RU2015613C1

RU2015613C1 - Semibridge voltage converter

Info

Publication number: RU2015613C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Ловяго
Original assignee: Владимир Николаевич Ловяго
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1994-06-30

Abstract

FIELD: electric technique. SUBSTANCE: voltage converter is characterized by the use a current sensor, current limiting transistor, isolating capacitor, start-up resistor, current limiter, metering-out capacitor. EFFECT: enhanced reliability at overload and simplified circuit. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям напряжения, и может быть использовано в системах электропитания радиоэлектронной аппаратуры. The invention relates to electrical engineering, in particular to voltage converters, and can be used in power systems of electronic equipment.

Известны преобразователи напряжения [1], выполненные по полумостовой схеме. Known voltage converters [1], made by a half-bridge circuit.

Указанные преобразователи не содержат устройства защиты от перегрузок, что снижает их надежность. Силовые транзисторы могут находиться в недопустимом режиме не только при перегрузке выходных напряжений, но и в момент запуска, когда происходит зарядка конденсаторов фильтра. Эти процессы особенно опасны при высоком входном напряжении. These converters do not contain overload protection devices, which reduces their reliability. Power transistors can be in an unacceptable mode, not only when the output voltage is overloaded, but also at the time of starting, when the filter capacitors are charged. These processes are especially dangerous at high input voltages.

Наиболее близким по технической сущности являются преобразователь напряжения [2] , содержащий включенные параллельно между источником входного напряжения емкостной делитель, два силовых транзистора и выходной трансформатор. The closest in technical essence are the voltage converter [2], containing a capacitive divider connected in parallel between the input voltage source, two power transistors and an output transformer.

Сущностью изобретения является введение схемы защиты силовых транзисторов от различных видов перегрузок, таких как частичная перегрузка выходного напряжения, полная перегрузка выходного напряжения (короткое замыкание), перегрузок, вызванных сквозными токами и упрощение схемы. The essence of the invention is the introduction of a circuit to protect power transistors from various types of overloads, such as a partial overload of the output voltage, a complete overload of the output voltage (short circuit), overloads caused by through currents and simplification of the circuit.

Это достигается тем, что в цепь питания силовых транзисторов вводится датчик тока, транзистор ограничения тока, разделительный конденсатор, резистор запуска, ограничитель тока, дозирующий конденсатор насыщающийся коммутирующий трансформатор, причем эмиттер второго силового транзистора через датчик тока соединен с другой входной клеммой, к датчику тока подключен вход транзистора ограничения тока, коллектор которого соединен с базой второго силового транзистора, первым выводом разделительного конденсатора и первым выводом резистора запуска, второй вывод которого соединен с коллектором второго силового транзистора и первым выводом дозирующего конденсатора, другой вывод которого соединен с первым выводом выходного трансформатора, второй вывод которого подключен к коллектору первого силового транзистора и первой входной клемме, при этом второй вывод разделительного конденсатора через одну вторичную обмотку насыщающегося коммутирующего трансформатора подключен к другой входной клемме, другая вторичная обмотка насыщающегося коммутирующего трансформатора - к управляющему входу первого силового транзистора, а первичная обмотка насыщающегося коммутирующего трансформатора через ограничитель тока - к обмотке обратной связи выходного трансформатора. This is achieved by the fact that a current sensor, a current limiting transistor, an isolation capacitor, a starting resistor, a current limiter, a metering capacitor, a saturating switching transformer are introduced into the power transistor power supply circuit, and the emitter of the second power transistor is connected through a current sensor to another input terminal to a current sensor the input of the current limiting transistor is connected, the collector of which is connected to the base of the second power transistor, the first output of the isolation capacitor and the first output of the resistor start-up, the second output of which is connected to the collector of the second power transistor and the first output of the metering capacitor, the other output of which is connected to the first output of the output transformer, the second output of which is connected to the collector of the first power transistor and the first input terminal, while the second output of the isolation capacitor through one secondary the winding of a saturating switching transformer is connected to another input terminal, the other secondary winding of a saturating switching transformer is to the control the main input of the first power transistor, and the primary winding of a saturable switching transformer through a current limiter - to the feedback winding of the output transformer.

На чертеже изображена схема полумостового преобразователя напряжения. The drawing shows a diagram of a half-bridge voltage converter.

Устройство содержит выполненный по полумостовой схеме двухтактный усилитель мощности с силовыми транзисторами 1 и 2, выходным трансформатором 3, имеющим первичную обмотку 4, вторичную обмотку 5, обмотку 6 обратной связи, дозирующий конденсатор 7. В состав устройства входит также насыщающийся коммутирующий трансформатор 8 с обмотками 9, 10, 11, ограничитель 12 тока, резистор 13 запуска, датчик 14 тока, разделительный конденсатор 15, транзистор 16 ограничения тока, нагрузочный узел 17, выводы 18 и 19 подключения к входному источнику, выводы 20 и 21 подключения к нагрузочному узлу. The device comprises a half-bridge circuit push-pull power amplifier with power transistors 1 and 2, an output transformer 3 having a primary winding 4, a secondary winding 5, a feedback winding 6, a metering capacitor 7. The device also includes a saturating switching transformer 8 with windings 9 , 10, 11, current limiter 12, start resistor 13, current sensor 14, isolation capacitor 15, current limiting transistor 16, load node 17, terminals 18 and 19 for connecting to an input source, terminals 20 and 21 for connecting I'm to the load node.

Плюсовой вывод 18 источника питания подключен к коллектору силового транзистора 1 и к дозирующему конденсатору 7, отрицательный вывод 19 - к первому выводу обмотки 10, эмиттеру транзистора ограничения тока 16, к первому выводу датчика тока 14, обмотка 11 - к обмотке 6 через ограничитель 12 тока. Обмотка 9 подключена к переходу база-эмиттер силового транзистора 1, второй вывод обмотки 10 через разделительный конденсатор 15 - к базе силового транзистора 2. К базе последнего подключен первый вывод резистора запуска 13 и коллектор транзистора 16 ограничения тока, его база подключена к второму выводу датчика тока 14 и эмиттеру силового транзистора 2. Второй вывод запуска 13 подключен к коллектору силового транзистора 2, эмиттеру силового транзистора 1, первому выводу дозирующего конденсатора 7. Второй вывод дозирующего конденсатора 7 подключен к первому выводу обмотки 4, второй вывод который подключен к коллектору силового транзистора 1, а обмотка 5 - к нагрузочному узлу 17. The positive terminal 18 of the power source is connected to the collector of the power transistor 1 and to the metering capacitor 7, the negative terminal 19 to the first output of the winding 10, the emitter of the current limiting transistor 16, to the first output of the current sensor 14, winding 11 to the winding 6 through the current limiter 12 . The winding 9 is connected to the base-emitter junction of the power transistor 1, the second output of the winding 10 through an isolation capacitor 15 to the base of the power transistor 2. The first terminal of the start resistor 13 and the collector of the current limiting transistor 16 are connected to the base of the latter, its base is connected to the second output of the sensor current 14 and the emitter of the power transistor 2. The second output terminal 13 is connected to the collector of the power transistor 2, the emitter of the power transistor 1, the first output of the metering capacitor 7. The second output of the metering capacitor 7 is connected to the first terminal of the winding 4, the second terminal of the power transistor which is connected to the collector 1 and the coil 5 - 17 to the load node.

Устройство работает следующим образом. При подаче питания на выводы подключения 18, 19 заряжается дозирующий конденсатор 7 по цепи: обмотка 4, резистор 13 запуска, переход база-эмиттер силового транзистора 2, датчик 14 тока. Одновременно ток течет и в цепь коллектора силового транзистора 2. Ток, протекая по обмотке 4, наводит ЭДС на обмотке 6 и соответственно на обмотках 9 и 10 насыщающегося трансформатора 8. В результате силовой транзистор открывается и находится в этом состоянии до тех пор, пока сердечник насыщающегося коммутирующего трансформатора 8 не насытится и полярность напряжения на обмотках 9, 10 не изменится на противоположную. После этого откроется силовой транзистор 1 и закроется силовой транзистор 2. Время нахождения в этом режиме также определяется насыщением сердечника насыщающегося коммутирующего трансформатора 8. В результате возникают электрические колебания прямоугольной формы. Разделительный конденсатор 15 устраняет шунтирующее действие обмотки 10 на транзистор 2. The device operates as follows. When power is supplied to the connection terminals 18, 19, the metering capacitor 7 is charged through the circuit: winding 4, start resistor 13, base-emitter junction of power transistor 2, current sensor 14. At the same time, the current flows into the collector circuit of the power transistor 2. The current flowing through the winding 4 induces an EMF on the winding 6 and, respectively, on the windings 9 and 10 of the saturable transformer 8. As a result, the power transistor opens and remains in this state until the core saturating switching transformer 8 will not be saturated and the polarity of the voltage on the windings 9, 10 will not change to the opposite. After that, the power transistor 1 opens and the power transistor 2 closes. The time spent in this mode is also determined by the saturation of the core of the saturating switching transformer 8. As a result, square-shaped electric oscillations occur. The isolation capacitor 15 eliminates the shunt action of the winding 10 on the transistor 2.

При нормальной работе преобразователя переход коллектор-база транзистора 16 ограничения тока участвует в процессе перезаряда напряжения разделительного конденсатора 15. During normal operation of the converter, the collector-base junction of the current limiting transistor 16 is involved in the process of recharging the voltage of the isolation capacitor 15.

При любой перегрузке преобразователя на датчике тока возникает напряжение, которое открывает транзистор ограничения тока. Коллектор этого транзистора шунтирует базу силового транзистора 2 и не позволяет развиться опасному режиму. В случае короткого замыкания нагрузочного узла 17 совместное действие дозирующего конденсатора 7 и транзистора ограничения тока 16 приводит к срыву генерации. При этом силовые транзисторы 1 и 2 запираются, схема не потребляет ток и может находиться в этом состоянии неограниченно долго. Нормальная работа схемы восстанавливается после снятия и подачи входного напряжения. With any overload of the converter, a voltage appears on the current sensor, which opens the current limiting transistor. The collector of this transistor shunts the base of the power transistor 2 and does not allow the development of a dangerous mode. In the case of a short circuit of the load node 17, the combined action of the metering capacitor 7 and the current limiting transistor 16 leads to a breakdown of generation. In this case, the power transistors 1 and 2 are locked, the circuit does not consume current and can be in this state for an unlimited time. Normal operation of the circuit is restored after removing and applying the input voltage.

Claims

A half-bridge voltage converter comprising series-connected first and second power transistors, the collector of the first transistor connected to the first input terminal, and an output transformer, characterized in that a current sensor, a current limiting transistor, an isolation capacitor, a starting resistor, a current limiter, a metering capacitor are introduced , a starting resistor, a current limiter, a metering capacitor, a saturating switching transformer, the emitter of the second power transistor through the sensor the current is connected to another input terminal, the current limiting transistor is connected to the current sensor, the collector of which is connected to the base of the second power transistor, the first output of the isolation capacitor and the first output of the starting resistor, the second output of which is connected to the collector of the second power transistor and the first output of the metering capacitor, the other terminal of which is connected to the first terminal of the output transformer, the second terminal of which is connected to the collector of the first power transistor and to the first input terminal wherein the second output of the isolation capacitor through one secondary winding of a saturating switching transformer is connected to another input terminal, the other secondary winding of a saturating switching transformer is connected to the control input of the first power transistor, and the primary winding of a saturating switching transformer through a current limiter is connected to the feedback winding of the output transformer .