RU2148292C1

RU2148292C1 - Direct-to-direct voltage converter

Info

Publication number: RU2148292C1
Application number: RU98116398/09A
Authority: RU
Inventors: В.В. Савенков; В.Н. Крутских; А.К. Тищенко; Г.Д. Лившин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "КОСМОС-ЭНВО"
Priority date: 1998-08-25
Filing date: 1998-08-25
Publication date: 2000-04-27

Abstract

FIELD: secondary power supplies, in particular, for supplying radio electronic equipment. SUBSTANCE: device has two single-ended circuits, each of which has transistor, transformer with primary, secondary, demagnetization and additional circuits. Secondary circuits are connected to filter, which is shared by circuits. Secondary winding of one transformer and additional winding of another transformer in each circuit are connected in series aiding. Demagnetization of transformer is achieved by running current through its demagnetization winding and recuperation diode to load. In addition device has rectifier using MIS transistors. Said filter is designed as LCT-filter, which output serves as device output. First terminal of secondary winding of each transformer of circuit is additionally connected to drain of closing transistor of filter. Second terminal of secondary winding of each transformer is connected through additional winding of another transformer to drain of respective transistor of synchronous rectifier. Their drains are connected to second terminal of LCT-filter and source of closing transistor of filter. EFFECT: increased efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится ко вторичным источникам электропитания и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры. The invention relates to secondary power sources and can be used to power electronic equipment.

Для выпрямления напряжений до 10 - 12 В известны схемы синхронного выпрямления, выполненные на различных типах транзисторов. For rectification of voltages up to 10 - 12 V, synchronous rectification circuits made on various types of transistors are known.

Наиболее близким к заявляемому является преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий две однотактные ячейки, подключенные ко входным выводам, каждая из которых выполнена на транзисторе, подключенном к первичной обмотке выходного трансформатора, снабженного дополнительной обмоткой, вторичная обмотка которого первым выводом через выпрямитель подсоединена к первому выводу общего для обеих ячеек LCD-фильтра, отличающийся тем, что с целью повышения КПД второй вывод вторичной обмотки каждого трансформатора подключен через дополнительную обмотку другого трансформатора ко второму выводу LCD-фильтра, причем вторичная и дополнительная обмотки включены согласно-последовательно. Closest to the claimed one is a DC-DC converter, containing two single-cycle cells connected to input terminals, each of which is made on a transistor connected to the primary winding of an output transformer equipped with an additional winding, the secondary winding of which is connected to the first output through the first output through the rectifier common to both cells of the LCD filter, characterized in that in order to increase the efficiency, the second output of the secondary winding of each transformer is connected through ithout another secondary winding of the transformer to the second terminal LCD-filter, wherein the secondary and additional windings are included according to the sequence.

К недостаткам описанного устройства можно отнести его низкий КПД, обусловленный высокими потерями на выпрямляющих диодах. The disadvantages of the described device include its low efficiency, due to high losses on the rectifying diodes.

Задачей, на решение которой направлено создание заявленного изобретения, является увеличение коэффициента полезного действия преобразователя постоянного напряжения. The task to which the creation of the claimed invention is directed is to increase the efficiency of the DC-DC converter.

Задача решается тем, что в преобразователе постоянного напряжения в постоянное, содержащем две однотактные ячейки, подключенные ко входным выводам, каждая из которых выполнена на транзисторе, подключенном к первичной обмотке выходного трансформатора, снабженного размагничивающей и дополнительной обмотками, вторичная обмотка которого первым выводом присоединена к первому выводу общего для обеих ячеек фильтра, при этом указанная вторичная обмотка одного и дополнительная обмотка другого трансформатора включены согласно-последовательно, размагничивание трансформатора происходит за счет протекания тока через его размагничивающую обмотку и рекуперационный диод в нагрузку, указанный фильтр выполнен как LCT-фильтр, в устройство дополнительно введен синхронный выпрямитель на МДП-транзисторах, причем первый вывод вторичной обмотки каждого трансформатора дополнительно подключен к стоку замыкающего транзистора названного фильтра, второй вывод вторичной обмотки каждого трансформатора подключен через дополнительную обмотку другого трансформатора к стоку соответствующего транзистора синхронного выпрямителя, истоки которых присоединены ко второму выводу LCT-фильтра и истоку замыкающего транзистора названного фильтра, а выход LCT-фильтра является выходом преобразователя. The problem is solved in that in a DC / DC converter, containing two single-cycle cells connected to input terminals, each of which is made on a transistor connected to the primary winding of the output transformer, equipped with a demagnetizing and additional windings, the secondary winding of which is connected to the first by the first output the conclusion common to both filter cells, while the specified secondary winding of one and the additional winding of the other transformer are included according but, the demagnetization of the transformer occurs due to the flow of current through its demagnetizing winding and the recovery diode into the load, the specified filter is made as an LCT filter, a synchronous rectifier on MIS transistors is additionally introduced into the device, and the first output of the secondary winding of each transformer is additionally connected to the drain of the closing the transistor of the named filter, the second terminal of the secondary winding of each transformer is connected through the additional winding of another transformer to the drain corresponding the first synchronous rectifier transistor, the sources of which are connected to the second terminal LCT-locking filter and source of the transistor of said filter and LCT-output filter is the output of the converter.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя постоянного напряжения в постоянное; на фиг. 2 приведены эпюры напряжений на затворах транзисторов. In FIG. 1 is a diagram of a DC-DC to DC converter; in FIG. 2 shows diagrams of voltages at the gates of transistors.

Устройство состоит из двух однотактных преобразовательных ячеек, работающих противофазно на общий фильтр, содержащий транзистор 1, дроссель 2 и конденсатор 3. Каждая из однотактных преобразовательных ячеек состоит из силового транзистора 4 (5), подключенного к силовому трансформатору 6 (7), содержащему первичную 8 (9), вторичную 10 (11), дополнительную 12 (13) и размагничивающую обмотки. При этом первые выводы вторичных обмоток 10, 11 подсоединены к первому входу LCT-фильтра и стоку замыкающего транзистора 1, а вторые выводы через дополнительные обмотки 13, 12 к стокам соответствующих транзисторов синхронного выпрямителя 16, 17, истоки которых соединены с истоками остальных транзисторов и со вторым выводом LCT-фильтра. The device consists of two single-phase converter cells operating out of phase for a common filter containing a transistor 1, a choke 2 and a capacitor 3. Each of the one-cycle converter cells consists of a power transistor 4 (5) connected to a power transformer 6 (7) containing a primary 8 (9), secondary 10 (11), additional 12 (13) and demagnetizing windings. Moreover, the first leads of the secondary windings 10, 11 are connected to the first input of the LCT filter and the drain of the closing transistor 1, and the second leads through the additional windings 13, 12 to the drains of the corresponding transistors of the synchronous rectifier 16, 17, the sources of which are connected to the sources of the remaining transistors and the second output of the LCT filter.

Размагничивающие обмотки 14, 15 подсоединены через рекуперационные диоды 18 и 19 к выводу преобразователя. The demagnetizing windings 14, 15 are connected through recovery diodes 18 and 19 to the output of the converter.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Силовые транзисторы 4, 5 и транзисторы синхронного выпрямителя 16, 17 включаются попарно и попеременно не более чем на половину периода управляющего напряжения, причем в первую половину периода одновременно включаются транзисторы 4, 16, а во вторую 5 и 17. Во время работы транзисторов 4, 16 энергия поступает на выходной дроссель 2 и нагрузку преобразователя, намагничивая трансформатор 6 в прямом направлении, а трансформатор 7 в обратном направлении за счет протекания тока через его дополнительную обмотку 13. После запирания транзисторов 4, 16 открывается транзистор 1 и энергия, накопленная в дросселе 2, передается в нагрузку преобразователя. В это время происходит размагничивание трансформатора 6 током, протекающим через размагничивающую обмотку 14 и диод 18. Power transistors 4, 5 and transistors of a synchronous rectifier 16, 17 are turned on in pairs and alternately for no more than half the period of the control voltage, and in the first half of the period, transistors 4, 16 are simultaneously turned on, and in the second 5 and 17. During the operation of transistors 4, 16, energy is supplied to the output choke 2 and the load of the converter, magnetizing the transformer 6 in the forward direction, and the transformer 7 in the opposite direction due to the flow of current through its additional winding 13. After locking the transistors 4, 16, open tsya transistor 1 and the energy stored in the inductor 2 is transferred to the converter load. At this time, the demagnetization of the transformer 6 occurs by the current flowing through the demagnetizing winding 14 and the diode 18.

Затем включаются транзисторы 5, 17 и одновременно выключается транзистор 1. При этом происходит намагничивание трансформатора 7 в прямом направлении за счет протекания тока через дроссель 2 в нагрузку, а трансформатора 6 в обратном направлении за счет протекания тока через его дополнительную обмотку 12. Затем одновременно выключаются транзисторы 5, 17, включается транзистор 1 и энергия, накопленная в дросселе 2, поступает в нагрузку преобразователя. В то же время происходит размагничивание трансформатора 7 за счет протекания тока через его размагничивающую обмотку 15 и диод 19 в нагрузку. Затем включаются транзисторы 4, 16 и трансформатор 7 перемагничивается в обратном направлении через дополнительную обмотку 13 выходным током трансформатора 6, протекающим через дроссель 2 в нагрузку преобразователя. Then the transistors 5, 17 are turned on and the transistor 1 is turned off at the same time. In this case, the transformer 7 is magnetized in the forward direction due to the current flowing through the inductor 2 into the load, and the transformer 6 in the opposite direction due to the current flowing through its additional winding 12. Then they are simultaneously turned off transistors 5, 17, transistor 1 is turned on and the energy stored in the inductor 2 is supplied to the load of the converter. At the same time, the demagnetization of the transformer 7 due to the flow of current through its demagnetizing winding 15 and the diode 19 in the load. Then, transistors 4, 16 are turned on and the transformer 7 is magnetized in the opposite direction through an additional winding 13 with the output current of the transformer 6 flowing through the inductor 2 to the load of the converter.

При этом после открывания транзисторов 4, 16 процесс повторяется. In this case, after opening the transistors 4, 16, the process is repeated.

Применение синхронного выпрямителя и МДП-транзисторов позволяет увеличить КПД преобразователя за счет более высоких динамических характеристик транзисторов по сравнению с диодами, а также низких значений сопротивления канала сток - исток открытого транзистора, что обусловливает низкие статические потери в широком диапазоне выходных токов преобразователя. The use of a synchronous rectifier and MOS transistors makes it possible to increase the efficiency of the converter due to the higher dynamic characteristics of the transistors compared to diodes, as well as low values of the drain-source channel resistance of the open transistor, which leads to low static losses in a wide range of converter output currents.

В настоящее время на предприятии ТОО НПК "Космос" изготовлены опытные образцы предлагаемого устройства. Испытания подтвердили их работоспособность, надежность и высокий КПД. Currently, the company NPK "Cosmos" made prototypes of the proposed device. Tests have confirmed their performance, reliability and high efficiency.

Claims

A DC / DC converter containing two single-cycle cells connected to input terminals, each of which is made on a transistor connected to the primary winding of the output transformer, equipped with an additional and demagnetizing windings, the secondary winding of which is connected to the first output of the filter common to both cells wherein said secondary winding of one and the additional winding of another transformer are connected in series, demagnetization of trans the ripper occurs due to the flow of current through its demagnetizing winding and a recovery diode into the load, characterized in that the filter is designed as an LCT filter, a synchronous rectifier on MIS transistors is additionally introduced into the device, and the first output of the secondary winding of each transformer is additionally connected to the drain a closing transistor of the named filter, the second terminal of the secondary winding of each transformer is connected through an additional winding of another transformer to the drain of the corresponding an synchronist rectifier anistor, the sources of which are connected to the second terminal of the LCT filter and the source of the closing transistor of the named filter, and the output of the LCT filter is the output of the converter.