RU2498489C1 - High-frequency converter - Google Patents
High-frequency converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498489C1 RU2498489C1 RU2012118372/07A RU2012118372A RU2498489C1 RU 2498489 C1 RU2498489 C1 RU 2498489C1 RU 2012118372/07 A RU2012118372/07 A RU 2012118372/07A RU 2012118372 A RU2012118372 A RU 2012118372A RU 2498489 C1 RU2498489 C1 RU 2498489C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulse transformer
- circuit
- diode
- additional
- secondary winding
- Prior art date
Links
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям с высоким входным напряжением, преобразующим постоянное напряжение в постоянное, и может быть использовано в системах электропитания устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники.The invention relates to converting equipment, in particular to converters with high input voltage, converting direct voltage to constant, and can be used in power systems of radio equipment, automation and computer technology.
В настоящее время развитие преобразователей электрической энергии - основных узлов источников вторичного электропитания - идет по пути миниатюризации, повышения КПД и надежности.Currently, the development of electric energy converters - the main components of secondary power sources - is on the path of miniaturization, increasing efficiency and reliability.
Существует множество известных схемных решений источников вторичного электропитания на основе однотактного прямоходового преобразователя напряжения, например, источник вторичного электропитания «классического» типа (В.Ланцов, С.Эраносян, Импульсные источники вторичного электропитания с универсальным входом, журнал «Современная электроника», №7, 2007, стр.38-43, рис.3).There are many well-known circuit solutions of secondary power sources based on a single-cycle forward-flow voltage converter, for example, a “classical” type secondary power source (V. Lantsov, S. Eranosyan, Switching secondary power sources with a universal input, Modern Electronics magazine, No. 7, 2007, p. 38-43, fig. 3).
Недостатком данной схемы является то, что перемагничивание магнитопровода импульсного трансформатора происходит по частному циклу. Ток намагничивания трансформатора протекает в одном направлении, а именно, от начала первичной обмотки к ее концу. Такой способ перемагничивания обуславливает увеличение площади сечения магнитопровода и количества витков силовых обмоток трансформатора, что, в конечном итоге, приводит к увеличению массы и габаритов импульсного трансформатора, а также к снижению его КПД.The disadvantage of this circuit is that the magnetization reversal of the magnetic pulse transformer occurs in a private cycle. The magnetization current of the transformer flows in one direction, namely, from the beginning of the primary winding to its end. This method of magnetization reversal causes an increase in the cross-sectional area of the magnetic circuit and the number of turns of the power windings of the transformer, which, ultimately, leads to an increase in the mass and dimensions of the pulse transformer, as well as to a decrease in its efficiency.
Известен также однотактный прямоходовой преобразователь (А. Гончаров, Начальная школа построения импульсных DC/DC-преобразователей, журнал Электронные компоненты №6, 2002, стр.106-111, №7, 2002, стр.119-122, №1, 2003, стр.97-100), состоящий из схемы управления и силовой цепи, включающей в себя импульсный трансформатор с тремя обмотками (первичная, рекуперирующая и вторичная), ключ (МДП-транзистор, шунтированный последовательно включенными резистором и конденсатором), а также два диода, дроссель и конденсатор фильтра.Also known is a single-stroke linear converter (A. Goncharov, Elementary school for the construction of pulsed DC / DC converters, Journal Electronic Components No. 6, 2002, pp. 106-111, No. 7, 2002, pp. 119-122, No. 1, 2003, pg. 97-100), consisting of a control circuit and a power circuit that includes a pulse transformer with three windings (primary, recuperating and secondary), a key (MIS transistor, shunted by a series resistor and capacitor), as well as two diodes, choke and filter capacitor.
Недостатками схемы данного преобразователя являются ограниченная область его применения, большие масса и габариты, низкий КПД.The disadvantages of the circuit of this converter are the limited scope of its application, large mass and dimensions, low efficiency.
На высоких частотах (более 100 кГц) очень трудно обеспечить хорошую магнитную связь между первичной и рекуперирующей обмотками трансформатора, для этого необходимо наматывать эти обмотки одновременно. Это может вызывать пробой между ними, для исключения которого применяют значительный слой изоляции, что, в свою очередь, приводит к увеличению массы и габаритов преобразователя.At high frequencies (more than 100 kHz) it is very difficult to provide good magnetic coupling between the primary and recovery transformer windings, for this it is necessary to wind these windings simultaneously. This can cause a breakdown between them, to eliminate which a significant layer of insulation is used, which, in turn, leads to an increase in the mass and dimensions of the converter.
Кроме того, введение в схему преобразователя дополнительной обмотки приводит к увеличению индуктивности рассеяния, накопленной в ней энергии и росту превышения напряжения на стоке МДП-транзистора при его выключении. Этот факт увеличивает риск выхода из строя транзистора, что вызывает необходимость либо использовать в данной схеме приборы с уникальными свойствами по быстродействию, перегрузочной способности, стойкости к вторичному пробою, либо вводить две защитные цепи: первая RCD-цепь - шунтирует первичную обмотку трансформатора, вторая RC-цепь - шунтирует МДП-транзистор. Отмеченные особенности ограничивают область применения данной схемы преобразователя.In addition, the introduction of an additional winding into the converter circuit leads to an increase in the leakage inductance, the energy stored in it and an increase in the excess voltage at the drain of the MOS transistor when it is turned off. This fact increases the risk of transistor failure, which necessitates either using devices with unique properties in terms of speed, overload capacity, resistance to secondary breakdown in this circuit, or introducing two protective circuits: the first RCD circuit shunts the primary winding of the transformer, the second RC -chain - shunts an MOS transistor. The noted features limit the scope of this converter circuit.
Кроме того, на резисторах защитных цепей будет рассеиваться значительная мощность, т.е. КПД преобразователя снижается.In addition, significant power will be dissipated on the resistors of the protective circuits, i.e. The efficiency of the converter is reduced.
Наиболее близким по технической сущности, т.е. прототипом, заявляемого изобретения, является высокочастотный преобразователь (патент на полезную модель, №87843, РФ, H02M 3/335, опубл. бюл. №29, 2009 г.), состоящий из схемы управления и силовой цепи, включающей в себя МДП-транзистор, импульсный трансформатор с дополнительным отводом вторичной обмотки, два диода, конденсатор и дроссель фильтра, гасящий резистор, p-n-p-транзистор и цепь, состоящую из последовательно включенных размагничивающего резистора и дополнительного конденсатора. При этом начало первичной обмотки импульсного трансформатора подключено к первой входной клемме, а конец первичной обмотки соединен со стоком МДП-транзистора, исток которого подключен ко второй входной клемме и первому выводу схемы управления. Второй вывод схемы управления соединен с базой p-n-p транзистора и, через гасящий резистор, с затвором МДП-транзистора и эмиттером p-n-p транзистора, коллектор которого подключен к истоку МДП-транзистора.The closest in technical essence, i.e. the prototype of the claimed invention is a high-frequency converter (patent for utility model, No. 87843, RF, H02M 3/335, publ. bulletin No. 29, 2009), consisting of a control circuit and a power circuit including an MOS transistor A pulse transformer with an additional secondary winding, two diodes, a capacitor and a filter inductor, a quenching resistor, a pnp transistor and a circuit consisting of a demagnetizing resistor and an additional capacitor connected in series. In this case, the beginning of the primary winding of the pulse transformer is connected to the first input terminal, and the end of the primary winding is connected to the drain of the MOS transistor, the source of which is connected to the second input terminal and the first output of the control circuit. The second output of the control circuit is connected to the base of the p-n-p transistor and, through the quenching resistor, with the gate of the MOS transistor and the emitter of the p-n-p transistor, the collector of which is connected to the source of the MOS transistor.
К началу вторичной обмотки импульсного трансформатора подключен анод первого диода, катод которого соединен с катодом второго диода и с первым выводом дросселя, второй вывод дросселя соединен с положительной обкладкой конденсатора фильтра и с первой выходной клеммой. Отрицательная обкладка конденсатора фильтра соединена со второй выходной клеммой и дополнительным отводом вторичной обмотки импульсного трансформатора, а конец вторичной обмотки импульсного трансформатора соединен с анодом второго диода. Первый вывод размагничивающего резистора подключен к началу вторичной обмотки импульсного трансформатора, второй вывод размагничивающего резистора подключен к первому выводу дополнительного конденсатора, второй вывод которого соединен с дополнительным отводом вторичной обмотки импульсного трансформатора. Магнитопровод импульсного трансформатора выполнен из аморфного сплава.The anode of the first diode is connected to the beginning of the secondary winding of the pulse transformer, the cathode of which is connected to the cathode of the second diode and to the first output of the inductor, the second output of the inductor is connected to the positive lining of the filter capacitor and to the first output terminal. The negative lining of the filter capacitor is connected to the second output terminal and an additional tap of the secondary winding of the pulse transformer, and the end of the secondary winding of the pulse transformer is connected to the anode of the second diode. The first output of the demagnetizing resistor is connected to the beginning of the secondary winding of the pulse transformer, the second output of the demagnetizing resistor is connected to the first output of the additional capacitor, the second output of which is connected to the additional tap of the secondary winding of the pulse transformer. The magnetic circuit of a pulse transformer is made of an amorphous alloy.
Недостатками данного преобразователя являются ограниченная область его применения, невысокая надежность, а также низкий КПД, при достаточно больших массе и габаритах.The disadvantages of this converter are its limited scope, low reliability, as well as low efficiency, with a sufficiently large mass and dimensions.
Это связано с тем, что магнитопровод трансформатора имеет большой разброс по магнитной проницаемости.This is due to the fact that the transformer magnetic circuit has a large spread in magnetic permeability.
При большой индуктивности намагничивания по обмотке трансформатора протекает малый ток намагничивания. Перезаряд конденсатора цепи, шунтирующей вторичную обмотку трансформатора в данной схеме, происходит довольно долго. Поэтому, до начала формирования следующего импульса, трансформатор не успевает перемагнититься. По его первичной обмотке протекает постоянный ток, что вызывает насыщение магнитопровода. При значительном насыщении магнитопровода трансформатора, включение МДП-транзистора приводит к выходу его из строя.With a large magnetization inductance, a small magnetization current flows through the transformer winding. Recharging the capacitor of the circuit shunting the secondary winding of the transformer in this circuit takes quite a while. Therefore, before the formation of the next pulse, the transformer does not have time to remagnetize. A direct current flows through its primary winding, which causes saturation of the magnetic circuit. With a significant saturation of the magnetic core of the transformer, the inclusion of an MOS transistor leads to its failure.
Для устранения эффекта насыщения в схемотехнике применяют магнитопроводы с небольшой крутизной кривой намагничивания. Такие магнитопроводы обладают малой магнитной проницаемостью, а трансформаторы с такими магнитопроводами - малой индуктивностью намагничивания. Поэтому для получения требуемого тока намагничивания необходимо увеличение числа витков обмоток трансформатора, что, в свою очередь, приводит к увеличению его массы и габаритов.To eliminate the saturation effect, circuitry uses magnetic cores with a small slope of the magnetization curve. Such magnetic cores have a low magnetic permeability, and transformers with such magnetic cores have a low magnetization inductance. Therefore, to obtain the required magnetization current, an increase in the number of turns of the transformer windings is necessary, which, in turn, leads to an increase in its mass and dimensions.
При малой индуктивности намагничивания ток намагничивания и энергия, накапливаемая в ней, имеют большие значения. Перезаряд конденсатора цепи, шунтирующей вторичную обмотку трансформатора, происходит быстро, напряжение на конденсаторе, а также напряжение, приложенное к выводам сток-исток МДП-транзистора, при его выключенном состоянии, достигают большой величины. Это приводит к выходу МДП-транзистора из строя.With a small magnetization inductance, the magnetization current and the energy stored in it have large values. Recharging the capacitor of the circuit shunting the secondary winding of the transformer occurs quickly, the voltage across the capacitor, as well as the voltage applied to the drain-source terminals of the MOS transistor, when it is turned off, reach a large value. This leads to the failure of the MOS transistor.
Технический результат изобретения - улучшение массогабаритных показателей преобразователя, увеличение его КПД, повышение надежности, а также, расширение области его применения.The technical result of the invention is to improve the overall dimensions of the converter, increase its efficiency, increase reliability, and also expand the scope of its application.
Технический результат достигается тем, что в высокочастотный преобразователь, взятый за прототип, и состоящий из схемы управления и силовой цепи, включающей в себя импульсный трансформатор, МДП-транзистор, два диода, дроссель и конденсатор фильтра, а также цепь из последовательно включенных размагничивающего резистора и дополнительного конденсатора, введены дополнительные дроссель и диод. При этом начало первичной обмотки импульсного трансформатора подключено к первой входной клемме преобразователя, а ее конец, через переход сток-исток МДП-транзистора, ко второй входной клемме преобразователя. Вторичная обмотка импульсного трансформатора своим началом подключена к аноду первого диода, катод которого соединен с катодом второго диода и с первым выводом дросселя фильтра, второй вывод которого соединен с положительной обкладкой конденсатора фильтра и с первой выходной клеммой преобразователя. Отрицательная же обкладка конденсатора фильтра соединена со второй выходной клеммой преобразователя и концом вторичной обмотки импульсного трансформатора. Кроме того, конец вторичной обмотки импульсного трансформатора соединен с анодом второго диода и вторым выводом дополнительного конденсатора. Первый вывод дополнительного конденсатора подключен ко второму выводу размагничивающего резистора, первый вывод которого подключен к началу вторичной обмотки трансформатора. При этом, первый вывод вновь введенного дополнительного дросселя подключен к началу вторичной обмотки импульсного трансформатора, а его второй вывод - к концу вторичной обмотки трансформатора. Катод, вновь введенного дополнительного диода, соединен с первым выводом размагничивающего резистора, а его анод подключен к точке соединения размагничивающего резистора и дополнительного конденсатора. Магнитопровод импульсного трансформатора выполнен из аморфного сплава.The technical result is achieved by the fact that the high-frequency converter, taken as a prototype, and consisting of a control circuit and a power circuit including a pulse transformer, an MOS transistor, two diodes, a choke and a filter capacitor, as well as a circuit from a series-connected demagnetizing resistor and additional capacitor, introduced an additional inductor and diode. In this case, the beginning of the primary winding of the pulse transformer is connected to the first input terminal of the converter, and its end, through the drain-source transition of the MOS transistor, to the second input terminal of the converter. The secondary winding of the pulse transformer is connected at its beginning to the anode of the first diode, the cathode of which is connected to the cathode of the second diode and to the first output of the filter inductor, the second output of which is connected to the positive lining of the filter capacitor and to the first output terminal of the converter. The negative lining of the filter capacitor is connected to the second output terminal of the converter and the end of the secondary winding of the pulse transformer. In addition, the end of the secondary winding of the pulse transformer is connected to the anode of the second diode and the second output of the additional capacitor. The first terminal of the additional capacitor is connected to the second terminal of the demagnetizing resistor, the first terminal of which is connected to the beginning of the secondary winding of the transformer. Moreover, the first output of the newly introduced additional inductor is connected to the beginning of the secondary winding of the pulse transformer, and its second output to the end of the secondary winding of the transformer. The cathode of the newly introduced additional diode is connected to the first terminal of the demagnetizing resistor, and its anode is connected to the connection point of the demagnetizing resistor and the additional capacitor. The magnetic circuit of a pulse transformer is made of an amorphous alloy.
На чертеже представлена структурная схема предлагаемого высокочастотного преобразователя, где приняты следующие обозначения:The drawing shows a structural diagram of the proposed high-frequency Converter, where the following notation:
1, 2 - первая и вторая входные клеммы;1, 2 - the first and second input terminals;
3 - схема управления;3 is a control diagram;
4 - МДП-транзистор;4 - MOS transistor;
5 - импульсный трансформатор;5 - pulse transformer;
6 - дополнительный дроссель;6 - additional throttle;
7 - размагничивающий резистор;7 - demagnetizing resistor;
8 - дополнительный конденсатор;8 - additional capacitor;
9 - дополнительный диод;9 - additional diode;
10, 11 - диоды;10, 11 - diodes;
12 - дроссель фильтра;12 - filter choke;
13 - конденсатор фильтра;13 - filter capacitor;
14, 15 - первая и вторая выходные клеммы.14, 15 - the first and second output terminals.
Высокочастотный преобразователь состоит из схемы управления 3 и силовой цепи, включающей в себя МДП-транзистор 4, импульсный трансформатор 5, выпрямитель, состоящий из диодов 10, 11, фильтра, образованного дросселем 12 и конденсатором 13. В состав преобразователя также входят дополнительный дроссель 6, размагничивающий резистор 7, дополнительный конденсатор 8 и дополнительный диод 9, которые образуют цепь перемагничивания импульсного трансформатора 5.The high-frequency converter consists of a control circuit 3 and a power circuit including an MOS transistor 4, a pulse transformer 5, a rectifier consisting of diodes 10, 11, a filter formed by a choke 12 and a capacitor 13. The converter also includes an additional choke 6, demagnetizing resistor 7, additional capacitor 8 and additional diode 9, which form a magnetization reversal circuit of the pulse transformer 5.
При этом начало первичной обмотки импульсного трансформатора 5 подключено к входной клемме 1, а конец первичной обмотки соединен со стоком МДП-транзистора 4, исток которого подключен к входной клемме 2, а затвор - к схеме управления. К началу вторичной обмотки импульсного трансформатора 5 подключен анод диода 10, катод которого соединен с катодом диода 11 и первым выводом дросселя 12 фильтра. Второй вывод дросселя 12 фильтра соединен с положительной обкладкой конденсатора фильтра 13 и с выходной клеммой 14. Отрицательная обкладка конденсатора 13 фильтра соединена с выходной клеммой 15, с концом вторичной обмотки импульсного трансформатора 5 и анодом диода 11. Первый вывод размагничивающего резистора 7 подключен к началу вторичной обмотки импульсного трансформатора 5, а второй вывод размагничивающего резистора 7 подключен к первому выводу дополнительного конденсатора 8, второй вывод которого соединен с концом вторичной обмотки импульсного трансформатора 5. Дополнительный дроссель 6 соединен первым своим выводом с началом вторичной обмотки импульсного трансформатора 5, а вторым выводом - с концом вторичной обмотки импульсного трансформатора 5.In this case, the beginning of the primary winding of the pulse transformer 5 is connected to the input terminal 1, and the end of the primary winding is connected to the drain of the MOS transistor 4, the source of which is connected to the input terminal 2, and the gate to the control circuit. The anode of the diode 10 is connected to the beginning of the secondary winding of the pulse transformer 5, the cathode of which is connected to the cathode of the diode 11 and the first output of the filter inductor 12. The second output of the filter choke 12 is connected to the positive lining of the filter capacitor 13 and to the output terminal 14. The negative lining of the filter capacitor 13 is connected to the output terminal 15, with the end of the secondary winding of the pulse transformer 5 and the anode of the diode 11. The first output of the demagnetizing resistor 7 is connected to the beginning of the secondary the windings of the pulse transformer 5, and the second output of the demagnetizing resistor 7 is connected to the first output of the additional capacitor 8, the second output of which is connected to the end of the secondary winding imp pulse transformer 5. An additional inductor 6 is connected by its first terminal to the beginning of the secondary winding of the pulse transformer 5, and the second terminal to the end of the secondary winding of the pulse transformer 5.
Кроме того, схема высокочастотного преобразователя охвачена обратной связью по напряжению и по току (не показаны).In addition, the high-frequency converter circuitry is covered by voltage and current feedback (not shown).
Высокочастотный преобразователь работает следующим образом.High-frequency Converter operates as follows.
При наличии входного напряжения UВХ на клеммах 1, 2 и подаче схемой управления 3 положительного импульса на затвор МДП-транзистора 4, он открывается. Начинает протекать ток по цепи: клемма 1, первичная обмотка импульсного трансформатора 5, сток-исток МДП-транзистора 4, клемма 2.If there is an input voltage U BX at terminals 1, 2 and the control circuit 3 feeds a positive pulse to the gate of the MOS transistor 4, it opens. Current begins to flow through the circuit: terminal 1, the primary winding of the pulse transformer 5, the drain-source of the MOS transistor 4, terminal 2.
К первичной обмотке импульсного трансформатора 5 прикладывается напряжение, которое трансформируется во вторичную его обмотку. Начинает протекать ток по цепи: начало вторичной обмотки импульсного трансформатора 5, диод 10, дроссель 12 фильтра, клемма 14, нагрузка (на фигуре не показана), клемма 15, конец вторичной обмотки импульсного трансформатора 5. Одновременно протекает ток и по цепи: начало вторичной обмотки импульсного трансформатора 5, размагничивающий резистор 7, дополнительный конденсатор 8, конец вторичной обмотки импульсного трансформатора 5. Кроме того, протекает ток еще и по цепи: начало вторичной обмотки импульсного трансформатора 5, дополнительный дроссель 6, конец вторичной обмотки трансформатора 5.A voltage is applied to the primary winding of the pulse transformer 5, which is transformed into its secondary winding. Current begins to flow along the circuit: the beginning of the secondary winding of the pulse transformer 5, diode 10, the filter choke 12, terminal 14, the load (not shown in the figure), terminal 15, the end of the secondary winding of the pulse transformer 5. Simultaneously, the current flows through the circuit: the beginning of the secondary pulse winding transformer 5, demagnetizing resistor 7, additional capacitor 8, the end of the secondary winding of the pulse transformer 5. In addition, the current also flows through the circuit: the beginning of the secondary winding of the pulse transformer 5, additional throttle 6, the end of the secondary winding of the transformer 5.
Размагничивающий резистор 7, ограничивает ток перехода сток-исток МДП-транзистора 4, а дополнительный конденсатор 8 уменьшает скорость изменения напряжения на первичной и вторичной обмотках импульсного трансформатора 5, что в свою очередь, приводит к уменьшению радиопомех.The demagnetizing resistor 7 limits the drain-source junction current of the MOS transistor 4, and the additional capacitor 8 reduces the rate of change of voltage on the primary and secondary windings of the pulse transformer 5, which in turn leads to a decrease in radio noise.
При прекращении импульса, подаваемого на затвор МДП-транзистора 4 схемой управления 3, он выключается. Однако, при выключении МДП-транзистора 4, ток через нагрузку не прекращается, он поддерживается за счет энергии, запасенной в дросселе 12 фильтра, и протекает по цепи: дроссель 12 фильтра, клемма 14, нагрузка (на фигуре не показана), клемма 15, дополнительный конденсатор 8, дополнительный диод 9, диод 10, дроссель 12 фильтра. При этом диод 11 закрыт напряжением дополнительного конденсатора 8, а энергия, накопленная в конденсаторе 8, выводится в цепь нагрузки. Конденсатор 13 фильтра обеспечивает требуемые пульсации напряжения на нагрузке.When the pulse supplied to the gate of the MOS transistor 4 by the control circuit 3 stops, it turns off. However, when the MOS transistor 4 is turned off, the current through the load does not stop, it is supported by the energy stored in the filter choke 12, and flows through the circuit: filter choke 12, terminal 14, load (not shown in the figure), terminal 15, additional capacitor 8, additional diode 9, diode 10, filter choke 12. In this case, the diode 11 is closed by the voltage of the additional capacitor 8, and the energy stored in the capacitor 8 is output to the load circuit. The filter capacitor 13 provides the required ripple voltage on the load.
Суммарный ток индуктивности намагничивания импульсного трансформатора 5 и дополнительного дросселя 6, протекает по цепи: конец вторичной обмотки импульсного трансформатора 5, второй вывод дополнительного дросселя 6, дополнительный конденсатор 8, дополнительный диод 9, начало вторичной обмотки импульсного трансформатора 5 и первый вывод дополнительного дросселя 6.The total magnetization inductance current of the pulse transformer 5 and the additional inductor 6 flows through the circuit: the end of the secondary winding of the pulse transformer 5, the second output of the additional inductor 6, the additional capacitor 8, the additional diode 9, the beginning of the secondary winding of the pulse transformer 5 and the first output of the additional inductor 6.
Дополнительный конденсатор 8, разряжаясь (его напряжения снижается до нуля), отпирает диод 11, при этом диод 10 запирается. При этом ток нагрузки начинает протекать по цепи: катод диода 11, дроссель 12 фильтра, клемма 14, нагрузка (на фигуре не показана), клемма 15, анод диода 11.Additional capacitor 8, discharging (its voltage decreases to zero), unlocks the diode 11, while the diode 10 is locked. In this case, the load current begins to flow along the circuit: cathode of the diode 11, filter inductor 12, terminal 14, load (not shown in the figure), terminal 15, anode of diode 11.
Дополнительный конденсатор 8 начинает вновь заряжаться суммарным током индуктивности намагничивания импульсного трансформатора 5 и дополнительного дросселя 6, но в обратной полярности, по цепи: конец вторичной обмотки импульсного трансформатора 5 и второй вывод дополнительного дросселя 6, дополнительный конденсатор 8, дополнительный диод 9, начало вторичной обмотки импульсного трансформатора 5 и первый вывод дополнительного дросселя 6. При этом диод 10 закрыт обратным напряжением дополнительного конденсатора 8, которое прикладывается к нему через диод 11.The additional capacitor 8 starts to be recharged with the total magnetizing inductance current of the pulse transformer 5 and the additional inductor 6, but in reverse polarity, along the circuit: the end of the secondary winding of the pulse transformer 5 and the second output of the additional inductor 6, additional capacitor 8, additional diode 9, the beginning of the secondary winding pulse transformer 5 and the first output of the additional inductor 6. In this case, the diode 10 is closed by the reverse voltage of the additional capacitor 8, which is applied to him through diode 11.
Процесс в этом контуре носит колебательный характер, а именно, начиная с момента, когда напряжение дополнительного конденсатора 8 достигает максимального значения, суммарный ток намагничивания импульсного трансформатора 5 и дополнительного дросселя 6 становится равным нулю, а затем меняет свое направление и протекает по цепи: дополнительный конденсатор 8, параллельно соединенные вторичная обмотка импульсного трансформатора 5 и дополнительного дросселя 6, размагничивающий резистор 7. Дополнительный конденсатор 8 разряжается (напряжение конденсатора 8 достигает нуля к моменту очередного отпирания транзистора 4). При этом суммарный ток намагничивания трансформатора 5 и дросселя 6, с учетом малой величины этого тока и потерь в контуре перезаряда, принимает то же значение, которое он имел в момент выключения транзистора 4.The process in this circuit is oscillatory in nature, namely, starting from the moment when the voltage of the additional capacitor 8 reaches its maximum value, the total magnetization current of the pulse transformer 5 and the additional inductor 6 becomes zero, and then changes its direction and flows along the circuit: additional capacitor 8, parallel connected the secondary winding of the pulse transformer 5 and the additional inductor 6, the demagnetizing resistor 7. The additional capacitor 8 is discharged (voltage capacitor 8 reaches zero at the time of the next unlocking of the transistor 4). In this case, the total magnetization current of the transformer 5 and inductor 6, taking into account the small value of this current and losses in the overcharge circuit, takes the same value that it had when the transistor 4 was turned off.
Цепь обратной связи по напряжению обеспечивает стабильность выходного напряжения (UВХ) в заданных пределах при изменении входного напряжения (UВХ) и тока нагрузки за счет широтно-импульсной модуляции напряжения первичной обмотки трансформатора 5 (обратная связь по напряжению обеспечивается тем, что на схему управления подается напряжение с выходных клемм).The voltage feedback circuit ensures the stability of the output voltage (U BX ) within the specified limits when changing the input voltage (U BX ) and the load current due to pulse-width modulation of the voltage of the primary winding of the transformer 5 (voltage feedback is ensured by the fact that the control circuit voltage is supplied from the output terminals).
Цепь обратной связи по току ограничивает ток дросселя 12 фильтра при пуске, а также ограничивает ток нагрузки при перегрузке и коротком замыкании (обратная связь по току обеспечивается трансформатором тока, первичная обмотка которого включается в цепь истока МДП-транзистора, а вторичная обмотка трансформатора тока подключена к схеме управления).The current feedback loop limits the current of the filter inductor 12 at start-up, and also limits the load current during overload and short circuit (current feedback is provided by a current transformer, the primary winding of which is included in the source circuit of the MOS transistor, and the secondary winding of the current transformer is connected to management scheme).
Введение в схему преобразователя дополнительного дросселя 6 обеспечивает размагничивание трансформатора 5 через его вторичную обмотку до момента начала формирования следующего импульса. Тем самым, исключается возможность насыщения трансформатора 5, т.е. увеличивается надежность работы преобразователя.The introduction of an additional inductor 6 into the converter circuit provides demagnetization of the transformer 5 through its secondary winding until the formation of the next pulse begins. This eliminates the possibility of saturation of the transformer 5, i.e. the reliability of the converter increases.
Кроме того, наличие дополнительного дросселя 6 позволяет получить минимальное напряжение на первичной обмотке трансформатора 5 при выключенном МДП-транзисторе 4 и, следовательно, минимальное напряжение на его переходе сток-исток, тем самым исключить возможность выхода из строя МДП-транзистора, а в целом, расширить область применения рассматриваемого преобразователя и повысить надежность его работы.In addition, the presence of an additional inductor 6 allows you to obtain the minimum voltage on the primary winding of the transformer 5 with the MOS transistor 4 turned off and, therefore, the minimum voltage at its drain-source junction, thereby eliminating the possibility of failure of the MOS transistor, and, in general, expand the scope of the converter in question and increase its reliability.
Введение в предлагаемую схему преобразователя дополнительного диода 9 позволяет уменьшить мощность, рассеиваемую на резисторе 7, тем самым увеличить КПД преобразователя. Кроме того, обеспечивается работа трансформатора 5 по полному симметричному циклу перемагничивания. В данном преобразователе нет необходимости в дополнительной вторичной обмотке (дополнительном выводе). Это, в свою очередь, позволяет уменьшить количество витков обмоток трансформатора и площадь сечения магнитопровода трансформатора 5, т.е. уменьшить массу и габариты преобразователя и повысить его КПД.Introduction to the proposed converter circuit of an additional diode 9 can reduce the power dissipated on the resistor 7, thereby increasing the efficiency of the converter. In addition, the operation of the transformer 5 is ensured over a complete symmetrical magnetization reversal cycle. In this converter, there is no need for an additional secondary winding (additional output). This, in turn, allows to reduce the number of turns of the transformer windings and the cross-sectional area of the magnetic circuit of the transformer 5, i.e. reduce the mass and dimensions of the converter and increase its efficiency.
Наличие дополнительного конденсатора 8 также обеспечивает уменьшение коммутационных перенапряжений, возникающих при включении МДП-транзистора 4, вызванных энергией, запасенной в индуктивности рассеяния, и уменьшает уровень радиопомех.The presence of an additional capacitor 8 also provides a reduction in switching overvoltages arising when the MIS transistor 4 is turned on, caused by the energy stored in the scattering inductance, and reduces the level of radio noise.
Согласно предлагаемому решению на предприятии были изготовлены высокочастотные преобразователи с входным напряжением 500 В (380 В), выходным напряжением 27…28 В, мощностью до 150 Вт и частотой преобразования энергии 100 кГц, которые используются для электропитания радиоэлектронной аппаратуры и емкостных накопителей с импульсной нагрузкой.According to the proposed solution, the enterprise manufactured high-frequency converters with an input voltage of 500 V (380 V), an output voltage of 27 ... 28 V, a power of up to 150 W and a frequency of energy conversion of 100 kHz, which are used to power electronic equipment and capacitive storage with pulse load.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012118372/07A RU2498489C1 (en) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | High-frequency converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012118372/07A RU2498489C1 (en) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | High-frequency converter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2498489C1 true RU2498489C1 (en) | 2013-11-10 |
Family
ID=49683364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012118372/07A RU2498489C1 (en) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | High-frequency converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2498489C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1064391A1 (en) * | 1982-03-16 | 1983-12-30 | Государственное Союзное Конструкторско-Технологическое Бюро По Проектированию Счетных Машин С Опытным Заводом | One-step transistor d.c. voltage/d.c. voltage generator |
| SU1436231A1 (en) * | 1987-04-13 | 1988-11-07 | Предприятие П/Я М-5539 | Variable voltage converter |
| RU44176U1 (en) * | 2004-11-30 | 2005-02-27 | ООО "Модернизация авиационных комплексов" (МАК) | COMPREHENSIVE SIMULATOR OF TACTICAL AND FIRE PREPARATION OF THE TANK DIVISION |
| EP1626490A1 (en) * | 2004-08-11 | 2006-02-15 | SMK Corporation | A synchronous rectifying switching power source circuit |
| RU67794U1 (en) * | 2007-06-22 | 2007-10-27 | Закрытое акционерное общество "Электроника силовая" | FREQUENCY CONVERTER |
| RU87843U1 (en) * | 2009-06-29 | 2009-10-20 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | HIGH FREQUENCY CONVERTER |
-
2012
- 2012-05-03 RU RU2012118372/07A patent/RU2498489C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1064391A1 (en) * | 1982-03-16 | 1983-12-30 | Государственное Союзное Конструкторско-Технологическое Бюро По Проектированию Счетных Машин С Опытным Заводом | One-step transistor d.c. voltage/d.c. voltage generator |
| SU1436231A1 (en) * | 1987-04-13 | 1988-11-07 | Предприятие П/Я М-5539 | Variable voltage converter |
| EP1626490A1 (en) * | 2004-08-11 | 2006-02-15 | SMK Corporation | A synchronous rectifying switching power source circuit |
| RU44176U1 (en) * | 2004-11-30 | 2005-02-27 | ООО "Модернизация авиационных комплексов" (МАК) | COMPREHENSIVE SIMULATOR OF TACTICAL AND FIRE PREPARATION OF THE TANK DIVISION |
| RU67794U1 (en) * | 2007-06-22 | 2007-10-27 | Закрытое акционерное общество "Электроника силовая" | FREQUENCY CONVERTER |
| RU87843U1 (en) * | 2009-06-29 | 2009-10-20 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | HIGH FREQUENCY CONVERTER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kanamarlapudi et al. | A new ZVS full-bridge DC–DC converter for battery charging with reduced losses over full-load range | |
| Kumar et al. | Ripple-free input current high voltage gain DC–DC converters with coupled inductors | |
| US9774271B2 (en) | Apparatus and method for multiple primary bridge resonant converters | |
| Borage et al. | A full-bridge DC–DC converter withzero-voltage-switching overthe entire conversion range | |
| Yu et al. | Hybrid resonant and PWM converter with high efficiency and full soft-switching range | |
| US9812977B2 (en) | Resonant converters with an improved voltage regulation range | |
| US9490708B2 (en) | Multiple-output DC/DC converter and power supply having the same | |
| Hasanpour et al. | A novel full soft-switching high-gain DC/DC converter based on three-winding coupled-inductor | |
| US9350260B2 (en) | Startup method and system for resonant converters | |
| US8169796B2 (en) | Isolated switching power supply apparatus | |
| US7136294B2 (en) | Soft switched zero voltage transition full bridge converter | |
| Ren et al. | A 10-MHz isolated synchronous class-Φ 2 resonant converter | |
| Das et al. | A novel load adaptive ZVS auxiliary circuit for PWM three-level DC–DC converters | |
| US7209370B2 (en) | Circuit for reducing losses at light load in a soft switching full bridge converter | |
| US8064228B2 (en) | Power supply apparatus with current-sharing function | |
| CN111656661B (en) | Constant frequency DC/DC power converter | |
| Chen et al. | Analysis and implementation of an interleaved series input parallel output active clamp forward converter | |
| Choi et al. | Increase in power conversion efficiency of bidirectional DC–DC converter using 1: 1 Transformer and pulse-frequency modulation control | |
| Fernández et al. | New self-driven synchronous rectification system for converters with a symmetrically driven transformer | |
| RU2617716C1 (en) | Single-step voltage converter | |
| Nourieh et al. | A novel resonant ZVS power converter with self‐driven synchronous rectifier for low‐voltage high‐current applications | |
| RU2498489C1 (en) | High-frequency converter | |
| JP2015008589A (en) | Switching power-supply device | |
| Himmelstoss et al. | Concept to reduce the ringing during the discontinuous mode of a DC/DC converter | |
| RU2581600C1 (en) | Two-stroke flyback dc-to-dc converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |