RU2539560C1 - Dc-to-dc voltage converter - Google Patents

Dc-to-dc voltage converter Download PDF

Info

Publication number
RU2539560C1
RU2539560C1 RU2013152310/07A RU2013152310A RU2539560C1 RU 2539560 C1 RU2539560 C1 RU 2539560C1 RU 2013152310/07 A RU2013152310/07 A RU 2013152310/07A RU 2013152310 A RU2013152310 A RU 2013152310A RU 2539560 C1 RU2539560 C1 RU 2539560C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transistors
converter
diagonals
transistor
transformer
Prior art date
Application number
RU2013152310/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Алексеевич Куневич
Дмитрий Николаевич Кушнерёв
Лев Ефимович Фрид
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "СЗЛ"
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 Общество с ограниченной ответственностью "СЗЛ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "СЗЛ"
Priority to RU2013152310/07A priority Critical patent/RU2539560C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2539560C1 publication Critical patent/RU2539560C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to conversion equipment, particularly to high-frequency converters for converting dc voltage to high-power dc voltage with galvanic isolation of circuits, and can be used in electrical circuits of dc power sources for various purposes. The disclosed device comprises a control unit and a transformer, the primary coil of which is connected to the middle points of two diagonals of a transistor bridge, each formed by two series-connected transistors, and the secondary coil of the transformer is connected to a load through rectifier diodes and an output capacitor. According to the disclosed solution, the device further includes two transistor diagonals, each consisting of two transistors, and an additional transformer, the primary coil of which is connected to the middle points of additional transistor diagonals, and the secondary coil is connected through additional rectifier diodes to the output capacitor and to the load, wherein the control unit enables to generate four pulse sequences with partial time overlapping of one pulse with two adjacent pulses.
EFFECT: high efficiency, providing transistor switching at virtually zero current, resulting in the multifold reduction of dynamic losses on transistors of the converter.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к высокочастотным преобразователям постоянного напряжения в постоянное напряжение повышенной мощности с гальванической развязкой цепей, и может быть использовано в электрических схемах источников питания постоянного тока различного назначения.The invention relates to a conversion technique, in particular to high-frequency converters of direct voltage to direct voltage of increased power with galvanic isolation of circuits, and can be used in electrical circuits of DC power supplies for various purposes.

В передовых странах постоянно увеличивается количество разнообразных используемых первичных источников энергии на фоне еще более быстрого темпа роста потребителей электроэнергии. Такая тенденция порождает острую потребность в технических средствах, осуществляющих преобразование электроэнергии первичных источников в вид, необходимый для работы разнообразных потребителей. Такими техническими средствами являются силовые преобразовательные устройства, в том числе преобразователи постоянного напряжения в постоянное напряжение.In advanced countries, the number of different primary energy sources used is constantly increasing against the background of an even faster growth rate of electricity consumers. This trend creates an urgent need for technical means that convert the energy of primary sources into the form necessary for the work of various consumers. Such technical means are power converting devices, including converters of direct voltage to direct voltage.

Современные промышленно применяемые образцы преобразователей постоянного напряжения в постоянное напряжение с гальванической развязкой обладают коэффициентом полезного действия в пределах 85-92%. Эти цифры означают, что потери полезной мощности составляют от 8 до 15%. Потери в активных элементах преобразователей разделяют на коммутационные (динамические), возникающие при коммутации силовых транзисторов (ключей), и потери на проводимость (омические). Потери на проводимость обусловлены выбором элементной базы, величиной тока и пульсаций тока в преобразовательном устройстве. Динамические потери связаны с потерями мощности в транзисторах и диодах преобразователя в моменты переключения.Modern industrially used samples of DC / DC converters with galvanic isolation have a coefficient of performance in the range of 85-92%. These numbers mean that the net power loss is between 8 and 15%. Losses in the active elements of the converters are divided into switching (dynamic), which occur when switching power transistors (switches), and losses on conductivity (ohmic). Losses on conductivity are due to the choice of the element base, the magnitude of the current and ripple current in the converter device. Dynamic losses are associated with power losses in transistors and diodes of the converter at switching times.

Уменьшение динамических потерь в транзисторах преобразователя является одной из актуальных задач при создании новых преобразовательных устройств. Это позволит увеличить частоту работы преобразователя, как следствие уменьшить его габариты. Уменьшение динамических потерь на транзисторах играет первостепенную роль при увеличении надежности преобразовательных модулей. Дополнительное повышение КПД силовых преобразователей на 1-2% даст существенную экономию энергоресурсов.Reducing dynamic losses in transistors of a converter is one of the urgent tasks when creating new converter devices. This will increase the frequency of operation of the converter, as a result, reduce its dimensions. Reducing dynamic losses on transistors plays a paramount role in increasing the reliability of converter modules. An additional increase in the efficiency of power converters by 1-2% will give a significant saving in energy resources.

В настоящее время известно большое число преобразователей постоянного напряжения в постоянное напряжение с гальванической развязкой позволяющих уменьшить динамические потери в транзисторах этих преобразователей.Currently, there are a large number of DC-to-DC converters with galvanic isolation that can reduce the dynamic losses in the transistors of these converters.

Так, в патенте U.S. 6356462, дата приоритета 31.08.2000 года, «Управляемый по фазе мостовой преобразователь» имеет схему, которая позволяет реализовать режим поддержания постоянного напряжения, тока и, в случае необходимости, выходной мощности. Основным недостатком данной топологии является циркуляция тока в первичной цепи в режиме паузы, а также высокочастотный «звон» выпрямительных ключей, связанный с необходимостью использования повышенной индуктивности рассеивания трансформатора. Вследствие чего растут потери, и увеличивается уровень электромагнитных помех. При уменьшении нагрузки, транзисторы выходят из режима переключения при нуле напряжения, что приводит к уменьшению КПД и росту тепловых потерь.So, in the patent U.S. 6356462, priority date 08/31/2000, "Phase-controlled bridge converter" has a circuit that allows you to implement a mode of maintaining constant voltage, current and, if necessary, output power. The main disadvantage of this topology is the current circulation in the primary circuit in the pause mode, as well as the high-frequency “ringing” of rectifier keys, associated with the need to use a high transformer dissipation inductance. As a result, losses increase and the level of electromagnetic interference increases. With a decrease in load, transistors exit the switching mode at zero voltage, which leads to a decrease in efficiency and an increase in heat loss.

Известен резонансный LLC преобразователь по патенту U.S. 6344979, дата приоритета 09.02.2001 года, который обеспечивает максимальный КПД при максимальном входном напряжении (до 95% по экспертной оценке).Known resonant LLC Converter patent U.S. 6344979, priority date 02/09/2001, which provides maximum efficiency at maximum input voltage (up to 95% according to expert estimates).

Недостатком данного преобразователя являются управление по частоте, что усложняет схему контроля распределением токов в случае использования нескольких каналов, включенных параллельно, а также усложненная схема защиты при режиме работы на коротком замыкании или ограничении выходного тока.The disadvantage of this converter is the frequency control, which complicates the control distribution of currents in the case of using several channels connected in parallel, as well as a complicated protection circuit when operating on short circuit or limiting the output current.

Также известен преобразователь постоянного напряжения по патенту U.S. 5563780, дата приоритета 08.12.1993 года, в котором ряд преобразователей включен параллельно по входу и выходу со сдвигом работы одного преобразователя относительно другого во времени. Вначале первый преобразователь формирует выходное напряжение, потом с небольшим перекрытием второй преобразователь формирует выходное напряжение на общей выходной емкости и т.д. Данное решение позволяет уменьшить пульсации выходного напряжения на нагрузке, распределяет общую мощность на ряд блоков.U.S. Patent DC / DC Converter is also known. 5563780, priority date 12/08/1993, in which a number of converters are connected in parallel at the input and output with a shift in the operation of one converter relative to another in time. First, the first converter generates the output voltage, then with a slight overlap the second converter generates the output voltage on the total output capacitance, etc. This solution allows you to reduce the ripple of the output voltage at the load, distributes the total power to a number of blocks.

К общим недостаткам указанных аналогов можно отнести то, что в техническом решении каждый преобразователь, выполненный в виде мостовой схемы или резонансной схемы или полумостовой схемы и т.д., работает как самостоятельный преобразователь, то есть транзисторы в диагоналях одного преобразователя не влияют на динамические потери в транзисторах другого преобразователя, за исключением влияния от перекоса токов в преобразователях. Сигналы управления заставляют отработать вначале первый преобразователь, потом второй преобразователь с частичным перекрытием по подаче выходного напряжения на выходную емкость и т.д. В результате динамические потери в транзисторах остаются на уровне, свойственном топологии построения каждого из преобразователей, объединенных в параллель.The common disadvantages of these analogues can be attributed to the fact that in the technical solution, each converter, made in the form of a bridge circuit or a resonant circuit or half-bridge circuit, etc., operates as an independent converter, that is, transistors in the diagonals of one converter do not affect dynamic losses in transistors of another converter, with the exception of the effect of the distortion of currents in the converters. The control signals force first the first converter to work out, then the second converter with partial overlap by applying the output voltage to the output capacitance, etc. As a result, the dynamic losses in the transistors remain at a level characteristic of the construction topology of each of the converters combined in parallel.

Наиболее близким, взятым в качестве прототипа, является преобразователь постоянного напряжения, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена в средние точки двух диагоналей транзисторного моста, каждый из которых образован двумя последовательно включенными вентильными элементами, а вторичная обмотка трансформатора подключена к нагрузке через выпрямительные диоды и сглаживающий фильтр (Источники электропитания РЭА. Справочник под ред. Г.С. Найвельта. М.: Радио и связь, 1986, стр.360-368).The closest, taken as a prototype, is a DC-voltage converter containing a transformer, the primary winding of which is connected to the midpoints of the two diagonals of the transistor bridge, each of which is formed by two series-connected valve elements, and the secondary winding of the transformer is connected to the load through rectifier diodes and a smoothing filter (REA power supplies. Handbook edited by G.S. Naivelt. M: Radio and communications, 1986, pp. 360-368).

К недостаткам известного преобразователя следует отнести высокий уровень динамических потерь в транзисторах, которые появляются в момент переключения транзисторов из высокоомного состояния в низкоомное и обратно. В момент отпирания транзистора напряжение на нем падает практически до нуля за конечное время, при этом ток через транзистор начинает расти с момента начала переключения. В результате за время перехода транзистора в открытое состояние на нем выделяется мощность потерь. Также в момент запирания ключа в известной схеме происходит потеря мощности, за счет того что ключ переходит в высокоомное состояние за конечное время, и в течение этого времени через него протекает ток нагрузки. В результате на транзисторе выделяется активная энергия потерь. Чем выше частота коммутации ключей, тем большие потери выделяются на транзисторах. Это приводит к необходимости отвода тепла от транзисторов путем установки радиаторов и/или вентиляторов, что в свою очередь, увеличивает габариты источника питания, увеличивает его себестоимость и уменьшает надежность.The disadvantages of the known Converter should include a high level of dynamic losses in the transistors that appear when the transistors switch from a high-resistance state to a low-resistance state and vice versa. At the moment of unlocking the transistor, the voltage across it drops to almost zero in a finite time, while the current through the transistor begins to increase from the moment the switching starts. As a result, during the transition of the transistor to the open state, the power of losses is allocated on it. Also, at the time of locking the key in a known circuit, a loss of power occurs due to the fact that the key goes into a high-resistance state in a finite time, and during this time the load current flows through it. As a result, the active energy of the losses is released on the transistor. The higher the switching frequency of the keys, the greater the losses allocated to the transistors. This leads to the need to remove heat from transistors by installing radiators and / or fans, which in turn increases the dimensions of the power source, increases its cost and reduces reliability.

Общим недостатком, как аналогов, так и прототипа является то, что в силовых транзисторах преобразователя по-прежнему возникают коммутационные потери, которые подвергают их сильной нагрузке, в частности тепловой. В результате силовые транзисторы соответственно быстро стареют, а интенсивность их отказов возрастает с продолжительностью эксплуатации преобразовательной схемы. Высокая готовность преобразовательной схемы к эксплуатации, обязательная, например, в области создания тяги, в этом случае отсутствует.A common drawback of both analogs and the prototype is that switching losses still occur in the power transistors of the converter, which expose them to a strong load, in particular thermal. As a result, power transistors age quickly, respectively, and their failure rate increases with the duration of operation of the converter circuit. High readiness of the converter circuit for operation, mandatory, for example, in the field of traction, is absent in this case.

Задачей заявляемого технического решения является повышение КПД, срока службы и надежности работы преобразователей постоянного напряжения в постоянное напряжение, при одновременном уменьшении их габаритов.The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency, service life and reliability of DC-DC converters to DC voltage, while reducing their size.

Поставленная цель достигается за счет того, что в заявленный преобразователь, содержащий блок управления и трансформатор, первичная обмотка которого подключена в средние точки двух диагоналей транзисторного моста, каждая из которых образована двумя последовательно включенными транзисторами, а вторичные обмотки трансформатора подключены к нагрузке через выпрямительные диоды и выходной конденсатор, дополнительно содержит две транзисторные диагонали, каждая из которых состоит из двух транзисторов и дополнительный трансформатор, первичная обмотка которого включена в средние точки дополнительных транзисторных диагоналей, а вторичные обмотки через дополнительные выпрямительные диоды подключены к выходному конденсатору и к нагрузке, при этом блок управления выполнен обеспечивающим формирование четырех последовательностей импульсов с частичным наложением во времени одного на два соседних импульса.This goal is achieved due to the fact that the claimed Converter containing a control unit and a transformer, the primary winding of which is connected to the midpoints of the two diagonals of the transistor bridge, each of which is formed by two series-connected transistors, and the secondary windings of the transformer are connected to the load through rectifier diodes and the output capacitor additionally contains two transistor diagonals, each of which consists of two transistors and an additional transformer, first the secondary winding of which is included in the midpoints of the additional transistor diagonals, and the secondary windings are connected through an additional rectifier diode to the output capacitor and to the load, while the control unit is configured to generate four pulse sequences with a partial overlap in time of one of two adjacent pulses.

Кроме того, преобразователь постоянного напряжения в постоянное напряжение имеет такой блок управления, который выполнен обеспечивающим поочередную подачу импульсов на транзисторы диагоналей преобразователя в порядке: на первую диагональ, на третью диагональ, на вторую диагональ, на четвертую диагональ и так далее.In addition, the DC-to-DC converter has such a control unit that is designed to provide alternating pulses to the transistors of the transducer diagonals in the order: to the first diagonal, to the third diagonal, to the second diagonal, to the fourth diagonal, and so on.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявленного решения, достигается за счет создания преобразователя с улучшенной схемой преобразования постоянного напряжения в постоянное напряжение, обеспечивающей многократное снижение коммутационных потерь, благодаря тому, что коммутация транзисторов происходит практически при нуле тока.The technical result obtained by the implementation of the claimed solution is achieved by creating a converter with an improved circuit for converting DC voltage to DC voltage, which provides a multiple reduction in switching losses, due to the fact that the switching of transistors occurs at almost zero current.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в заявленном преобразователе новым является наличие в схеме:A comparative analysis with the prototype shows that the presence in the circuit is new in the claimed converter:

- 2-х транзисторных диагоналей, каждая из которых состоит из двух транзисторов;- 2 transistor diagonals, each of which consists of two transistors;

- дополнительного трансформатора, первичная обмотка которого включена в средние точки дополнительных транзисторных диагоналей, а вторичная обмотка через дополнительные выпрямительные диоды подключена к выходному конденсатору и к нагрузке;- an additional transformer, the primary winding of which is included in the midpoints of the additional transistor diagonals, and the secondary winding through additional rectifier diodes is connected to the output capacitor and to the load;

- блок управления выполнен обеспечивающим формирование четырех последовательностей импульсов с частичным наложением во времени одного на два соседних импульса;- the control unit is designed to provide the formation of four sequences of pulses with a partial overlap in time of one on two adjacent pulses;

- блок управления выполнен обеспечивающим поочередную подачу импульсов на транзисторы диагоналей преобразователя в порядке: на первую диагональ, на третью диагональ, на вторую диагональ, на четвертую диагональ и так далее, что позволяет сделать вывод, что заявленное изобретение соответствует критерию «новизна».- the control unit is configured to provide alternate pulses to the transistors of the transducer diagonals in the order: to the first diagonal, to the third diagonal, to the second diagonal, to the fourth diagonal and so on, which allows us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "novelty."

Анализ известных преобразователей постоянного напряжения в постоянное напряжение показал, что заявленное решение за счет принципиально новой преобразовательной схемы, позволило получить принципиально новый преобразователь постоянного напряжения в постоянное напряжение, не применявшийся ранее. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».An analysis of the known DC-DC to DC voltage converters showed that the claimed solution due to a fundamentally new converter circuit, made it possible to obtain a fundamentally new DC-DC to DC converter, which was not previously used. This allows us to conclude that the criterion of "inventive step".

Сущность изобретения заключается в том, что благодаря предложенной топологии и алгоритму управления, достигается перехват рабочего тока у закрывающихся транзисторов, благодаря чему транзисторы переходят в высокоомное состояние при нулевом рабочем токе. Открываются транзисторы при нулевом токе, так как рабочий ток через них начинает протекать в конце фронта переключения в низкоомное состояние. В результате этого динамические потери в транзисторах преобразователя многократно уменьшаются.The essence of the invention lies in the fact that due to the proposed topology and control algorithm, interception of the operating current of the closing transistors is achieved, so that the transistors go into a high-resistance state at zero operating current. Transistors open at zero current, since the operating current begins to flow through them at the end of the front of switching to a low-impedance state. As a result of this, the dynamic losses in the transistors of the converter are many times reduced.

Заявленное решение поясняется чертежами.The claimed solution is illustrated by drawings.

На Фиг.1 изображена схема преобразователя;Figure 1 shows a diagram of a Converter;

На Фиг.2 изображены диаграммы сигналов управления;Figure 2 shows diagrams of control signals;

На Фиг.3 изображена диаграмма тока через транзистор и напряжения сток-исток.Figure 3 shows a diagram of the current through the transistor and voltage drain-source.

Заявленный преобразователь постоянного напряжения в постоянное напряжение согласно схеме на Фиг.1 содержит:The claimed Converter DC to DC voltage according to the circuit in figure 1 contains:

транзисторы 1-8; трансформаторы 9, 10; диоды 11-14; выходную емкость 15; блок управления 16.transistors 1-8; transformers 9, 10; diodes 11-14; output capacity 15; control unit 16.

Транзисторы 1 и 4 образуют первую диагональ, транзисторы 2 и 3 образуют вторую диагональ. Первичная обмотка трансформатора 9 подключена в средние точки первой и второй диагоналей, а вторичная обмотка через выпрямительные диоды 11 и 12 подключена к выходному конденсатору 12. Транзисторы 5 и 8 образуют третью диагональ схемы. А транзисторы 6 и 7 - четвертую диагональ схемы. Первичная обмотка трансформатора 10 подключена в средние точки 3 и 4 диагоналей, а вторичная обмотка через выпрямительные диоды 13 и 14 подключена к выходному конденсатору 15. Блок управления соединен с каждым из транзисторов 1-8.Transistors 1 and 4 form the first diagonal, transistors 2 and 3 form the second diagonal. The primary winding of the transformer 9 is connected to the midpoints of the first and second diagonals, and the secondary winding through the rectifier diodes 11 and 12 is connected to the output capacitor 12. Transistors 5 and 8 form the third diagonal of the circuit. And transistors 6 and 7 are the fourth diagonal of the circuit. The primary winding of the transformer 10 is connected to the midpoints 3 and 4 of the diagonals, and the secondary winding through the rectifier diodes 13 and 14 is connected to the output capacitor 15. The control unit is connected to each of the transistors 1-8.

На Фиг.2 изображены диаграммы сигналов управления (далее СУ) СУ1-СУ4, формируемые блоком управления 16 для управления транзисторами 1-8 преобразователя. Соответственно сигнал управления СУ1 поступает на транзисторы 1 и 4; сигнал управления СУ2 поступает на транзисторы 5 и 8; сигнал управления СУ3 поступает на транзисторы 2 и 3; сигнал управления СУ4 поступает на транзисторы 6 и 7.Figure 2 shows the diagrams of the control signals (hereinafter SU) SU1-SU4 formed by the control unit 16 for controlling the transistors 1-8 of the Converter. Accordingly, the control signal SU1 is supplied to transistors 1 and 4; control signal SU2 is supplied to transistors 5 and 8; control signal SU3 is supplied to transistors 2 and 3; control signal SU4 is supplied to transistors 6 and 7.

На Фиг.2 обозначено время t - время, в течение которого открыты два транзистора одной диагонали преобразователя. Время tн - время наложения соседних импульсов управления.Figure 2 shows the time t - the time during which two transistors of the same diagonal of the converter are open. Time tн is the overlap time of adjacent control pulses.

На Фиг.3 изображена диаграмма тока через транзистор и напряжения сток-исток. Видно, что в момент переключения транзистора в низкоомное состояние ток через транзистор равен нулю. Также и при переключении транзистора в высокоомное состояние видим, что ток к началу момента переключения равен нулю.Figure 3 shows a diagram of the current through the transistor and voltage drain-source. It is seen that at the moment the transistor switches to a low-impedance state, the current through the transistor is zero. Also, when switching the transistor to a high-resistance state, we see that the current at the beginning of the switching moment is zero.

Работа преобразователя происходит следующим образом: постоянное напряжение Uвх подается на первичную обмотку трансформатора 9. Ключи 1 и 4 открыты. Ключи 2, 3, 5-8 - закрыты. Через диод 12 протекает ток, заряжая выходной конденсатор 15. Через время t - время работы только первой диагонали импульсы управления от блока управления 16 поступают на транзисторы 5 и 8. Транзисторы начинают открываться. Напряжение на транзисторах уменьшается практически до нуля, при этом ток через транзисторы 5 и 8 не протекает (за исключением тока холостого хода трансформатора), так как выходной диод первой диагонали 14 еще не пропускает ток. В конце момента переключения транзисторов 5 и 8 сигналы управления на транзисторах 1 и 4 переходят в отрицательную область, транзисторы начинают закрываться. В этот момент весь ток нагрузки начинает протекать через ключи 5, 8, трансформатор 10 и диод 14, а через диод 12 ток нагрузки прекращает протекать, т.к. его перехватывает третья диагональ и ее выпрямительный диод 14. Следовательно, и через транзисторы 1 и 4 ток перестает протекать, а значит, транзисторы закрываются практически при нуле тока. Небольшой ток связан с индуктивностью рассеивания трансформатора и может быть сведен практически к нулю за счет принятия соответствующих мер к конструкции трансформатора.The operation of the converter is as follows: a constant voltage Uin is supplied to the primary winding of the transformer 9. Keys 1 and 4 are open. Keys 2, 3, 5-8 are closed. A current flows through the diode 12, charging the output capacitor 15. After time t is the operating time of only the first diagonal, the control pulses from the control unit 16 are fed to transistors 5 and 8. The transistors begin to open. The voltage on the transistors decreases to almost zero, while the current does not flow through the transistors 5 and 8 (with the exception of the idle current of the transformer), since the output diode of the first diagonal 14 does not yet pass current. At the end of the moment of switching transistors 5 and 8, the control signals on transistors 1 and 4 go into the negative region, the transistors begin to close. At this moment, the entire load current begins to flow through the keys 5, 8, transformer 10 and diode 14, and through the diode 12 the load current stops flowing, because it is intercepted by the third diagonal and its rectifier diode 14. Therefore, the current ceases to flow through transistors 1 and 4, which means that the transistors close almost at zero current. A small current is associated with the dissipation inductance of the transformer and can be reduced to almost zero by taking appropriate measures to the design of the transformer.

Через время t сигналы управления поступают на вторую диагональ моста, образованную транзисторами 2 и 3, они начинают открываться, но рабочий ток через них не протекает, так как выходной диод 11 не проводит еще ток. Следовательно, они переходят в открытое состояние при нуле тока, в конце момента переключения вторая диагональ перехватывает рабочий ток; ток начинает протекать через диод 11 и транзисторы 2, 3. При этом через диод 14 ток перестает протекать, а следовательно, и транзисторы 5 и 8 закрываются при нулевом рабочем токе. Процесс происходит и далее. В результате этого динамические потери в преобразователе сведены практически к нулю, за счет того что транзисторы включаются и выключаются практически при нулевом рабочем токе.After time t, the control signals arrive at the second diagonal of the bridge, formed by transistors 2 and 3, they begin to open, but the working current does not flow through them, since the output diode 11 does not conduct current yet. Therefore, they go into the open state at zero current; at the end of the switching moment, the second diagonal intercepts the operating current; the current begins to flow through the diode 11 and transistors 2, 3. At the same time, the current stops flowing through the diode 14, and therefore, the transistors 5 and 8 are closed at zero operating current. The process continues. As a result of this, the dynamic losses in the converter are reduced to almost zero, due to the fact that the transistors turn on and off at almost zero operating current.

Положительный эффект предлагаемого преобразователя подтвержден стендовыми испытаниями изготовленного опытного образца мощностью 1 кВт. Был получен низкий уровень потерь, высокий КПД, уменьшение пульсаций выходного напряжения и входного тока. За счет этого уровень создаваемых радиопомех оказался ниже на 20-30 дБ, чем у преобразователей той же мощности и тактовой частоты (сравнение производилось без использования входного фильтра радиопомех).The positive effect of the proposed Converter is confirmed by bench tests of a manufactured prototype with a capacity of 1 kW. A low level of losses, high efficiency, and a decrease in the ripple of the output voltage and input current were obtained. Due to this, the level of generated interference was found to be 20-30 dB lower than that of converters of the same power and clock frequency (comparison was made without using an input interference filter).

Достоинствами заявленного решения является повышение КПД, повышение надежности и срока работы преобразователя при одновременном уменьшении его размеров.The advantages of the claimed solution is to increase the efficiency, increase the reliability and life of the converter while reducing its size.

Claims (2)

1. Преобразователь постоянного напряжения в постоянное напряжение, содержащий блок управления и трансформатор, первичная обмотка которого подключена в средние точки двух диагоналей транзисторного моста, каждая из которых образована двумя последовательно включенными транзисторами, а вторичная обмотка трансформатора подключена к нагрузке через выпрямительные диоды и выходной конденсатор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит две транзисторные диагонали, каждая из которых состоит из двух транзисторов, и дополнительный трансформатор, первичная обмотка которого включена в средние точки дополнительных транзисторных диагоналей, а вторичная обмотка через дополнительные выпрямительные диоды подключена к выходному конденсатору и к нагрузке, при этом блок управления выполнен обеспечивающим формирование четырех последовательностей импульсов с частичным наложением во времени одного на два соседних импульса.1. A DC / DC converter containing a control unit and a transformer, the primary winding of which is connected to the midpoints of the two diagonals of the transistor bridge, each of which is formed by two transistors connected in series, and the secondary winding of the transformer is connected to the load through rectifier diodes and an output capacitor, characterized in that it additionally contains two transistor diagonals, each of which consists of two transistors, and an additional trans a formator, the primary winding of which is included in the midpoints of the additional transistor diagonals, and the secondary winding through additional rectifier diodes is connected to the output capacitor and to the load, while the control unit is configured to generate four pulse sequences with a partial overlap in time of one to two adjacent pulses. 2. Преобразователь постоянного напряжения в постоянное напряжение по п.1, отличающийся тем, что блок управления выполнен обеспечивающим поочередную подачу импульсов на транзисторы диагоналей преобразователя в порядке: на первую диагональ, на третью диагональ, на вторую диагональ, на четвертую диагональ и так далее. 2. The DC-DC converter to DC voltage according to claim 1, characterized in that the control unit is configured to provide alternate pulses to the transistors of the converter diagonals in the order: to the first diagonal, to the third diagonal, to the second diagonal, to the fourth diagonal and so on.
RU2013152310/07A 2013-11-26 2013-11-26 Dc-to-dc voltage converter RU2539560C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013152310/07A RU2539560C1 (en) 2013-11-26 2013-11-26 Dc-to-dc voltage converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013152310/07A RU2539560C1 (en) 2013-11-26 2013-11-26 Dc-to-dc voltage converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2539560C1 true RU2539560C1 (en) 2015-01-20

Family

ID=53288586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013152310/07A RU2539560C1 (en) 2013-11-26 2013-11-26 Dc-to-dc voltage converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2539560C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747776C1 (en) * 2020-09-21 2021-05-14 Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" Voltage converter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0458055A2 (en) * 1990-05-21 1991-11-27 Robert Bosch Gmbh Pulse width modulation method for a convertor
SU1741243A1 (en) * 1990-03-05 1992-06-15 Научно-производственное объединение "Плазма" D c / d c converter
RU2006165C1 (en) * 1991-06-28 1994-01-15 Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт Dc voltage converter
RU2165125C1 (en) * 1999-10-19 2001-04-10 Ульяновский государственный технический университет Transistor inverter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1741243A1 (en) * 1990-03-05 1992-06-15 Научно-производственное объединение "Плазма" D c / d c converter
EP0458055A2 (en) * 1990-05-21 1991-11-27 Robert Bosch Gmbh Pulse width modulation method for a convertor
RU2006165C1 (en) * 1991-06-28 1994-01-15 Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт Dc voltage converter
RU2165125C1 (en) * 1999-10-19 2001-04-10 Ульяновский государственный технический университет Transistor inverter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Справочник под ред., Г.С. Найвельта, Источники электропитания РЭА, Москва, Радио и связь, 1986, с. 360 - 368. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747776C1 (en) * 2020-09-21 2021-05-14 Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" Voltage converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11909326B2 (en) Parallel hybrid converter apparatus and method
US9774271B2 (en) Apparatus and method for multiple primary bridge resonant converters
US9787200B2 (en) Resonant converters with synchronous rectifier feedback
US9812977B2 (en) Resonant converters with an improved voltage regulation range
US9350260B2 (en) Startup method and system for resonant converters
US9673719B2 (en) Dual Active Bridge with flyback mode
EP2884646B1 (en) Multiple-output DC/DC converter and power supply having the same
Gui et al. A high voltage-gain LLC micro-converter with high efficiency in wide input range for PV applications
US20110317452A1 (en) Bi-directional power converter with regulated output and soft switching
US20130063985A1 (en) Adaptive Dead Time Control Apparatus and Method for Switching Power Converters
US9143044B2 (en) Apparatus and method for pulse width modulation control for switching power converters
US9595877B2 (en) Secondary side hybrid converter apparatus and method
Surapaneni et al. A Z-source-derived coupled-inductor-based high voltage gain microinverter
Arab Ansari et al. Analysis and implementation of a new zero current switching flyback inverter
Yu et al. Inductorless forward-flyback soft-switching converter with dual constant on-time modulation for photovoltaic applications
Schmitz et al. High step-up high efficiency dc-dc converter for module-integrated photovoltaic applications
JP2015070716A (en) Dc/dc converter
bin Ab Malek et al. Fundamental study on control strategies to increase efficiency of dual active bridge DC-DC converter
Tan et al. Experimental discussions on operating frequencies of a bidirectional isolated DC-DC converter for a battery energy storage system
Lin et al. Analysis and implementation of an interleaved ZVS bi-flyback converter
RU2539560C1 (en) Dc-to-dc voltage converter
RU141480U1 (en) DC VOLTAGE CONVERTER TO DC VOLTAGE
KR102466159B1 (en) Non-isolated ultra-high step-up dc-dc converter based inverting buck-boost
Zhang et al. High step-up full bridge DC-DC converter with multi-cell diode-capacitor network
Ren et al. Dual-output, three-level GaN-based dc-dc converter for battery charger applications