RU2563976C1 - Single-step dc voltage converter - Google Patents

Single-step dc voltage converter Download PDF

Info

Publication number
RU2563976C1
RU2563976C1 RU2014146366/07A RU2014146366A RU2563976C1 RU 2563976 C1 RU2563976 C1 RU 2563976C1 RU 2014146366/07 A RU2014146366/07 A RU 2014146366/07A RU 2014146366 A RU2014146366 A RU 2014146366A RU 2563976 C1 RU2563976 C1 RU 2563976C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
cmos
voltage
logic
Prior art date
Application number
RU2014146366/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алла Сергеевна Гай
Василий Александрович ЕЖОВ
Виктор Андреевич Немкевич
Денис Юрьевич Прохоров
Александр Юрьевич Тымчук
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП")
Priority to RU2014146366/07A priority Critical patent/RU2563976C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2563976C1 publication Critical patent/RU2563976C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: single-step DC voltage converter comprises transformer, which secondary windings are coupled to output pins of one or several converter outputs, primary winding is coupled to field-effect transistor and feedback winding is coupled to feedback divider, control transistor, time-setting capacitor, three logic inverters and logic AND element, between output of the latter and input of the first logic inverter there is in-series RC-circuit. At low loads or in idle mode gating time of the field-effect transistor is defined not by the time-setting capacitor but by low time constant of the in-series RC-circuit, at that disturbance voltage does not affect operation of the device.
EFFECT: excluded loss in control stability in idle mode and improved reliability of the device at large.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in secondary power supply systems of radio engineering, automation and computer technology.

В настоящее время известен однотактный преобразователь постоянного напряжения (User′s Guide SLU523 «Using the TPS92070EVM-648 Integrated Dimming LED Lighting Driver Converter for 230 VAC Input»), содержащий трансформатор, вторичные обмотки которого подключены через диодные выпрямители к выходным выводам, шунтированным конденсаторами фильтра, начало первичной обмотки подсоединено к первому входному выводу, а конец - к стоку полевого транзистора, исток которого подсоединен к общему входному выводу и к началу обмотки обратной связи трансформатора, соединенной через выпрямительный диод с конденсатором фильтра, параллельно которому включен делитель обратной связи, средний вывод которого подключен к эмиттеру регулирующего транзистора, база которого подсоединена к среднему выводу последовательной цепи из резистора и стабилитрона, включенной между соответственно первым и общим выводом, к которому подключен первый вывод времязадающего конденсатора, первая КМОП ИС логического инвертора, вход, которой подключен к коллектору регулирующего транзистора, а выход - к первому входу логической схемы И, второй вход которой подключен к выходу второй КМОП ИС логического инвертора, а выход - , к входу третьей КМОП ИС логического инвертора, выход которой соединен через четвертый резистор с затвором полевого транзистора.A single-phase DC-DC converter (User's Guide SLU523 “Using the TPS92070EVM-648 Integrated Dimming LED Lighting Driver Converter for 230 VAC Input”) is known, which contains a transformer whose secondary windings are connected through diode rectifiers to the output terminals shunted by the filter capacitors , the beginning of the primary winding is connected to the first input terminal, and the end is to the drain of the field effect transistor, the source of which is connected to a common input terminal and to the beginning of the feedback winding of the transformer connected through a rectifier diode with a filter capacitor, in parallel with which a feedback divider is connected, the middle terminal of which is connected to the emitter of a control transistor, the base of which is connected to the middle terminal of a series circuit of a resistor and a zener diode connected between the first and common terminals, to which the first terminal of the timing capacitor is connected, the first CMOS logic inverter IC, the input to which is connected to the collector of the regulating transistor, and the output to the first input of the AND logic circuit, the second input of which is connected chen to the output of the second CMOS logic inverter IC, and the output - to the input of the third inverter CMOS logic ICs, whose output is connected through a fourth resistor to the gate of the FET.

Недостатком известного устройства является низкая надежность, в связи с тем что при малых длительностях отпирающих импульсов на затворе полевого транзистора, например в режиме холостого хода, система управления преобразователем постоянного напряжения теряет устойчивость регулирования и на выходе устройства возникают пульсации напряжения, превышающие предельно допустимые.A disadvantage of the known device is its low reliability, due to the fact that at short durations of the unlocking pulses on the gate of the field effect transistor, for example, in idle mode, the control system of the DC-DC converter loses control stability and voltage ripples exceeding the maximum allowable occur at the device output.

Известен также однотактный преобразователь постоянного напряжения (Patent US 6842350 B2, Jan. 11.2005, «DC-to-DC converter with flyback period detector circuit»), содержащий трансформатор, вторичные обмотки которого подключены через диодные выпрямители к выходным выводам, шунтированным конденсаторами фильтра, начало первичной обмотки подсоединено к первому входному выводу, а конец - к стоку полевого транзистора, исток которого подсоединен к общему входному выводу и к началу обмотки обратной связи трансформатора, соединенной через выпрямительный диод с конденсатором фильтра, параллельно которому включен делитель обратной связи, средний вывод которого подключен к эмиттеру регулирующего транзистора, база которого подсоединена к среднему выводу последовательной цепи из резистора и стабилитрона, включенной между соответственно первым и общим выводом, к которому подключен первый вывод времязадающего конденсатора, первая КМОП ИС логического инвертора, вход которой подключен к коллектору регулирующего транзистора, а выход - к первому входу логической схемы И, второй вход которой подключен к выходу второй КМОП ИС логического инвертора, а выход - к входу третьей КМОП ИС логического инвертора, выход которой соединен через четвертый резистор с затвором полевого транзистора.Also known is a single-cycle DC-DC converter (Patent US 6842350 B2, Jan. 11.2005, "DC-to-DC converter with flyback period detector circuit"), containing a transformer, the secondary windings of which are connected through diode rectifiers to the output terminals shunted by the filter capacitors, the beginning the primary winding is connected to the first input terminal, and the end is to the drain of the field effect transistor, the source of which is connected to a common input terminal and to the beginning of the transformer feedback winding connected through a rectifier diode to the filter capacitor parallel to which a feedback divider is connected, the middle terminal of which is connected to the emitter of a control transistor, the base of which is connected to the middle terminal of a series circuit of a resistor and a zener diode connected between the first and common terminals, to which the first terminal of the timing capacitor is connected, the first CMOS of the logic an inverter, the input of which is connected to the collector of the regulating transistor, and the output is to the first input of the AND logic circuit, the second input of which is connected to the output of the second CMOS The logic inverter IC, and the output to the input of the third CMOS logic inverter IC, the output of which is connected through the fourth resistor to the gate of the field effect transistor.

Недостатком известного устройства является низкая надежность, в связи с тем что при малых длительностях отпирающих импульсов на затворе полевого транзистора, например в режиме холостого хода, система управления преобразователем постоянного напряжения теряет устойчивость регулирования и на выходе устройства возникают пульсации напряжения, превышающие предельно допустимые.A disadvantage of the known device is its low reliability, due to the fact that at short durations of the unlocking pulses on the gate of the field effect transistor, for example, in idle mode, the control system of the DC-DC converter loses control stability and voltage ripples exceeding the maximum allowable occur at the device output.

Наиболее близким к предлагаемому является однотактный преобразователь постоянного напряжения (Datasheet search site Motorola analog IC device data UC3842A/D. High performance current mode controllers), содержащий трансформатор, вторичные обмотки которого подключены через диодные выпрямители к выходным выводам одного или нескольких выходов преобразователя, шунтированным конденсаторами фильтра, начало первичной обмотки подсоединено к первому входному выводу, а конец - к стоку полевого транзистора, исток которого подсоединен к общему входному выводу и к началу обмотки обратной связи трансформатора, соединенной через выпрямительный диод с конденсатором фильтра, параллельно которому включен делитель обратной связи, средний вывод которого подключен к эмиттеру регулирующего транзистора, база которого подсоединена к среднему выводу последовательной цепи из резистора и стабилитрона, включенной между соответственно первым и общим входными выводами, времязадающий конденсатор, первый вывод которого подключен к общему входному выводу, а второй вывод - через первый резистор к коллектору регулирующего транзистора и через последовательную цепь из второго и третьего резисторов к первому входному выводу, первая КМОП ИС логического инвертора, вход которой подключен к коллектору регулирующего транзистора, а выход - к первому входу логической схемы И, второй вход которой подключен к выходу второй КМОП ИС логического инвертора, а выход - ко входу третьей КМОП ИС логического инвертора, выход которой соединен через четвертый резистор с затвором полевого транзистора и через первый встречно включенный диод с точкой соединения второго и третьего резисторов.Closest to the proposed one is a single-ended DC-DC converter (Datasheet search site Motorola analog IC device data UC3842A / D. High performance current mode controllers), containing a transformer, the secondary windings of which are connected through diode rectifiers to the output terminals of one or more outputs of the converter, shunted by capacitors filter, the beginning of the primary winding is connected to the first input terminal, and the end is to the drain of the field effect transistor, the source of which is connected to a common input terminal and to the beginning of the feedback winding a transformer connected through a rectifier diode to a filter capacitor, in parallel with which a feedback divider is connected, the middle terminal of which is connected to the emitter of a control transistor, the base of which is connected to the middle terminal of a series circuit of a resistor and a zener diode connected between the first and common input terminals, respectively, a timing capacitor , the first terminal of which is connected to the common input terminal, and the second terminal is through the first resistor to the collector of the regulating transistor and through a serial circuit from the second and third resistors to the first input output, the first CMOS IC of the logic inverter, the input of which is connected to the collector of the control transistor, and the output to the first input of the logic circuit AND, the second input of which is connected to the output of the second CMOS IC of the logic inverter, and the output - to the input of the third CMOS IC of the logical inverter, the output of which is connected through the fourth resistor to the gate of the field effect transistor and through the first counter-active diode with the connection point of the second and third resistors.

Недостатком известного устройства является то, что при малых длительностях отпирающих импульсов на затворе полевого транзистора, например в режиме холостого хода, напряжение во времязадающих цепях становится соизмеримым с напряжением помехи и система регулирования преобразователем постоянного напряжения теряет устойчивость, при этом на выходе устройства возникают пульсации напряжения, превышающие предельно допустимые.A disadvantage of the known device is that at short durations of the gate pulses on the gate of the field-effect transistor, for example, in idle mode, the voltage during the drive circuits becomes comparable with the interference voltage and the control system of the DC / DC converter loses stability, and voltage ripples occur at the output of the device, exceeding the maximum permissible.

Задачей изобретения является исключение потери устойчивости регулирования в режиме холостого хода и повышение надежности устройства в целом.The objective of the invention is to eliminate the loss of stability of regulation in idle mode and to increase the reliability of the device as a whole.

Поставленная задача достигается тем, что в однотактный преобразователь постоянного напряжения введена последовательная RC- цепь, включенная между выходом логической схемы И и входом первой КМОП ИС логического инвертора. При этом в предложенном устройстве для повышения коэффициента стабилизации выходного напряжения может быть введен второй регулирующий транзистор, базо-коллекторный переход которого включен параллельно базо-коллекторному переходу первого регулирующего транзистора, а базо-эмиттерный переход соединен через узел гальванической развязки с одним из выходных выводов.The task is achieved by the fact that a serial RC-circuit is inserted into the single-ended DC-DC converter, connected between the output of the logic circuit And and the input of the first CMOS IC of the logic inverter. At the same time, in the proposed device, to increase the stabilization coefficient of the output voltage, a second control transistor can be introduced, the base-collector junction of which is connected in parallel with the base-collector junction of the first control transistor, and the base-emitter junction is connected through a galvanic isolation unit to one of the output terminals.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На рисунках 1, 2 приведена схема электрическая однотактного преобразователя постоянного напряжения и его вариантов, на рисунке 3 - диаграммы токов и напряжений на элементах устройства.Figures 1, 2 show an electric circuit of a single-cycle DC-DC converter and its variants, Fig. 3 - diagrams of currents and voltages on the elements of the device.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий трансформатор 1, вторичные обмотки которого подключены через диодные выпрямители 2 к выходным выводам одного или нескольких выходов преобразователя, шунтированным конденсаторами фильтра 3, начало первичной обмотки 4 подсоединено к первому входному выводу, а конец - к стоку полевого транзистора 5, исток которого подсоединен к общему входному выводу и к началу обмотки обратной связи 6 трансформатора 1, соединенной через выпрямительный диод 7 с конденсатором фильтра 8, параллельно которому включен делитель обратной связи 9, средний вывод которого подключен к эмиттеру регулирующего транзистора 10, база которого подсоединена к среднему выводу последовательной цепи из резистора и стабилитрона 11, включенной между соответственно первым и общим входными выводами, времязадающий конденсатор 12, первый вывод которого подключен к общему входному выводу, а второй вывод - через первый резистор 13 к коллектору регулирующего транзистора 10 и через последовательную цепь из второго 14 и третьего 15 резисторов к первому входному выводу, первая КМОП ИС логического инвертора 16, вход которой подключен к коллектору регулирующего транзистора 10, а выход - к первому входу логической схемы И 17, второй вход которой подключен к выходу второй КМОП ИС логического инвертора 18, а выход - ко входу третьей КМОП ИС логического инвертора 19, выход которой соединен через четвертый резистор 20 с затвором полевого транзистора 5 и через первый встречно включенный диод 21 - с точкой соединения второго 14 и третьего 15 резисторов, в котором с целью повышения надежности введена последовательная RC цепь 22, включенная между выходом логической схемы И 17 и входом первой КМОП ИС логического инвертора 16, соединенной через прямовключенный второй диод 23 с выходом второй КМОП ИС логического инвертора 18, вход которой через пятый резистор 24 соединен с концом обмотки обратной связи 6 трансформатора 1.A single-ended DC-voltage converter containing a transformer 1, the secondary windings of which are connected through diode rectifiers 2 to the output terminals of one or more converter outputs, shunted by filter capacitors 3, the beginning of the primary winding 4 is connected to the first input terminal, and the end to the drain of the field-effect transistor 5, the source of which is connected to a common input terminal and to the beginning of the feedback winding 6 of the transformer 1, connected through a rectifying diode 7 with a filter capacitor 8, parallel about which a feedback divider 9 is included, the middle terminal of which is connected to the emitter of the regulating transistor 10, the base of which is connected to the middle terminal of the serial circuit from the resistor and the zener diode 11 connected between the first and common input terminals, a timing capacitor 12, the first terminal of which is connected to a common input terminal, and the second terminal through the first resistor 13 to the collector of the regulating transistor 10 and through a serial circuit from the second 14 and third 15 resistors to the first input pin ode, the first CMOS IC of the logic inverter 16, the input of which is connected to the collector of the regulating transistor 10, and the output to the first input of the logic circuit 17, the second input of which is connected to the output of the second CMOS IC of the logic inverter 18, and the output to the input of the third CMOS IC logical inverter 19, the output of which is connected through the fourth resistor 20 to the gate of the field-effect transistor 5 and through the first on-time diode 21 - with the connection point of the second 14 and third 15 resistors, in which a serial RC circuit is introduced to increase reliability s 22 included between the output of the AND circuit 17 and the input of the first CMOS logic inverter IC 16 is connected through pryamovklyuchenny second diode 23 to output a second CMOS logic inverter IC 18 having its input through a fifth resistor 24 is connected to the end of the feedback winding 6 of the transformer 1.

На рисунке 2 приведен пример выполнения однотактного преобразователя постоянного напряжения, в котором для повышения коэффициента стабилизации выходного напряжения введен второй регулирующий транзистор 25, базо-коллекторный переход которого включен параллельно базо-коллекторному переходу первого регулирующего транзистора 10, а базо-эмиттерный переход соединен через узел гальванической развязки 26 с выходными выводами одного из выходов преобразователя.Figure 2 shows an example of a single-cycle DC-DC converter, in which, to increase the stabilization coefficient of the output voltage, a second control transistor 25 is introduced, the base-collector junction of which is connected in parallel with the base-collector junction of the first control transistor 10, and the base-emitter junction is connected through a galvanic unit isolation 26 with the output terminals of one of the outputs of the Converter.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения (рисунок 1) работает следующим образом.A single-cycle DC-DC converter (Figure 1) works as follows.

Рассмотрим работу устройства в установившемся режиме. Допустим в начальный момент времени t0 (Рисунок 3) идет процесс заряда выходного конденсаторов фильтра 3 от вторичных обмоток трансформатора 1. В этом случае полевой транзистор 5 закрыт и на его стоке 27 имеется высокое напряжение, а на вход второй КМОП ИС логического инвертора 18 от обмотки обратной связи 6 трансформатора 1 поступает высокое напряжение 28 через пятый резистор 24, эквивалентное логической 1. На выходе второй КМОП ИС логического инвертора 18 имеется низкое напряжение 29, эквивалентное логическому 0, которое поступает на второй вход логической схемы И 17 и через второй диод 23 формирует на входе первой КМОП ИС логического инвертора 16 низкое напряжение 31, эквивалентное логическому 0. При этом на выходе логической схемы И 17 будет напряжение 33, эквивалентное логической 1, а на затвор полевого транзистора 5 от третьей КМОП ИС логического инвертора 19 подается низкое напряжение 34, которое через первый диод 21 и второй резистор 14 обнуляет напряжение 30 на времязадающем конденсаторе 12. При этом напряжение на конденсаторе последовательной RC-цепи 22 близко к напряжению питания КМОП ИС.Consider the operation of the device in steady state. Suppose that at the initial time t 0 (Figure 3) the process of charging the output capacitors of the filter 3 from the secondary windings of the transformer 1 is in progress. In this case, the field-effect transistor 5 is closed and there is a high voltage on its drain 27, and the input of the second CMOS of the logic inverter 18 from feedback winding 6 of transformer 1 receives a high voltage 28 through the fifth resistor 24, equivalent to logic 1. At the output of the second CMOS of the logic inverter 18, there is a low voltage 29, equivalent to logic 0, which is fed to the second input of the logical circuit And 17 and through the second diode 23 generates at the input of the first CMOS IC of the logic inverter 16 a low voltage 31 equivalent to logic 0. At the same time, the output of the logic circuit And 17 will be voltage 33, equivalent to logical 1, and to the gate of the field-effect transistor 5 from the third The CMOS IC of the logic inverter 19 is supplied with a low voltage 34, which, through the first diode 21 and the second resistor 14, resets the voltage 30 to the timing capacitor 12. The voltage on the capacitor of the serial RC circuit 22 is close to the supply voltage of the CMOS ICs.

В момент времени t1 энергия, накопленная в трансформаторе 1 в предыдущий цикл, полностью переходит в конденсаторы 3 фильтров, и напряжение на обмотках трансформатора 1 изменяет свою полярность. На вход второй КМОП ИС логического инвертора 18 от обмотки обратной связи 6 трансформатора 1 поступает через пятый резистор 24 низкое напряжение 28, эквивалентное логическому 0. На выходе второй КМОП ИС логического инвертора 18 появляется высокое напряжение 29, эквивалентное логической 1, при этом на первом входе логической схемы И 17 уже имеется напряжение 32, эквивалентное логической 1 и, следовательно, на выходе логической схемы И 17 появляется напряжение, эквивалентное логическому 0, которое через третьей КМОП ИС логического инвертора 19 отпирает полевой транзистор 5, и в трансформаторе 1 начинается процесс накопление энергии от источника входного напряжения. Одновременно запирается первый диод 21 и на времязадающем конденсаторе 12 начинает формироваться пилообразное напряжение 30 через цепь из второго 14 и третьего 15 резисторов. Кроме этого, напряжение отрицательного фронта 33 с выхода логической схемы И 17 через последовательную RC цепь 22, постоянная времени которой гораздо меньше чем постоянная времени конденсатора 12 и цепи из второго 14 и третьего 15 резисторов, подается на вход первой КМОП ИС логического инвертора 16, где суммируется с напряжением пилообразного напряжения на времязадающем конденсаторе 12 и напряжением обратной связи, формирующимся на первом резисторе 13, величина которого определяется величиной тока в коллекторной цепи регулирующего транзистора 10, пропорционального величине отклонения выходного напряжения преобразователя от заданного значения.At time t 1, the energy stored in the transformer 1 in the previous cycle, is completely transferred to the capacitors 3 of the filters, and the voltage on the windings of the transformer 1 changes its polarity. At the input of the second CMOS IC of the logic inverter 18 from the feedback winding 6 of the transformer 1, a low voltage 28, equivalent to logic 0, is supplied through the fifth resistor 24. A high voltage 29, equivalent to logic 1, appears at the output of the second CMOS IC of the logic inverter 18, while the first input logic AND 17 there is already a voltage 32, equivalent to logic 1 and, therefore, the output of logic AND 17 receives a voltage equivalent to logic 0, which is unlocked through the third CMOS IC of the logic inverter 19 FET 5 and the transformer 1 starts the process of energy accumulation to the input voltage source. At the same time, the first diode 21 is locked and a sawtooth voltage 30 begins to form on the time-varying capacitor 12 through a chain of second 14 and third 15 resistors. In addition, the voltage of the negative edge 33 from the output of the logic circuit And 17 through a serial RC circuit 22, the time constant of which is much less than the time constant of the capacitor 12 and the circuit of the second 14 and third 15 resistors, is fed to the input of the first CMOS IC of the logical inverter 16, where is summed with the voltage of the sawtooth voltage at the timing capacitor 12 and the feedback voltage formed on the first resistor 13, the value of which is determined by the magnitude of the current in the collector circuit of the regulating transistor 10 proportional to the deviation of the output voltage of the converter from the set value.

По мере заряда времязадающего конденсатора 12 напряжение 31 на входе первой КМОП ИС логического инвертора 16 достигает в момент времени t2 порога срабатывания КМОП ИС логического инвертора и напряжение на его выходе из положения логической 1 переходит в положение логического 0, а на выходе логической схемы И 17 - из положения логического 0 в положение логической 1. Указанный положительный фронт напряжения 33 через последовательную RC цепь 22 поступает на вход первой КМОП ИС логического инвертора 16 и форсирует переход указанного напряжения из положения логического 0 в положение логической 1, предотвращая возбуждение логических КМОП ИС при медленном переходе входного напряжения через порог срабатывания.As the time-consuming capacitor 12 is charged, the voltage 31 at the input of the first CMOS IC of the logical inverter 16 reaches the response threshold of the CMOS IC of the logical inverter at time t 2 and the voltage at its output from the logical 1 position goes to the logical 0 position, and the output of the logic circuit And 17 - from the position of the logical 0 to the position of the logical 1. The specified positive voltage front 33 through the serial RC circuit 22 is fed to the input of the first CMOS IC of the logic inverter 16 and forces the transition of the specified voltage from the polo logic 0 to logic 1, preventing the excitation of logical CMOS ICs when the input voltage slowly passes through the threshold.

Напряжение логической 1 с выхода логической схемы И 17 формирует на выходе третьей КМОП ИС логического инвертора 19 низкое напряжение 34 логического 0, которое запирает полевой транзистор 5 и через второй диод 21 и второй резистор 14 разряжает 30 времязадающий конденсатор 12. По мере запирания полевого транзистора 5 напряжение на его стоке возрастает, а напряжение 28 на выходных обмотках и на обмотке обратной связи 6 в момент времени t3 меняет полярность и при возрастании выше порога срабатывания второй КМОП ИС логического инвертора 18, в момент времени t3, на второй вход логической схемы И 17 поступает логический 0, фиксирующий запирающее напряжение 34 на выходе третьей КМОП ИС логического инвертора 19. Кроме этого, напряжение 31 на входе первой КМОП ИС логического инвертора 16, благодаря наличию первого диода 23, снижается ниже порога срабатывания КМОП ИС логического инвертора и напряжение на его выходе переходит из положения логической 1 в положение логического 0, а напряжение на конденсаторе последовательной RC цепи 22 становится близко к напряжению питания КМОП ИС.The logic 1 voltage from the output of the logic circuit And 17 generates at the output of the third CMOS IC of the logic inverter 19 a low voltage 34 of the logical 0, which closes the field-effect transistor 5 and discharges a 30 timing capacitor 12 through the second diode 21 and the second resistor 14. As the field-effect transistor 5 closes voltage at its drain rises, and the voltage at the output winding 28 and feedback 6 at time t 3 and the coil reverses the polarity with increasing higher switching threshold of the second inverter CMOS logic IC 18, a time point audio t 3, the second input of AND gate 17 receives a logic 0, the fixing blocking voltage 34 at the output of the third CMOS inverter logic IC 19. In addition, the voltage at the input 31 of the first IP CMOS logic inverter 16, due to the presence of the first diode 23 decreases below the threshold of operation of the CMOS IC of the logical inverter and the voltage at its output goes from the position of the logical 1 to the position of the logical 0, and the voltage on the capacitor of the serial RC circuit 22 becomes close to the supply voltage of the CMOS IC.

Далее начинается медленный процесс передачи энергии, накопленной в трансформаторе 1, от вторичных обмоток через диодные выпрямители 2 к выходным выводам, шунтированным конденсаторами фильтра 3 до момента времени t4, когда начинается новый цикл работы однотактного преобразователя постоянного напряжения.Next, the slow process of transferring the energy stored in the transformer 1 from the secondary windings through the diode rectifiers 2 to the output terminals shunted by the filter capacitors 3 until the time t 4 , when a new cycle of operation of a single-cycle DC voltage converter begins, begins.

При изменении входного напряжения или выходного тока для поддержания выходного напряжения на заданном уровне время накопления энергии в трансформаторе 1 меняется. На рисунке 3 показаны диаграммы напряжений соответственно при нормальной работе однотактного преобразователя постоянного напряжения, в режиме холостого хода и при минимально допустимом входном напряжении и максимальной нагрузке.When changing the input voltage or output current to maintain the output voltage at a given level, the energy storage time in the transformer 1 changes. Figure 3 shows the voltage diagrams, respectively, during normal operation of a single-cycle DC-DC converter, in idle mode and at the minimum allowable input voltage and maximum load.

Как видно из диаграмм на рисунке 3, в заявленном устройстве при малых длительностях отпирающих импульсов на затворе полевого транзистора время отпирания определяется не времязадающим конденсатором 12, а постоянной времени последовательной RC цепи 22, при этом амплитуда напряжения на входе первой КМОП ИС логического инвертора 16 не изменяется и, следовательно, система регулирования работает в заданном устойчивом режиме, так как напряжения помехи в этом случае, как и при нормальном режиме работы, гораздо меньше амплитуды рабочих напряжений.As can be seen from the diagrams in Figure 3, in the claimed device, for short duration of the gate pulses on the gate of the field-effect transistor, the gate time is determined not by the timing capacitor 12, but by the time constant of the serial RC circuit 22, while the voltage amplitude at the input of the first CMOS of the logic inverter 16 does not change and, therefore, the control system operates in a given stable mode, since the interference voltage in this case, as in normal operation, is much less than the amplitude of the operating voltage.

Таким образом, введение последовательная RC цепи 22, включенной между выходом логической схемы И 17 и входом первой КМОП ИС логического инвертора 16, соединенным через прямовключенный второй диод 23 с выходом второй КМОП ИС логического инвертора 18, вход которой через пятый резистор 24 соединен с концом обмотки обратной связи 6 трансформатора 1, позволило повысить надежность устройства.Thus, the introduction of a serial RC circuit 22 connected between the output of the logic circuit And 17 and the input of the first CMOS IC of the logic inverter 16 connected through a direct-connected second diode 23 with the output of the second CMOS IC of the logic inverter 18, the input of which through the fifth resistor 24 is connected to the end of the winding feedback 6 transformer 1, has improved the reliability of the device.

Для повышения коэффициента стабилизации выходного напряжения однотактного преобразователя постоянного напряжения обратная связь может быть взята с одного из выходов. На рисунке 2 приведен пример выполнения такого устройства, в котором введен второй регулирующий транзистор 25, управляющий переход которого соединен через узел гальванической развязки 26 с одним из выходных выводов устройства. Таким образом, происходит стабилизация напряжения с учетом внутреннего сопротивления обмоток трансформатора 1 и диодного выпрямителя 2.To increase the stabilization coefficient of the output voltage of a single-cycle DC-DC converter, feedback can be taken from one of the outputs. Figure 2 shows an example implementation of such a device in which a second control transistor 25 is introduced, the control transition of which is connected through a galvanic isolation unit 26 to one of the output terminals of the device. Thus, the voltage is stabilized taking into account the internal resistance of the windings of the transformer 1 and the diode rectifier 2.

Техническим результатом от использования предлагаемого технического решения является исключение потери устойчивости регулирования в режиме холостого хода и повышение надежности устройства в целом.The technical result from the use of the proposed technical solution is to eliminate the loss of stability of regulation in idle mode and to increase the reliability of the device as a whole.

Claims (2)

1. Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий трансформатор, вторичные обмотки которого подключены через диодные выпрямители к выходным выводам одного или нескольких выходов преобразователя, шунтированным конденсаторами фильтра, начало первичной обмотки подсоединено к первому входному выводу, а конец - к стоку полевого транзистора, исток которого подсоединен к общему входному выводу и к началу обмотки обратной связи трансформатора, соединенной через выпрямительный диод с конденсатором фильтра, параллельно которому включен делитель обратной связи, средний вывод которого подключен к эмиттеру регулирующего транзистора, база которого подсоединена к среднему выводу последовательной цепи из резистора и стабилитрона, включенной между соответственно первым и общим входными выводами, времязадающий конденсатор, первый вывод которого подключен к общему входному выводу, а второй вывод - через первый резистор к коллектору регулирующего транзистора и через последовательную цепь из второго и третьего резисторов к первому входному выводу, первая КМОП ИС логического инвертора, вход которой подключен к коллектору регулирующего транзистора, а выход - к первому входу логической схемы И, второй вход которой подключен к выходу второй КМОП ИС логического инвертора, а выход - ко входу третьей КМОП ИС логического инвертора, выход которой соединен через четвертый резистор с затвором полевого транзистора и через первый встречно включенный диод - с точкой соединения второго и третьего резисторов, отличающийся тем, что с целью повышения надежности введена последовательная RC-цепь, включенная между выходом логической схемы И и входом первой КМОП ИС логического инвертора, соединенной через прямовключенный второй диод с выходом второй КМОП ИС логического инвертора, вход которой через пятый резистор соединен с концом обмотки обратной связи трансформатора.1. A single-phase DC-voltage converter containing a transformer, the secondary windings of which are connected through diode rectifiers to the output terminals of one or more converter outputs, shunted by filter capacitors, the beginning of the primary winding is connected to the first input terminal, and the end to the drain of the field-effect transistor, the source of which is connected to the common input terminal and to the beginning of the transformer feedback winding connected through a rectifier diode to the filter capacitor, in parallel which The feedback divider is included, the average output of which is connected to the emitter of the control transistor, the base of which is connected to the average output of the series circuit from the resistor and the zener diode connected between the first and the common input terminals, a timing capacitor, the first output of which is connected to the common input output, and the second output is through the first resistor to the collector of the regulating transistor and through a serial circuit from the second and third resistors to the first input output, the first CMOS IC l logical inverter, the input of which is connected to the collector of the regulating transistor, and the output is connected to the first input of the logic circuit I, the second input of which is connected to the output of the second CMOS IC of the logical inverter, and the output is to the input of the third CMOS IC of the logical inverter, the output of which is connected through the fourth resistor with the gate of the field-effect transistor and through the first on-board diode - with the connection point of the second and third resistors, characterized in that in order to increase reliability, a serial RC circuit connected between the output the house of the logic circuit AND and the input of the first CMOS IC of the logical inverter connected via a direct-connected second diode to the output of the second CMOS IC of the logical inverter, the input of which through the fifth resistor is connected to the end of the feedback winding of the transformer. 2. Однотактный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что для повышения коэффициента стабилизации выходного напряжения в устройство введен второй регулирующий транзистор, база-коллекторный переход которого включен параллельно база-коллекторному переходу первого регулирующего транзистора, а база-эмиттерный переход соединен через узел гальванической развязки с выходными выводами одного из выходов преобразователя. 2. The single-phase converter according to claim 1, characterized in that to increase the stabilization coefficient of the output voltage, a second control transistor is introduced into the device, the base-collector junction of which is connected in parallel with the base-collector junction of the first control transistor, and the base-emitter junction is connected through a galvanic unit isolation with the output terminals of one of the outputs of the Converter.
RU2014146366/07A 2014-11-18 2014-11-18 Single-step dc voltage converter RU2563976C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014146366/07A RU2563976C1 (en) 2014-11-18 2014-11-18 Single-step dc voltage converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014146366/07A RU2563976C1 (en) 2014-11-18 2014-11-18 Single-step dc voltage converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2563976C1 true RU2563976C1 (en) 2015-09-27

Family

ID=54250902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014146366/07A RU2563976C1 (en) 2014-11-18 2014-11-18 Single-step dc voltage converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2563976C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU174179U1 (en) * 2017-03-30 2017-10-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) One-stroke flyback stabilized DC / DC converter for capacitor ignition modules
RU2759119C1 (en) * 2020-09-29 2021-11-09 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") Single-stroke dc voltage converter

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4443839A (en) * 1980-12-23 1984-04-17 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Single ended, separately driven, resonant DC-DC converter
RU2031530C1 (en) * 1992-05-14 1995-03-20 Игорь Григорьевич Пономарев Single-cycle constant voltage converter
RU2069444C1 (en) * 1992-08-21 1996-11-20 Уральское отделение Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта Single-ended stabilizing dc voltage changer
US5757626A (en) * 1996-06-21 1998-05-26 Delta Electronics Inc. Single-stage, single-switch, islolated power-supply technique with input-current shaping and fast output-voltage regulation
US6304463B1 (en) * 1999-05-07 2001-10-16 Power-One, Inc. Single-ended forward converter circuit with quasi-optimal resetting for synchronous rectification
RU2297089C2 (en) * 2005-06-06 2007-04-10 Открытое акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" Single-ended reversible dc voltage converter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4443839A (en) * 1980-12-23 1984-04-17 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Single ended, separately driven, resonant DC-DC converter
RU2031530C1 (en) * 1992-05-14 1995-03-20 Игорь Григорьевич Пономарев Single-cycle constant voltage converter
RU2069444C1 (en) * 1992-08-21 1996-11-20 Уральское отделение Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта Single-ended stabilizing dc voltage changer
US5757626A (en) * 1996-06-21 1998-05-26 Delta Electronics Inc. Single-stage, single-switch, islolated power-supply technique with input-current shaping and fast output-voltage regulation
US6304463B1 (en) * 1999-05-07 2001-10-16 Power-One, Inc. Single-ended forward converter circuit with quasi-optimal resetting for synchronous rectification
RU2297089C2 (en) * 2005-06-06 2007-04-10 Открытое акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" Single-ended reversible dc voltage converter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU174179U1 (en) * 2017-03-30 2017-10-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) One-stroke flyback stabilized DC / DC converter for capacitor ignition modules
RU2759119C1 (en) * 2020-09-29 2021-11-09 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") Single-stroke dc voltage converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11848603B2 (en) Auxiliary power supply apparatus and method for isolated power converters
US9787194B2 (en) Primary side regulated isolation voltage converter
US9812856B2 (en) Modulation mode control circuit, switch control circuit including the modulation mode control circuit and power supply device including the switch control circuit
US20170033697A1 (en) Voltage peak detection circuit and detection method
US7800923B2 (en) Offline synchronous switching regulator
US20180337610A1 (en) PWM Controlled Resonant Converter
US20150189706A1 (en) Led power supply with small dimming ratio control and control method thereof
US9343971B2 (en) Synchronous VCC generator for switching voltage regulator
US20170373602A1 (en) Current limit peak regulation circuit for power converter with low standby power dissipation
US20110157919A1 (en) Vcc generator for switching regulator
CN110932553B (en) Power supply control apparatus
CN104980050A (en) System and Method for Switched-Mode Power Supply
CN110999053A (en) Adjustable power supply device for supplying power to power switch control device
US10756636B2 (en) Power control device switchable between multiple operating modes having different power consumption
CN109067206B (en) AC-DC power supply and control circuit of synchronous rectifier tube thereof
RU2563976C1 (en) Single-step dc voltage converter
US9590615B1 (en) Integrated circuit and switching power-supply device performing output control through switching operation
US10141867B2 (en) Switching control circuit with signal process to accommodate the synchronous rectifier of power converters
CN103904897A (en) Switch power supply control circuit, switch power supply, leading-edge detection circuit and method
US10924020B1 (en) Prestart control circuit for a switching power converter
CN115473438A (en) Power converter of isolating switch
RU2759119C1 (en) Single-stroke dc voltage converter
US20190074692A1 (en) Control Feedback Loop Design with Fast Transient Response for Multi-level Converter
RU2541519C1 (en) Stabilised dc voltage converter
Hou et al. On-chip accurate primary-side output current estimator for flyback LED driver control