RU2465711C1 - Transistor voltage converter - Google Patents

Transistor voltage converter Download PDF

Info

Publication number
RU2465711C1
RU2465711C1 RU2011133080/07A RU2011133080A RU2465711C1 RU 2465711 C1 RU2465711 C1 RU 2465711C1 RU 2011133080/07 A RU2011133080/07 A RU 2011133080/07A RU 2011133080 A RU2011133080 A RU 2011133080A RU 2465711 C1 RU2465711 C1 RU 2465711C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
converter
coupled
power
input
Prior art date
Application number
RU2011133080/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Дмитриевич Елисеев (RU)
Алексей Дмитриевич Елисеев
Виктор Александрович Шаталов (RU)
Виктор Александрович Шаталов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (ОАО "ВНИИ "Сигнал")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (ОАО "ВНИИ "Сигнал") filed Critical Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (ОАО "ВНИИ "Сигнал")
Priority to RU2011133080/07A priority Critical patent/RU2465711C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2465711C1 publication Critical patent/RU2465711C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: transistor voltage converter, comprising a power transformer (PT), a load, a magnetisation current sensor (MCS), the first and second supply inputs, the first and second power switches (PS), emitters of which are connected with the first supply input, there is a threshold device (TD) introduced, a converter output voltage sensor (OVS) magnetically coupled with the PT, the first and second summator, a peak detector (PD), an integrator, besides, the OVS output is coupled with the first inlet of the first summator, the outlet of which is connected via the integrator with the first inlet of the second summator, the outlet of which is coupled via the TD by control inlets of the first and second PS, at the same time the MCS outlet via the PD is coupled with the second inlet of the first summator, and also with the second inlet of the second summator, the first and second inlets of MCS are coupled accordingly with the end of the first and start of the second windings of the PT, the third and fourth inlets of the MCS are connected accordingly with the start of the third PT winding and the load, the fifth and sixth inlets of the MCS are coupled accordingly with the outlet of the first and second PS, the end of the third PT winding is coupled with the load, the start of the first and end of the second PT windings are coupled with the second inlet of supply, the start of the converter OVS winding is connected with the first supply inlet.
EFFECT: higher efficiency of a converter through reduction of magnetisation current.
2 dwg

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в силовых преобразователях постоянного напряжения и вторичных источниках питания.The invention relates to a conversion technique and can be used in DC power converters and secondary power sources.

Известно устройство для управления магнитной индукцией при преобразовании напряжения питания (патент РФ №2134012), содержащее датчик Холла, размещенный в зазоре силового трансформатора инвертора. Датчик Холла управляет длительностью и скважностью импульсов, подаваемых на силовые ключи преобразователя, фиксируя степень насыщения сердечника. При перенасыщении скважность импульсов увеличивается.A device for controlling magnetic induction when converting the supply voltage (RF patent No. 2134012) containing a Hall sensor located in the gap of the inverter power transformer is known. The Hall sensor controls the duration and duty cycle of the pulses supplied to the power switches of the converter, fixing the degree of saturation of the core. With a glut, the duty cycle of the pulses increases.

Данное устройство обладает низкой точностью симметрирования при работе на границе насыщения силового трансформатора (СТ) преобразователя. В момент насыщения сердечника СТ преобразователя, когда относительная магнитная проницаемость µ, уменьшается с 2000…3000 (ферриты) до 1, малому изменению индукции В, согласно частной петле перемагничивания, соответствует большое увеличение тока намагничивания i0 (напряженности поля в сердечнике Н):This device has a low accuracy of balancing when working on the saturation border of a power transformer (CT) converter. At the moment of saturation of the core of the CT converter, when the relative magnetic permeability μ decreases from 2000 ... 3000 (ferrites) to 1, a small change in the induction B, according to the private magnetization reversal loop, corresponds to a large increase in the magnetization current i 0 (field strength in the core N):

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеWhere

l - длина средней линии сердечника, м;l is the length of the midline of the core, m;

w - число витков, шт.w is the number of turns, pcs.

Это приводит к большим импульсам тока намагничивания в моменты коммутации силовых ключей инвертора и, следовательно, к снижению КПД преобразователя.This leads to large magnetization current pulses at the moments of switching the power switches of the inverter and, consequently, to a decrease in the efficiency of the converter.

Известно устройство симметрирования [а.с. №1495963] СТ инвертора с синусоидальным выходным напряжением, полученным с помощью широтно-импульсной модуляции, в котором, помимо коррекции длительности импульсов управления широтно-импульсным модулятором по величине индукции магнитопровода, используется сигнал разности средних за период токов первичной обмотки, пропорциональный току подмагничивания.A device for balancing [a.s. No. 1495963] CT inverter with a sinusoidal output voltage obtained using pulse-width modulation, which, in addition to correcting the pulse width of the pulse-width modulator by the magnitude of the magnetic circuit induction, uses a signal of the difference of the average for the period of the primary currents proportional to the magnetization current.

Данное техническое решение приводит к снижению КПД инвертора или выходу его из строя по следующим причинам:This technical solution leads to a decrease in the efficiency of the inverter or its failure for the following reasons:

1. Корректирующий сигнал по току подмагничивания вычисляется как среднее за период значение и, следовательно, схема симметрирования обладает быстродействием, недостаточным для поддержания малых значений тока намагничивания в переходных процессах, что снижает КПД.1. The correction signal for the bias current is calculated as the average value for the period and, therefore, the balancing circuit has a speed that is insufficient to maintain small values of the magnetization current in transients, which reduces the efficiency.

2. При двухстороннем насыщении сердечника КПД инвертора также будет снижаться, т.к. корректирующий сигнал по току подмагничивания в данном режиме равен 0.2. With bilateral saturation of the core, the inverter efficiency will also decrease, because the correction signal for the bias current in this mode is 0.

3. При формировании корректирующего сигнала по току подмагничивания не учитывается ток вторичной обмотки СТ инвертора, что снижает точность симметрирования, а следовательно, КПД инвертора, в частности при асимметричной нагрузке.3. When generating a correction signal for the bias current, the secondary current of the inverter CT is not taken into account, which reduces the accuracy of balancing, and therefore, the efficiency of the inverter, in particular with an asymmetric load.

Известны преобразователи напряжения [Пат. РФ №2331961] с симметрированием СТ по току первичной обмотки. В таких преобразователях максимальное значение тока намагничивания равно максимальному значению приведенного тока нагрузки, что снижает КПД преобразователя, в частности при переменной величине нагрузки.Known voltage converters [US Pat. RF №2331961] with balancing ST on the current of the primary winding. In such converters, the maximum value of the magnetization current is equal to the maximum value of the reduced load current, which reduces the efficiency of the converter, in particular with a variable load.

Известен транзисторный преобразователь напряжения [Глибицкий М.М., Мезенина Н.С. Способ ограничения одностороннего насыщения трансформатора транзисторного преобразователя. // Электронная техника в автоматике. Под ред. Ю.И.Конева. - М.: Советское Радио, 1978. - вып. №10. - с.122-124], взятый за прототип, с ограничением насыщения СТ преобразователя с помощью сигнала тока намагничивания, измеряемого трансформатором с тремя первичными обмотками согласно выражению:Known transistor voltage Converter [Glibitsky MM, Mezenina N.S. Method for limiting one-sided saturation of transistor transformer transformer. // Electronic technology in automation. Ed. Yu.I. Koneva. - M.: Soviet Radio, 1978. - issue. No. 10. - p.122-124], taken as a prototype, with the limitation of saturation of the CT converter using a magnetization current signal measured by a transformer with three primary windings according to the expression:

Figure 00000002
Figure 00000002

гдеWhere

i1 - ток первичной обмотки СТ, А;i 1 is the current of the primary winding ST, A;

Figure 00000003
- приведенный ток вторичной обмотки, А.
Figure 00000003
- reduced current of the secondary winding, A.

Недостатком прототипа является то, что при превышении током намагничивания максимального значения в одном плече длительность включенного состояния транзистора в другом плече не корректируется, что снижает КПД преобразователя.The disadvantage of the prototype is that when the magnetizing current exceeds the maximum value in one arm, the duration of the on state of the transistor in the other arm is not adjusted, which reduces the efficiency of the converter.

Целью изобретения является повышение КПД преобразователя путем уменьшения тока намагничивания.The aim of the invention is to increase the efficiency of the Converter by reducing the magnetization current.

Это достигается тем, что в транзисторный преобразователь напряжения, содержащий силовой трансформатор, нагрузку, датчик тока намагничивания, первый и второй входы питания, первый и второй силовые ключи, эмиттеры которых соединены с первым входом питания, введены пороговое устройство, датчик выходного напряжения, магнитно связанный с силовым трансформатором, первый и второй сумматоры, пиковый детектор, интегратор, причем выход датчика выходного напряжения соединен с первым входом первого сумматора, выход которого через интегратор соединен с первым входом второго сумматора, выход которого через пороговое устройство соединен с управляющими входами первого и второго силовых ключей, при этом выход датчика тока намагничивания через пиковый детектор соединен со вторым входом первого сумматора, а также со вторым входом второго сумматора, первый и второй входы датчика тока намагничивания соединены соответственно с концом первой и началом второй обмоток силового трансформатора, третий и четвертый входы датчика тока намагничивания соединены соответственно с началом третьей обмотки силового трансформатора и нагрузкой, пятый и шестой входы датчика тока намагничивания соединены соответственно с выходами первого и второго силовых ключей, конец третьей обмотки силового трансформатора соединен с нагрузкой, начало первой и конец второй обмоток силового трансформатора соединены со вторым входом питания, начало обмотки датчика выходного напряжения соединено с первым входом питания.This is achieved by the fact that a threshold device, an output voltage sensor, magnetically coupled, are introduced into the transistor voltage converter containing a power transformer, a load, a magnetization current sensor, first and second power inputs, first and second power switches, the emitters of which are connected to the first power input with a power transformer, the first and second adders, a peak detector, an integrator, and the output of the output voltage sensor is connected to the first input of the first adder, the output of which is connected via an integrator nen with the first input of the second adder, the output of which through a threshold device is connected to the control inputs of the first and second power switches, while the output of the magnetization current sensor through a peak detector is connected to the second input of the first adder, as well as to the second input of the second adder, the first and second inputs magnetization current sensors are connected respectively to the end of the first and the beginning of the second windings of the power transformer, the third and fourth inputs of the magnetization current sensor are connected respectively to the beginning of the third the windings of the power transformer and the load, the fifth and sixth inputs of the magnetization current sensor are connected respectively to the outputs of the first and second power switches, the end of the third winding of the power transformer is connected to the load, the beginning of the first and the end of the second windings of the power transformer are connected to the second power input, the beginning of the output sensor winding voltage is connected to the first power input.

На фиг.1 представлена схема заявляемого транзисторного преобразователя напряжения, на фиг.2 - осциллограммы его работы.Figure 1 presents a diagram of the inventive transistor voltage Converter, figure 2 - waveforms of his work.

Транзисторный преобразователь напряжения (фиг.1) содержит СТ 1, нагрузку 2, датчик тока намагничивания (ДТН)3, первый отрицательный и второй положительный входы питания, первый 4 и второй 5 силовые ключи (СК), эмиттеры которых соединены с первым входом питания, пороговое устройство (ПУ) 6, датчик выходного напряжения (ДВН) 7, магнитно связанный с СТ 1, первый 8 и второй 9 сумматоры, пиковый детектор (ПД)10 и интегратор 11, причем выход ДВН 7 преобразователя соединен с первым входом первого 8 сумматора, выход которого соединен через интегратор 11 с первым входом второго 9 сумматора, выход которого соединен через ПУ 6 с управляющими входами первого 4 СК и второго 5 СК, при этом выход ДТН 3 через ПД 10 соединен со вторым входом первого 8 сумматора, а также со вторым входом второго 9 сумматора; первый и второй входы ДТН 3 соединены соответственно с концом первой и началом второй обмоток СТ 1, третий и четвертый входы ДТН 3 соединены соответственно с началом третьей обмотки СТ 1 и нагрузкой 2, пятый и шестой входы ДТН 3 соединены соответственно с выходом первого 4 СК и второго 5 СК, конец третьей обмотки СТ 1 соединен с нагрузкой 2, начало первой и конец второй обмоток СТ 1 соединены со вторым входом питания, начало обмотки ДВН 7 соединено с первым входом питания.The transistor voltage Converter (figure 1) contains CT 1, load 2, magnetization current sensor (DTN) 3, the first negative and second positive power inputs, the first 4 and second 5 power switches (SC), the emitters of which are connected to the first power input, threshold device (PU) 6, output voltage sensor (DVN) 7, magnetically coupled to CT 1, first 8 and second 9 adders, peak detector (PD) 10 and integrator 11, the output of DVN 7 of the converter connected to the first input of the first 8 adder whose output is connected through an integrator 11 with the first Odom second adder 9, whose output is connected via IP 6 to the control inputs of the first 4 and second 5 SC SC, the output 3 through the DST PD 10 is connected to a second input of the first adder 8, and also to a second input of the second adder 9; the first and second inputs of DTN 3 are connected respectively to the end of the first and the beginning of the second windings CT 1, the third and fourth inputs of DTN 3 are connected respectively to the beginning of the third winding of ST 1 and load 2, the fifth and sixth inputs of DTN 3 are connected respectively to the output of the first 4 SK and the second 5 SK, the end of the third winding CT 1 is connected to the load 2, the beginning of the first and the end of the second winding CT 1 are connected to the second power input, the beginning of the winding DVN 7 is connected to the first power input.

Транзисторный преобразователь напряжения работает следующим образом. Преобразование постоянного напряжения источника питания в переменное напряжение, подаваемое на нагрузку 2, осуществляется посредством смены полярности приложенного к СТ 1 напряжения, путем коммутации первого 4 СК и второго 5 СК. Длительность включения первого 4 СК и второго 5 СК задается ПУ 6, причем наличие импульса на выходе ПУ 6 соответствует включению первого 4 СК, пауза - включению второго 5 СК.The transistor voltage Converter operates as follows. Conversion of the DC voltage of the power source into alternating voltage supplied to the load 2 is carried out by changing the polarity of the voltage applied to the CT 1, by switching the first 4 SK and the second 5 SK. The duration of switching on the first 4 SK and the second 5 SK is set by PU 6, and the presence of a pulse at the output of PU 6 corresponds to switching on the first 4 SK, pause to turning on the second 5 SK.

Рассмотрим формирование управляющих импульсов на выходе ПУ 6 (Uвых1, фиг.2). ПУ 6, выполненное, например, в виде триггера Шмитта, имеет релейную характеристику с гистерезисом. Импульсы на его выходе формируются таким образом, чтобы при насыщении сердечника СТ 1 менялась полярность приложенного к СТ 1 напряжения, т.е. направление намагничивания СТ 1 по петле гистерезиса. Для этого выходные сигналы ДВН 7 и ПД 10 суммируются первым 8 сумматором, интегрируются интегратором 11, результат интегрирования с выхода интегратора 11 складывается с выходным сигналом ДТН 3 с помощью второго 9 сумматора. Выходной сигнал второго 9 сумматора сравнивается с пороговым напряжением, задаваемым ПУ 6. При равенстве порогового напряжения и суммарного сигнала с выхода второго 9 сумматора изменяется состояние на выходе ПУ 6 и происходит соответствующее этому изменению переключение первого 4 СК и второго 5 СК. Происходит изменение полярности приложенного к СТ 1 напряжения и меняется направление намагничивания.Consider the formation of control pulses at the output of PU 6 (Uout1, figure 2). PU 6, made, for example, in the form of a Schmitt trigger, has a relay characteristic with hysteresis. The pulses at its output are formed in such a way that when the core of CT 1 is saturated, the polarity of the voltage applied to CT 1 changes, i.e. magnetization direction ST 1 along the hysteresis loop. For this, the output signals of DVN 7 and PD 10 are summed by the first 8 adder, integrated by the integrator 11, the integration result from the output of the integrator 11 is added to the output signal of the DTN 3 using the second 9 adder. The output signal of the second 9 adder is compared with the threshold voltage set by the PU 6. If the threshold voltage and the total signal from the output of the second 9 adder are equal, the state at the output of the PU 6 changes and the first 4 SK and second 5 SK switch corresponding to this change. There is a change in the polarity of the voltage applied to ST 1 and the direction of magnetization changes.

Рассмотрим управление переключением первого 4 СК и второго 5 СК по индукции поля в сердечнике СТ1. На выходе ДВН 7 (Uвых2) формируется сигнал, пропорциональный выходному напряжению преобразователя. Совпадение фаз сигналов ДВН 7 и ДТН 3 обеспечивается соединением начала обмотки ДВН 7 с первым входом питания. Выходной сигнал ДВН 7 поступает на первый вход первого 8 сумматора, а с его выхода на вход интегратора 11. На выходе интегратора 11 формируется сигнал, пропорциональный магнитной индукции в сердечнике СТ 1:Consider the switching control of the first 4 SC and the second 5 SC by induction of the field in the core CT1. At the output of DVN 7 (Uout2) a signal is generated proportional to the output voltage of the converter. The phase matching of the DVN 7 and DTH 3 signals is provided by connecting the beginning of the DVN 7 winding to the first power input. The output signal DVN 7 is supplied to the first input of the first 8 adder, and from its output to the input of the integrator 11. At the output of the integrator 11, a signal is generated proportional to the magnetic induction in the core CT 1:

Figure 00000004
Figure 00000004

где S - площадь сечения сердечника СТ 1, м2;where S is the cross-sectional area of the core ST 1, m 2 ;

uДВН(t) - переменное напряжение на выходе ДВН 7, В;u DVN (t) - alternating voltage at the output of DVN 7, V;

U0 - остаточное напряжение на выходе интегратора 11, В;U 0 - residual voltage at the output of the integrator 11, V;

w1 - число витков каждой из первичных полуобмоток СТ 1, шт;w 1 - the number of turns of each of the primary half windings CT 1, pcs;

kДВН - коэффициент передачи ДВН 7, определяемый следующим образом:k DVN - transmission coefficient DVN 7, defined as follows:

Figure 00000005
Figure 00000005

где wДВН - число витков обмотки ДВН 7, шт.where w DVN - the number of turns of the winding DVN 7, pcs.

Выходной сигнал интегратора 11 поступает на первый вход второго 9 сумматора, с выхода которого сигнал поступает на вход ПУ 6 (Uвых3 - напряжение на входе ПУ 6). При симметричной работе преобразователя интервал времени, в течение которого перемагничивается сердечник СТ 1 от значения индукции -Bmax до +Bmax, равен половине периода работы преобразователя;The output signal of the integrator 11 is supplied to the first input of the second 9 adder, from the output of which the signal is fed to the input of the control unit 6 (Uout3 - voltage at the input of the control unit 6). With symmetrical operation of the converter, the time interval during which the core CT 1 is magnetized is reversed from the induction value -B max to + B max is equal to half the period of operation of the converter;

Figure 00000006
Figure 00000006

гдеWhere

Um - амплитуда переменного напряжения на выходе ДВН 7, В.U m - the amplitude of the alternating voltage at the output of the DVN 7, Century

Таким образом, напряжение на выходе интегратора 11 за время Т/2 должно измениться на величину, равную разности уровней переключения ПУ 6. Оптимальное значение верхнего уровня переключения ПУ 6 (U1) должно соответствовать значению магнитной индукции +Bmax, нижнего уровня переключения ПУ 6 (U2) - значению магнитной индукции -Bmax. Напряжение на выходе интегратора 11 изменяется линейно при воздействии прямоугольного сигнала ДВН 7. Когда оно достигнет значения U1, ПУ 6 переключается в состояние "лог 1" (моменты времени t2, t4). Если напряжение на выходе интегратора 11 меньше U2, ПУ 6 переключается в состояние "лог 0" (моменты времени t3, t5). В момент смены полярности приложенного к первичной обмотке СТ 1 напряжения, знак напряжения на выходе ДВН 7 меняется на противоположный за счет переключения первого 4 СК и второго 5 СК преобразователя. Напряжение на выходе интегратора 11 начинает падать, если ПУ 6 переключилось в состояние "лог 0", или расти, если ПУ 6 переключилось в состояние "лог 1".Thus, the voltage at the output of the integrator 11 during the T / 2 should change by an amount equal to the difference between the switching levels of the PU 6. The optimal value of the upper switching level of the PU 6 (U1) should correspond to the value of the magnetic induction + B max , the lower switching level of the PU 6 ( U2) - the value of the magnetic induction -B max . The voltage at the output of the integrator 11 changes linearly when exposed to a rectangular signal DVN 7. When it reaches the value U1, PU 6 switches to the state "log 1" (time t 2 , t 4 ). If the voltage at the output of the integrator 11 is less than U2, the control unit 6 switches to the “log 0” state (time instants t 3 , t 5 ). At the moment of changing the polarity of the voltage applied to the primary winding of CT 1, the sign of the voltage at the output of DVN 7 is reversed by switching the first 4 SK and second 5 SK converter. The voltage at the output of the integrator 11 starts to fall if the PU 6 has switched to the state "log 0", or to increase if the PU 6 has switched to the state "log 1".

Таким образом, на выходе ПУ 6 формируется последовательность импульсов, определяющая длительность включения первого 4 СК и второго 5 СК.Thus, at the output of PU 6, a train of pulses is formed that determines the duration of the first 4 SK and second 5 SK.

Дополнительная коррекция симметрирования режима работы СТ 1 осуществляется посредством введения в контур обратной связи измеренного значения тока намагничивания, пропорционального напряженности поля в сердечнике СТ 1, который формируется на выходе ДТН 3 (Uвых4). Формирование на выходе ДТН 3 сигнала, пропорционального току намагничивания, обеспечивается тем, что первый и второй входы ДТН 3 соединены соответственно с концом первой и началом второй обмоток СТ 1, третий и четвертый входы ДТН 3 соединены соответственно с началом третьей обмотки СТ 1 и нагрузкой 2, пятый и шестой входы ДТН 3 соединены соответственно с выходами первого 4 СК и второго 5 СК.An additional correction of the balancing of the operating mode of CT 1 is carried out by introducing into the feedback loop the measured value of the magnetization current, proportional to the field strength in the core of CT 1, which is formed at the output of DTN 3 (Uout4). The formation at the output of the DTN 3 signal proportional to the magnetization current is ensured by the fact that the first and second inputs of the DTN 3 are connected respectively to the end of the first and the beginning of the second windings CT 1, the third and fourth inputs of the DTN 3 are connected respectively to the beginning of the third winding CT 1 and load 2 , the fifth and sixth inputs of DTN 3 are connected respectively to the outputs of the first 4 SK and the second 5 SK.

Сигнал с выхода ДТН 3 поступает на второй вход второго 9 сумматора и складывается с выходным напряжением интегратора 11. При наличии сигнала на выходе ДТП 3 переключение ПУ 6 происходит раньше, чем измеренная индукция достигнет значений ±Bmax. Пусть, например, к моменту времени t2 сердечник СТ 1 войдет в насыщение, и на выходе ДТН 3 появится сигнал, амплитуды которого будет достаточно, чтобы увеличить напряжение на входе ПУ 6 до значения U1. Это вызовет переключение ПУ 6 и приведет к смене направления намагничивания СТ 1, выходу СТ 1 из насыщения и уменьшению тока намагничивания, и, следовательно, уменьшению сигнала на выходе ДТН 3 до состояния «лог. 0» к моменту времени

Figure 00000007
. Далее на интервале
Figure 00000008
напряжение на выходе интегратора 11 будет уменьшаться под действием напряжения ДВН7.The signal from the output of the DTN 3 is fed to the second input of the second 9 adder and added to the output voltage of the integrator 11. If there is a signal at the output of the accident 3, the PU 6 switches before the measured induction reaches ± B max . Let, for example, by the time moment t 2, CT 1 core enter saturation, and a signal will appear at the output of DTN 3, the amplitude of which will be enough to increase the voltage at the input of PU 6 to the value U1. This will cause the switching of PU 6 and will lead to a change in the direction of magnetization CT 1, the output of CT 1 from saturation and a decrease in the magnetization current, and, consequently, a decrease in the signal at the output of DTN 3 to the state “log. 0 ”by time
Figure 00000007
. Further on the interval
Figure 00000008
the voltage at the output of the integrator 11 will decrease under the action of the voltage DVN7.

Рассмотрим работу транзисторного преобразователя напряжения с учетом ПД 10. ПД 10 имеет постоянную времени разряда, равную 2…3Т и зону нечувствительности шириной ΔU, обусловленную наличием порогового напряжения диодов из состава ПД 10. На вход ПД 10 поступает мгновенное значение тока намагничивания с выхода ДТН 3. Выходной сигнал ПД 10 (Uвых5) складывается с выходным сигналом ДВН 7 с помощью первого 8 сумматора, и суммарный сигнал поступает на вход интегратора 11. На выходе ПД 10 формируется сигнал, регулирующий длительность полупериодов работы преобразователя в зависимости от максимального за период значения тока намагничивания.Consider the operation of a transistor voltage converter taking into account PD 10. PD 10 has a discharge time constant equal to 2 ... 3T and a dead zone of width ΔU, due to the presence of a threshold voltage of diodes from the composition of PD 10. The input of the PD 10 receives the instantaneous value of the magnetization current from the output of DTN 3 The output signal of the PD 10 (Uout5) is added to the output signal of the DVN 7 using the first 8 adder, and the total signal is fed to the input of the integrator 11. At the output of the PD 10, a signal is generated that regulates the duration of the half-periods of operation photoelectret depending on the maximum period for the magnetizing current.

Рассмотрим момент времени t2. Импульс напряжения на выходе ДТН 3 заряжает конденсатор из состава ПД 10. Суммарное действие выходных напряжений ДТН 3 и ПД 10 приводит к увеличению выходного напряжения интегратора 11 до величины U2. Это вызывает переключение ПУ 6, смену направления намагничивания СТ 1, выход СТ 1 из насыщения, уменьшение тока намагничивания и, следовательно, уменьшение сигнала на выходе ДТП 3. На интервале времени

Figure 00000009
выходное напряжение ПД 10, изменяя наклон выходного напряжения интегратора 11, задерживает уменьшение выходного напряжения интегратора 11 до значения U2 на время
Figure 00000010
а на интервале времени
Figure 00000011
ускоряет увеличение выходного напряжения интегратора 11 до значения U1 на время
Figure 00000012
. Таким образом, выходной сигнал ПД 10 регулирует длительность полупериодов работы преобразователя. При этом длительность следующего за насыщением СТ 1 полупериода увеличивается, длительность полупериодов, в которых наблюдалось насыщение СТ 1, сокращается. Ток намагничивания СТ 1 становится более симметричным, потери в преобразователе уменьшаются.Consider the time t 2 . The voltage pulse at the output of DTN 3 charges a capacitor from the composition of PD 10. The total effect of the output voltages of DTN 3 and PD 10 leads to an increase in the output voltage of the integrator 11 to the value U2. This causes the switching of PU 6, a change in the direction of magnetization CT 1, the output of CT 1 from saturation, a decrease in the magnetization current, and, consequently, a decrease in the signal at the output of the accident 3. At the time interval
Figure 00000009
the output voltage of the PD 10, by changing the slope of the output voltage of the integrator 11, delays the decrease in the output voltage of the integrator 11 to the value U2 for a while
Figure 00000010
and in the time interval
Figure 00000011
accelerates the increase in the output voltage of the integrator 11 to the value of U1 for a while
Figure 00000012
. Thus, the output signal PD 10 regulates the duration of the half-cycles of the Converter. In this case, the duration of the half-period following the saturation of CT 1 increases; the duration of the half-periods in which CT 1 is saturated is reduced. The magnetization current CT 1 becomes more symmetrical, the losses in the converter are reduced.

В отсутствие ПД 10 ток намагничивания, например, на интервале t3-t4 вырос бы до большего значения, чем на интервале t2-t3, так как выход из состояния насыщения сердечника произошел в момент времени

Figure 00000013
.In the absence of PD 10, the magnetization current, for example, in the interval t 3 -t 4 would increase to a larger value than in the interval t 2 -t 3 , since the core saturation state exited at a time
Figure 00000013
.

Таким образом, повышение точности симметрирования достигается тем, что ПД 10, запоминая импульсы тока намагничивания, "расширяет" их, поднимает коэффициент усиления по контуру, уменьшая ошибку симметрирования тока намагничивания, и, как следствие, повышается КПД транзисторного преобразователя.Thus, increasing the accuracy of balancing is achieved by the fact that PD 10, remembering the pulses of the magnetization current, “expands” them, raises the gain of the circuit, reducing the error in balancing the magnetization current, and, as a result, the efficiency of the transistor converter increases.

Введение в транзисторный преобразователь контура управления по индукции поля в сердечнике СТ 1 увеличивает КПД транзисторного преобразователя и точность симметрирования, так как переключение ПУ 6 происходит по сумме сигналов индукции и тока намагничивания, т.е. при меньших значениях тока намагничивания. Одновременно повышается быстродействие преобразователя, так как переключение силовых ключей происходит за более короткое время.Introduction to the transistor converter of the control loop by induction of the field in the core of CT 1 increases the efficiency of the transistor converter and the accuracy of balancing, since the switching of the PU 6 occurs according to the sum of the induction signals and the magnetization current, i.e. at lower magnetization currents. At the same time, the speed of the converter increases, since the switching of power switches takes place in a shorter time.

ДТН 3 измеряет ток намагничивания СТ 1 и может быть выполнен, например, по [Глибицкий М.М., Мезенина Н.С. Способ ограничения одностороннего насыщения трансформатора транзисторного преобразователя. // Электронная техника в автоматике. Под ред. Ю.И.Конева. - М.: Советское Радио, 1978. - вып. №10. - с.122-124]. В данном исполнении ДТН 3 представляет собой трансформатор с тремя первичными обмотками. Первая и вторая первичные обмотки ДТН 3 соединены последовательно с одной из первичных полуобмоток СТ 1 так, что через первую первичную обмотку ДТН 3 в течение одного полупериода протекает ток первого 4 СК, а через вторую первичную обмотку ДТН 3 в течение второго полупериода - ток второго 5 СК. Третья первичная обмотка ДТН 3 соединена последовательно со вторичной обмоткой СТ 1. Первая и вторая первичные обмотки ДТН 3 содержат один виток, число витков третьей первичной обмотки ДТН 3 равно коэффициенту трансформации СТ 1.DTN 3 measures the magnetization current CT 1 and can be performed, for example, according to [Glibitsky MM, Mezenina N.S. Method for limiting one-sided saturation of transistor transformer transformer. // Electronic technology in automation. Ed. Yu.I. Koneva. - M.: Soviet Radio, 1978. - issue. No. 10. - p.122-124]. In this version, DTN 3 is a transformer with three primary windings. The first and second primary windings of DTN 3 are connected in series with one of the primary half-windings of CT 1 so that the current of the first 4 SC flows through the first primary winding of DTN 3 during one half-cycle, and the current of the second 5 through the second primary winding of DTN 3 during the second half-cycle SK. The third primary winding of DTN 3 is connected in series with the secondary winding of CT 1. The first and second primary windings of DTN 3 contain one turn, the number of turns of the third primary winding of DTN 3 is equal to the transformation coefficient CT 1.

ДВН 7 может быть выполнен в виде обмотки СТ 1.DVN 7 can be made in the form of a winding CT 1.

ПД 10 может быть реализован, например, по [Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. М.: Высш. Шк., 1991 - с.622, рис.6.53б].PD 10 can be implemented, for example, according to [Gusev V.G., Gusev Yu.M. Electronics. M .: Higher. Shk., 1991 - p.622, Fig.6.53b].

Данный транзисторный преобразователь напряжения был изготовлен на предприятии и прошел испытания с положительными результатами.This transistor voltage converter was manufactured at the enterprise and passed tests with positive results.

Claims (1)

Транзисторный преобразователь напряжения, содержащий силовой трансформатор, нагрузку, датчик тока намагничивания, первый и второй входы питания, первый и второй силовые ключи, эмиттеры которых соединены с первым входом питания, отличающийся тем, что в него введены пороговое устройство, датчик выходного напряжения, магнитно-связанный с силовым трансформатором, первый и второй сумматоры, пиковый детектор, интегратор, причем выход датчика выходного напряжения соединен с первым входом первого сумматора, выход которого через интегратор соединен с первым входом второго сумматора, выход которого через пороговое устройство соединен с управляющими входами первого и второго силовых ключей, при этом выход датчика тока намагничивания через пиковый детектор соединен со вторым входом первого сумматора, а также со вторым входом второго сумматора, первый и второй входы датчика тока намагничивания соединены соответственно с концом первой и началом второй обмоток силового трансформатора, третий и четвертый входы датчика тока намагничивания соединены соответственно с началом третьей обмотки силового трансформатора и нагрузкой, пятый и шестой входы датчика тока намагничивания соединены соответственно с выходами первого и второго силовых ключей, конец третьей обмотки силового трансформатора соединен с нагрузкой, начало первой и конец второй обмоток силового трансформатора соединены со вторым входом питания, начало обмотки датчика выходного напряжения соединено с первым входом питания. A transistor voltage converter comprising a power transformer, a load, a magnetization current sensor, first and second power inputs, first and second power switches, the emitters of which are connected to the first power input, characterized in that a threshold device, an output voltage sensor, a magnetic connected to the power transformer, the first and second adders, a peak detector, an integrator, and the output of the output voltage sensor is connected to the first input of the first adder, the output of which is through the integrator is dined with the first input of the second adder, the output of which through a threshold device is connected to the control inputs of the first and second power switches, while the output of the magnetization current sensor through a peak detector is connected to the second input of the first adder, as well as to the second input of the second adder, the first and second inputs magnetization current sensors are connected respectively to the end of the first and the beginning of the second windings of the power transformer, the third and fourth inputs of the magnetization current sensor are connected respectively to the beginning of the third the windings of the power transformer and the load, the fifth and sixth inputs of the magnetization current sensor are connected respectively to the outputs of the first and second power switches, the end of the third winding of the power transformer is connected to the load, the beginning of the first and the end of the second windings of the power transformer are connected to the second power input, the beginning of the sensor winding output voltage is connected to the first power input.
RU2011133080/07A 2011-08-05 2011-08-05 Transistor voltage converter RU2465711C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011133080/07A RU2465711C1 (en) 2011-08-05 2011-08-05 Transistor voltage converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011133080/07A RU2465711C1 (en) 2011-08-05 2011-08-05 Transistor voltage converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2465711C1 true RU2465711C1 (en) 2012-10-27

Family

ID=47147641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011133080/07A RU2465711C1 (en) 2011-08-05 2011-08-05 Transistor voltage converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2465711C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4274137A (en) * 1979-09-17 1981-06-16 Hase A M Inverter circuits
SU1495963A1 (en) * 1987-08-05 1989-07-23 Всесоюзный Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина Device for balancing of inverter power transformer
RU2331961C1 (en) * 2007-05-15 2008-08-20 Николай Дмитриевич Руфеев Push-and-pull inverter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4274137A (en) * 1979-09-17 1981-06-16 Hase A M Inverter circuits
SU1495963A1 (en) * 1987-08-05 1989-07-23 Всесоюзный Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина Device for balancing of inverter power transformer
RU2331961C1 (en) * 2007-05-15 2008-08-20 Николай Дмитриевич Руфеев Push-and-pull inverter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108736729B (en) Active clamping flyback power supply conversion circuit and conversion control circuit therein
JP2004015900A (en) Electric power conversion system of push-pull circuit
Takagi et al. Dynamic control and dead-time compensation method of an isolated dual-active-bridge DC-DC converter
RU163740U1 (en) MULTI-PHASE RECTIFIER WITH CORRECTION OF POWER COEFFICIENT
JP2011152017A (en) Switching power supply device
JP2016192889A (en) Power converter
US20080192512A1 (en) Direct current to direct current converter
JP2014205190A (en) Power source device and power source device for arc processing
TWI617126B (en) Power converter and control method thereof
US11870354B2 (en) Asymmetric half-bridge flyback circuit-based converter and control method thereof
JP6286380B2 (en) Power converter
JP5351944B2 (en) Power converter
JP6443652B2 (en) Power converter
RU2465711C1 (en) Transistor voltage converter
JP5510846B2 (en) Resonant type DCDC converter
JP4972583B2 (en) Inverter and method of suppressing demagnetization
JP2021052578A (en) Power factor improvement circuit
RU2410829C1 (en) Method to reduce saturation of pulse converter transformer and converter for its realisation
WO2010110342A1 (en) Power conversion device
Skinner Bidirectional continuous-mode Flyback invertor
KR101493520B1 (en) Dual output SMPS Device
RU2817329C1 (en) Magnetically coupled power factor corrector with passive valve element and constant output voltage stabilization
RU2658312C1 (en) Method of building control system of three-phase bridge rectifier and three-phase voltage regulator and device for its implementation
WO2013038963A1 (en) Inverter device
Martiš et al. Dynamic Flux Balance Control of a Phase-shifted Full Bridge

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner