RU209071U1 - Synchronous rectifier - Google Patents
Synchronous rectifier Download PDFInfo
- Publication number
- RU209071U1 RU209071U1 RU2021132930U RU2021132930U RU209071U1 RU 209071 U1 RU209071 U1 RU 209071U1 RU 2021132930 U RU2021132930 U RU 2021132930U RU 2021132930 U RU2021132930 U RU 2021132930U RU 209071 U1 RU209071 U1 RU 209071U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- terminal
- resistor
- output
- transistor
- bipolar transistor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к синхронному выпрямителю. Техническим результатом является повышение надежности и температурного диапазона работы синхронного выпрямителя, упрощение его схемы, а также уменьшение потерь при работе синхронного выпрямителя. Технический результат достигается тем, что синхронный выпрямитель содержит четыре силовых транзистора со встроенными обратными диодами, включенные по мостовой схеме таким образом, что первый вход U1 подключен между истоком силового транзистора VT1 и стоком силового транзистора VT2, а второй вход U2 между истоком транзистора VT3 и стоком силового транзистора VT4, положительный выход U+ которого подключен к объединенным стокам силовых транзисторов VT1 и VT3, а отрицательный выход U- подключен к объединенным истокам силовых транзисторов VT2 и VT4, отличающийся тем, что в состав синхронного выпрямителя также входят диоды VD1 и VD3 и два стабилитрона VD2 и VD4, включенные по мостовой схеме с дополнительными последовательно включенными конденсаторами, конденсатор С1 подключен одним выводом к первому входу синхронного выпрямителя, а другим выводом между анодом VD3 и катодом VD4, конденсатор С2 подключен одним выводом ко второму входу синхронного выпрямителя, а другим выводом между анодом VD1 и катодом VD2, объединенные катоды диодов VD1 и VD3 подключены к первым выводам резисторов R5, R6, R14, R15, а также к положительному выводу конденсатора С3, отрицательный вывод которого подключен к объединенным анодам стабилитронов VD2 и VD4, а также ко вторым выводам резисторов R7, R8, R13, R16, истокам силовых транзисторов VT2 и VT4, а также к эмиттерам биполярных транзисторов VT7, VT8, VT11, VT12, первый вывод резистора R7 подключен к затвору силового транзистора VT2, а также ко второму выводу резистора R5 и коллектору биполярного транзистора VT7, база которого подключена ко второму выводу резистора R6 и коллектору биполярного транзистора VT8, база которого подключена к первому выводу резистора R8 и ко второму выводу резистора R10, первый вывод которого является точкой соединения второго вывода резистора R9, коллектора биполярного транзистора VT9 и базы биполярного транзистора VT10, объединенные эмиттеры биполярных транзисторов VT9 и VT10 подключены ко второму выводу конденсатора C5, базе биполярного транзистора VT9, истоку силового транзистора VT3, а также второму выводу резистора R12, первый вывод которого подключен к затвору силового транзистора VT3, коллектору биполярного транзистора VT10 и ко второму выводу резистора R11, первый вывод которого подключен к первому выводу резистора R9, первому выводу конденсатора С5, а также катоду диода VD6, анод которого подключен к положительному выводу конденсатора С3 и к аноду диода VD5, катод которого подключен к первому выводу конденсатора С4 и первым выводам резисторов R1 и R3, второй вывод резистора R1 подключен к затвору силового транзистора VT1, первому выводу резистора R2, а также коллектору биполярного транзистора VT5, эмиттер которого является точкой соединения истока силового транзистора VT1, второго вывода резистора R2, второго вывода конденсатора С4, а также базы и эмиттера биполярного транзистора VT6, коллектор которого подключен к базе биполярного транзистора VT5, второму выводу резистора R3, а также первому выводу резистора R4, второй вывод которого подключен к первому выводу резистора R13 и базе биполярного транзистора VT11, коллектор которого подключен ко второму выводу резистора R14 и базе биполярного транзистора VT12, коллектор которого подключен ко второму выводу резистора R15, первому выводу R16 и к затвору силового транзистора VT4. 3 ил.The utility model relates to a synchronous rectifier. The technical result is to increase the reliability and operating temperature range of the synchronous rectifier, simplify its circuitry, and reduce losses during operation of the synchronous rectifier. The technical result is achieved by the fact that the synchronous rectifier contains four power transistors with built-in flyback diodes connected in a bridge circuit in such a way that the first input U1 is connected between the source of the power transistor VT1 and the drain of the power transistor VT2, and the second input U2 is connected between the source of the transistor VT3 and the drain power transistor VT4, the positive output U+ of which is connected to the combined drains of power transistors VT1 and VT3, and the negative output U- is connected to the combined sources of power transistors VT2 and VT4, characterized in that the synchronous rectifier also includes diodes VD1 and VD3 and two zener diodes VD2 and VD4, connected in a bridge circuit with additional capacitors connected in series, capacitor C1 is connected with one output to the first input of the synchronous rectifier, and with the other output between the anode VD3 and the cathode VD4, capacitor C2 is connected with one output to the second input of the synchronous rectifier, and the other output between anode VD1 and the cathode VD2, the combined cathodes of the diodes VD1 and VD3 are connected to the first terminals of the resistors R5, R6, R14, R15, as well as to the positive terminal of the capacitor C3, the negative terminal of which is connected to the combined anodes of the zener diodes VD2 and VD4, as well as to the second terminals of the resistors R7 , R8, R13, R16, sources of power transistors VT2 and VT4, as well as to the emitters of bipolar transistors VT7, VT8, VT11, VT12, the first output of the resistor R7 is connected to the gate of the power transistor VT2, as well as to the second output of the resistor R5 and the collector of the bipolar transistor VT7, the base of which is connected to the second terminal of the resistor R6 and the collector of the bipolar transistor VT8, the base of which is connected to the first terminal of the resistor R8 and to the second terminal of the resistor R10, the first terminal of which is the connection point of the second terminal of the resistor R9, the collector of the bipolar transistor VT9 and the base of the bipolar transistor VT10, combined emitters of bipolar transistors VT9 and VT10 are connected to the second terminal of capacitor C 5, the base of the bipolar transistor VT9, the source of the power transistor VT3, as well as the second terminal of the resistor R12, the first terminal of which is connected to the gate of the power transistor VT3, the collector of the bipolar transistor VT10 and to the second terminal of the resistor R11, the first terminal of which is connected to the first terminal of the resistor R9, the first terminal of the capacitor C5, as well as the cathode of the diode VD6, the anode of which is connected to the positive terminal of the capacitor C3 and to the anode of the diode VD5, the cathode of which is connected to the first terminal of the capacitor C4 and the first terminals of the resistors R1 and R3, the second terminal of the resistor R1 is connected to the gate of the power transistor VT1, the first output of the resistor R2, as well as the collector of the bipolar transistor VT5, the emitter of which is the connection point of the source of the power transistor VT1, the second output of the resistor R2, the second output of the capacitor C4, as well as the base and emitter of the bipolar transistor VT6, the collector of which is connected to the base of the bipolar transistor VT5, the second output of the resistor R3, as well as the first at the output of the resistor R4, the second output of which is connected to the first output of the resistor R13 and the base of the bipolar transistor VT11, the collector of which is connected to the second output of the resistor R14 and the base of the bipolar transistor VT12, the collector of which is connected to the second output of the resistor R15, the first output of R16 and to the gate of the power transistor VT4. 3 ill.
Description
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известны выпрямители переменного тока, содержащие диоды (источник в сети Интернет: https://www.bsatu.by/sites/default/files/field/publikatsiya_file/osnovy-elektroniki-i-mikroprocessornoy-tehniki-uchebno-metodicheskiy-kompleks_3.pdf , дата обращения 10.11.2021).In the prior art, AC rectifiers containing diodes are known (source on the Internet: https://www.bsatu.by/sites/default/files/field/publikatsiya_file/osnovy-elektroniki-i-mikroprocessornoy-tehniki-uchebno-metodicheskiy- kompleks_3.pdf, accessed 11/10/2021).
Из уровня техники также известен синхронный выпрямитель, патент РФ № 2013850, содержащий силовой трансформатор, два диода, два выпрямительных транзистора, два ограничительных резистора, защитный транзистор и делитель выходного напряжения. Однако в таком выпрямителе возможно образование сквозных токов. Также из уровня техники известен ряд синхронных выпрямителей, где предлагается использовать оптроны или специализированные микросхемы (например, IR1161L и IR11688S) с четырьмя драйверами для диагонального управления СТК. Такие решения имеют следующие недостатки:The prior art also known synchronous rectifier, RF patent No. 2013850, containing a power transformer, two diodes, two rectifier transistors, two limiting resistors, a protective transistor and an output voltage divider. However, in such a rectifier, the formation of through currents is possible. Also, a number of synchronous rectifiers are known from the prior art, where it is proposed to use optocouplers or specialized microcircuits (for example, IR1161L and IR11688S) with four drivers for diagonal control of the STK. Such solutions have the following disadvantages:
- Оптроны имеют низкую надежность, а также узкий температурный диапазон работы.- Optocouplers have low reliability, as well as a narrow temperature range of operation.
- Специализированные микросхемы не выпускаются Отечественными производителями.- Specialized microcircuits are not produced by domestic manufacturers.
- Специализированные микросхемы также имеют узкий температурный диапазон работы.- Specialized microcircuits also have a narrow temperature range of operation.
- Использование оптронов, специализированных микросхем или любых других драйверов требуют как минимум один канал блока вспомогательного напряжения (БВН), входящего в состав преобразователя электрической энергии.- The use of optocouplers, special-purpose microcircuits or any other drivers require at least one channel of the auxiliary voltage unit (APU), which is part of the electrical energy converter.
- Для того, чтобы избежать сквозных токов необходимо использовать специальные RC цепи, обеспечивающие задержку на включении, без задержки на выключении.- In order to avoid through currents, it is necessary to use special RC circuits that provide a turn-on delay, without a turn-off delay.
Техническая проблема, решаемая заявленным техническим решением, заключается в повышении надежности и расширении температурного диапазона работы синхронного выпрямителя, упрощение его схемы, а также уменьшение потерь при работе синхронного выпрямителя.The technical problem solved by the claimed technical solution is to increase the reliability and expand the temperature range of the synchronous rectifier, simplify its circuit, and reduce losses during the operation of the synchronous rectifier.
Технический результат - повышение надежности и расширение температурного диапазона работы синхронного выпрямителя, упрощение его схемы, а также уменьшение потерь при работе синхронного выпрямителя.EFFECT: increase in reliability and expansion of the temperature range of operation of the synchronous rectifier, simplification of its circuit, as well as reduction of losses during operation of the synchronous rectifier.
Технический результат достигается тем, что синхронный выпрямитель, содержит четыре силовых транзистора со встроенными обратными диодами, включенные по мостовой схеме таким образом, что первый вход U1 подключен между истоком силового транзистора VT1 и стоком силового транзистора VT2, а второй вход U2 между истоком транзистора VT3 и стоком силового транзистора VT4, положительный выход U+ которого подключен к объединенным стокам силовых транзисторов VT1 и VT3, а отрицательный выход U- подключен к объединенным истокам силовых транзисторов VT2 и VT4,отличающийся тем, что в состав синхронного выпрямителя также входят диоды VD1 и VD3 и два стабилитрона VD2 и VD4, включенные по мостовой схеме с дополнительными последовательно включенными конденсаторами, конденсатор С1 подключен одним выводом к первому входу синхронного выпрямителя, а другим выводом между анодом VD3 и катодом VD4, конденсатор С2 подключен одним выводом ко второму входу синхронного выпрямителя, а другим выводом между анодом VD1 и катодом VD2, объединенные катоды диодов VD1 и VD3 подключены к первым выводам резисторов R5,R6,R14,R15, а также к положительному выводу конденсатора С3, отрицательный вывод которого подключен к объединенным анодам стабилитронов VD2 и VD4, а также ко вторым выводам резисторов R7, R8, R13, R16, истокам силовых транзисторов VT2 и VT4, а также к эмиттерам биполярных транзисторов VT7, VT8, VT11, VT12, первый вывод резистора R7 подключен к затвору силового транзистора VT2, а также ко второму выводу резистора R5 и коллектору биполярного транзистора VT7, база которого подключена ко второму выводу резистора R6 и коллектору биполярного транзистора VT8, база которого подключена к первому выводу резистора R8 и ко второму выводу резистора R10, первый вывод которого является точкой соединения второго вывода резистора R9, коллектора биполярного транзистора VT9 и базы биполярного транзистора VT10, объединенные эмиттеры биполярных транзисторов VT9 и VT10 подключены ко второму выводу конденсатора C5, базе биполярного транзистора VT9, истоку силового транзистора VT3, а также второму выводу резистора R12, первый вывод которого подключен к затвору силового транзистора VT3, коллектору биполярного транзистора VT10 и ко второму выводу резистора R11, первый вывод которого подключен к первому выводу резистора R9, первому выводу конденсатора С5, а также катоду диода VD6, анод которого подключен к положительному выводу конденсатора С3 и к аноду диода VD5, катод которого подключен к первому выводу конденсатора С4 и первым выводам резисторов R1 и R3, второй вывод резистора R1 подключен к затвору силового транзистора VT1, первому выводу резистора R2, а также коллектору биполярного транзистора VT5, эмиттер которого является точкой соединения истока силового транзистора VT1, второго вывода резистора R2, второго вывода конденсатора С4, а также базы и эмиттера биполярного транзистора VT6, коллектор которого подключен к базе биполярного транзистора VT5, второму выводу резистора R3, а также первому выводу резистора R4, второй вывод которого подключен к первому выводу резистора R13 и базе биполярного транзистора VT11, коллектор которого подключен ко второму выводу резистора R14 и базе биполярного транзистора VT12, коллектор которого подключен ко второму выводу резистора R15, первому выводу R16 и к затвору силового транзистора VT4.The technical result is achieved by the fact that the synchronous rectifier contains four power transistors with built-in flyback diodes connected in a bridge circuit in such a way that the first input U1 is connected between the source of the power transistor VT1 and the drain of the power transistor VT2, and the second input U2 is between the source of the transistor VT3 and the drain of the power transistor VT4, the positive output U+ of which is connected to the combined drains of the power transistors VT1 and VT3, and the negative output U- is connected to the combined sources of the power transistors VT2 and VT4, characterized in that the synchronous rectifier also includes diodes VD1 and VD3 and two zener diode VD2 and VD4, connected in a bridge circuit with additional capacitors in series, capacitor C1 is connected with one output to the first input of the synchronous rectifier, and with the other output between the anode VD3 and the cathode VD4, capacitor C2 is connected with one output to the second input of the synchronous rectifier, and the other output between anode VD1 and the cathode VD2, the combined cathodes of the diodes VD1 and VD3 are connected to the first terminals of the resistors R5, R6, R14, R15, as well as to the positive terminal of the capacitor C3, the negative terminal of which is connected to the combined anodes of the zener diodes VD2 and VD4, as well as to the second terminals of the resistors R7 , R8, R13, R16, sources of power transistors VT2 and VT4, as well as to the emitters of bipolar transistors VT7, VT8, VT11, VT12, the first output of the resistor R7 is connected to the gate of the power transistor VT2, as well as to the second output of the resistor R5 and the collector of the bipolar transistor VT7, the base of which is connected to the second terminal of the resistor R6 and the collector of the bipolar transistor VT8, the base of which is connected to the first terminal of the resistor R8 and to the second terminal of the resistor R10, the first terminal of which is the connection point of the second terminal of the resistor R9, the collector of the bipolar transistor VT9 and the base of the bipolar transistor VT10, the combined emitters of bipolar transistors VT9 and VT10 are connected to the second terminal of the capacitor C5, the base of the bipolar transistor VT9, the source of the power transistor VT3, as well as the second terminal of the resistor R12, the first terminal of which is connected to the gate of the power transistor VT3, the collector of the bipolar transistor VT10 and to the second terminal of the resistor R11, the first terminal of which is connected to the first terminal of the resistor R9, the first terminal capacitor C5, as well as the cathode of the diode VD6, the anode of which is connected to the positive terminal of the capacitor C3 and to the anode of the diode VD5, the cathode of which is connected to the first terminal of the capacitor C4 and the first terminals of the resistors R1 and R3, the second terminal of the resistor R1 is connected to the gate of the power transistor VT1, the first output of the resistor R2, as well as the collector of the bipolar transistor VT5, the emitter of which is the connection point of the source of the power transistor VT1, the second output of the resistor R2, the second output of the capacitor C4, as well as the base and emitter of the bipolar transistor VT6, the collector of which is connected to the base of the bipolar transistor VT5, the second terminal of the resistor R3, as well as the first in the output of the resistor R4, the second output of which is connected to the first output of the resistor R13 and the base of the bipolar transistor VT11, the collector of which is connected to the second output of the resistor R14 and the base of the bipolar transistor VT12, the collector of which is connected to the second output of the resistor R15, the first output of R16 and to the gate of the power transistor VT4.
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами Фиг.1-3, гдеThe essence of the claimed technical solution is illustrated by drawings Fig.1-3, where
-на фиг.1 представлена схема синхронного выпрямителя;-figure 1 shows a diagram of a synchronous rectifier;
-на фиг.2 представлена осциллограмма работы синхронного выпрямителя;- figure 2 shows the oscillogram of the synchronous rectifier;
- на фиг.3 показаны графики выделения мощности потерь классического диодного выпрямителя (сверху) и синхронного выпрямителя (снизу) при равном значении тока, протекающего через них.- figure 3 shows the graphs of the allocation of power losses of the classic diode rectifier (top) and synchronous rectifier (bottom) at an equal value of the current flowing through them.
Ниже приведен пример осуществления технического решения:Below is an example of the implementation of a technical solution:
Для подпитки драйверов силовых транзисторов используется маломощное выпрямительное устройство, построенное на конденсаторах C1, C2 и диодах VD1, VD2, VD5, VD6. Для стабилизации выходного напряжения маломощного выпрямителя используются стабилитроны VD2, VD4. В качестве сглаживающих емкостных фильтров применяются конденсаторы C3-C5. Силовые транзисторы (VT1,VT2,VT3,VT4) со встроенными обратными диодами переключаются попарно диагонально в противофазе VT1,VT4 и VT2,VT3 за счет перекрестных связей через высокоомные резисторы R4, R10. Драйверы для силовых транзисторов выполнены на биполярных транзисторах VT5-VT12 таким образом, чтобы предотвращать возможность протекания сквозных токов. Выпрямитель также содержит резисторы R1-R16. Резисторы R2, R7, R12, R16 - являются защитными. В случае так называемого «обрыва в цепи затвора» существует вероятность, что силовой транзистор останется в открытом проводящем состоянии, что приведет к КЗ (короткому замыканию). Применение резистора между затвором и истоком позволяет создать контур протекания тока в случае «обрыва цепи затвора», что позволит разрядиться всем внутренним емкостям транзистора, и он перейдет в закрытое, не проводящее состояние.To feed the power transistor drivers, a low-power rectifier is used, built on capacitors C1, C2 and diodes VD1, VD2, VD5, VD6. To stabilize the output voltage of a low-power rectifier, zener diodes VD2, VD4 are used. Capacitors C3-C5 are used as smoothing capacitive filters. Power transistors (VT1, VT2, VT3, VT4) with built-in reverse diodes are switched in pairs diagonally in antiphase VT1, VT4 and VT2, VT3 due to cross-links through high-resistance resistors R4, R10. Drivers for power transistors are made on bipolar transistors VT5-VT12 in such a way as to prevent the possibility of through currents. The rectifier also contains resistors R1-R16. Resistors R2, R7, R12, R16 - are protective. In the event of a so-called "open circuit in the gate" there is a possibility that the power transistor will remain in the open conducting state, resulting in a short circuit (short circuit). The use of a resistor between the gate and the source allows you to create a current flow circuit in the event of a “gate open circuit”, which will allow all the internal capacitances of the transistor to be discharged, and it will go into a closed, non-conducting state.
Резисторы R1, R5, R11, R15 необходимы для ограничения тока, протекающего в затвор на этапе включения силовых транзисторов VT1, VT2, VT3, VT4.Resistors R1, R5, R11, R15 are necessary to limit the current flowing into the gate at the stage of turning on the power transistors VT1, VT2, VT3, VT4.
Резисторы R3, R6, R9, R14 необходимы для ограничения тока базы биполярных транзисторов VT5, VT7, VT10, VT12.Resistors R3, R6, R9, R14 are needed to limit the base current of bipolar transistors VT5, VT7, VT10, VT12.
Резисторы R4, R13 и R10, R8 представляют собой резистивные делители напряжения и ограничения тока базы биполярных транзисторов VT8 и VT11.Resistors R4, R13 and R10, R8 are resistive voltage dividers and current limiting bases of bipolar transistors VT8 and VT11.
Силовые транзисторы (VT1, VT2, VT3, VT4) с встроенными обратными диодами, включены по мостовой схеме таким образом, что первый вход U1 подключен между истоком силового транзистора VT1 и стоком силового транзистора VT2, второй вход U2 между истоком транзистора VT3 и стоком силового транзистора VT4. Положительный выход U+ которого подключен к объединенным стокам силовых транзисторов VT1 и VT3, а отрицательный выход U- подключен к объединенным истокам силовых транзисторов VT2 и VT4.Power transistors (VT1, VT2, VT3, VT4) with built-in flyback diodes are connected in a bridge circuit in such a way that the first input U1 is connected between the source of the power transistor VT1 and the drain of the power transistor VT2, the second input U2 is connected between the source of the transistor VT3 and the drain of the power transistor VT4. The positive output U+ of which is connected to the combined drains of power transistors VT1 and VT3, and the negative output U- is connected to the combined sources of power transistors VT2 and VT4.
Диоды VD1 и VD3 и два стабилитрона VD2 и VD4, включены по мостовой схеме с последовательно включенными конденсаторами С1 и С2. Конденсатор С1 подключен одним выводом к первому входу синхронного выпрямителя, а другим выводом между анодом VD3 и катодом VD4. Конденсатор С2 подключен одним выводом ко второму входу синхронного выпрямителя U2, а другим выводом между анодом VD1 и катодом VD2.Diodes VD1 and VD3 and two zener diodes VD2 and VD4 are connected in a bridge circuit with capacitors C1 and C2 connected in series. Capacitor C1 is connected with one output to the first input of the synchronous rectifier, and the other output between the anode VD3 and the cathode VD4. Capacitor C2 is connected with one output to the second input of the synchronous rectifier U2, and with the other output between the anode VD1 and the cathode VD2.
Объединенные катоды диодов VD1 и VD3 подключены к первым выводам резисторов R5,R6,R14,R15, а также к положительному (первому) выводу конденсатора С3. Отрицательный (второй) вывод конденсатора C3 подключен к объединенным анодам стабилитронов VD2 и VD4, а также ко вторым выводам резисторов R7,R8, R13,R16, истокам силовых транзисторов VT2 и VT4, а также к эмиттерам биполярных транзисторов VT7, VT8, VT11, VT12. Первый вывод резистора R7 подключен к затвору силового транзистора VT2, а также ко второму выводу резистора R5 и коллектору биполярного транзистора VT7, база которого подключена ко второму выводу резистора R6 и коллектору биполярного транзистора VT8. База биполярного транзистора VT8 подключена к первому выводу резистора R8 и ко второму выводу резистора R10. Первый вывод резистора R10 является точкой соединения второго вывода резистора R9, коллектора биполярного транзистора VT9 и базы биполярного транзистора VT10. Объединенные эмиттеры биполярных транзисторов VT9 и VT10 подключены ко второму выводу конденсатора C5, базе биполярного транзистора VT9, истоку силового транзистора VT3, а также второму выводу резистора R12. Первый вывод резистора R12 подключен к затвору силового транзистора VT3, коллектору биполярного транзистора VT10 и ко второму выводу резистора R11.The combined cathodes of the diodes VD1 and VD3 are connected to the first terminals of the resistors R5, R6, R14, R15, as well as to the positive (first) terminal of the capacitor C3. The negative (second) terminal of the capacitor C3 is connected to the combined anodes of the zener diodes VD2 and VD4, as well as to the second terminals of the resistors R7, R8, R13, R16, the sources of the power transistors VT2 and VT4, as well as to the emitters of bipolar transistors VT7, VT8, VT11, VT12 . The first output of the resistor R7 is connected to the gate of the power transistor VT2, as well as to the second output of the resistor R5 and the collector of the bipolar transistor VT7, the base of which is connected to the second output of the resistor R6 and the collector of the bipolar transistor VT8. The base of the bipolar transistor VT8 is connected to the first terminal of the resistor R8 and to the second terminal of the resistor R10. The first output of the resistor R10 is the connection point of the second output of the resistor R9, the collector of the bipolar transistor VT9 and the base of the bipolar transistor VT10. The combined emitters of bipolar transistors VT9 and VT10 are connected to the second terminal of the capacitor C5, the base of the bipolar transistor VT9, the source of the power transistor VT3, and the second terminal of the resistor R12. The first output of the resistor R12 is connected to the gate of the power transistor VT3, the collector of the bipolar transistor VT10 and to the second output of the resistor R11.
Первый вывод резистора R11 подключен к первому выводу резистора R9, первому выводу конденсатора С5, а также катоду диода VD6, анод которого подключен к положительному выводу конденсатора С3 и к аноду диода VD5. Катод диода VD5 подключен к первому выводу конденсатора С4 и первым выводам резисторов R1 и R3. Второй вывод резистора R1 подключен к затвору силового транзистора VT1, первому выводу резистора R2, а также коллектору биполярного транзистора VT5, эмиттер которого является точкой соединения истока силового транзистора VT1, второго вывода резистора R2, второго вывода конденсатора С4, а также базы и эмиттера биполярного транзистора VT6. Коллектор биполярного транзистора VT6 подключен к базе биполярного транзистора VT5, второму выводу резистора R3, а также первому выводу резистора R4. Второй вывод резистора R4 подключен к первому выводу резистора R13 и базе биполярного транзистора VT11, коллектор которого подключен ко второму выводу резистора R14 и базе биполярного транзистора VT12, коллектор которого подключен ко второму выводу резистора R15, первому выводу R16 и к затвору силового транзистора VT4.The first terminal of the resistor R11 is connected to the first terminal of the resistor R9, the first terminal of the capacitor C5, as well as the cathode of the diode VD6, the anode of which is connected to the positive terminal of the capacitor C3 and to the anode of the diode VD5. The cathode of the VD5 diode is connected to the first terminal of the capacitor C4 and the first terminals of the resistors R1 and R3. The second output of the resistor R1 is connected to the gate of the power transistor VT1, the first output of the resistor R2, as well as the collector of the bipolar transistor VT5, the emitter of which is the connection point of the source of the power transistor VT1, the second output of the resistor R2, the second output of the capacitor C4, as well as the base and emitter of the bipolar transistor VT6. The collector of the bipolar transistor VT6 is connected to the base of the bipolar transistor VT5, the second terminal of the resistor R3, and the first terminal of the resistor R4. The second output of the resistor R4 is connected to the first output of the resistor R13 and the base of the bipolar transistor VT11, the collector of which is connected to the second output of the resistor R14 and the base of the bipolar transistor VT12, the collector of which is connected to the second output of the resistor R15, the first output R16 and to the gate of the power transistor VT4.
Принцип работы переключения силовых транзисторов:Working principle of switching power transistors:
Для обеспечения переключения силовых транзисторов VT1-VT4 используется заряд конденсаторов С3-С5. При этом уровень напряжения на конденсаторе С3 поддерживается на всех этапах работы. Конденсатор С4 заряжается через диод VD5 на этапе, когда силовой транзистор VT2 находится в проводящем состоянии, а конденсатор С5 заряжается через диод VD6 на этапе, когда силовой транзистор VT4 находится в проводящем состоянии.To ensure the switching of power transistors VT1-VT4, the charge of capacitors C3-C5 is used. In this case, the voltage level on the capacitor C3 is maintained at all stages of operation. Capacitor C4 is charged through the diode VD5 at the stage when the power transistor VT2 is in the conductive state, and capacitor C5 is charged through the diode VD6 at the stage when the power transistor VT4 is in the conductive state.
В начальный момент времени на положительном полупериоде питающего сетевого напряжения заряжается конденсатор С3. При этом биполярный транзистор VT6 работает в режиме инверсной проводимости, поэтому биполярный транзистор VT11 переходит в открытое проводящее состояние, запирая биполярный транзистор VT12 и на затвор транзистора VT4 подается напряжение, равное напряжению стабилизации стабилитронов VD2, VD4 и силовой транзистор VT4 открывается и переходит в проводящее состояние. При этом силовой ток протекает от источника (U1, U2) через внутренний диод транзистора VT1, нагрузку (U+,U-) и канал силового транзистора VT4 в инверсном направлении. При этом заряжается конденсатор С5 через диод VD6 до уровня стабилизации стабилитронов VD2, VD4.At the initial moment of time, capacitor C3 is charged on the positive half-cycle of the mains supply voltage. In this case, the bipolar transistor VT6 operates in the inverse conduction mode, so the bipolar transistor VT11 goes into an open conducting state, locking the bipolar transistor VT12 and a voltage equal to the stabilization voltage of the zener diodes VD2, VD4 is applied to the gate of the transistor VT4 and the power transistor VT4 opens and goes into a conducting state . In this case, the power current flows from the source (U1, U2) through the internal diode of the transistor VT1, the load (U +, U-) and the channel of the power transistor VT4 in the inverse direction. In this case, the capacitor C5 is charged through the diode VD6 to the level of stabilization of the zener diodes VD2, VD4.
На отрицательном полупериоде питающего сетевого напряжения конденсатор С5 находится уже в заряженном состоянии. Биполярный транзистор VT9 работает в режиме инверсной проводимости, запирая при этом биполярный транзистор VT10 и открывая транзистор VT8, который в свою очередь запирает биполярный транзистор VT7. Таким образом, на затвор силового транзистора VT3 подается напряжение, равное напряжение на конденсаторе С5 и силовой транзистор VT3 открывается, переходя в проводящее состояние, в это же время на затвор силового транзистора VT2 подается напряжение, равное напряжению стабилизации стабилитронов VD2,VD4 и силовой транзистор VT2 открывается, переходя в проводящее состояние. В этот же момент биполярный транзистор VT6 находится в закрытом, не проводящем состоянии, поэтому биполярный транзистор VT5 находится в открытом проводящем состоянии, запирая тем самым силовой транзистор VT1. Также, за счет того, что биполярный транзистор VT6 заперт, закрывается и биполярный транзистор VT11, за счет чего биполярный транзистор VT12 переходит в проводящее состояние, запирая при этом силовой транзистор VT4.On the negative half-cycle of the mains supply voltage, the capacitor C5 is already in a charged state. The bipolar transistor VT9 operates in the inverse conduction mode, while blocking the bipolar transistor VT10 and opening the transistor VT8, which in turn closes the bipolar transistor VT7. Thus, a voltage equal to the voltage on the capacitor C5 is applied to the gate of the power transistor VT3 and the power transistor VT3 opens, turning into a conducting state, at the same time, a voltage equal to the stabilization voltage of the zener diodes VD2, VD4 and the power transistor VT2 is applied to the gate of the power transistor VT2 opens, passing into the conducting state. At the same moment, the bipolar transistor VT6 is in a closed, non-conducting state, so the bipolar transistor VT5 is in an open conducting state, thereby blocking the power transistor VT1. Also, due to the fact that the bipolar transistor VT6 is locked, the bipolar transistor VT11 also closes, due to which the bipolar transistor VT12 goes into a conducting state, while locking the power transistor VT4.
При этом силовой ток протекает от источника (U1, U2) через канал силового транзистора VT3 в инверсном направлении, нагрузку (U+,U-) и канал силового транзистора VT2 в инверсном направлении. При этом конденсатор С4 заряжается через диод VD5.In this case, the power current flows from the source (U1, U2) through the channel of the power transistor VT3 in the inverse direction, the load (U +, U-) and the channel of the power transistor VT2 in the inverse direction. In this case, the capacitor C4 is charged through the diode VD5.
На следующем этапе работы при положительной полуволне питающего напряжения происходят те же процессы, описанные ранее, за исключением того, что конденсатор С4 уже заряжен. Поэтому за счет того, что биполярный транзистор VT6 работает в инверсном режиме, биполярный транзистор VT5 находится в запертом состоянии и на затвор силового транзистора VT1 подается напряжение, равное напряжению на конденсаторе С4 и силовой транзистор VT1 переходит в открытое проводящее состояние.At the next stage of operation, with a positive half-wave of the supply voltage, the same processes described earlier occur, except that the capacitor C4 is already charged. Therefore, due to the fact that the bipolar transistor VT6 operates in the inverse mode, the bipolar transistor VT5 is in the off state and the gate of the power transistor VT1 is supplied with a voltage equal to the voltage on the capacitor C4 and the power transistor VT1 goes into an open conducting state.
При этом силовой ток протекает от источника (U1,U2) через канал силового транзистора VT1 в инверсном направлении, нагрузку (U+,U-) и канал силового транзистора VT4 в инверсном направлении.In this case, the power current flows from the source (U1, U2) through the channel of the power transistor VT1 in the inverse direction, the load (U +, U-) and the channel of the power transistor VT4 in the inverse direction.
Синхронный выпрямитель может быть выполнен на печатной плате.A synchronous rectifier can be made on a printed circuit board.
Осциллограммы, поясняющие работу универсального синхронного выпрямителя представлены на фиг.2.Oscillograms explaining the operation of the universal synchronous rectifier are shown in Fig.2.
Таким образом, предложенное решение позволяет повысить надежность и расширить температурный диапазон работы синхронного выпрямителя, решив проблему возникновения сквозных токов через силовые транзисторы без использования оптронов, специализированных микросхем или любых других драйверов, использования специальных RC цепей, обеспечивающих задержку на включении, без задержки на выключении, что показано на осциллограммах работы на фиг.2.Thus, the proposed solution makes it possible to increase the reliability and expand the temperature range of the synchronous rectifier by solving the problem of through currents through power transistors without the use of optocouplers, specialized microcircuits or any other drivers, the use of special RC circuits that provide a turn-on delay, without a turn-off delay, which is shown in the oscillograms of the work in Fig.2.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает и упрощение схемы синхронного выпрямителя.The proposed technical solution also provides a simplification of the synchronous rectifier circuit.
При этом предлагаемое техническое решение обеспечивает также уменьшение потерь при работе синхронного выпрямителя. На фиг.3 представлены осциллограммы, демонстрирующие разницу в мощности потерь между классическим диодным выпрямителем (сверху) и предлагаемым синхронным выпрямителем (снизу) при равном значении тока, протекающем через них.At the same time, the proposed technical solution also provides a reduction in losses during the operation of a synchronous rectifier. Figure 3 presents oscillograms showing the difference in power loss between the classic diode rectifier (top) and the proposed synchronous rectifier (bottom) with equal current flowing through them.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021132930U RU209071U1 (en) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | Synchronous rectifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021132930U RU209071U1 (en) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | Synchronous rectifier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU209071U1 true RU209071U1 (en) | 2022-02-01 |
Family
ID=80215020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021132930U RU209071U1 (en) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | Synchronous rectifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU209071U1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2013850C1 (en) * | 1991-04-22 | 1994-05-30 | Украинский научно-исследовательский институт аналитического приборостроения | Sync rectifier |
| US8804389B2 (en) * | 2012-02-16 | 2014-08-12 | Linear Technology Corporation | Active bridge rectification |
| US9577546B2 (en) * | 2013-03-15 | 2017-02-21 | Pai Capital Llc | Power converter with self-driven synchronous rectifier control circuitry |
| US10186983B2 (en) * | 2015-04-13 | 2019-01-22 | Telcodium Inc. | Ideal diode bridge rectifying circuit and control method |
| RU2748220C1 (en) * | 2020-08-19 | 2021-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "ПАРАМЕРУС" | Active rectifier bridge device |
-
2021
- 2021-11-12 RU RU2021132930U patent/RU209071U1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2013850C1 (en) * | 1991-04-22 | 1994-05-30 | Украинский научно-исследовательский институт аналитического приборостроения | Sync rectifier |
| US8804389B2 (en) * | 2012-02-16 | 2014-08-12 | Linear Technology Corporation | Active bridge rectification |
| US9577546B2 (en) * | 2013-03-15 | 2017-02-21 | Pai Capital Llc | Power converter with self-driven synchronous rectifier control circuitry |
| US10186983B2 (en) * | 2015-04-13 | 2019-01-22 | Telcodium Inc. | Ideal diode bridge rectifying circuit and control method |
| RU2748220C1 (en) * | 2020-08-19 | 2021-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "ПАРАМЕРУС" | Active rectifier bridge device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7215560B2 (en) | EMI noise reduction circuit and method for bridgeless PFC circuit | |
| US5510972A (en) | Bridge rectifier circuit having active switches and an active control circuit | |
| US7180762B2 (en) | Cascoded rectifier | |
| US7605495B2 (en) | Dual supply circuit | |
| US5818704A (en) | Synchronizing/driving circuit for a forward synchronous rectifier | |
| WO2021218266A1 (en) | Alternating-current power supply circuit, control method therefor, and alternating-current power supply | |
| US6483369B1 (en) | Composite mosfet cascode switches for power converters | |
| Gonthier et al. | EN55015 compliant 500 W dimmer with low-losses symmetrical switches | |
| EP3324707A1 (en) | Isolated single-ended primary inductor converter with voltage clamp circuit | |
| WO2022165485A1 (en) | Totem-pole bridgeless power factor correction device and power supply | |
| RU209071U1 (en) | Synchronous rectifier | |
| Frank et al. | New control methods for rectifier-less PFC-stages | |
| US20230275526A1 (en) | Rectifying element and voltage converter comprising such a rectifying element | |
| US7119497B2 (en) | Dimmer for resistive or capacitive loads | |
| KR100424444B1 (en) | Lossless snubber for boost converter | |
| CN115065222B (en) | Full-bridge synchronous rectification starting backflow prevention circuit and electronic equipment | |
| TWI798055B (en) | Ac-dc power conversion system with zero voltage switching | |
| JPH10210736A (en) | Step-down type dc-dc converter | |
| CN114070019A (en) | Drive circuit, drive method and switching power supply | |
| JP3416065B2 (en) | Driver circuit for semiconductor device | |
| Allebrand et al. | Comparison of commutation transients of inverters with silicon carbide JFETs with and without body diodes | |
| CN216699813U (en) | Drive circuit and switching power supply | |
| RU2811067C1 (en) | Voltage stabilizer | |
| EP4447320A1 (en) | Control circuit of a triac or a thyristor | |
| CN209982781U (en) | Emitter coupling excitation type large-current LED constant power supply |