RU2107983C1 - Quasiresonant dc voltage changer incorporating zero-voltage change-over provision - Google Patents
Quasiresonant dc voltage changer incorporating zero-voltage change-over provision Download PDFInfo
- Publication number
- RU2107983C1 RU2107983C1 RU94021982A RU94021982A RU2107983C1 RU 2107983 C1 RU2107983 C1 RU 2107983C1 RU 94021982 A RU94021982 A RU 94021982A RU 94021982 A RU94021982 A RU 94021982A RU 2107983 C1 RU2107983 C1 RU 2107983C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resistor
- transistor switch
- power
- capacitor
- winding
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, например, в системах питания для преобразования постоянного напряжения, а также в телекоммутационном оборудовании. The invention relates to a conversion technique and can be used, for example, in power systems for converting DC voltage, as well as in telecommunication equipment.
Известен квазирезонансный преобразователь напряжения с переключением при нулевом напряжении, содержащий подключенные к входным выводам последовательно соединенные первичную обмотку силового трансформатора, дроссель и силовой транзисторный ключ, параллельно которому подключены встречно первый диод и конденсатор, при этом управляющий вход ключа подключен к блоку управления, вход которого соединен через второй диод с выходом силового ключа, вторичная обмотка силового трансформатора через выпрямительный диод и фильтр соединена с выходными выводами [1]. Known quasi-resonant voltage Converter with switching at zero voltage, containing connected to the input terminals connected in series to the primary winding of the power transformer, a choke and a power transistor switch, parallel to which the first diode and capacitor are connected, while the control input of the switch is connected to the control unit, the input of which is connected through the second diode with the output of the power switch, the secondary winding of the power transformer through the rectifier diode and the filter is connected to the output dnymi pin [1].
Недостатками преобразователя являются значительные напряжения, возникающие во время паузы на силовом ключе, что снижает надежность преобразователя, а также сложность управления переключением. The disadvantages of the converter are significant voltages that occur during a pause on the power key, which reduces the reliability of the converter, as well as the complexity of switching control.
Известен квазирезонансный обратноходовой преобразователь напряжения, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого состоит из двух обмоток, первая из них через силовой транзисторный ключ и резистор подключена к входным выводам, параллельно которым подключен конденсатор, а также цепь, состоящая из последовательно соединенных второго резистора, второго конденсатора и второй обмотки силового трансформатора, вторичная обмотка которого через диод и фильтр подключена к выходным выводам, управляющий вход силового транзисторного ключа подключен к второму входному выводу через первый управляющий транзисторный ключ, встречно параллельно которому подключен диод, и через третий резистор - к точке соединения второго резистора и второго конденсатора, а также блок управления, подключенный к управляющему входу силового транзисторного ключа [2]. Known quasi-resonant flyback voltage converter containing a power transformer, the primary winding of which consists of two windings, the first of which is connected through a power transistor switch and a resistor to the input terminals, in parallel with which a capacitor is connected, as well as a circuit consisting of a second resistor and a second capacitor connected in series and the second winding of the power transformer, the secondary winding of which is connected through the diode and filter to the output terminals, the control input of the power transistor molecular switch is connected to the second input terminal through a first control transistor switch, oppositely parallel diode is connected, via a third resistor and - to a connection point of the second resistor and second capacitor, and a control unit connected to the control input of the power transistor switch [2].
Недостатком преобразователя является недостаточная надежность, обусловленная сложностью схемы управления силовым транзистором. The disadvantage of the converter is the lack of reliability due to the complexity of the power transistor control circuit.
Техническим результатом является упрощение схемы управления, повышение надежности преобразователя. The technical result is to simplify the control circuit, increasing the reliability of the Converter.
Результат достигается тем, что в квазирезонансный преобразователь постоянного напряжения с переключением при нулевом напряжении, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого через силовой транзисторный ключ и первый резистор подключена к входным выводам, параллельно которым подключены первый конденсатор, цепь, состоящая из последовательно соединенных второго резистора, второго конденсатора и второй обмотки силового трансформатора, вторичная обмотка которого подключена через первый диод и фильтр к выходным выводам, управляющий вход силового транзисторного ключа подключен к второму входному выводу через первый управляющий транзисторный ключ, встречно параллельно которому подключен второй диод, управляющий вход первого управляющего транзисторного ключа подключен через третий резистор к входу силового транзисторного ключа, а также четвертый резистор, первый вывод которого подключен к точке соединения второго резистора и второго конденсатора, введены второй управляющий транзисторный ключ, первый и второй дроссели, третий и четвертый диоды, третья обмотка силового трансформатора и третий конденсатор. The result is achieved in that a quasi-resonant DC / DC converter with switching at zero voltage contains a power transformer, the primary winding of which is connected through the power transistor switch and the first resistor to the input terminals, in parallel with which the first capacitor is connected, a circuit consisting of a second resistor connected in series, the second capacitor and the second winding of the power transformer, the secondary winding of which is connected through the first diode and filter to the output terminals, the control input of the power transistor switch is connected to the second input terminal through the first control transistor switch, in parallel with which the second diode is connected, the control input of the first control transistor switch is connected through the third resistor to the input of the power transistor switch, and the fourth resistor, the first output of which is connected to the point the connection of the second resistor and the second capacitor, the second control transistor switch, the first and second chokes, the third and fourth diodes, the third I am a winding of a power transformer and a third capacitor.
На фиг. 1 представлена электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя. In FIG. 1 is an electrical diagram of a converter; in FIG. 2 is a timing diagram explaining the operation of the converter.
Преобразователь содержит (фиг. 1) первый конденсатор 1, подключенный к входным выводам, силовой трансформатор 2, первичная обмотка которого состоит из трех обмоток, первая 3 из которых через силовой транзисторный ключ 4 и первый резистор 5 подключена к входным выводам, к которым подключены последовательно соединенные второй резистор 6, второй конденсатор 7 и вторая обмотка 8 силового трансформатора 2, управляющий вход силового транзисторного ключа 4 через первый управляющий транзисторный ключ 9, встречно-параллельно которому подключен второй диод 1 (стабилитрон), подключен к второму входному выводу, управляющий вход первого транзисторного ключа 9 подключен через третий резистор 11 к входу силового транзисторного ключа 4, управляющий вход которого через вторую индуктивность 12, параллельно которой подключен четвертый диод 13, и четвертый резистор 14 подключены к точке соединения второго резистора 6 и второго конденсатора 7, выход транзисторного ключа 4 через третий конденсатор 15 и второй управляющий транзисторный ключ 16 соединен с вторым входным выводом, вход второго управляющего транзисторного ключа 16 через пятый резистор 17, первую индуктивность 18, параллельно которой подключен третий диод 19, и третью обмотку 20 силового трансформатора 2 соединен с его выходом, вторичная обмотка 21 силового трансформатора 2 через первый диод 22 и фильтр 23 соединена с выходными выводами. The converter contains (Fig. 1) a first capacitor 1 connected to the input terminals, a power transformer 2, the primary winding of which consists of three windings, the first 3 of which are connected through the power transistor switch 4 and the first resistor 5 to the input terminals to which are connected in series connected the second resistor 6, the second capacitor 7 and the second winding 8 of the power transformer 2, the control input of the power transistor switch 4 through the first control transistor switch 9, which is connected in parallel to the second diode 1 (zener diode), connected to the second input terminal, the control input of the first transistor switch 9 is connected through the third resistor 11 to the input of the power transistor switch 4, the control input of which is through the second inductance 12, in parallel with which the fourth diode 13 is connected, and the fourth resistor 14 is connected to the connection point of the second resistor 6 and the second capacitor 7, the output of the transistor switch 4 through the third capacitor 15 and the second control transistor switch 16 is connected to the second input terminal, the input of the second control t transistor switch 16 through the fifth resistor 17, the first inductance 18, in parallel with which the third diode 19 is connected, and the third winding 20 of the power transformer 2 is connected to its output, the secondary winding 21 of the power transformer 2 through the first diode 22 and the filter 23 is connected to the output terminals.
Преобразователь работает следующим образом. The converter operates as follows.
В исходном состоянии токи в обмотках трансформатора 2 отсутствуют. При подаче питающего напряжения по цепи: +Uп, резистор 6, резистор 14, индуктивность 12, затвор-исток ключа 4, резистор 5, -Uп происходит заряд емкости затвор-исток транзистора 4. Одновременно по цепи: +Uп, резистор 6, конденсатор 7, вторая обмотка 8 трансформатора 2, -Uп происходит заряд конденсатора 7. Когда напряжение на затворе транзистора 4 достигнет порогового значения, транзистор 4 начнет открываться (фиг. 2, t1), в результате по обмотке 3 потечет ток. Благодаря наличию положительной обратной связи (обмотки 3 и 8) процесс открывания транзистора 4 является лавинообразным, в результате транзистор 4 надежно насыщается по цепи: начало обмотки 8, конденсатор 7, резистор 14, индуктивность 12, затвор-исток транзистора 4, резистор 5, конец обмотки 8. К первичной обмотке 3 трансформатора 2 прикладывается напряжение источника питания за время открытого состояния ключа 4 и происходит процесс накопления энергии в трансформаторе 2, при этом ток в обмотке 3 и ключе 4 изменяется по линейному закону. Когда напряжение на резисторе 5 достигнет величины, достаточной для открывания транзисторного ключа 9, последний, открываясь, шунтирует затвор транзистора 4. В результате напряжение на затворе транзистора 4 снижается и он выключается по цепи: начало обмотки 8, резистор 5, исток-затвор транзистора 4, диод 13, резистор 14, конденсатор 7, конец обмотки 8 трансформатора 2. Из-за наличия у транзистора 4 выходной емкости напряжение на нем будет расти достаточно медленно, т.е. ток через транзистор 4 успевает упасть до нуля прежде, чем напряжение на транзисторе вырастет на значительную величину. Рост напряжения на транзисторе 4 означает, что на транзисторе 16 напряжение снижается, т.е. его выходная емкость разряжается. В момент t2 (фиг. 2), когда напряжения на транзисторах 4 и 16 сравняются, произойдет смена полярности напряжений на всех обмотках трансформатора 2. Это означает, что транзистор 4 будет надежно заперт, а транзистор 16 будет включен с задержкой (определенной дросселем 18), необходимой для полного разряда его выходной емкости. Ток в первичной обмотке 3 будет протекать в том же направлении по цепи: начало обмотки 3, конденсатор 15, диод транзистора 16, конденсатор 1, конец обмотки 3. Таким образом включение транзистора 16 происходит при нулевом напряжении и при обратном токе, т.е. без потерь мощности. Когда ток в первичной обмотке 3 изменит свое направление (фиг. 2, t3), он будет протекать по цепи: -Uп, транзистор 16, конденсатор 15, обмотка 3, +Uп. Энергия, накопленная в трансформаторе 2, на предыдущем этапе сбрасывается через вторичную обмотку 21 в конденсатор фильтра 22 и в нагрузку.In the initial state, the currents in the windings of the transformer 2 are absent. When applying a supply voltage through the circuit: + U p , resistor 6, resistor 14, inductance 12, gate-source of the key 4, resistor 5, -U p , the gate-source capacitance of the transistor 4 is charged. Simultaneously along the circuit: + U p , resistor 6, the capacitor 7, the second winding 8 of the transformer 2, -U p there is a charge of the capacitor 7. When the voltage at the gate of the transistor 4 reaches a threshold value, the transistor 4 will start to open (Fig. 2, t 1 ), as a result, current will flow through the winding 3. Due to the presence of positive feedback (
Конденсатор 15 и индуктивность намагничивания трансформатора 2 образуют на этом этапе последовательный резонансный контур. Поэтому форма тока в первичной и вторичной обмотках на этом этапе квазисинусоидальная. Это означает, что происходит естественная коммутация выпрямительного диода 22, а также включение транзистора 16 при обратном токе. Когда ток вторичной обмотки достигнет нулевого значения (фиг. 2, t4), произойдет смена полярности напряжений на всех обмотках трансформатора 2. При этом транзистор 16 выключается форсированно за счет шунтирования индуктивности 18 диодом 19, а транзистор 4 включается с задержкой, обусловленной индуктивностью 12, необходимой для разряда его выходной емкости, при этом ток первоначально протекает через диод транзистора 4. Далее процесс повторяется.The capacitor 15 and the magnetization inductance of the transformer 2 form at this stage a series resonant circuit. Therefore, the current shape in the primary and secondary windings at this stage is quasi-sinusoidal. This means that there is a natural switching rectifier diode 22, as well as the inclusion of the transistor 16 in the reverse current. When the current of the secondary winding reaches zero value (Fig. 2, t 4 ), the polarity of the voltage across all the windings of the transformer 2 changes. In this case, the transistor 16 turns off by force bypassing the inductance 18 by the diode 19, and the transistor 4 turns on with a delay due to the inductance 12 required to discharge its output capacitance, while the current initially flows through the diode of the transistor 4. Next, the process is repeated.
Введение в известную схему преобразователя второго управляющего транзисторного ключа 16 с цепью последовательно соединенных резистора 17, дросселя 18, шунтированного диодом 19, и обмотки 20 трансформатора, включенной между затвором и стоком ключа 16, а также включение дросселя 12, зашунтированного диодом 13, в управляющую цепь силового транзисторного ключа 4 позволяют упростить схему управления переключением, осуществить "мягкий" процесс переключения транзисторов, отсутствуют перенапряжения, возникающие при переключении. Потери мощности, связанные как собственно с переключением, так и с разрядом выходных емкостей транзисторов, также отсутствуют. Introduction to the known converter circuit of a second control transistor switch 16 with a chain of series-connected resistor 17, an inductor 18, shunted by a diode 19, and a transformer winding 20 connected between the gate and drain of the switch 16, as well as the inclusion of a reactor 12, shunted by a diode 13, in the control circuit power transistor switch 4 can simplify the switching control circuit, carry out a "soft" process of switching transistors, there is no overvoltage that occurs during switching. Power losses associated with both the switching and the discharge capacitance of the transistors are also absent.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94021982A RU2107983C1 (en) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | Quasiresonant dc voltage changer incorporating zero-voltage change-over provision |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94021982A RU2107983C1 (en) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | Quasiresonant dc voltage changer incorporating zero-voltage change-over provision |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94021982A RU94021982A (en) | 1996-02-10 |
RU2107983C1 true RU2107983C1 (en) | 1998-03-27 |
Family
ID=20157084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94021982A RU2107983C1 (en) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | Quasiresonant dc voltage changer incorporating zero-voltage change-over provision |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2107983C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2637813C1 (en) * | 2016-06-14 | 2017-12-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Эфре Поиск" | Quasi-resonant voltage converter with high coefficient of efficiency |
RU2741969C1 (en) * | 2019-08-21 | 2021-02-01 | Борис Александрович Глебов | Single-cycle voltage converter |
-
1994
- 1994-06-09 RU RU94021982A patent/RU2107983C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
2. Glenn D. Self Oscillating Tlyback Switching Converter. - 1991, p.36. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2637813C1 (en) * | 2016-06-14 | 2017-12-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Эфре Поиск" | Quasi-resonant voltage converter with high coefficient of efficiency |
RU2741969C1 (en) * | 2019-08-21 | 2021-02-01 | Борис Александрович Глебов | Single-cycle voltage converter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5590032A (en) | Self-synchronized drive circuit for a synchronous rectifier in a clamped-mode power converter | |
US5274543A (en) | Zero-voltage switching power converter with lossless synchronous rectifier gate drive | |
US6141224A (en) | Single ended forward DC-to-DC converter providing enhanced resetting for synchronous rectification | |
US5268830A (en) | Drive circuit for power switches of a zero-voltage switching power converter | |
US5726869A (en) | Synchronous rectifier type DC-to-DC converter in which a saturable inductive device is connected in series with a secondary-side switching device | |
US6906930B2 (en) | Structure and method for an isolated boost converter | |
JP3514552B2 (en) | DC-DC converter | |
US5063488A (en) | Switching power source means | |
US5457379A (en) | High efficiency switch mode regulator | |
RU2107983C1 (en) | Quasiresonant dc voltage changer incorporating zero-voltage change-over provision | |
RU2109394C1 (en) | Quasi-resonance constant voltage converter with switching- over under zero voltage | |
SU1746492A1 (en) | Single-ended dc voltage converter | |
SU1594664A1 (en) | D.c. to d.c. voltage converter | |
SU1471264A1 (en) | High-voltage single-ended dc voltage converter | |
SU1473038A1 (en) | Single-clock dc converter | |
SU1647803A1 (en) | Push-pull dc-to-ac voltage converter | |
SU1758795A2 (en) | D c / d c voltage converter | |
SU1584053A1 (en) | Single-cycle dc voltage converter | |
SU1686653A2 (en) | Single-contact dc voltage converter | |
SU1422323A1 (en) | Single-ended d.c. voltage converter | |
SU1737683A1 (en) | Dc voltage converter | |
SU1746502A1 (en) | Push-pull inverter | |
SU1220078A1 (en) | Two-step d.c.voltage-to-d.c.voltage converter | |
RU2186452C2 (en) | Half-bridge dc voltage converter | |
JP2004040942A (en) | Switching power supply device |