cores, respectively this on the first of them are the corresponding control windings, and the first, second and third windings respectively respectively cover two toroidal magnetic cores.
В преобразователь постоянного напряжения введен источник тока, а трансформатор снабжен дополнительной обмоткой и выполнен на трех тороидальных магнитных сердечниках, у которых Bs1Qc1 = Bs2Qc2< <Bs3Qc3, где Bs1, Bs2, Bs3 и Qc1, Qc2, Qc3 - индукции насыщения и сечение соответственно первого, второго, третьего тороидальных магнитных сердечников, причем половины дополнительной обмотки включены встречно и размещены соответственно на первом и втором тороидальных магнитных сердечниках, при этом обмотки управления охватывают одновременно первый и второй тороидальные магнитные сердечники, а соответствующие первая, вторая и третья обмотки охватывают одновременно первый, второй и третий тороидальные магнитные сердечники, при этом дополнительная обмотка подключена к источнику тока.A current source is introduced into the DC / DC converter, and the transformer is equipped with an additional winding and is made on three toroidal magnetic cores in which B s1 Q c1 = B s2 Q c2 <<B s3 Q c3 , where B s1 , B s2 , B s3 and Q c1, Q c2, Q c3 - saturation induction and the cross section of the first respectively the second, third, toroidal magnetic cores, the additional winding half includes oppositely and are arranged respectively on the first and second toroidal magnetic core, wherein the control coil cover both the first and second th toroidal magnetic cores, and the respective first, second and third windings simultaneously cover the first, second and third toroidal magnetic cores, the additional winding is connected to a current source.
На фиг. 1 показан предлагаемый преобразователь; на фиг. 2 - трансформатор. In FIG. 1 shows the proposed converter; in FIG. 2 - transformer.
Преобразователь постоянного напряжения выполнен по двухтактной полумостовой схеме и подключен к цепям 1 и 2 питания, а два противоположных плеча двухтактной схемы образованы транзисторами 3 и 4, коллектор-базовые переходы которых присоединены друг к другу согласно-последовательно и включены между цепями 1 и 2 питания. Преобразователь содержит выходные выводы 5 и 6 для подключения нагрузки Rн и емкостной делитель, образованный конденсаторами 7 и 8, включенными последовательно между цепями 1 и 2 питания. Общая точка конденсаторов 7 и 8 соединена с выходным выводом 5. Первая обмотка 9 трансформатора 10 включена между точкой соединения транзисторов между собой и выходным выводом 6. Эмиттер-базовые переходы транзисторов 3 и 4 подсоединены соответственно к второй 11 и третьей 12 обмоткам трансформатора 10 через транзисторные ключи 13 и 14, зашунтованные первым 15 и вторым 16 обратными диодами. Обмотки 11 и 12 зашунтованы цепочками из последовательно соединенных диодов 17, 18 и 19, 20.The DC / DC converter is made in a push-pull half-bridge circuit and is connected to
Между цепями 1 и 2 питания последовательно включены обратные диоды 21 и 22, общая точка которых соединена с выходным выводом 6. Управляющие входы транзисторных ключей 13 и 14 подсоединены к обмоткам 23 и 24 управления, которые размещены на сердечнике трансформатора 10. К обмотке 24 управления подсоединен блок 25 запуска на однопереходном транзисторе 26. Дополнительный диод 27 включен между коллектором транзистора 4 и точкой соединения резистора 28 и конденсатора 29 времязадающей цепи блока 25 запуска. Between the
Трансформатор 10 выполнен на двух тороидальных магнитных сердечниках 30 и 31, у которых Bs30Qc30 < Bs31Qc31, где Bs30, Bs31 и Qc30, Qc31 - индукция насыщения и сечение соответственно сердечника 30 и 31. На сердечнике 30 размещены обмотки 23 и 24, а обмотки 9, 11 и 12 охватывают одновременно два сердечника 30 и 31.The
Преобразователь постоянного напряжения может содержать источник 32 тока (на фиг. 1 показан пунктиром), а трансформатор 10 может иметь дополнительную обмотку 33 и выполняться на трех тороидальных магнитных сердечниках 30, 31 и 34 (на фиг. 1 обмотка 33 и сердечник 34 показаны пунктиром), у которых Bs30Qc30 = = Bs34Qc34< Bs31Qc31, где Bs30, Bs34, Bs31 и Qc34, Qc31 - индукция насыщения и сечение соответственно сердечника 30, 34 и 31. Половины дополнительной обмотки 33 включены встречно и размещены соответственно на сердечниках 30 и 34. Обмотки 23 и 24 охватывают одновременно два сердечника 30 и 34, а обмотки 9, 11 и 12 - одновременно три сердечника 30, 34 и 31. Кроме того, обмотка 33 подключена к источнику 32 тока.The DC / DC converter may contain a current source 32 (shown in dashed lines in FIG. 1), and the
На фиг. 1 в цепи управляющих входов транзисторных ключей 13 и 14 включены резисторы, обеспечивающие необходимый режим работы. Блок запуска 25 содержит резисторы, обеспечивающие необходимый режим работы, а также стабилитрон, формирующий напряжение питания блока запуска. In FIG. 1, resistors are included in the control input circuit of
Источник 32 тока может представлять собой стабилизатор тока и выполняется на микросхеме, например, серии 142. The
Преобразователь работает следующим образом. The converter operates as follows.
При подаче на цепи 1 и 2 питания постоянного напряжения блок 25 запуска на однопереходном транзисторе 26 с времязадающей цепью (резистор 28, конденсатор 29) вырабатывает стартовый импульс, который передается на обмотку 24 трансформатора 10. Стартовый импульс, во-первых, открывает транзисторный ключ 14, а также наводит напряжение на других обмотках трансформатора 10. При этом на обмотке 12 наводится напряжение таким образом, что обеспечивает открывание транзистора 4 через приоткрытый транзисторный ключ 14. Через транзистор 4 начинает протекать ток от заряженного конденсатора 8 через нагрузку Rн, обмотку 9 трансформатора 10. Протекающий ток вызывает действие двойной положительной обратной связи, при которой протекающий ток, во-первых, обеспечивает насыщение и поддержание в этом состоянии транзистора 4, во-вторых, этот же ток обеспечивает режим насыщения транзисторного ключа 14. При этом транзистор 4 включен по схеме с общей базой, коэффициент передачи обмоток 9 и 12 близок к единице. В течение этого квазиустойчивого режима на нагрузке формируется вершина прямоугольного напряжения. Далее происходит насыщение сердечника 30, на котором размещены обмотки 23 и 24 трансформатора 10, так как Bs30Qc30 < Bs31Qc31, что обеспечивает первоначальное насыщение сердечника 30, а затем сердечника 31 при одинаковом напряжении на обмотке 9, охватывающей оба эти сердечника. Насыщение сердечника 30 приводит к уменьшению, а затем и спаду до нуля напряжения на обмотках 23 и 24 и, следовательно, запиранию транзисторного ключа 14. При этом для транзистора 4 обеспечивается режим "Обрыва" по эмиттеру и рассасыванию неосновных носителей происходит по цепи коллектор-база, минуя обмотку 12 и транзисторный ключ 14. Сердечник 31 продолжает работать в линейном режиме, что обеспечивает действие первого контура положительной обратной связи, при которой ток, протекающий через обмотку 9, трансформируется в обмотку 11 и протекает через цепочку диодов 17 и 18, падение напряжения на которых, поступающее через диод 15, является запирающим для транзистора 3, т. е. в течение времени рассасывания транзистора 4 транзистор 3 остается закрытым. По окончании рассасывания транзистора 4 происходит резкий спад тока через него, что вызывает изменение полярностей напряжений на обмотках трансформатора 10. Это вызывает начало блокинг-процесса, при котором открывается транзисторный ключ 13, а затем транзистор 3. Начинает формироваться вершина второго полупериода прямоугольного напряжения. Время перехода из одного квазиустойчивого состояния в другое предельно мало, так как транзистор 3 (4) включен по схеме с общей базой как в квазистатическом, так и динамическом режимах. Процессы, происходящие во втором полупериоде, аналогичны описанным, элементы 7, 16, 19 и 20 работают также, как соответствующие элементы 8, 15, 17 и 18. Диоды 21 и 22 выполняют роль рекуперирующих диодов. Частота преобразователя определяется сечением и индукцией насыщения сердечника 30.When applying DC voltage to
Посредством изменения величины выходного тока источника 32 тока, подключенного к обмотке 33 трансформатора 10, обеспечивается намагничивание сердечников 30 и 34 и соответственно регулирование частоты преобразования. Полуобмотки обмотки 33 размещены на сердечниках 30 и 34 и включены встречно. При этом каждый из сердечников 30 и 34 работает по циклам попеременно - один сердечник, например 30, намагничивается в положительном направлении и обеспечивает работу по частному циклу от Вр до +Вs. Изменением постоянного подмагничивания изменяется величина Вр и приближается к Bs. В другой полупериод сердечник 34 намагничивается в отрицательном направлении от -Вр до -Вs. Изменением постоянного подмагничивания изменяется величина -Вр и приближается к -Вs. Такое изменение магнитных характеристик эквивалентно наличию одного сердечника с изменением величины Вs в меньшую сторону до 0, что и обеспечивает изменение частоты преобразования от минимального значения при отсутствии тока от источника 32 тока до максимального, определяемого предельным током источника 32 тока. Процесс начала блокинг-процесса эквивалентен ранее приведенному с той лишь разницей, что точка перехода к насыщению (резкому увеличению намагничивания) изменяется. Таким образом, преобразователь постоянного напряжения имеет частотно-зависимый элемент - трансформатор 10 тока, при этом, так как трансформатор 10 имеет как минимум два сердечника, режим переключения эквивалентен режиму переключения автогенератора Иенсена с уменьшенными динамическими потерями.By changing the magnitude of the output current of the
По отношению к транзисторам 3 и 4 реализована схема с трансформатором тока, а по отношению к транзисторным ключам 13 и 14 обеспечено потенциальное управление. При одинаковых габаритных размерах сердечников 30 и 31 выбор частоты преобразования обеспечивается либо материалом сердечника 30 (выбором соответствующей индукции насыщения), либо его сечением (при заданных габаритах по внешнему и внутреннему диаметру это достигается выбором необходимой высоты сердечника). With respect to
Блок 25 запуска обеспечивает начальный запуск преобразователя (при его включении) и в дальнейшей работе не участвует. После запуска преобразователя транзистор 4 через диод 27 шунтирует конденсатор 29 времязадающей цепи, исключая поступление импульсов с выхода блока 25 запуска на обмотку 24 трансформатора 10. Block 25 start provides the initial start-up of the Converter (when it is turned on) and does not participate in further work. After starting the converter, the transistor 4 through the diode 27 shunts the capacitor 29 of the timing circuit, excluding the arrival of pulses from the output of the start block 25 to the winding 24 of the
В предлагаемом преобразователе в квазистатическом и динамическом режимах транзисторы 3 и 4 включены по схеме с общей базой, что повышает их быстродействие и надежность в динамических режимах (в режиме переключения). Кроме того, реализуется режим эмиттерной коммутации и пропорционально токового управления транзисторами 3 и 4, что позволяет снизить потери мощности и повысить надежность преобразователя, причем обеспечивается надежная работа транзисторов без установки дополнительных элементов и цепочек для формирования безопасной траектории их переключения. Преобразователь работает в автоколебательном режиме и не требует использования дополнительных трансформаторов и специального задающего генератора. Все это упрощает преобразователь постоянного напряжения. (56) Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Справочник/ под ред. Г. С. Найвельта. М. : Радио и связь, 1985, с. 361, рис. 9.10, в, г. In the proposed converter in quasistatic and dynamic modes,
2. То же, с. 406, рис. 10.4. 2. The same, p. 406, fig. 10.4.
3. Авторское свидетельство СССР N 1821883, кл. Н 02 М 7/538, 1990. 3. Copyright certificate of the USSR N 1821883, cl. H 02
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4951566 RU2006165C1 (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Dc voltage converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4951566 RU2006165C1 (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Dc voltage converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006165C1 true RU2006165C1 (en) | 1994-01-15 |
Family
ID=21582488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4951566 RU2006165C1 (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Dc voltage converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2006165C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2539560C1 (en) * | 2013-11-26 | 2015-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "СЗЛ" | Dc-to-dc voltage converter |
-
1991
- 1991-06-28 RU SU4951566 patent/RU2006165C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2539560C1 (en) * | 2013-11-26 | 2015-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "СЗЛ" | Dc-to-dc voltage converter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6304461B1 (en) | DC power converter having bipolar output and bi-directional reactive current transfer | |
CA2076940C (en) | Fluorescent lamp operating circuit, particularly for a compact fluorescent lamp | |
US5166869A (en) | Complementary electronic power converter | |
US5172308A (en) | DC-DC converter with transformer having a single secondary winding | |
RU2006165C1 (en) | Dc voltage converter | |
KR810001421B1 (en) | Electronic inverter for fluorescent lamp | |
RU2007831C1 (en) | D c/d c converter | |
SU603071A1 (en) | Single-phase frequency doubler | |
SU1674329A1 (en) | Device for control over transistor key | |
RU2186452C2 (en) | Half-bridge dc voltage converter | |
SU1713058A1 (en) | Two-ended transistor voltage converter | |
RU2107983C1 (en) | Quasiresonant dc voltage changer incorporating zero-voltage change-over provision | |
RU1820988C (en) | Push-pull voltage converter | |
SU1467719A1 (en) | Push-pull d.c. voltage converter converter | |
SU1453385A1 (en) | Gate-type d.c. voltage stabilizer | |
RU2050681C1 (en) | Transistorized direct-current voltage changer | |
SU1206937A1 (en) | Voltage converter | |
SU1398057A1 (en) | Stabilizing voltage converter with phase control | |
SU1714769A2 (en) | Stabilized converter | |
SU1398055A1 (en) | Transistorized d.c. voltage colnverter | |
SU1658327A1 (en) | Dc voltage converter | |
SU1221701A1 (en) | One-step d.c.voltage-to-d.c. voltage converter | |
SU1501238A1 (en) | Semibridge self-excited transistor converter | |
RU2065249C1 (en) | Magnet-transistor switch | |
SU866665A1 (en) | Transistorized voltage converter |