RU203837U1 - ELECTRONIC TRANSFORMER "IMPULSE" - Google Patents
ELECTRONIC TRANSFORMER "IMPULSE" Download PDFInfo
- Publication number
- RU203837U1 RU203837U1 RU2020142655U RU2020142655U RU203837U1 RU 203837 U1 RU203837 U1 RU 203837U1 RU 2020142655 U RU2020142655 U RU 2020142655U RU 2020142655 U RU2020142655 U RU 2020142655U RU 203837 U1 RU203837 U1 RU 203837U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitor
- transistor
- terminal
- resistor
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
- H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
- H05B41/282—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices
Abstract
Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике и электронике и может быть использована для преобразования напряжения однофазной сети переменного тока с понижающим коэффициентом для питания электроприборов однополярным пульсирующим током с формой пульсаций, соответствующей закону синусоиды.The proposed utility model relates to electrical engineering and electronics and can be used to convert the voltage of a single-phase AC network with a decreasing coefficient for powering electrical appliances with a unipolar ripple current with a ripple shape corresponding to the sinusoidal law.
Технический результат полезной модели - создание преобразователя однофазной сети переменного тока, простого по конструкции и надежного в эксплуатации, обеспечивающего максимальный коэффициент мощности использования сети, равного 96-98%.The technical result of the utility model is the creation of a converter for a single-phase AC network, simple in design and reliable in operation, providing a maximum power factor of the network, equal to 96-98%.
После подачи переменного напряжения однофазной сети через мостовой выпрямитель, образованный диодами, через резистор 26 начинает протекать ток зарядки конденсатора 21. Напряжение на конденсаторе 21 увеличивается, что приводит к увеличению напряжения на 7-ом выводе ШИМ-контроллера. Когда напряжение на 7-ом выводе достигнет порога включения ШИМ-контроллера, на 6-ой вывод начнут поступать импульсы управления транзистора 15. Когда транзистор 15 откроется, то через резистор 27 и обмотку 11 начнет протекать линейно нарастающий ток. Резистор 27 предохраняет транзистор 15 от перегрузки. В обмотках 13 и 14 протекает ток во время прямого хода, т.е. когда транзистор 15 открыт. В обмотке 14 протекает ток во время обратного хода, т.е. когда транзистор 15 закрыт, происходит размагничивание сердечника. Обмотка 14 и диод 8 формируют напряжение питания ШИМ-контроллера. Конденсатор 20 формирует однополярные пульсации промышленной частоты. Резистор 29 ограничивает ток через стабилитрон 9, который стабилизирует напряжение питания ШИМ-контроллера. Конденсатор 21 формирует постоянное напряжение. Обмотка 13 и диод 6 формируют напряжение питания нагрузки 32. Конденсатор 24 формирует однополярные пульсации промышленной частоты. Дроссель 25 и диод 7 поддерживают ток через нагрузку 32 во время обратного хода, т.е. когда транзистор 15 закрыт. Резистор 30 и конденсатор 24 формируют пилообразное напряжение и являются частотозадающими элементами. Транзистор 16 образует буферный каскад и исключает влияние на задающий генератор ШИМ-контроллера, резистором 31 устанавливается ширина импульса включения транзистора 16 для уменьшения коммутационных потерь, вызывающих дополнительный нагрев полевого транзистора.After supplying the alternating voltage to the single-phase network through the bridge rectifier formed by the diodes, the charging current of the capacitor 21 begins to flow through the resistor 26. The voltage across the capacitor 21 increases, which leads to an increase in the voltage at the 7th terminal of the PWM controller. When the voltage at the 7th pin reaches the PWM controller turn-on threshold, control pulses of the transistor 15 will begin to flow to the 6th pin. When the transistor 15 opens, a linearly increasing current will flow through the resistor 27 and winding 11. Resistor 27 protects transistor 15 from overload. In the windings 13 and 14, current flows during the forward stroke, i.e. when the transistor 15 is on. A current flows in the winding 14 during the reverse stroke, i. E. when the transistor 15 is turned off, the core is demagnetized. Winding 14 and diode 8 form the supply voltage of the PWM controller. Capacitor 20 generates unipolar power frequency pulsations. Resistor 29 limits the current through the Zener diode 9, which stabilizes the supply voltage of the PWM controller. The capacitor 21 generates a constant voltage. The winding 13 and the diode 6 form the supply voltage of the load 32. The capacitor 24 generates unipolar pulsations of the industrial frequency. The choke 25 and the diode 7 maintain the current through the load 32 during the reverse stroke, i. E. when the transistor 15 is off. Resistor 30 and capacitor 24 form a sawtooth voltage and are frequency setting elements. The transistor 16 forms a buffer stage and eliminates the influence on the master oscillator of the PWM controller, the resistor 31 sets the width of the turn-on pulse of the transistor 16 to reduce switching losses, which cause additional heating of the field-effect transistor.
В предлагаемой схеме не используется полярный конденсатор для сглаживания однополярных пульсаций промышленной частоты после сетевого выпрямителя. В выпрямителе напряжения обмотка 13 импульсного трансформатора 10 работает на нагрузку, не используется полярный конденсатор для сглаживания пульсаций промышленной частоты. Через нагрузку протекает однополярный пульсирующий ток синусоидальной формы промышленной частоты. Преобразователь напряжения используется вместо обычного понижающего трансформатора с сердечником из электротехнической стали, работающего на промышленной частоте. Масса и габариты предлагаемого электронного трансформатора на порядок меньше, чем у обычного трансформатора, работающего на промышленной частоте. The proposed circuit does not use a polar capacitor to smooth out unipolar power frequency ripples after the mains rectifier. In the voltage rectifier, the winding 13 of the pulse transformer 10 operates on the load, a polar capacitor is not used to smooth out the pulsations of the industrial frequency. A unipolar sinusoidal pulsating current of power frequency flows through the load. The voltage converter is used in place of a conventional power frequency step-down transformer with an electrical steel core. The mass and dimensions of the proposed electronic transformer are an order of magnitude less than that of a conventional transformer operating at industrial frequency.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике и электронике и может быть использована для преобразования напряжения однофазной сети переменного тока с понижающим коэффициентом для питания электроприборов однополярным пульсирующим током с формой пульсаций соответствующей закону синусоиды.The proposed utility model relates to electrical engineering and electronics and can be used to convert the voltage of a single-phase alternating current network with a decreasing coefficient for powering electrical appliances with a unipolar pulsating current with a ripple shape corresponding to the sinusoidal law.
Сетевой выпрямитель напряжения, выполненный в виде мостового выпрямителя с конденсатором, установленным на выходе мостового выпрямителя, заложен в работу всех блоков питания с коэффициентом использования мощности сети 60-80%.The mains voltage rectifier, made in the form of a bridge rectifier with a capacitor installed at the output of the bridge rectifier, is incorporated into the operation of all power supplies with a network power utilization factor of 60-80%.
В источнике https://www.symmetron.ru/articles/brochures/SMPS.pdf рассмотрены все импульсные преобразователи, известные на сегодняшний день, наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является прямоходовой (Forward) преобразователь.The source https://www.symmetron.ru/articles/brochures/SMPS.pdf discusses all the pulse converters known to date, the closest in technical essence to the proposed one is the Forward converter.
Управление полевым транзистором заимствовано от импульсного блока питания, мощность 350 ватт с выходным двухполярным напряжением 35 вольт.The field-effect transistor control is borrowed from a switching power supply, the power is 350 watts with an output bipolar voltage of 35 volts.
Блок питания предназначен для питания аудио усилителя и имеет защиту от короткого замыкания по выходу. Рабочая частота преобразователя напряжения составляет примерно 80 кГц. В качестве ШИМ контроллера используется микросхема UC3844. Она похожа на UC3842, но рабочий цикл ограничен менее чем на 50%. Схема содержит также импульсный трансформатор, оптрон, обеспечивающий обратную связь, дроссели и выпрямительный сетевой мост. На КПД и выходную мощность блока питания сильно влияет используемый мощный транзистор. Его нужно подобрать с возможно низким сопротивлением сток-исток и с напряжением не менее 800 вольт. Подойдут такие, как STW11NM80, SPP17N80C3, STW18NK80Z и им подобные. При сборке и наладке следует учитывать, что блок питания работает от сети 220 вольт.The power supply is designed to power the audio amplifier and has output short circuit protection. The operating frequency of the voltage converter is approximately 80 kHz. The UC3844 microcircuit is used as a PWM controller. It is similar to the UC3842, but the duty cycle is limited to less than 50%. The circuit also contains a pulse transformer, an optocoupler providing feedback, chokes and a rectifier network bridge. The efficiency and output power of the power supply is strongly influenced by the power transistor used. It must be selected with the lowest possible drain-to-source resistance and with a voltage of at least 800 volts. Suitable such as STW11NM80, SPP17N80C3, STW18NK80Z and the like. When assembling and setting up, it should be borne in mind that the power supply operates from a 220 volt network.
(см.: https://zen.yandex.ru/media/toolelectric/impulsnyi-blok-pitaniia-2h35-volt-na-uc3844-5c0a16d541604d00a9113d56 Импульсный блок питания 2×35 вольт на UC3844).(see: https://zen.yandex.ru/media/toolelectric/impulsnyi-blok-pitaniia-2h35-volt-na-uc3844-5c0a16d541604d00a9113d56 Switching
Недостатком этой и аналогичных схем является форма тока, потребляемого от сети через выпрямитель с фильтрующим конденсатором. Это связано с тем, что ток через выпрямитель течет только в случае, когда напряжение в сети больше напряжения на фильтрующем конденсаторе. На практике зона проводимости выпрямителя ограничена примерно 15° в области пика напряжения. Следствием этого являются большие импульсы потребления тока с амплитудой, в несколько раз превышающей номинальное значение тока. Наличие пиков потребляемого от сети тока означает генерацию нечетных гармоник, появляется реактивная составляющая мощности. Это приводит к дополнительному нагреву и потерям в линиях электропередач. Также происходит искажение формы напряжения в питающей сети (обрезаются «верхушки»), что может привести к «перекосу» фаз (в трехфазной сети при неравномерной нагрузке) и появлению напряжения на нейтрали.The disadvantage of this and similar circuits is the shape of the current consumed from the mains through a rectifier with a filter capacitor. This is due to the fact that the current flows through the rectifier only when the mains voltage is higher than the voltage across the filtering capacitor. In practice, the rectifier conduction band is limited to about 15 ° in the voltage peak area. This results in large pulses of current consumption with an amplitude several times higher than the nominal current value. The presence of peaks in the current consumed from the network means the generation of odd harmonics, and the reactive component of the power appears. This leads to additional heating and losses in power lines. There is also a distortion of the voltage shape in the supply network (the "tops" are cut off), which can lead to "imbalance" of the phases (in a three-phase network with an uneven load) and the appearance of a voltage on the neutral.
Технический результат полезной модели - создание преобразователя однофазной сети переменного тока, простого по конструкции и надежного в эксплуатации, обеспечивающего максимальный коэффициент мощности использования сети равного 96-98%.The technical result of the utility model is the creation of a converter for a single-phase AC network, simple in design and reliable in operation, providing a maximum power factor of using the network equal to 96-98%.
Поставленный технический результат достигается тем, что электронный трансформатор, содержащий мостовой выпрямитель, импульсный трансформатор, ШИМ-контроллер, полевой транзистор, резисторы, конденсаторы, диоды, дополнительно содержит стабилитрон, n-p-n транзистор, положительный выход мостового выпрямителя, выполненного на диодах 1-4 через резистор 26 соединен с 7 выводом ШИМ-контроллера 33, который через резистор 29 и катод-анод диода 8 соединен с первым выводом выходной обмотки 14, второй вывод которой напрямую соединен с первичной обмоткой импульсного трансформатора 10 и непосредственно с отрицательным выводом мостового выпрямителя, а также через конденсатор 21 катодом стабилитрона 9, анод которого соединен с отрицательным выводом мостового выпрямителя, катод диода 8 через конденсатор 20 соединен с отрицательным выводом мостового выпрямителя, катод стабилитрона 9 соединен с 7 выводом ШИМ-контроллера 33, концы обмотки 13 импульсного трансформатора 10 через последовательно соединенные анод-катод диода 6 и катод-анод диода 7 соединены между собой, точка соединения диодов 6 и 7 через дроссель 25 соединена с первым выводом резистора (нагрузки) 32, второй вывод которого соединен с анодом диода 7, нагрузка 32 шунтирована конденсатором 24, один конец обмотки 11 через конденсатор 19 соединен с обмоткой 12, точка соединения конденсатора 19 с обмоткой 12 через анод-катод диода 5 соединена с положительным выводом выпрямителя, к которому подключен один конец обмотки 11, сток полевого транзистора 15 соединен с точкой соединения обмотки 11 и конденсатора 19, затвор полевого транзистора 15 соединен через резистор 27 с отрицательным выводом мостового выпрямителя, а через переменный резистор 31 с эмиттером транзистора 16, средний вывод переменного резистора 31 соединен с 3 выводом ШИМ-контроллера 33, 4 вывод ШИМ-контроллера 33 соединен с базой транзистора 16, а через конденсатор 22 с отрицательным выводом мостового выпрямителя, а через резистор 30 с коллектором транзистора 16, который непосредственно соединен в выводом 8, а через конденсатор 23 с 2 выводом ШИМ-контроллера, который непосредственно соединен с отрицательным выводом мостового выпрямителя, 5 вывод ШИМ-контроллера 33 соединен с отрицательным выводом мостового выпрямителя, затвор полевого транзистора 15 непосредственно соединен с 6 выводом ШИМ-контроллера 33, а через резистор 28 с отрицательным выводом мостового выпрямителя, в диагонали которого включены конденсаторы 17 и 18, исключающих влияние импульсных помех.The delivered technical result is achieved by the fact that an electronic transformer containing a bridge rectifier, a pulse transformer, a PWM controller, a field-effect transistor, resistors, capacitors, diodes, additionally contains a zener diode, an NPN transistor, a positive output of a bridge rectifier made on diodes 1-4 through a
Предлагаемый электронный трансформатор работает следующим образом. После подачи переменного напряжения однофазной сети через мостовой выпрямитель, образованный диодами, через резистор 26 начинает протекать ток зарядки конденсатора 21. Напряжение на конденсаторе 21 увеличивается, что приводит к увеличению напряжения на 7-ом выводе ШИМ-контроллера. Когда напряжение на 7-ом выводе достигнет порога включения ШИМ-контроллера, на 6-ой вывод начнут поступать импульсы управления транзистора 15. Когда транзистор 15 откроется, то через резистор 27 и обмотку 11 начнет протекать линейно нарастающий ток. Резистор 27 предохраняет транзистор 15 от перегрузки. В обмотках 13 и 14 протекает ток во время прямого хода, т.е. когда транзистор 15 открыт. В обмотке 14 протекает ток во время обратного хода, т.е. когда транзистор 15 закрыт, происходит размагничивание сердечника. Обмотка 14 и диод 8 формируют напряжение питания ШИМ-контроллера. Конденсатор 20 формирует однополярные пульсации промышленной частоты. Резистор 29 ограничивает ток через стабилитрон 9, который стабилизирует напряжение питания ШИМ-контроллера. Конденсатор 21 формирует постоянное напряжение. Обмотка 13 и диод 6 формируют напряжение питания нагрузки 32. Конденсатор 24 формирует однополярные пульсации промышленной частоты. Дроссель 25 и диод 7 поддерживают ток через нагрузку 32 во время обратного хода, т.е. когда транзистор 15 закрыт. Резистор 30 и конденсатор 24 формируют пилообразное напряжение и являются частотозадающими элементами. Транзистор 16 образует буферный каскад и исключает влияние на задающий генератор ШИМ-контроллера, резистором 31 устанавливается ширина импульса включения транзистора 16 для уменьшения коммутационных потерь, вызывающих дополнительный нагрев полевого транзистора.The proposed electronic transformer works as follows. After supplying the alternating voltage to the single-phase network through the bridge rectifier formed by the diodes, the charging current of the capacitor 21 begins to flow through the
В предлагаемой схеме не используется полярный конденсатор для сглаживания однополярных пульсаций промышленной частоты после сетевого выпрямителя. В выпрямителе напряжения обмотка 13 импульсного трансформатора 10, работает на нагрузку, не используется полярный конденсатор для сглаживания пульсаций промышленной частоты. Через нагрузку протекает однополярный пульсирующий ток синусоидальной формы промышленной частоты. Преобразователь напряжения используется вместо обычного понижающего трансформатора с сердечником из электротехнической стали, работающего на промышленной частоте. Масса и габариты предлагаемого электронного трансформатора на порядок меньше, чем у обычного трансформатора, работающего на промышленной частоте.The proposed circuit does not use a polar capacitor to smooth out unipolar power frequency ripples after the mains rectifier. In the voltage rectifier, the winding 13 of the
На текущий момент в преобразователях для повышения коэффициента мощности сети используют дроссель после выпрямителя и взаимно связанный с ним контроллер-корректор, об этом есть информация в (см.: https://www.symmetron.ru/articles/brochures/SMPS.pdf Корректоры коэффициента мощности (PFC). В предлагаемой схеме такой корректор коэффициента мощности (PFC) отсутствует.At the moment, in converters to increase the power factor of the network, a choke after the rectifier and a controller-corrector interconnected with it are used, there is information about this in (see: https://www.symmetron.ru/articles/brochures/SMPS.pdf Correctors Power Factor Correction (PFC) No such power factor corrector (PFC) is available in the proposed scheme.
Создание преобразователя однофазной сети переменного тока, простого по конструкции и надежного в эксплуатации, обеспечивающего максимальный коэффициент мощности использования сети, равного 96-98%, является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с аналогами.The creation of a converter for a single-phase AC network, simple in design and reliable in operation, providing a maximum power factor of using the network, equal to 96-98%, is the advantage and advantage of the proposed technical solution in comparison with analogues.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020142655U RU203837U1 (en) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | ELECTRONIC TRANSFORMER "IMPULSE" |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020142655U RU203837U1 (en) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | ELECTRONIC TRANSFORMER "IMPULSE" |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU203837U1 true RU203837U1 (en) | 2021-04-22 |
Family
ID=75587894
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020142655U RU203837U1 (en) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | ELECTRONIC TRANSFORMER "IMPULSE" |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU203837U1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5736916A (en) * | 1995-06-07 | 1998-04-07 | Kollmorgen Corporation | High frequency pulse transformer for an IGBT gate drive |
RU2224351C2 (en) * | 2001-07-24 | 2004-02-20 | ООО "Аргонавт - ПЛЮС" | Electronic transformer |
RU77126U1 (en) * | 2008-04-28 | 2008-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "МИКРОТЕХ" | ELECTRONIC TRANSFORMER FOR DISCHARGE LAMPS |
-
2020
- 2020-12-22 RU RU2020142655U patent/RU203837U1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5736916A (en) * | 1995-06-07 | 1998-04-07 | Kollmorgen Corporation | High frequency pulse transformer for an IGBT gate drive |
RU2224351C2 (en) * | 2001-07-24 | 2004-02-20 | ООО "Аргонавт - ПЛЮС" | Electronic transformer |
RU77126U1 (en) * | 2008-04-28 | 2008-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "МИКРОТЕХ" | ELECTRONIC TRANSFORMER FOR DISCHARGE LAMPS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107294407B (en) | AC-DC conversion system | |
US9263967B2 (en) | AC/DC power conversion methods and apparatus | |
US6344986B1 (en) | Topology and control method for power factor correction | |
de Melo et al. | A modified SEPIC converter for high-power-factor rectifier and universal input voltage applications | |
JP3381254B2 (en) | AC-DC converter | |
CN108539984B (en) | PFWM control system of switching power supply circuit | |
US9673697B2 (en) | AC/DC power conversion methods and apparatus | |
Athab et al. | An efficient single-switch quasi-active PFC converter with continuous input current and low DC-Bus voltage stress | |
JP2015035851A (en) | Switching power supply device | |
CN113489309B (en) | Bridgeless buck power factor correction converter with wide output voltage and control method | |
Narula et al. | Improved power quality bridgeless converter-based SMPS for arc welding | |
CN209930559U (en) | LLC resonant converter and LED drive circuit | |
Rezazade et al. | Analysis of PFC Improvement and THD Reduction Achieved by PFC-based Zeta Converter and PWM-Rectifier | |
RU203837U1 (en) | ELECTRONIC TRANSFORMER "IMPULSE" | |
CN109546851B (en) | Soft switch high power factor AC-DC converter | |
Cao et al. | An improved bridgeless interleaved boost PFC rectifier with optimized magnetic utilization and reduced sensing noise | |
CN114448263B (en) | Converter based on asymmetric half-bridge flyback circuit and control method thereof | |
WO2022179564A1 (en) | Bridgeless voltage-drop power factor correction circuit | |
CN209881671U (en) | Single-inductor double-Boost bridgeless PFC converter | |
CN203801110U (en) | LED constant-current control circuit | |
JP5062549B2 (en) | 3-phase AC power factor correction circuit | |
CN210693789U (en) | Switching power supply and electronic equipment | |
JPH04368471A (en) | Power source | |
CN217486375U (en) | Sputtering power supply | |
Freitas et al. | A DCM Single-Controlled Three-Phase SEPIC-Type Rectifier. Energies 2021, 14, 256 |