RU21488U1 - VOLTAGE TRANSFORMER - Google Patents
VOLTAGE TRANSFORMERInfo
- Publication number
- RU21488U1 RU21488U1 RU2001124963/20U RU2001124963U RU21488U1 RU 21488 U1 RU21488 U1 RU 21488U1 RU 2001124963/20 U RU2001124963/20 U RU 2001124963/20U RU 2001124963 U RU2001124963 U RU 2001124963U RU 21488 U1 RU21488 U1 RU 21488U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistor
- current transformer
- transformer
- collector
- beginning
- Prior art date
Links
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована во вторичных источниках питания.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in secondary power sources.
Известен конвертор, описанный в авторском свидетельстве СССР №1274087 по МКИ4НО2МЗ/335 за 1986г., содержащий параллельно соединенные относительно двух шин постоянного входного напряжения цепочку последовательно соединенных первого и второго конденсаторов и последовательно соединенных в токовую управляемую цепочку первого и второго транзисторов (в аналоге - усилитель мощности), два трансформатора, последовательно соединенные первичные обмотки которых включены между точкой соедршения первого и второго конденсаторов, с одной стороны, и точкой соединения первого и второго транзисторов, с другой стороны, причем вторичная обмотка одного из трансформаторов через выпрямительный диод и сглаживающий фильтр соединена с элементом нагрузки.The converter is known, described in USSR author's certificate No. 1274087 according to MKI4NO2MZ / 335 for 1986, containing a chain of series-connected first and second capacitors connected in series with respect to two DC busbars and connected in series to a current-controlled circuit of the first and second transistors (in analog, an amplifier power), two transformers, the primary windings of which are connected in series between the point of connection of the first and second capacitors, on the one hand, and coupling the first and second transistors, on the other hand, with the secondary winding of a transformer via a rectifier diode and a smoothing filter connected to the load element.
Недостатком известного конвертора является весьма сложная схема управления и защиты траюисторов, содержащая более десяти логических элементов.A disadvantage of the known converter is a very complex control and protection scheme for trajistors, containing more than ten logic elements.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является полумостовой резонансный автогенератор, описанный в сборнике под редакцией Ю.И. Конева «Электронная техника в автоматике, М., «Радио и связь, 1986г., вып. 17 (см. рис.2 на стр.138).The closest in technical essence to the claimed technical solution is a half-bridge resonant oscillator, described in the collection edited by Yu.I. Koneva "Electronic Engineering in Automation, M.," Radio and Communications, 1986, issue. 17 (see Fig. 2 on page 138).
Известное устройство содержит параллельно соединенные относительно двух шин постоянного входного напряжения цепочку последовательно соединенных первого и второго конденсаторов и последовательно соединенных в токовую управляемую цепочку первого и второго транзисторов, трансформатор тока, первый выходной трансформатор, первый и второй диоды, сглаживаюпщй фильтр и элемент нагрузки, причем входы первичной обмотки трансформатора тока являются входами управления преобразователя напряжения, конец первой и начало второй вторичных обмоток трансформатора тока соединены между собой и с точкой соединения эмиттера первого и коллектора второго транзисторов, конец второй вторичной обмотки трансформатора тока соединен с началом первичной обмотки первого выходного трансформатора, начало вторичной обмотки которого соединено через прямо включенный первый диод и сглаживающий фильтр с первым входом элемента нагрузки, второй вход которого соединен через общую шину с концом вторичной обмотки первого выходного трансформатора, начало третьей вторичной обмотки трансформатора тока соединено с эмиттером второго транзистора и сThe known device contains parallel connected relative to two DC bus voltage, a chain of series-connected first and second capacitors and series-connected in a current controlled circuit of the first and second transistors, a current transformer, a first output transformer, first and second diodes, a smoothing filter and a load element, and the inputs the primary windings of the current transformer are the control inputs of the voltage converter, the end of the first and the beginning of the second secondary winding ok the current transformer is connected to each other and to the connection point of the emitter of the first and collector of the second transistor, the end of the second secondary winding of the current transformer is connected to the beginning of the primary winding of the first output transformer, the beginning of the secondary winding of which is connected through a directly connected first diode and a smoothing filter with the first input of the load element , the second input of which is connected via a common bus to the end of the secondary winding of the first output transformer, the beginning of the third secondary winding of the transformer is and is connected to the emitter of the second transistor and
минусовой шиной постоянного входного напряжения, плюсовая шина которого соединена с коллектором первого транзистора.negative bus DC input voltage, the positive bus which is connected to the collector of the first transistor.
Недостатками известного устройства, главным образом, являются относительно низкий его коэффициент полезного действия (КПД) и сложность. При этом низкий КПД обусловлен существенными потерями энергии в сложном выходном трансформаторе, а также в транзисторах из-за использования относительно медленной схемы их переключеьшя. Значительные потери в выходном трансформаторе вызваны необходимостью иметь относительно большую мощность индуктивного рассеивания в его первичной обмотке, чтобы обеспечить резонансный контур вместе с соответствующими конденсаторами. Это уменьшает коэффициент связи между первичной и вторичной обмотками указанного трансформатора, что позволяет передать на выход энергию с большими потерями.The disadvantages of the known device, mainly, are its relatively low coefficient of performance (COP) and complexity. At the same time, low efficiency is due to significant energy losses in a complex output transformer, as well as in transistors due to the use of a relatively slow switching circuit. Significant losses in the output transformer are caused by the need to have a relatively large inductive dissipation power in its primary winding in order to provide a resonant circuit together with the corresponding capacitors. This reduces the coupling coefficient between the primary and secondary windings of the specified transformer, which allows you to transfer energy to the output with large losses.
Переусложнение известного устройства связано с использованием в нем многообмоточного выходного трансформатора, причем с обеспечением определенной мощности индуктивного рассеивания для образования, как уже указывалось выше, резонансного контура. Это, естественно, ухудшает технологичность и ремонтопригодность устройства и, как следствие, стоимость его изготовления и эксплуатации.The re-complication of the known device is associated with the use of a multi-winding output transformer in it, and with the provision of a certain inductive dissipation power for the formation, as already mentioned above, of a resonant circuit. This, of course, affects the manufacturability and maintainability of the device and, as a consequence, the cost of its manufacture and operation.
Кроме того, известное устройство в связи с указанными выше потерями энергии является источником электромагнитных помех.In addition, the known device in connection with the above energy losses is a source of electromagnetic interference.
Целью заявленного технического решения является устранение указанных выше недостатков, т.е. - повышеьше ЮГЩ преобразователя напряжения относительно известного прототипа, а также - уменьшение его электромагнитных помех.The purpose of the claimed technical solution is to eliminate the above disadvantages, i.e. - higher than the SSC voltage converter relative to the known prototype, as well as the reduction of its electromagnetic interference.
Указанная цель достигается, главным образом, тем, что используемый в прототипе сложный многообмоточный выходной трансформатор заменяется на два простых однотршных двухобмоточных трансформатора, вводятся третий конденсатор, соединяющий точку соединения первого и второго конденсаторов с точкой соединения первого и второго транзистора, третий и четвертый диоды, соединяющие обратным включением соответственно у первого и второго транзисторов эмиттер с коллектором.This goal is achieved mainly by the fact that the complex multi-winding output transformer used in the prototype is replaced by two simple single-coil two-winding transformers, a third capacitor is introduced, connecting the connection point of the first and second capacitors to the connection point of the first and second transistor, the third and fourth diodes connecting reverse switching, respectively, the first and second transistors emitter with a collector.
Кроме того, в любом месте резонансного контура включена первичная обмотка второго трансформатора тока, вторичная обмотка которого связана с дополнительной вторичной обмоткой первого трансформатора тока, а в цепь базы каждого транзистора добавлены корректирующие цепочки, состоящие из разделительных, прямо включенных, диодов, пропускающих только в одну сторону постоянную составляющую тока и соединенного параллельно с ними четвертого (пятого - для второго транзистора) конденсатора, для прохождения переменной составляющей тока ущ)авления транзисторов.In addition, anywhere in the resonant circuit, the primary winding of the second current transformer is turned on, the secondary winding of which is connected with an additional secondary winding of the first current transformer, and correction circuits consisting of dividing, directly connected, diodes passing only one are added to the base circuit of each transistor side the constant component of the current and the fourth (fifth for the second transistor) capacitor connected in parallel with them, to pass the alternating current component of the current I am transistors.
Указанные отличительные признаки обеспечивают повышение быстродействия переключения транзисторов, снижая потери энергии и уменьшая электромагнитные помехи. Пропорционально этому повышается КПД устройства.These distinctive features provide improved switching performance of transistors, reducing energy loss and reducing electromagnetic interference. In proportion to this, the efficiency of the device increases.
Как показали экспериментальные исследова1шя, проведенные автором, КПД па частотах переключения более 100 кГц удается повышать па 7-10%.As shown by experimental studies conducted by the author, the efficiency at switching frequencies of more than 100 kHz can be increased by 7-10%.
Это является техническим результатом полезной модели.This is the technical result of a utility model.
С приведением всех существенных признаков сформулированная выше цель достигается тем, что в преобразователь напряжения, содержащий параллельно соедипенные относительно двух шин постоянного входного напряжения цепочку последовательно соединевсных первого и второго конденсаторов и последовательно соединенных в токовую управляемую цепочку первого и второго транзисторов, первый трансформатор тока, первый выходной трансформатор, первый и второй диоды, сглаживаюш ий фильтр, причем выводы первичной обмотки первого трансформатора тока использованы в качестве входа управления преобразователя напрзюкения, конец первой и пачало второй вторичных обмоток первого трансформатора тока соединены между собой и с точкой соединения эмиттера первого и коллектора второго транзисторов, конец второй вторичной обмотки первого трансформатора тока соединен с началом первичной обмотки первого выходного трансформатора, начало вторичной обмотки которого соединено через прямовключенный диод и сглаживаюпщй фильтр с первым выводом для подключения нагрузки, а конец вторичной обмотки первого выходного трансформатора соединен со BTOpbJM выводом для подключения нагрузки и с общей шиной, начало третьей вторичной обмотки первого трансформатора тока соединено с эмиттером второго транзистора и с минусовой шиной постоянного входного напряжения, а коллектор первого транзистора подключен к плюсовой пшне постоянного входного напряжения, введены второй трансформатор тока, второй выходной трансформатор, третий и четвертый транзисторы, три конденсатора и десять диодов, причем конец первичной обмотки второго выходного трансформатора соединен с концом первичной обмотки первого выходного трансформатора, начало первичной обмотки второго выходного трансформатора соединено с точкой соединения первого и второго конденсаторов и с первым выводом третьего конденсатора, второй вывод которого соединен с точкой соединения эмиттера первого и коллектора второго транзисторов, начало и конец вторичной обмотки второго выходного трансформатора соответственно соединены с первым выводом для подключения нагрузки через прямовключенный диод и сглаживающей фильтр и со вторым выводом для подключения нагрузки, анод и катод третьего диода соединены соответственно с эмиттером и коллектором первого транзистора, анод и катод четвертого диода соединены соответственно с эмиттером и коллектором второго транзистора, начало нервой вторичной обмотки первого трансформатора тока соединено через параллельно соединенные четвертый конденсатор и последовательно соединенные прямовключенные пятый и шестой диоды с базой первого транзистора, точка соединения пятого и шестого диодов через прямовключенный седьмой диод соединена с коллектором первого транзистора, конец третьей вторичной обмотки первого трансформатора тока соединен через параллельно соединенный пятыйWith the reduction of all the essential features, the goal stated above is achieved by the fact that in a voltage converter containing a chain of series-connected first and second capacitors connected in series to a controlled current circuit of the first and second transistors, the first current transformer, the first output a transformer, first and second diodes, a smoothing filter, and the conclusions of the primary winding of the first current transformer and used as the control input of the voltage converter, the end of the first and second second secondary windings of the first current transformer are connected to each other and to the connection point of the emitter of the first and second transistor collectors, the end of the second secondary winding of the first current transformer is connected to the beginning of the primary winding of the first output transformer, the beginning of the secondary the windings of which are connected through a direct-connected diode and a smoothing filter with the first output for connecting the load, and the end of the secondary winding of the output transformer is connected to the BTOpbJM output for connecting the load and to the common bus, the beginning of the third secondary winding of the first current transformer is connected to the emitter of the second transistor and to the negative DC bus, and the collector of the first transistor is connected to the positive pin of constant input voltage, the second transformer is introduced current, second output transformer, third and fourth transistors, three capacitors and ten diodes, with the end of the primary winding of the second output transformer pa is connected to the end of the primary winding of the first output transformer, the beginning of the primary winding of the second output transformer is connected to the connection point of the first and second capacitors and to the first terminal of the third capacitor, the second terminal of which is connected to the connection point of the emitter of the first and collector of the second transistor, the beginning and end of the secondary winding the second output transformer, respectively, connected to the first output for connecting the load through a direct-connected diode and a smoothing filter and with the second pin With the load connection, the anode and cathode of the third diode are connected respectively to the emitter and collector of the first transistor, the anode and cathode of the fourth diode are connected respectively to the emitter and collector of the second transistor, the beginning of the nerve secondary winding of the first current transformer is connected through parallel connected fourth capacitor and series-connected directly connected the fifth and sixth diodes with the base of the first transistor, the connection point of the fifth and sixth diodes through the seventh diode connected and the collector of the first transistor, the third end of the secondary winding of the first current transformer is coupled across parallel coupled fifth
0- . ,0-. ,
конденсатор и последовательно соединенные прямовключенные восьмой и девятый диоды с базой второго транзистора, точка соединения восьмого и девятого диодов через нрямовключенный десятый диод соединена с коллектором второго транзистора, первичная обмотка второго трансформатора тока включена последовательно в любом месте резонансного контура, состоящего из последовательно соединенных первичный обмоток первого и второго выходных трансформаторов, второй вторичной обмотки первого трансформатора тока и третьего конденсатора, причем первичная обмотка второго трансформатора тока включена встречно с обмотками, входящими в состав резонансного контура, начало вторичной обмотки второго трансформатора тока соединено с базами третьего и четвертого транзисторов, а ее конец - с эмиттерами этих транзисторов и с концом любой из вторичных обмоток первого трансформатора тока, при этом начало используемой обмотки соединено через прямовключенный одиннадцатый диод с коллектором третьего транзистора и через обратновключенный двенадцатый диод с коллектором четвертого транзистора, а конец - с точкой соединения эмиттеров третьего и четвертого транзисторов, причем третий и четвертый транзисторы имеют проводимость соответственно п-р-п и р-п-р типа.a capacitor and series-connected direct-connected eighth and ninth diodes with the base of the second transistor, the connection point of the eighth and ninth diodes through the indirectly connected tenth diode is connected to the collector of the second transistor, the primary winding of the second current transformer is connected in series anywhere in the resonant circuit, consisting of the primary windings of the first and a second output transformer, a second secondary winding of the first current transformer and the third capacitor, wherein The primary winding of the second current transformer is turned on in turn with the windings included in the resonant circuit, the beginning of the secondary winding of the second current transformer is connected to the bases of the third and fourth transistors, and its end is connected to the emitters of these transistors and to the end of any of the secondary windings of the first current transformer, at the beginning of the used winding is connected through a direct-connected eleventh diode to the collector of the third transistor and through a reverse-connected twelfth diode to the collector of the fourth transistor and the end - with the connection point of the emitters of the third and fourth transistors, and the third and fourth transistors have conductivity of the pp-p and p-p-p type, respectively.
Без использоваьшя второго трансформатора тока возникает опасная ситуация одновременно открытых первого и второго транзисторов, через которые в этом случае течет ток короткого замыкания, приводящий к их отказу.Without the use of a second current transformer, a dangerous situation arises of simultaneously opening the first and second transistors, through which in this case a short circuit current flows, leading to their failure.
Этот недостаток может быть устранен, если ввести более сильную обратную блокирующую связь в одну ш уже используемые (или дополнительную) обмотки трансформатора тока из резонансного контура, образованного третьим конденсатором вместе с первичными обмотками выходных трансформаторов. Для этого в любую точку резонансного контура можно включить последовательно датчик тока.This disadvantage can be eliminated by introducing a stronger inverse blocking connection into one of the already used (or additional) windings of the current transformer from the resonant circuit formed by the third capacitor together with the primary windings of the output transformers. For this, a current sensor can be connected in series at any point on the resonant circuit.
При этом в качестве датчика тока с различной степенью получаемого эффекта могут быть использованы простейпше элементы (типа: нелинейный элемент или обычный резистор) без применения дополнительной гальванической обратной связи от этого элемента к обмоткам трансформатора тока.Moreover, as a current sensor with a varying degree of the obtained effect, elementary elements (such as a nonlinear element or a conventional resistor) can be used without additional galvanic feedback from this element to the current transformer windings.
Наибольшую степень пол)аемого эффекта дает датчик тока, представляющий собой узел, обеспечивающий усиление сигнала и гальваническую обратную связь резонансного контура с одной из уже используемых обмоток трансформатора тока или дополнительной обмоткой. В качестве такого датчика тока может быть, например, использованы второй трансформатор тока, первичная обмотка которого последовательно включена в любой точке резонансного контура, а вторичная обмотка, которого через транзисторный ключ - непосредственно к одной из обмоток первого трансформатора тока.The greatest effect is achieved by the current sensor, which is a unit that provides signal amplification and galvanic feedback from the resonant circuit to one of the current transformer windings or an additional winding. As such a current sensor, for example, a second current transformer can be used, the primary winding of which is sequentially connected at any point on the resonant circuit, and the secondary winding, which, through a transistor switch, can be directly connected to one of the windings of the first current transformer.
,-, -
На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема примера реализации преобразователя напряжения, а на фиг.2 - эпюры, поясняющие его работу.In FIG. 1 is a circuit diagram of an example implementation of a voltage converter, and FIG. 2 is a diagram illustrating its operation.
Преобразователь напряжения содержит первый и второй конденсаторы 1 и 2, первый и второй транзисторы 3 и 4, первый трансформатор 5 тока, первый выходной трансформатор 6, первый и второй диоды 7 и 8, сглаживающий фильтр 9, содержапщй индуктивность 9.1 и емкость 9.2, элемент 10 нагрузки, второй выходной трансформатор 11, третий, четвертый и пятый конденсаторы 12,13 и 14, третий ... десятый диоды 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 и 22, входы управления 23 и 24 и шины постоянного входного напряжения 25 и 26. Кроме того, преобразователь напряжения дополнительно содержит датчик 27 тока (второй трансформатор тока), содержащий, в свою очередь, первичную обмотку 27.1 и вторичную обмотку 27.2, третий и четвертый транзисторы 27.3 и 27.4 и двенадцатый и тринадцатый диоды 27.5 и 27.6 (см. фиг.1). Причем начало первичной обмотки 27.1 второго трансформатора тока соединено с началом первичной обмотки 6.1, а конец первичной обмотки 27.1 - с концом второй вторичной обмотки 5.3 первого трансформатора 5 тока. Начало вторичной обмотки 27.2 второго трансформатора тока соединено с базами третьего и четвертого транзисторов 27.3 и 27.4, а ее конец - с эмиттерами этих транзисторов и с концом четвертой (дополнительной) обмотки 5.5 первого трансформатора тока 5. Начало дополнительной обмотки 5.5 первого трансформатора тока 5 соединено через прямовключенный диод 27.5 с коллектором третьего транзистора 27.3 и через обратно включенный диод 27.6 с коллектором четвертого транзистора 27.4. Третий и четвертый транзисторы 27.3 и 27.4 имеют разную проводимость, соответственно п-р-п и р-п-р.The voltage converter contains the first and second capacitors 1 and 2, the first and second transistors 3 and 4, the first current transformer 5, the first output transformer 6, the first and second diodes 7 and 8, a smoothing filter 9, containing inductance 9.1 and capacitance 9.1 and element 9.2, element 10 load, the second output transformer 11, the third, fourth and fifth capacitors 12,13 and 14, the third ... tenth diodes 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 and 22, the control inputs 23 and 24 and the bus constant input voltage 25 and 26. In addition, the voltage Converter further comprises a current sensor 27 (W second current transformer) comprising, in turn, a primary winding 27.1 and a secondary winding 27.2, the third and fourth transistors 27.3 and 27.4 and the twelfth and thirteenth diodes 27.5 and 27.6 (see FIG. 1). Moreover, the beginning of the primary winding 27.1 of the second current transformer is connected to the beginning of the primary winding 6.1, and the end of the primary winding 27.1 is connected to the end of the second secondary winding 5.3 of the first current transformer 5. The beginning of the secondary winding 27.2 of the second current transformer is connected to the bases of the third and fourth transistors 27.3 and 27.4, and its end is connected to the emitters of these transistors and to the end of the fourth (additional) winding 5.5 of the first current transformer 5. The beginning of the additional winding 5.5 of the first current transformer 5 is connected through a direct-connected diode 27.5 with a collector of the third transistor 27.3 and through a reverse-connected diode 27.6 with a collector of the fourth transistor 27.4. The third and fourth transistors 27.3 and 27.4 have different conductivities, respectively, pp and pp.
Трансформатор 5 тока содержит первичную обмотку 5.1 и первую, вторую и третью вторичные обмотки соответственно 5.2, 5.3 и 5.4, а также дополнительн)ю обмотку 5.5.The current transformer 5 contains a primary winding 5.1 and a first, second and third secondary windings, respectively 5.2, 5.3 and 5.4, as well as an additional winding 5.5.
Первый и второй выходные трансформаторы 6 и 11 содержат первичные обмотки 6.1 и 11.1 и вторичные обмотки 6.2 и 11.2 соответственно.The first and second output transformers 6 and 11 contain primary windings 6.1 and 11.1 and secondary windings 6.2 and 11.2, respectively.
Элемент 10 нагрузки, включенный в состав преобразователя, может также не входить в него.The load element 10 included in the Converter may also not be included in it.
Начала обмоток трансформаторов на фиг. 1 обозначены точкой.Beginning of transformer windings in FIG. 1 are indicated by a dot.
Относительно шин 25 и 26 постоянного входного напряжения параллельно соединены цепочка последовательно соединенных первого и второго конденсаторов 1 и 2 и последовательно соединенные в токовую управляемую цепочку первый и второй транзисторы 3 и 4. Входы первичной обмотки 5.1 трансформатора 5 тока являются входами 23 и 24 управления преобразовате.11я напряжения. Конец первой и начало второй вторичных обмоток 5.2 и 5.3 трансформатора 5 тока соединены между собой и с точкой соединения эмиттера первого 3 и коллектора второго 4 транзисторов. Конец второй вторичной обмотки 5.3 трансформатора 5 соединен с концом первичной обмотки 27.1 датчика 27 тока, начало которой соединено с началом первичной обмотки 6.1 первого выходного трансформатора 6,Regarding the DC bus 25 and 26, a chain of series-connected first and second capacitors 1 and 2 and series-connected first and second transistors 3 and 4 are connected in parallel to the current controlled circuit. The inputs of the primary winding 5.1 of the current transformer 5 are the converter control inputs 23 and 24. 11th voltage. The end of the first and the beginning of the second secondary windings 5.2 and 5.3 of the current transformer 5 are connected to each other and to the connection point of the emitter of the first 3 and the collector of the second 4 transistors. The end of the second secondary winding 5.3 of the transformer 5 is connected to the end of the primary winding 27.1 of the current sensor 27, the beginning of which is connected to the beginning of the primary winding 6.1 of the first output transformer 6,
начало вторичной обмотки 6.2 которого соединено через прямо включенный первый диод 7 и сглаживающий фильтр 9 с первым входом элемента 10 нагрузки, второй вход которого соединен через общую шину (на фиг. 1 «корпус) с концом вторичной обмотки 6.2 первого выходного трансформатора 6. Начало третьей вторичной обмотки 5.4 трансформатора 5 соединено с эмиттером второго транзистора 4 и с минусовой шиной 26 постоянного входного напряжения, плюсовая шина 25 которого соединена с коллектором первого транзистора 3.the beginning of the secondary winding 6.2 of which is connected through a directly connected first diode 7 and a smoothing filter 9 with the first input of the load element 10, the second input of which is connected via a common bus (Fig. 1 "housing) with the end of the secondary winding 6.2 of the first output transformer 6. The beginning of the third the secondary winding 5.4 of the transformer 5 is connected to the emitter of the second transistor 4 and to a negative input voltage bus 26, the positive bus 25 of which is connected to the collector of the first transistor 3.
Конец первичной обмотки 11.1 второго выходного трансформатора 11 соединен с концом первичной обмотки 6.1 первого выходного трансформатора 6. Начало первичной обмотки 11.1 второго выходного трансформатора 11 соединено с точкой соединения первого и второго конденсаторов 1 и 2 и с первым выводом третьего конденсатора 12, второй вывод которого соединен с точкой соединения эмиттера первого 3 и коллектора второго 4 транзисторов. Начало и конец вторичной обмотки 11.2 второго выходного трансформатора 11 соответственно соединены через прямо включе1шый второй диод 8 со входом сглаживающего фильтра 9 и с общей шиной преобразователя.The end of the primary winding 11.1 of the second output transformer 11 is connected to the end of the primary winding 6.1 of the first output transformer 6. The beginning of the primary winding 11.1 of the second output transformer 11 is connected to the connection point of the first and second capacitors 1 and 2 and to the first terminal of the third capacitor 12, the second terminal of which is connected with the connection point of the emitter of the first 3 and the collector of the second 4 transistors. The beginning and end of the secondary winding 11.2 of the second output transformer 11 are respectively connected through a directly included second diode 8 to the input of the smoothing filter 9 and to the common converter bus.
Анод и катод третьего диода 15 соединены соответственно с эмиттером и коллектором первого транзистора 3, а анод и катод четвертого диода 16 соединены соответственно с эмиттером и коллектором второго транзистора 4.The anode and cathode of the third diode 15 are connected respectively to the emitter and collector of the first transistor 3, and the anode and cathode of the fourth diode 16 are connected respectively to the emitter and collector of the second transistor 4.
Начало первой вторичной обмотки 5.2 трансформатора 5 соединено через параллельно соединенные четвертый конденсатор 13 и последовательно соединенные прямо включенные пятый и шестой диоды 17 и 18с базой первого транзистора 3. Общая точка соединения пятого и шестого диодов 17 и 18 через прямо включенный седьмой диод 19 соединена с коллектором первого транзистора 3.The beginning of the first secondary winding 5.2 of the transformer 5 is connected through a parallel connected fourth capacitor 13 and connected in series with the directly connected fifth and sixth diodes 17 and 18 to the base of the first transistor 3. The common connection point of the fifth and sixth diodes 17 and 18 is connected through a directly connected seventh diode 19 to the collector first transistor 3.
Конец третьей вторичной обмотки 5.4 трансформатора 5 соединен через параллельно соединенные пятый конденсатор 14 и последовательно соединенные прямо включенные восьмой и девятый диоды 20 и 21 с базой второго транзистора 4. Общая точка соединения восьмого и девятого диодов 20 и 21 через прямо включенный десятый диод 22 соединена с коллектором второго транзистора 4.The end of the third secondary winding 5.4 of the transformer 5 is connected through parallel connected fifth capacitor 14 and connected in series directly connected to the eighth and ninth diodes 20 and 21 with the base of the second transistor 4. The common connection point of the eighth and ninth diodes 20 and 21 through directly connected to the tenth diode 22 is connected to the collector of the second transistor 4.
Все использованные в преобразователе напряжения элементы являются стандартными и широко применяются в промышленности. Они также шрфоко взаимозаменяемы по типажу в зависимости от требуемой мошности преобразователя и других его х актеристик.All elements used in the voltage converter are standard and are widely used in industry. They are also very interchangeable in type, depending on the required capacity of the converter and its other characteristics.
Нреобразователь напряжения работает следуюпщм образом.The voltage transducer operates as follows.
Нри подаче на входы управления 23 и 24 управляющего меандра (см. эпюру «а на фиг.2) с помощью трансформатора 5 тока происходит поочередное переключение транзисторов 3 и 4. Базовый ток включенного транзистора при этом с помощью трансформатора 5 тока поддерживается пропорциональным току коллектора.When applying the control meander to the control inputs 23 and 24 (see diagram “a in FIG. 2), using the current transformer 5, the transistors 3 and 4 are switched alternately. The base current of the switched-on transistor is maintained using the current transformer 5 proportional to the collector current.
2Л(1{(2Ч)Ь2L (1 {(2CH) b
Пусть, например, в момент времеьш tl (см. эпюру «б на фиг.2) включается транзистор 4. Его ток нарастает по закону синуса в интервале времени tl -t2. В момент времени t2 обмотка 5.1 трансформатора 5 закорачивается с помощью схемы управления, формирующей управляющий меандр (схема управления в связи с не принципиальностью для данного решения на фиг. 1 не показана), в результате чего коллекторный ток транзистора 4 быстро уменьшается до нуля. Однако напряжение на коллекторе транзистора увеличивается медленно, т.к. конденсатор 12 перезаряжается током, протекающим через обмотки 5.3, 27.1,6.1 и 11.1 трансформаторов 5, 27, 6 и 11 (см. эпюру «г на фиг.2). К моменту времени t3 указанное напряжение достигает величины постоянного входного напряжения Еп, увеличенного на небольшую величину падения напряжения на открытом диоде 15. Этот диод продолжает бьггь открытым до момента времени t4, когда становится равным нулю ток протекающий по цепи: обмотки 11.1, 6.1, 27.1, 5.3, конденсатор 12. Несмотря на то, что входное напряжение с момента времени t2 до момента t4 является открывающим для транзистора 3, последний остается закрытым благодаря действию магнитной связи: обмотка 5.3 - обмотка 5.2, т.к. ток за время t2-t4, проходящий по обмотке 5.3, формирует отрицательное смещение на переходе «эмиттер-база транзистора 3.Let, for example, at the time tl (see diagram "b in figure 2), turn on the transistor 4. Its current rises according to the sine law in the time interval tl -t2. At time t2, the winding 5.1 of the transformer 5 is short-circuited using a control circuit forming a control square wave (the control circuit is not shown in FIG. 1 as a matter of principle), as a result of which the collector current of transistor 4 rapidly decreases to zero. However, the voltage at the collector of the transistor increases slowly, because the capacitor 12 is recharged by the current flowing through the windings 5.3, 27.1,6.1 and 11.1 of the transformers 5, 27, 6 and 11 (see diagram "g in figure 2). By time t3, this voltage reaches a constant input voltage Ep, increased by a small voltage drop across the open diode 15. This diode continues to be open until time t4, when the current flowing through the circuit becomes zero: windings 11.1, 6.1, 27.1, 5.3, capacitor 12. Despite the fact that the input voltage from time t2 to time t4 is opening for transistor 3, the latter remains closed due to the action of magnetic coupling: winding 5.3 - winding 5.2, because the current during the time t2-t4 passing through the winding 5.3 forms a negative bias at the transition "emitter-base of the transistor 3.
В момент времени t4 ток через обмотку 5.3 уменьшается до нуля и открывающей сигнал управления открывает транзистор 3. Коллекторный ток этого транзистора нарастает по закону синуса до момента времени t5, когда он резко спадает до нуля вследствие закорачивания обмотки 5.1 (см. эпюру «в фиг.2). Напряжение на коллекторе транзистора 4 медленно уменьшается, т.к. конденсатор 12 перезаряжается током, протекающим через обмотки 5.3, 27.1, 6.1 и 11.1 (см. эпюру «г на фиг.2) и к моменту времени 16 достигает отрицательной величины, равной падению напряжения на открытом диоде 16, который продолжает бить открытым до момента времени 17, когда, становится равным нулю ток, протекающий по цепи: обмотки 5.3, 27.1, 6.1, 11.1, конденсатор 12. Несмотря на то, что входное напряжение с момента времени t5 является открывающим для транзистора 4, последний остается закрытым благодаря действию магнитной связи: обмотка 5.3 - обмотка 5.4. В момент времени t7 ток, протекающий через обмотку 5.3, уменьщается до нуля и входной сигнал вновь открывает транзистор 4 и т.д. периодически переключаются транзисторы 3 и 4.At time t4, the current through winding 5.3 decreases to zero and the transistor 3 opens the control signal. The collector current of this transistor increases according to the sine law until time t5, when it drops sharply to zero due to shorting of winding 5.1 (see diagram “in FIG. 2). The voltage at the collector of transistor 4 is slowly decreasing, as the capacitor 12 is recharged by the current flowing through the windings 5.3, 27.1, 6.1 and 11.1 (see diagram "g in figure 2) and by time 16 reaches a negative value equal to the voltage drop across the open diode 16, which continues to beat open until time 17, when the current flowing through the circuit becomes equal to zero: windings 5.3, 27.1, 6.1, 11.1, capacitor 12. Despite the fact that the input voltage from time t5 is opening for transistor 4, the latter remains closed due to the action of magnetic coupling: winding 5.3 - winding 5.4. At time t7, the current flowing through winding 5.3 decreases to zero and the input signal again opens transistor 4, etc. Transistors 3 and 4 are periodically switched.
Каждый полунериод один из трансформаторов 6 и 11 работает как выходной трансформатор, передавая, энергию через диоды 7 и 8 и сглаживающий фильтр 9 в элемент 10 нагрузки, а другой трансформатор как индуктршность резонансного контура вместе с конденсаторами 1, 2 и 12. При этом напряжение на общей точке соединения конденсаторов 1 и 2 по форме близко к синусоиде (см. эпюру «д на фиг.2).Each half-wave one of the transformers 6 and 11 operates as an output transformer, transferring energy through diodes 7 and 8 and a smoothing filter 9 to the load element 10, and the other transformer as the inductance of the resonant circuit together with capacitors 1, 2 and 12. The voltage at the common connection point of the capacitors 1 and 2 in shape is close to a sinusoid (see diagram "e in figure 2).
под действием тока перез ядки конденсатора 12 через первичную обмотку 27.1 и вторичную обмотку 27.2 датчика тока 27 поддерживается открытым транзистор 27.3. В результате этого ток, протекающий через диод 27.5 и дополнительную обмотку 5.5 трансформатора тока 5, препятствует формированию на базе транзистора 3 открывающего его потенциала. Блокировка этого транзистора продолжается до тех пор, пока не станет равным ну.г1ю ток резонансного контура.under the action of the current, the cores of the capacitor 12 are transferred through the primary winding 27.1 and the secondary winding 27.2 of the current sensor 27, the transistor 27.3 is maintained open. As a result of this, the current flowing through the diode 27.5 and the additional winding 5.5 of the current transformer 5 prevents the formation of the potential opening on the basis of the transistor 3 thereof. The blocking of this transistor continues until it becomes equal to the normal current of the resonant circuit.
Аналогично, когда в интервале времени t5-t7 (см. фиг. 2) не должен открываться транзистор 4 (при этом ток перезарядки конденсатора 12, проходящий через первичную обмотку 27.1, в отличие от предыдущего случая, имеет противоположное направление) поддерживается открытым транзистор 27.4, в результате чего ток, протекающий через диод 27.6 и дополнительную обмотку 5.5 трансформатора тока 5 препятствует формированию на базе транзистора 4 открывающего его потенциала.Similarly, when the transistor 4 should not open in the time interval t5-t7 (see Fig. 2) (in this case, the recharge current of the capacitor 12 passing through the primary winding 27.1, in contrast to the previous case, has the opposite direction), the transistor 27.4 is kept open, as a result, the current flowing through the diode 27.6 and the additional winding 5.5 of the current transformer 5 prevents the formation of the potential opening on the basis of the transistor 4 thereof.
В отличие от прототипа, благодаря наличию в заявленном преобразователе конденсатора 12, который на интервалах времени t2-t4 и t5-t7, перезаряжается через обмотку 5.3, а еще дополнительно к этому через датчик тока 27 с воздействием через обмотку 5.5, происходит задержка вредного (преждевременного) включения транзисторов 3 и 4. Это позволяет существенно упростить устройство управления, формирующего вместо сложного меандра с блокирующими паузами на интервалах t2-t4 (t5-t7) простейщий меандр, показанный на эпюре «а фиг.2, и повысить КПД преобразователя.In contrast to the prototype, due to the presence of the capacitor 12 in the inventive converter, which at time intervals t2-t4 and t5-t7 is recharged through the winding 5.3, and in addition to this through the current sensor 27 with the effect through the winding 5.5, a delay of harmful (premature ) turn on transistors 3 and 4. This allows you to significantly simplify the control device, which instead of a complex meander with blocking pauses at intervals t2-t4 (t5-t7) is the simplest meander shown in the diagram "a of Fig. 2, and to increase the efficiency of the converter.
Кроме того, на интервалах времени t3-t4 и t6-t7, благодаря наличию, в отличие от прототипа, диодов 15 и 16, имеется кратчайший путь току, что также повышает КПД преобразователя.In addition, at time intervals t3-t4 and t6-t7, due to the presence, in contrast to the prototype, of diodes 15 and 16, there is a shortest path to the current, which also increases the efficiency of the converter.
Автор:77// А.Ю. Гончаров.Posted by: 77 // А.Ю. Goncharov.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001124963/20U RU21488U1 (en) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | VOLTAGE TRANSFORMER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001124963/20U RU21488U1 (en) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | VOLTAGE TRANSFORMER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU21488U1 true RU21488U1 (en) | 2002-01-20 |
Family
ID=37500953
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001124963/20U RU21488U1 (en) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | VOLTAGE TRANSFORMER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU21488U1 (en) |
-
2001
- 2001-09-13 RU RU2001124963/20U patent/RU21488U1/en active Protection Beyond IP Right Term
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10630191B2 (en) | Transformer and LLC resonant converter having the same | |
KR100741872B1 (en) | Switching power supply apparatus with active clamp circuit | |
EP2056438A2 (en) | Switching power supply | |
KR20020006436A (en) | Switching power supply having an improved power factor by voltage feedback | |
JPH09117141A (en) | Converter | |
JP3199423B2 (en) | Resonant type forward converter | |
CN106849669B (en) | Forward switching power supply | |
KR102009351B1 (en) | High Efficiency LLC Resonant Converter with Balanced Secondary Currents using the Two Transformer Structure | |
US11496057B2 (en) | Converter for improving conversion efficiency | |
EP0058401A2 (en) | High frequency switching circuit | |
CN113839558A (en) | Conversion device | |
JP2513381B2 (en) | Power supply circuit | |
CN109787371B (en) | Magnetic integrated differential class E rectifier for wireless power transmission system | |
RU21488U1 (en) | VOLTAGE TRANSFORMER | |
Sakamoto et al. | A novel high power converter for non-contact charging with magnetic coupling | |
CN216981796U (en) | Improved high-power high-reliability DC-DC isolation booster circuit | |
KR960032861A (en) | DC converter device | |
CN112737392A (en) | Isolated driving power supply for H-bridge inverter circuit | |
CN210201737U (en) | Module power supply circuit for realizing high-voltage isolation | |
RU2072617C1 (en) | Voltage converter | |
CN210444179U (en) | Buck current feed push-pull topology series resonance circuit | |
CN110995012B (en) | Relay type LLC resonant topology circuit and switching power supply | |
CN112953241A (en) | Power converter | |
US7030566B2 (en) | Circuit arrangement for generating an AC voltage from a DC voltage | |
CN100397764C (en) | Voltage converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ND1K | Extending utility model patent duration | ||
ND1K | Extending utility model patent duration |
Extension date: 20140914 |