RU2743574C1 - Forward converter with synchronous rectification and active overvoltage limitation - Google Patents
Forward converter with synchronous rectification and active overvoltage limitation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2743574C1 RU2743574C1 RU2020129889A RU2020129889A RU2743574C1 RU 2743574 C1 RU2743574 C1 RU 2743574C1 RU 2020129889 A RU2020129889 A RU 2020129889A RU 2020129889 A RU2020129889 A RU 2020129889A RU 2743574 C1 RU2743574 C1 RU 2743574C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitor
- transistor
- synchronous rectifier
- drain
- mos transistor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates
Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям с низким 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 low input voltage, converting direct voltage to direct voltage, and can be used in power supply systems for devices in radio engineering, automation and computer technology.
Технический уровеньTechnical level
В настоящее время развитие преобразователей электрической энергии – основных узлов источников вторичного электропитания – идет по пути миниатюризации, повышения КПД и уменьшению радиопомех.At present, the development of electrical energy converters - the main units of secondary power supplies - is moving towards miniaturization, increasing efficiency and reducing radio interference.
Существует множество известных схемных решений источников вторичного электропитания на основе однотактного прямоходового преобразователя напряжения, например, однотактный преобразователь с прямым включением диода и активным ограничителем перенапряжения (П.Уринов, Ограничение напряжения на ключевом транзисторе в однотактных преобразователях, журнал «Силовая электроника», №1, 2004, стр.62-65, рис.5).There are many well-known circuit solutions for secondary power supplies based on a single-ended forward voltage converter, for example, a single-ended converter with a direct connection of a diode and an active surge suppressor (P.Urinov, Voltage limiting on a key transistor in single-ended converters, “Power Electronics” magazine, No. 1, 2004, pp. 62-65, fig. 5).
Недостатком схемы данного преобразователя являются большие потери мощности в выпрямительных диодах, что требует применения радиаторов, это увеличивает массу и габариты. Кроме того, потери мощности на выпрямительных диодах приводят к снижению КПД.The disadvantage of this converter circuit is the large power loss in the rectifier diodes, which requires the use of radiators, this increases the weight and dimensions. In addition, power losses in the rectifier diodes lead to a decrease in efficiency.
Известен также преобразователь с синхронным выпрямителем, управляемым от обмотки силового трансформатора (Миронов А.А., Твердов И. В., Кравченко М. Н., ООО «АЭИЭП» Синхронное выпрямление в модулях питания. [Электронный ресурс]. – URL: [http://tkd.com.ua/articles/tkd0108.html] (дата обращения 08.05.2020), рис.2а), состоящий из схемы управления и силовой цепи, включающей в себя импульсный трансформатор с двумя обмотками (первичная и вторичная), силового ключа (МДП-транзистор), ограничивающей RCD цепи (последовательно включенного диода с параллельно соединёнными конденсатором и резистором), синхронного выпрямителя (два МДП-транзистора), диода, двух защитных RC цепей (последовательно включенными резистором и конденсатором) дросселя и конденсатора фильтра.Also known is a converter with a synchronous rectifier controlled from the winding of a power transformer (Mironov AA, Tverdov IV, Kravchenko MN, LLC "AEIEP" Synchronous rectification in power modules. [Electronic resource]. - URL: [ http://tkd.com.ua/articles/tkd0108.html] (date of treatment 05/08/2020), Fig. 2a), consisting of a control circuit and a power circuit, including a pulse transformer with two windings (primary and secondary) , a power switch (MOS transistor), a limiting RCD circuit (a diode connected in series with a parallel connected capacitor and a resistor), a synchronous rectifier (two MOS transistors), a diode, two protective RC circuits (a resistor and a capacitor connected in series) of a choke and a filter capacitor ...
Недостатками схемы данного преобразователя являются перенапряжения на МДП-транзисторах, высокий уровень радиопомех, низкий КПД при достаточно больших массе и габаритах.The disadvantages of the circuit of this converter are overvoltages on MIS transistors, a high level of radio interference, low efficiency with a sufficiently large mass and dimensions.
На высоких частотах (более 100 кГц) очень трудно обеспечить хорошую магнитную связь между первичной и вторичной обмотками трансформатора, это приводит к увеличению индуктивности рассеяния, как в первичной, так и во вторичной обмотке трансформатора., а накопленная в ней энергия является причиной перенапряжений на стоке МДП-транзисторов при их выключении. Этот факт увеличивает риск выхода из строя МДП-транзистора, что вызывает необходимость либо использовать в данной схеме приборы с уникальными свойствами по быстродействию, перегрузочной способности, стойкости к вторичному пробою, либо вводить защитные цепи: первая RCD-цепь – шунтирует первичную обмотку трансформатора, вторая RC-цепь – шунтирует МДП-транзистор в первичной цепи, третья и RC-цепь – шунтирует МДП-транзистор во вторичной цепи. Отмеченные особенности ограничивают область применения данной схемы преобразователя.At high frequencies (more than 100 kHz) it is very difficult to ensure a good magnetic coupling between the primary and secondary windings of the transformer, this leads to an increase in the leakage inductance, both in the primary and in the secondary winding of the transformer, and the energy stored in it is the cause of overvoltage on the drain MIS transistors when they are turned off. This fact increases the risk of failure of the MIS transistor, which makes it necessary either to use devices with unique properties in speed, overload capacity, resistance to secondary breakdown in this circuit, or to introduce protective circuits: the first RCD circuit shunts the primary winding of the transformer, the second RC-circuit - bypasses the MOS-transistor in the primary circuit, the third and RC-circuit - bypasses the MOS-transistor in the secondary circuit. 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 decreases.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является преобразователь с резонансным переключением (И.Твердов, М.Кравченко, Модули питания с высоким КПД и широким диапазоном входных напряжений, журнал «Электронные компоненты» №8, 2012, стр.53-55), состоящий из схемы управления и силовой цепи, включающей в себя импульсный трансформатор с двумя обмотками (первичная и вторичная), силового ключа (МДП-транзистор), цепи активного ограничителя (последовательно включенный МДП-транзистор и конденсатор), синхронного выпрямителя (два МДП-транзистора), дроссель и конденсатор фильтра. 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, а затвор подключен к выводу схемы управления. Второй вывод схемы управления соединен с затвором второго МДП-транзистора исток которого также подключен ко второй входной клемме, а сток соединён к первому выводу конденсатора, который вторым выводом соединён к концу первичной обмотки.The closest analogue of the claimed invention is a converter with resonant switching (I. Tverdov, M. Kravchenko, Power modules with high efficiency and a wide range of input voltages, the journal "Electronic Components" No. 8, 2012, pp. 53-55), consisting of a circuit control and power circuit, which includes a pulse transformer with two windings (primary and secondary), a power switch (MOS transistor), an active limiter circuit (a series-connected MOS transistor and a capacitor), a synchronous rectifier (two MOS transistors), a choke and a filter capacitor. 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 gate is connected to the output of the control circuit. The second terminal of the control circuit is connected to the gate of the second MOS transistor, the source of which is also connected to the second input terminal, and the drain is connected to the first terminal of the capacitor, which is connected by the second terminal to the end of the primary winding.
К концу вторичной обмотки импульсного трансформатора подключен сток третьего МДП-транзистора, его затвор подключен к первому выводу схемы управления, а исток подключен к отрицательной обкладке выходного конденсатора и истоку четвёртого МДП транзистора, затвор которого подключен ко второму выводу схемы управления, а сток имеет соединение с началом вторичной обмотки и первым выводом дросселя входного фильтра, второй вывод дросселя имеет соединение с положительной обкладкой выходного конденсатора, подключенного к нагрузке.The drain of the third MOS transistor is connected to the end of the secondary winding of the pulse transformer, its gate is connected to the first terminal of the control circuit, and the source is connected to the negative plate of the output capacitor and the source of the fourth MOS transistor, the gate of which is connected to the second terminal of the control circuit, and the drain is connected to the beginning of the secondary winding and the first output of the choke of the input filter, the second output of the choke is connected to the positive plate of the output capacitor connected to the load.
Недостатками данного преобразователя являются перенапряжения на четвёртом МДП-транзисторе, приводящие к увеличению радиопомех и снижению КПД, при достаточно больших массе и габаритах.The disadvantages of this converter are overvoltages on the fourth MOS transistor, leading to an increase in radio interference and a decrease in efficiency, with a sufficiently large mass and dimensions.
Это связано с тем, что обмотки трансформатора обладают индуктивностью рассеяния, в которой при протекании тока запасается энергия являющаяся причиной перенапряжений на стоке МДП-транзисторов при их выключении. В данной схеме наиболее подвержен перегрузкам четвёртый МДП-транзистор, так как его отключение происходит с перегрузками по напряжению при высоком токе. Этот факт увеличивает риск выхода из строя МДП-транзистора, что вызывает необходимость либо использовать в данной схеме приборы с уникальными свойствами по быстродействию, перегрузочной способности, стойкости к вторичному пробою, либо вводить защитные цепи, например RC-цепи, между стоком и истоком третьего и четвёртого МДП-транзистора, но на резисторах защитных цепей будет рассеиваться значительная мощность, т.е. КПД преобразователя снижается. Отмеченные особенности снижают КПД преобразователя и приводят к увеличению массогабаритных характеристик.This is due to the fact that the transformer windings have leakage inductance, in which energy is stored during the flow of current, which is the cause of overvoltages on the drain of MIS transistors when they are turned off. In this circuit, the fourth MOS transistor is most susceptible to overloads, since it turns off with overvoltage at high current. This fact increases the risk of failure of the MOS transistor, which makes it necessary either to use devices with unique properties in this circuit in terms of speed, overload capacity, resistance to secondary breakdown, or to introduce protective circuits, for example, RC circuits, between the drain and the source of the third and the fourth MOS transistor, but considerable power will be dissipated on the resistors of the protective circuits, i.e. The efficiency of the converter decreases. The noted features reduce the efficiency of the converter and lead to an increase in weight and dimensions.
Кроме того, индуктивность рассеяния вторичной обмотки при запирании МДП-транзистора, образует колебательный контур, обладающий высокой частотой собственных колебаний, это является причиной увеличения радиопомех, а их уменьшение требует использования защитных RC-цепей и экранирования, что в свою очередь приведёт к уменьшению КПД и увеличению массогабаритных показателей. Отмеченные особенности увеличивают уровень радиопомех преобразователя и увеличивают массогабаритные показатели.In addition, the leakage inductance of the secondary winding, when the MOS transistor is turned off, forms an oscillating circuit with a high natural frequency, this is the reason for an increase in radio interference, and their reduction requires the use of protective RC circuits and shielding, which in turn will lead to a decrease in efficiency and increase in weight and dimensions. The noted features increase the level of radio interference of the converter and increase the weight and dimensions.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Технический результат изобретения – улучшение массогабаритных показателей преобразователя, увеличение его КПД и снижение радиопомех.The technical result of the invention is to improve the weight and size of the converter, increase its efficiency and reduce radio interference.
Технический результат достигается тем, что в преобразователь с резонансным переключением, состоящий из схемы управления и силовой цепи, включающей в себя импульсный трансформатор с двумя обмотками (первичная и вторичная), силовой ключ (МДП-транзистор), цепь активного ограничителя (последовательно включенный МДП-транзистор и конденсатор), синхронный выпрямитель (два МДП-транзистора), дроссель и конденсатор фильтра, введены демпфирующая цепь, образованная последовательно соединенными первым ограничивающим резистором и первым ограничивающим конденсатором, и активный ограничитель перенапряжений, состоящий из второго ограничивающего конденсатора, диода, дополнительного МДП-транзистора и второго ограничивающего резистора, при этом сток – исток первого МДП-транзистора синхронного выпрямителя зашунтирован демпфирующей цепью, а исток второго МДП-транзистора синхронного выпрямителя подключен через второй ограничивающий резистор к истоку дополнительного МДП-транзистора синхронного выпрямителя и катоду диода, анод которого соединён со стоком дополнительного МДП-транзистора причем между стоками второго МДП-транзистора синхронного выпрямителя и дополнительным МДП-транзистором включен второй ограничивающий конденсатора, затвор дополнительного МДП-транзистора подключен к концу третьей обмотки импульсного трансформатора, а начало третьей обмотки трансформатора подключено к выходному конденсатору фильтра.The technical result is achieved by the fact that a converter with resonant switching, consisting of a control circuit and a power circuit, which includes a pulse transformer with two windings (primary and secondary), a power switch (MOS transistor), an active limiter circuit (series-connected MIS- transistor and capacitor), a synchronous rectifier (two MOS transistors), a choke and a filter capacitor, a damping circuit formed by the first limiting resistor and the first limiting capacitor connected in series, and an active surge suppressor, consisting of a second limiting capacitor, a diode, an additional MIS- transistor and the second limiting resistor, while the drain - the source of the first MIS transistor of the synchronous rectifier is shunted by the damping circuit, and the source of the second MIS transistor of the synchronous rectifier is connected through the second limiting resistor to the source of the additional MIS transistor of the synchronous rectifier and to to the diode, the anode of which is connected to the drain of the additional MIS transistor, and the second limiting capacitor is connected between the drains of the second MIS transistor of the synchronous rectifier and the additional MIS transistor, the gate of the additional MIS transistor is connected to the end of the third winding of the pulse transformer, and the beginning of the third winding of the transformer is connected to the output capacitor of the filter.
ЧертежиBlueprints
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого прямоходового преобразователь с синхронным выпрямлением и активным ограничением., где приняты следующие обозначения:FIG. 1 shows a block diagram of the proposed forward converter with synchronous rectification and active limitation, where the following designations are adopted:
1 – входной конденсатор;1 - input capacitor;
2 – блок управления ШИМ;2 - PWM control unit;
3 – первый МДП-транзистор;3 - the first MOS transistor;
4 – второй МДП-транзистор;4 - second MOS transistor;
5 – конденсатор;5 - capacitor;
6 – импульсный трансформатор;6 - pulse transformer;
7 – блок управления синхронным выпрямителем;7 - synchronous rectifier control unit;
8 и 9 – МДП-транзистор, образующие синхронный выпрямитель;8 and 9 - MOS transistor, forming a synchronous rectifier;
10 – первый ограничивающий резистор;10 - the first limiting resistor;
11 – первый ограничивающий конденсатор;11 - the first limiting capacitor;
12 – второй ограничивающий конденсатор;12 - the second limiting capacitor;
13 – диод;13 - diode;
14 – дополнительный транзистор;14 - additional transistor;
15 – второй ограничивающий резистор;15 - the second limiting resistor;
16 – дроссель фильтра;16 - filter choke;
17 – конденсатор фильтра.17 - filter capacitor.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Прямоходовой преобразователь с синхронным выпрямлением и активным ограничением перенапряжений состоит из схемы управления, включающей в себя блок управления ШИМ 2 и блок управления синхронным выпрямителем 7, а так же силовой цепи, включающей в себя входной конденсатор 1, МДП-транзистор 3, активный ограничитель перенапряжений, состоящий из второго МДП-транзистора 4 и конденсатора 5, импульсный трансформатор 6, синхронный выпрямитель, образованный МДП-транзисторами 8 и 9, демпфирующую цепь, образованную первым ограничивающим резистором 10 и первым ограничивающим конденсатором 11, дроссель фильтра 16 и конденсатор фильтра 17, активный ограничитель перенапряжений, состоящий из второго ограничивающего конденсатора 12, диода 13, дополнительного транзистора 14 и второго ограничивающего резистора 15.The forward converter with synchronous rectification and active surge suppression consists of a control circuit that includes a
При этом входной конденсатор 1 включен между входных клемм, начало первичной обмотки импульсного трансформатора 6 подключено к положительной обкладке входного конденсатора, а её конец, через переход сток-исток первого МДП-транзистора 5 соединён с отрицательной обкладкой входного конденсатора, при этом затвор первого МДП-транзистора соединён с первым выводом блока управления ШИМ 2. Второй вывод блока управления ШИМ соединен с затвором второго МДП-транзистора 4, исток которого подключен к истоку первого МДП-транзистора, а стоком подключен через конденсатор 5 к концу первичной обмотки импульсного трансформатора. К концу вторичной обмотки импульсного трансформатора 6 подключен первый вывод блока управления синхронным выпрямителем 7 и сток МДП-транзистора 8, его затвор подключен ко второму выводу блока управления синхронным выпрямителем, а исток подключен к отрицательной обкладке конденсатора фильтра 17, который включен между выходных клемм. Сток-исток МДП-транзистора 8 зашунтирован демпфирующей цепью, образованной последовательным соединением первого ограничивающего резистора 10 и первого ограничивающего конденсатора 11. Третий вывод блока управления синхронным выпрямителем подключен к затвору МДП-транзистора 9, его исток соединён с истоком МДП-транзистора 8 и началом третьей обмотки импульсного трансформатора 6, а сток имеет соединение с началом вторичной обмотки импульсного трансформатора, четвёртым выводом блока управления синхронным выпрямителем и первым выводом дросселя фильтра 16, второй вывод которого соединён с положительной обкладкой конденсатора фильтра 17. Конец третьей обмотки импульсного трансформатора подключен к затвору дополнительного МДП-транзистора 14, исток которого подключен через второй ограничивающий резистор 15 к истоку МДП-транзистора 9 и катоду диода 13, анод которого соединён со стоком дополнительного МДП-транзистора, при этом, между стоками МДП-транзистора 9 и дополнительным МДП-транзистором включен второй ограничивающий конденсатора 12.In this case, the
Кроме того, схема прямоходового преобразователя с синхронным выпрямлением и активным ограничением охвачена обратной связью по напряжению, имеет защиту по току и пониженному входному напряжению (на фигуре не показаны).In addition, the forward converter circuit with synchronous rectification and active limitation is covered by voltage feedback, has protection for current and undervoltage (not shown in the figure).
Прямоходовой преобразователь с синхронным выпрямлением и активным ограничением работает следующим образом.A forward converter with synchronous rectification and active limiting works as follows.
При наличии входного напряжения UВХ на входных клеммах и подаче блоком управления ШИМ положительного импульса на затвор первого МДП-транзистора 3, он открывается, при этом второй МДП-транзистор 4 заперт. Начинает протекать ток по цепи: положительная входная клемма, первичная обмотка импульсного трансформатора 6, сток-исток первого МДП-транзистора 3, отрицательная входная клемма.If there is an input voltage UВХ at the input terminals and the PWM control unit supplies a positive pulse to the gate of the
К первичной обмотке импульсного трансформатора 6 прикладывается напряжение, которое трансформируется во вторичную его обмотку. Блоком управления синхронным выпрямителем подаётся положительный импульс на затвор МДП-транзистора 8, он открывается. Начинает протекать ток по цепи: начало вторичной обмотки импульсного трансформатора, дроссель фильтра, нагрузка (на фигуре не показана), исток-сток МДП-транзистора 8, конец вторичной обмотки импульсного трансформатора. Одновременно протекает ток и по цепи: начало вторичной обмотки импульсного трансформатора, второй ограничивающий конденсатор 12, диод 13, конец вторичной обмотки импульсного трансформатора. Кроме того, протекает ток еще и по цепи: начало вторичной обмотки импульсного трансформатора, второй ограничительный конденсатор 12, сток-исток дополнительного МДП-транзистора, второй ограничивающий резистор 15, конец вторичной обмотки импульсного трансформатора. Вследствие протекания тока через второй ограничивающий конденсатор 12 и диод 13 уменьшается скорость нарастания напряжения на вторичной обмотке импульсного трансформатора 6 и сток-исток четвёртого МДП-транзистора, что в свою очередь, приводит к уменьшению радиопомех. По завершении периода заряда второго ограничивающего конденсатора 12, начинается передача запасённой им энергии в нагрузку (на фигуре не показана), ток протекает по цепи: первая обкладка второго ограничивающего конденсатора 12, дроссель фильтра 16, нагрузка (на фигуре не показана), второй ограничивающий резистор 15, исток-сток дополнительного МДП-транзистора, второй вывод второго ограничивающего конденсатора 12. Это позволяет уменьшить амплитуду перенапряжений на стоке МДП-транзистора 9, при этом уменьшить потери мощности, соответственно, увеличив КПД, уменьшить массу и габариты. A voltage is applied to the primary winding of the
При подаче блоком управления ШИМ отрицательного импульса на затвор первого МДП-транзистора, он выключается, блок управления синхронным выпрямителем подаёт отрицательный импульс на затвор МДП-транзистора 8, он отключается, затем блок управления синхронным выпрямителем подаёт положительный импульс на затвор МДП-транзистора 9 и он включается. На конце третьей обмотки импульсного трансформатора формируется импульс, закрывающий дополнительный МДП-транзистор 14, кроме того, при переходном процессе, ток, протекающий через второй ограничивающий резистор 15, способствуют ускорению его закрытия. При выключении первого МДП-транзистора, ток через нагрузку не прекращается, он поддерживается за счет энергии, запасенной в дросселе фильтра, и протекает по цепи: дроссель фильтра, нагрузка (на фигуре не показана), исток-сток МДП-транзистора 9. При этом, МДП-транзистор 8 закрыт и к нему прикладывается напряжение, нарастание которого ограничивает демпфирующая цепь, заряжая первый ограничивающий конденсатор 11 с сопротивлением току первого ограничивающего резистора 10. Конденсатор фильтра 17 обеспечивает требуемые пульсации напряжения на нагрузке.When the PWM control unit sends a negative pulse to the gate of the first MIS transistor, it turns off, the synchronous rectifier control unit sends a negative pulse to the
После отключения первого МДП-транзистора, с фиксированной задержкой, блоком управления ШИМ подаётся сигнал на включение второго МДП-транзистора. Сумма тока индуктивности рассеяния и индуктивности намагничивания импульсного трансформатора протекает по цепи: начало первичной обмотки импульсного трансформатора, конденсатор 5, сток-исток второго МДП-транзистора, входной конденсатор, начало первичной обмотки, заряжая конденсатор 5. По завершении заряда конденсатора 5 происходит рекуперация запасённой энергии во входной конденсатор, по пути протекания тока: первый вывод конденсатора 5, первичная обмотка импульсного трансформатора, входной конденсатор 1, исток-сток второго МДП-транзистора, вторая обкладка конденсатора 5. After turning off the first MOS transistor, with a fixed delay, the PWM control unit sends a signal to turn on the second MOS transistor. The sum of the leakage inductance current and the magnetizing inductance of the pulse transformer flows through the circuit: the beginning of the primary winding of the pulse transformer,
При подаче блоком управления ШИМ сигнала отключающего второй МДП-транзистор 4 токи индуктивности намагничивания и индуктивности рассеяния отсутствуют или очень малы, напряжение на МДП-транзисторе уменьшается. С фиксированной задержкой, блоком управления ШИМ подаётся положительный импульс на затвор первого МДП-транзистора, он включается, блок управления синхронным выпрямителем подаёт отрицательный импульс на затвор МДП-транзистора 8, он выключается.When the PWM control unit sends a signal that turns off the
Цепь обратной связи по напряжению обеспечивает стабильность выходного напряжения (UВЫХ) в заданных пределах при изменении входного напряжения (UВХ) и тока нагрузки за счет широтно-импульсной модуляции напряжения первичной обмотки трансформатора 6 (обратная связь по напряжению обеспечивается тем, что на блок управления ШИМ подается напряжение с выходных клемм).The voltage feedback circuit ensures the stability of the output voltage (UOUT) within the specified limits when the input voltage (UBX) and load current change due to pulse-width modulation of the voltage of the primary winding of the transformer 6 (voltage feedback is provided by the fact that the PWM control unit is supplied voltage from output terminals).
Цепь защиты по напряжению обеспечивает отключение формирования импульсов при выходе входного напряжения за границы заданного диапазона (защита по напряжению обеспечивается блоком управления ШИМ совместно с резистивным делителем напряжения, включенным параллельно входному конденсатору).The voltage protection circuit disables the pulse generation when the input voltage goes beyond the specified range (voltage protection is provided by the PWM control unit in conjunction with a resistive voltage divider connected in parallel with the input capacitor).
Цепь защиты по току ограничивает ток сток-исток первого МДП-транзистора при пуске, и коротком замыкании (защита по току обеспечивается блоком управления ШИМ совместно с шунтирующим резистором, включенным между истоком первого МДП-транзистора и входным конденсатором).The current protection circuit limits the drain-source current of the first MOS transistor during start-up and short circuit (current protection is provided by the PWM control unit together with a shunt resistor connected between the source of the first MOS transistor and the input capacitor).
Введение в схему преобразователя с резонансным переключением демпфирующей цепи, состоящей из первого ограничивающего резистора 10 и первого ограничивающего конденсатора 11, позволило нивелировать погрешность емкостных характеристик сток-исток МДП-транзистора 8 и избавиться от колебательных процессов, как следствие уменьшить уровень радиопомех. А введение цепи ограничения перенапряжений, состоящей из второго ограничивающего конденсатора 12, диода 13, второго ограничивающего резистора 15, дополнительного МДП-транзистора 14, и третей обмотки импульсного трансформатора 6, привело к уменьшению максимального напряжения сток-исток МДП-транзистора 9 с одновременным уменьшением перегрузки по мощности и напряжению. Это позволило использовать МДП-транзистор с меньшим максимальным напряжением сток-исток, обладающий меньшими паразитными характеристиками, что привило к увеличению КПД на величину от 1,5 до 2,4%, а также, уменьшению массу и габаритов. Кроме того, уменьшен уровень радиопомех более чем на 3дБ.The introduction of a damping circuit consisting of the first limiting
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020129889A RU2743574C1 (en) | 2020-09-10 | 2020-09-10 | Forward converter with synchronous rectification and active overvoltage limitation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020129889A RU2743574C1 (en) | 2020-09-10 | 2020-09-10 | Forward converter with synchronous rectification and active overvoltage limitation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2743574C1 true RU2743574C1 (en) | 2021-02-20 |
Family
ID=74665916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020129889A RU2743574C1 (en) | 2020-09-10 | 2020-09-10 | Forward converter with synchronous rectification and active overvoltage limitation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2743574C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2817614C1 (en) * | 2022-10-24 | 2024-04-16 | Общество ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ЮГПРОМАВТОМАТИЗАЦИЯ" | Method of transmitting data through isolating transformer of single-cycle low-power supply voltage converter and device for implementation thereof |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6061255A (en) * | 1999-06-04 | 2000-05-09 | Astec International Limited | Drive circuit for synchronous rectifiers in isolated forward converter |
US6069802A (en) * | 1998-07-31 | 2000-05-30 | Priegnitz; Robert A. | Transformer isolated driver and isolated forward converter |
RU2380819C1 (en) * | 2008-12-18 | 2010-01-27 | Закрытое акционерное общество "Малое многопрофильное предприятие - ИРБИС" (ЗАО "ММП-ИРБИС") | Forward converter |
RU127545U1 (en) * | 2012-09-03 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ) | PULSE SECONDARY POWER SUPPLY |
RU2531375C2 (en) * | 2012-11-02 | 2014-10-20 | Закрытое акционерное общество "Связь инжиниринг" | Dc/dc converter |
RU2709453C2 (en) * | 2018-01-09 | 2019-12-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Эфре Поиск" | Quasi-resonance single-cycle forward-path voltage converter with switching at zero current |
-
2020
- 2020-09-10 RU RU2020129889A patent/RU2743574C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6069802A (en) * | 1998-07-31 | 2000-05-30 | Priegnitz; Robert A. | Transformer isolated driver and isolated forward converter |
US6061255A (en) * | 1999-06-04 | 2000-05-09 | Astec International Limited | Drive circuit for synchronous rectifiers in isolated forward converter |
RU2380819C1 (en) * | 2008-12-18 | 2010-01-27 | Закрытое акционерное общество "Малое многопрофильное предприятие - ИРБИС" (ЗАО "ММП-ИРБИС") | Forward converter |
RU127545U1 (en) * | 2012-09-03 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ) | PULSE SECONDARY POWER SUPPLY |
RU2531375C2 (en) * | 2012-11-02 | 2014-10-20 | Закрытое акционерное общество "Связь инжиниринг" | Dc/dc converter |
RU2709453C2 (en) * | 2018-01-09 | 2019-12-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Эфре Поиск" | Quasi-resonance single-cycle forward-path voltage converter with switching at zero current |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2817614C1 (en) * | 2022-10-24 | 2024-04-16 | Общество ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ЮГПРОМАВТОМАТИЗАЦИЯ" | Method of transmitting data through isolating transformer of single-cycle low-power supply voltage converter and device for implementation thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10284097B2 (en) | Apparatus and efficiency point tracking method for high efficiency resonant converters | |
US10833594B2 (en) | System and method of controlling a power converter having an LC tank coupled between a switching network and a transformer winding | |
US9876435B2 (en) | Gate drive apparatus for resonant converters | |
US9178438B2 (en) | Apparatus for resonant converters | |
US10644607B2 (en) | Auxiliary power supply apparatus and method for isolated power converters | |
US9350260B2 (en) | Startup method and system for resonant converters | |
US20200251992A1 (en) | Flyback power-converting device with zero-voltage switching and method for flyback converting power with zero-voltage switching | |
CN103095140B (en) | Switching power supply apparatus | |
US20070115697A1 (en) | Method of controlling DC-to-DC converter whereby switching control sequence applied to switching elements suppresses voltage surges at timings of switch-off of switching elements | |
EP1229635B1 (en) | Active gate clamp circuit for self driven synchronous rectifiers | |
CN213846230U (en) | Overcurrent protection circuit | |
CN113872428B (en) | Drive control circuit, method, equipment and medium of gallium nitride transistor | |
Biswas et al. | GaN based switched capacitor three-level buck converter with cascaded synchronous bootstrap gate drive scheme | |
JP2017099261A (en) | Ac/dc converter, drive circuit | |
Wang et al. | Design of high temperature gate driver for SiC MOSFET for EV motor drives | |
EP3934074B1 (en) | Power supply device without ringing effect | |
RU2743574C1 (en) | Forward converter with synchronous rectification and active overvoltage limitation | |
US20140198423A1 (en) | Current limiter circuit for control and protection of mosfet | |
RU99254U1 (en) | 2-PULSE CONVERTER WITH PULSE LOAD | |
US9917526B2 (en) | Method of driving FETs in saturating self-oscillating push-pull isolated DC-DC converter | |
US8564974B2 (en) | Switching power source apparatus | |
RU2242073C2 (en) | Storage battery charger | |
US20230090234A1 (en) | Systems and methods for reducing effects of leakage inductance in flyback dc-dc converters | |
RU2498489C1 (en) | High-frequency converter | |
Yamashita et al. | A board-mounted power supply module using a new low power dissipation-control IC |