RU2013850C1

RU2013850C1 - Sync rectifier

Info

Publication number: RU2013850C1
Authority: RU
Inventors: С.Т. Дремов; М.Н. Зельдич; Ю.А. Двораковский; А.Л. Крамар
Original assignee: Украинский научно-исследовательский институт аналитического приборостроения
Priority date: 1991-04-22
Filing date: 1991-04-22
Publication date: 1994-05-30

Abstract

FIELD: secondary electric power supply. SUBSTANCE: device has single-phase power transformer 5, two diodes 11, 12, two rectifying transistors 6, 7, two restricting resistors 8, 13, protective transistor 9 and output voltage divider 10. Functions of emitter-collector of transistors 6, 7 are connected between end outputs of secondary windings of the transformer. Resistor 8 has one output connected to bases of transistors 6, 7, the other output of the resistor is connected with output wire 4 through collector-base junction of transistors 9. Base of transistor 9 is connected with output of voltage divider 10. Diodes 11, 12 are connected with output wire 3 and with collectors of transistors 6, 7 in the same phase of conductivities of transistors 6,7 through resistor 13. Free electrodes of the diodes are connected with corresponding end outputs of secondary winding of the transformer. Medium output of the winding is connected to output wire 4. EFFECT: protection against overloads in short-circuit modes and transient processes. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников вторичного электропитания. The invention relates to electrical engineering and can be used in the design of secondary power sources.

Известны выпрямители переменного напряжения, выполненные на транзисторах с использованием режима их насыщения в проводящем состоянии - синхронные выпрямители. Known AC rectifiers made on transistors using the mode of their saturation in a conducting state - synchronous rectifiers.

В одном из известных синхронных выпрямителей [1] используется схема с управлением по цепи база-эмиттер и прямым включением транзисторов. In one of the known synchronous rectifiers [1], a circuit with base-emitter control and direct connection of transistors is used.

Недостатками данного синхронного выпрямителя являются сложность схемы из-за наличия дополнительных управляющих обмоток силового трансформатора и несогласованной фазы включения всех обмоток, низкая надежность. The disadvantages of this synchronous rectifier are the complexity of the circuit due to the presence of additional control windings of the power transformer and the inconsistent switching phase of all windings, low reliability.

В другом известном синхронном выпрямителе силовая и управляющие обмотки работают в фазе [2] . In another known synchronous rectifier, the power and control windings work in phase [2].

Однако наличие вспомогательных обмоток несколько усложняют схему выпрямителя, надежность также невысокая. However, the presence of auxiliary windings complicates the rectifier circuit somewhat, and reliability is also low.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является синхронный выпрямитель, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным выводам, вторичная обмотка крайними выводами через переходы эмиттер-коллектор выпрямительных транзисторов соединена с первым выходным выводом, а средним выводом - с вторым выходным выводом, и первый ограничительный резистор, одним выводом подключенный к точке соединения баз выпрямительных транзисторов [3] . The closest in technical essence to the invention is a synchronous rectifier containing a power transformer, the primary winding of which is connected to the input terminals, the secondary winding by the terminal leads through the emitter-collector junctions of the rectifier transistors is connected to the first output terminal, and the middle terminal to the second output terminal, and the first limiting resistor connected to the connection point of the bases of rectifier transistors with one pin [3].

Указанный синхронный выпрямитель обладает более простой схемой, так как в нем отсутствует управляющая обмотка силового трансформатора. Однако недостатком его является пониженная надежность из-за перегрузок выпрямительных транзисторов и силового трансформатора в режиме короткого замыкания и в моменты включения при работе на емкостную перегрузку. The specified synchronous rectifier has a simpler circuit, since it does not have a control winding of the power transformer. However, its disadvantage is reduced reliability due to overloads of rectifier transistors and power transformer in short circuit mode and at the time of switching on when working for capacitive overload.

Целью изобретения является повышение надежности путем снижения перегрузок в режиме короткого замыкания и в моменты включения. The aim of the invention is to increase reliability by reducing overloads in short circuit mode and at the time of inclusion.

Это достигается тем, что синхронный выпрямитель, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным выводам, вторичная обмотка крайними выводами через переходы эмиттер-коллектор выпрямительных транзисторов соединена с первым входным выводом, а средним выводом - с вторым выходным выводом, и первый ограничительный резистор, одним выводом подключенный к точке соединения баз выпрямительных транзисторов, снабжен защитным транзистором, делителем выходного напряжения, двумя диодами и вторым ограничительным резистором, причем эмиттер защитного транзистора, проводимость которого противоположна проводимости выпрямительных транзисторов, подключен к второму выходному выводу, коллектор его соединен с вторым выводом первого ограничительного резистора, а база подключена к средней точке делителя выходного напряжения, крайними выводами подключенного к первому и второму выходным выводам, диоды одними выводами в фазе с проводимостью выпрямительных транзисторов подключены к соответствующим крайним выводам вторичной обмотки силового трансформатора, а другими выводами между собой соединены непосредственно, а с первым выходным выводом - через второй ограничительный резистор. This is achieved by the fact that a synchronous rectifier containing a power transformer, the primary winding of which is connected to the input terminals, the secondary winding by the extreme terminals through the emitter-collector junctions of the rectifier transistors is connected to the first input terminal, and the middle terminal to the second output terminal, and the first limiting resistor connected to the base connection point of the rectifier transistors with one output, equipped with a protective transistor, an output voltage divider, two diodes and a second limiting p with a resistor, and the protective transistor emitter, the conductivity of which is opposite to that of the rectifier transistors, is connected to the second output terminal, its collector is connected to the second output of the first limiting resistor, and the base is connected to the midpoint of the output voltage divider, the extreme terminals connected to the first and second output terminals, diodes with one terminal in phase with the conductivity of the rectifier transistors are connected to the corresponding extreme terminals of the secondary winding of the power transformer pa and the other ends are connected directly to each other, and a first output terminal - through a second limiting resistor.

В режиме короткого замыкания и в моменты включения выпрямителя защитный транзистор оказывается в запертом состоянии, что обеспечивает снижение перегрузки выпрямительных транзисторов. In the short circuit mode and at the moments when the rectifier is turned on, the protective transistor is in the locked state, which reduces the overload of the rectifier transistors.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого синхронного выпрямителя
Предлагаемый синхронный выпрямитель содержит входные 1, 2 выводы, первый 3 и второй 4 выходные выводы, силовой трансформатор 5, выпрямительные транзисторы 6, 7, первый ограничительный резистор 8, защитный транзистор 9, делитель 10 выходного напряжения, диоды 11, 12 и второй ограничительный резистор 13.The drawing shows an electrical diagram of the proposed synchronous rectifier
The proposed synchronous rectifier contains input 1, 2 outputs, the first 3 and second 4 output terminals, power transformer 5, rectifier transistors 6, 7, the first limiting resistor 8, the protective transistor 9, the output voltage divider 10, diodes 11, 12 and the second limiting resistor thirteen.

Первичная обмотка силового трансформатора 5 подключена к входным 1, 2 выводам, вторичная обмотка крайними выводами через переходы эмиттер-коллектор выпрямительных транзисторов 6, 7 соединена с первым 3 выходным выводом, средним выводом непосредственно подключена к второму 4 выходному выводу. Базы выпрямительных транзисторов 6, 7 через первый ограничительный резистор 8 соединены с коллектором защитного транзистора 9, эмиттер которого подключен ко второму 4 выходному выводу, а база соединена со средним выводом резистивного делителя 10 выходного напряжения, включенного между первым 3 и вторым 4 выходными выводами. Диоды 11, 12 в фазе с проводимостью выпрямительных транзисторов 6, 7 включены между крайними выводами вторичной обмотки силового трансформатора 5 и одним из выводов второго ограничительного резистора 13, другой вывод которого подключен к первому выходному выводу 3. The primary winding of the power transformer 5 is connected to the input 1, 2 terminals, the secondary winding by the terminal leads through the emitter-collector junctions of the rectifier transistors 6, 7 is connected to the first 3 output terminal, the middle terminal is directly connected to the second 4 output terminal. The base of the rectifier transistors 6, 7 through the first limiting resistor 8 is connected to the collector of the protective transistor 9, the emitter of which is connected to the second 4 output terminal, and the base is connected to the middle terminal of the resistive divider 10 of the output voltage connected between the first 3 and second 4 output terminals. Diodes 11, 12 in phase with the conductivity of the rectifier transistors 6, 7 are connected between the extreme terminals of the secondary winding of the power transformer 5 and one of the terminals of the second limiting resistor 13, the other terminal of which is connected to the first output terminal 3.

Предлагаемый синхронный выпрямитель работает следующим образом. The proposed synchronous rectifier operates as follows.

В каждый из полупериодов один из выпрямительных транзисторов 6, 7 находится в отпертом состоянии и обеспечивает выпрямление переменного напряжения вторичной обмотки силового трансформатора 5. При оптимальной величине базового тока, которая определяется сопротивлением первого ограничительного резистора 8, в эти моменты выпрямительные транзисторы 6, 7 находятся в режиме насыщения, падение напряжения на них мало. Это обеспечивает повышенный КПД выпрямителя. Защитный транзистор 9 находится в отпертом состоянии под воздействием делителя выходного напряжения 10 и не оказывает влияния на работу выпрямителя. In each half-cycle, one of the rectifier transistors 6, 7 is in the unlocked state and provides rectification of the alternating voltage of the secondary winding of the power transformer 5. At the optimum value of the base current, which is determined by the resistance of the first limiting resistor 8, at these moments, the rectifier transistors 6, 7 are in saturation mode, the voltage drop on them is small. This provides increased rectifier efficiency. The protective transistor 9 is in the unlocked state under the influence of the output voltage divider 10 and does not affect the operation of the rectifier.

В случае коротких замыканий напряжение на выходе выпрямителя снижается, запирается защитный транзистор 9. В результате уменьшается базовый ток выпрямительных транзисторов 6, 7, вызывая их запирание и снижение тока короткого замыкания. В режиме короткого замыкания отпираются диоды 11, 12, и ток короткого замыкания определяется величиной сопротивления второго ограничительного резистора 13. При устранении короткого замыкания ток второго ограничительного резистора 13 вызывает падение напряжения на делителе 10 выходного напряжения, которое отпирает защитный транзистор 9, выпрямитель возвращается в исходное рабочее состояние. In the case of short circuits, the voltage at the rectifier output decreases, the protective transistor 9 is locked. As a result, the base current of the rectifier transistors 6, 7 decreases, causing them to lock and reduce the short circuit current. In the short circuit mode, the diodes 11, 12 are unlocked, and the short circuit current is determined by the resistance value of the second limiting resistor 13. When the short circuit is eliminated, the current of the second limiting resistor 13 causes a voltage drop on the output voltage divider 10, which unlocks the protective transistor 9, the rectifier returns to the original working condition.

При работе на емкостную нагрузку устройство работает аналогичным образом, так как в моменты включения выходной конденсатор представляет собой короткозамкнутую цепь. Запуск выпрямителя происходит после того, когда выходной конденсатор через диоды 11, 12 и второй ограничительный резистор 13 зарядится до определенной величины, достаточной для отпирания защитного транзистора 9. When working on a capacitive load, the device works in a similar way, since at the moments of switching on the output capacitor is a short-circuited circuit. The rectifier starts up when the output capacitor is charged through the diodes 11, 12 and the second limiting resistor 13 to a certain value sufficient to unlock the protective transistor 9.

Таким образом получен синхронный выпрямитель, в котором обеспечивается защита элементов от токов короткого замыкания и пусковых токов. Thus, a synchronous rectifier is obtained in which the elements are protected from short circuit currents and inrush currents.

Экспериментальные исследования подтвердили работоспособность предлагаемого синхронного выпрямителя. По сравнению с прототипом в 50 раз уменьшен ток короткого замыкания и в 20 раз снижены пусковые токи. Experimental studies have confirmed the performance of the proposed synchronous rectifier. Compared with the prototype, the short circuit current is reduced 50 times and the starting currents are reduced 20 times.

Claims

A SYNCHRONOUS RECTIFIER, comprising a power transformer whose primary winding is connected to the input terminals, the secondary winding by the extreme terminals through the emitter-collector junctions of the rectifier transistors is connected to the first output terminal, and the middle terminal to the second output terminal, and the first limiting resistor connected to one terminal to the connection point of the rectifier transistor bases, characterized in that, in order to increase reliability by reducing overloads in the short circuit mode and at the time of switching on , it is equipped with a protective transistor, an output voltage divider, two diodes and a second limiting resistor, and the emitter of a protective transistor whose conductivity is opposite to that of the rectifier transistors is connected to the second output terminal, its collector is connected to the second terminal of the first limiting resistor, and the base is connected to the middle point of the output voltage divider, the extreme terminals connected to the first and second output terminals, diodes with one terminal in phase with the conductivity of the rectifier power transistors are connected to the corresponding extreme terminals of the secondary winding of the power transformer, and are connected directly by other terminals to each other, and through the second limiting resistor to the first output terminal.