RU68202U1

RU68202U1 - ADJUSTABLE DC / DC CONVERTER

Info

Publication number: RU68202U1
Application number: RU2007130818/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Федорович Коняхин; Евгений Владимирович Машуков; Петр Алексеевич Свиридов; Илья Петрович Селиверстов; Даниил Андреевич Шевцов
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Якорь-Проект"
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2007-11-10

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при проектировании вторичных источников электропитания. Техническая сущность: устройство содержит конверторную ячейку 1, к выходным выводам которой присоединен датчик напряжения, связанный с измерительным входом схемы управления 2. Датчик напряжения выполнен в виде соединенных по схеме токового зеркала транзисторов 4, 5 и измерительного резистора 3. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции и увеличении точности регулирования, достигается за счет повышения достоверности съема информации с датчика выходного напряжения при отсутствии непосредственной связи общих выводов блока управления и выхода схемы. Это происходит благодаря тому, что передача информации о выходном напряжении осуществляется через ток, а не через напряжение. Для улучшения переходных процессов при запуске преобразователя параллельно силовому переходу управляющего транзистора 4 и коллекторному резистору 8 включен конденсатор 9. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to electrical engineering and can be used in the design of secondary power supplies. Technical essence: the device contains a converter cell 1, to the output terminals of which a voltage sensor is connected, connected to the measuring input of the control circuit 2. The voltage sensor is made in the form of transistors 4, 5 connected to the current mirror circuit and a measuring resistor 3. The technical result, which consists in simplification design and increasing the accuracy of regulation, is achieved by increasing the reliability of information retrieval from the output voltage sensor in the absence of direct connection of the common conclusions b lock control and output circuit. This is due to the fact that the transmission of information about the output voltage is carried out through the current, and not through the voltage. To improve the transient processes when the converter is started, a capacitor 9 is included in parallel to the power transition of the control transistor 4 and the collector resistor 8. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при проектировании вторичных источников электропитания.The utility model relates to electrical engineering and can be used in the design of secondary power supplies.

Известна схема источника электропитания, выполненного в виде регулируемого преобразователя постоянного напряжения в постоянное, содержащего конверторную ячейку, управляемую блоком управления, измерительный вход которого подсоединен к измерительному резистору, входящему в состав датчика выходного напряжения, подключенного к выходным выводам. Общие выводы блока управления и конверторной ячейки объединены (1). Данное устройство, наиболее близкое к данной полезной модели, позволяет с высокой точностью регулировать (стабилизировать) выходное напряжение благодаря высокой степени достоверности информации, снимаемой с выходных цепей. Однако при отсутствии непосредственной связи общих цепей блока управления и силового каскада подобный съем информации о состоянии выходных цепей преобразователя трудно реализуем, т.к. при измерении сложно привести истинную величину выходного напряжения к измерительному входу блока управления, что ведет к усложнению схемы и снижению точности степени регулирования.A known circuit of a power supply made in the form of an adjustable DC-DC to DC converter, containing a converter cell controlled by a control unit, the measuring input of which is connected to a measuring resistor, which is part of the output voltage sensor connected to the output terminals. The common conclusions of the control unit and the converter cell are combined (1). This device, the closest to this utility model, allows you to accurately control (stabilize) the output voltage due to the high degree of reliability of the information taken from the output circuits. However, in the absence of a direct connection between the common circuits of the control unit and the power stage, such a reading of information about the state of the converter output circuits is difficult to implement, because when measuring, it is difficult to bring the true value of the output voltage to the measuring input of the control unit, which leads to a complication of the circuit and a decrease in the accuracy of the degree of regulation.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании данной полезной модели, является упрощение конструкции и увеличение точности регулирования путем повышения достоверности съема информации с датчика выходного напряжения при неэквопотенциальных общих выводах силового каскада и блока его управления.The technical result that can be achieved using this utility model is to simplify the design and increase the accuracy of regulation by increasing the reliability of information retrieval from the output voltage sensor with non-equipotential common conclusions of the power stage and its control unit.

Технический результат достигается за счет того, что в регулируемом преобразователе постоянного напряжения в постоянное, содержащем конверторную ячейку, входные выводы которой предназначены для подсоединения к источнику постоянного напряжения, выходные выводы - к нагрузке постоянного тока, а управляющие выводы - к блоку управления, измерительный вход которого подключен к первому выводу измерительного резистора, связанному с первым выходным выводом конверторной ячейки, при этом второй вывод измерительного резистора соединен с общим выводом блока управления (1), указанная связь первого вывода измерительного резистора с первым выходным выводом конверторной ячейки осуществлена через силовую цепь введенного исполнительного транзистора, соединенного с введенным управляющим транзистором по схеме токового зеркала, предусматривающей подключение одноименных выводов силовых цепей обоих транзисторов к первому выходному выводу и The technical result is achieved due to the fact that in an adjustable DC-DC converter, containing a converter cell, the input terminals of which are intended to be connected to a constant voltage source, the output terminals to a DC load, and the control terminals to a control unit, the measuring input of which connected to the first terminal of the measuring resistor associated with the first output terminal of the converter cell, while the second terminal of the measuring resistor is connected to a common by the control unit (1), the indicated connection of the first output of the measuring resistor with the first output terminal of the converter cell is made through the power circuit of the input Executive transistor connected to the input of the control transistor according to the current mirror circuit, providing for the connection of the same terminals of the power circuits of both transistors to the first output terminal and

присоединение силовой цепи управляющего транзистора к выходным выводам. Кроме того, общий вывод блока управления может быть соединен с вторым выходным выводом либо с одним из входных выводов конверторной ячейки. Силовая цепь управляющего транзистора может включать в себя коллекторный и эмиттерный резисторы, а силовая цепь исполнительного транзистора - эмиттерный резистор. Силовой переход управляющего транзистора совместно с коллекторным резистором может быть зашунтирован конденсатором.the connection of the power circuit of the control transistor to the output terminals. In addition, the common terminal of the control unit can be connected to the second output terminal or to one of the input terminals of the converter cell. The power circuit of the control transistor may include collector and emitter resistors, and the power circuit of the executive transistor may include an emitter resistor. The power transition of the control transistor together with the collector resistor can be shunted by a capacitor.

На чертеже представлена электрическая схема регулируемого преобразователя постоянного напряжения в постоянное.The drawing shows an electrical diagram of an adjustable DC-DC Converter.

Устройство содержит конверторную ячейку 1, входные выводы которой, являющиеся входными выводами устройства, предназначены для подсоединения к источнику постоянного напряжения. Выходные выводы ячейки, являющиеся выходными выводами устройства, служат для подключения нагрузки постоянного тока. Выводы управления подсоединены к выходу блока управления 2, измерительный вход которого подключен к первому выводу измерительного резистора 3, второй вывод которого присоединен к общему выводу блока управления 2. Блок управления может быть выполнен по любой из известных схем, например (1). Измерительный резистор 3 соединен с выходными выводами при помощи схемы токового зеркала, содержащей управляющий 4 и исполнительный 5 транзисторы. В силовые цепи управляющего 4 и исполнительного 5 транзисторов включены эмиттерные резисторы 6, 7 и коллекторный резистор 8 соответственно. Силовой переход управляющего транзистора 4 и коллекторный резистор 8 зашунтированы конденсатором 9. Измерительный резистор 3 вместе с транзисторами 4 и 5 входят в состав датчика выходного напряжения.The device comprises a converter cell 1, the input terminals of which, which are the input terminals of the device, are designed to be connected to a constant voltage source. The output terminals of the cell, which are the output terminals of the device, are used to connect a DC load. The control terminals are connected to the output of the control unit 2, the measuring input of which is connected to the first output of the measuring resistor 3, the second output of which is connected to the common output of the control unit 2. The control unit can be made according to any of the known schemes, for example (1). The measuring resistor 3 is connected to the output terminals by means of a current mirror circuit comprising control 4 and executive 5 transistors. The power circuits of the control 4 and the executive 5 transistors include emitter resistors 6, 7 and a collector resistor 8, respectively. The power transition of the control transistor 4 and the collector resistor 8 are shunted by the capacitor 9. The measuring resistor 3 together with the transistors 4 and 5 are part of the output voltage sensor.

Схема токового зеркала может иметь различную топологию построения (например, «Искусство схемотехники» П.Хоровиц, У.Хилл, М., «МИР», 1983, с.123-126). В схеме токового зеркала одноименные электроды транзисторов (эмиттерные либо коллекторные цепи) присоединены к одному из выходных выводов, например, первому, силовая цепь управляющего транзистора подключена к выходным выводам, а его коллектор соединен с базой исполнительного транзистора 5. Конверторная ячейка, образующая силовой каскад схемы, может быть выполнена по любой известной однотактной или двухтактной схеме, например (1).A current mirror circuit may have a different construction topology (for example, “The Art of Circuit Engineering” by P. Horowitz, W. Hill, M., MIR, 1983, p. 123-126). In the current mirror circuit, the transistor electrodes of the same name (emitter or collector circuits) are connected to one of the output terminals, for example, to the first, the power circuit of the control transistor is connected to the output terminals, and its collector is connected to the base of the executive transistor 5. Converter cell forming the power stage of the circuit , can be performed according to any known single-cycle or push-pull circuit, for example (1).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подключении источника постоянного напряжения на выходе конверторной ячейки формируется выходное напряжение, величина которого задается блоком управления 2. На измерительный вход блока управления поступает сигнал обратной связи с измерительного резистора 3, входящего в When a constant voltage source is connected, an output voltage is generated at the output of the converter cell, the value of which is set by the control unit 2. A feedback signal from the measuring resistor 3, which is included in

состав датчика выходного напряжения. Ток, протекающий по силовой цепи управляющего транзистора 4 (I_4.) прямо пропорционален величине выходного напряжения (Uвых.), т.е.composition of the output voltage sensor. The current flowing along the power circuit of the control transistor 4 (I _4. ) is directly proportional to the value of the output voltage (Uout.), I.e.

I₄=k Uвых.I ₄ = k Uout.

где k - коэффициент пропорциональности.where k is the coefficient of proportionality.

Однако по принципу работы токового зеркала коллекторный ток исполнительного транзистора 5 (I₅) равен:However, according to the principle of operation of the current mirror, the collector current of the executive transistor 5 (I ₅ ) is equal to:

I₅=I₄=I_R3, гдеI ₅ = I ₄ = I _R3 , where

I_R3 - ток измерительного резистора 3.I _R3 - current measuring resistor 3.

На измерительный вход блока управления подается напряжение: U=I₅R₃, но I₅=I₄=Uвых./k, следовательно, U_R3=(R₃Uвых)/k, т.е. напряжение на измерительном входе блока управления 2 пропорционально выходному напряжению преобразователя.The voltage is supplied to the measuring input of the control unit: U = I ₅ R ₃ , but I ₅ = I ₄ = Uout./k, therefore, U _R3 = (R ₃ Uout) / k, i.e. the voltage at the measuring input of the control unit 2 is proportional to the output voltage of the converter.

Таким образом, благодаря выполнению датчика напряжения в виде соединенных по схеме токового зеркала транзисторов и измерительного резистора, передача информации о выходном напряжении через ток, а не через напряжение, как в прототипе, более достоверна при отсутствии непосредственной связи общих выводов блока управления и выхода схемы.Thus, due to the implementation of the voltage sensor in the form of transistors and a measuring resistor connected according to the current mirror circuit, the transmission of information about the output voltage through the current, rather than through the voltage, as in the prototype, is more reliable in the absence of direct connection of the common conclusions of the control unit and the circuit output.

Для улучшения переходных процессов при запуске преобразователя путем принудительного замедления роста выходного напряжения и, следовательно, напряжения на измерительном входе блока управления 2, параллельно силовому переходу совместно с коллекторным резистором 8 управляющего транзистора 4 включен конденсатор 9.To improve the transient processes when the converter is started by forcibly slowing down the growth of the output voltage and, consequently, the voltage at the measuring input of the control unit 2, a capacitor 9 is connected in parallel with the power transition together with the collector resistor 8 of the control transistor 4.

Эмиттерные резисторы 6 и 7 стабилизируют режимы работы транзисторов 4 и 5, что дополнительно повышает точность регулирования. Коллекторный резистор 8 управляющего транзистора 4 задает ток токового зеркала.The emitter resistors 6 and 7 stabilize the operating modes of transistors 4 and 5, which further increases the accuracy of regulation. The collector resistor 8 of the control transistor 4 sets the current of the current mirror.

Благодаря высокой степени точности регулирования выходного напряжения полезная модель может быть рекомендована при проектировании вторичных источников электропитания.Due to the high degree of accuracy of regulation of the output voltage, the utility model can be recommended when designing secondary power sources.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:Sources of information taken into account when compiling the description:

П.Четти «Проектирование ключевых источников электропитания» Москва, ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1990 г, с.87P. Chetti “Designing key power sources” Moscow, ENERGOATOMIZDAT, 1990, p. 87

Claims

1. An adjustable DC-DC converter containing a converter cell, the input terminals of which are intended to be connected to a constant voltage source, the output terminals to a DC load, and the control terminals to a control unit, the measuring input of which is connected to the first output of the measuring resistor, associated with the first output terminal of the converter cell, while the second terminal of the measuring resistor is connected to a common terminal of the control unit, characterized in that The first output of the measuring resistor with the first output terminal of the converter cell is connected through the power circuit of the input executive transistor connected to the input control transistor according to the current mirror circuit, which provides connecting the same terminals of the power circuits of both transistors to the first output terminal and connecting the power circuit of the control transistor to the output conclusions.

2. The adjustable DC to DC converter according to claim 1, characterized in that the common terminal of the control unit is connected to a second output terminal or to one of the input terminals of the converter cell.

3. The adjustable DC to DC converter according to claim 1, characterized in that the power circuit of the control transistor includes collector and emitter resistors, and the power circuit of the executive transistor includes an emitter resistor.

4. The adjustable DC-DC converter according to claim 3, characterized in that the power transition of the control transistor together with the collector resistor is bridged by the introduced capacitor.