RU81607U1 - SINGLE-STAGE DC CONVERTER - Google Patents

SINGLE-STAGE DC CONVERTER Download PDF

Info

Publication number
RU81607U1
RU81607U1 RU2008147990/22U RU2008147990U RU81607U1 RU 81607 U1 RU81607 U1 RU 81607U1 RU 2008147990/22 U RU2008147990/22 U RU 2008147990/22U RU 2008147990 U RU2008147990 U RU 2008147990U RU 81607 U1 RU81607 U1 RU 81607U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
design
transistor
circuit
compensating
output terminals
Prior art date
Application number
RU2008147990/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Хандогин
Владимир Иванович Бойко
Виктор Романович Гордиенко
Татьяна Владимировна Ершова
Борис Георгиевич Рязанцев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛиПС-О"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛиПС-О" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛиПС-О"
Priority to RU2008147990/22U priority Critical patent/RU81607U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU81607U1 publication Critical patent/RU81607U1/en

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании источников электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Техническая сущность: транзистор 1 и обмотки компенсирующего 5 и накопительного 6 дросселей включены между первым входным и первым выходным выводами. Первый выходной вывод соединен через конденсатор 7 со вторыми входными и выходными выводами. Обмотки 3 и 4 компенсирующего дросселя 5 выполнены в виде открытой петли провода, размещенной в отверстии кольцевого либо цилиндрического магнитопровода с прямоугольной петлей гистерезиса. Центр петли соединен через рекуперирующий диод 8 со вторым входным выводом. Использование нелинейного компенсирующего дросселя 5 с прямоугольной характеристикой перемагничивания устраняет возникновение сквозных токов через транзистор 1 и рекуперирующий диод 8 при переключении схемы на высокой частоте. Выполнение одновитковой конструкции дросселя позволяет упростить конструкцию и реализовать данный процесс с минимальными динамическими потерями. Техническим результатом является повышение эффективности схемы, улучшение КПД и упрощение конструкции. 1 н.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in the design of power sources of electronic equipment. Technical essence: transistor 1 and winding compensating 5 and accumulative 6 inductors are connected between the first input and first output terminals. The first output terminal is connected through a capacitor 7 to the second input and output terminals. The windings 3 and 4 of the compensating inductor 5 are made in the form of an open loop of wire located in the hole of an annular or cylindrical magnetic circuit with a rectangular hysteresis loop. The center of the loop is connected through a recovery diode 8 with a second input terminal. The use of a nonlinear compensating inductor 5 with a rectangular magnetization reversal characteristic eliminates the occurrence of through currents through the transistor 1 and the recovery diode 8 when switching the circuit at high frequency. The implementation of a single-turn throttle design allows you to simplify the design and implement this process with minimal dynamic losses. The technical result is to increase the efficiency of the circuit, improve efficiency and simplify the design. 1 n.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании источников электропитания радиоэлектронной аппаратуры.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in the design of power sources of electronic equipment.

Наиболее близким к полезной модели устройством является регулятор напряжения, выполненный в виде одноактного преобразователя постоянного напряжения (1). Преобразователь содержит регулирующий транзистор, накопительный линейный дроссель, рекуперирующий диод и конденсатор, подключенный к выходным выводам. Для защиты от сквозных токов между рекуперирующим диодом и транзистором включен компенсирующий линейный дроссель. На низких (порядка 10-20 кГц) частотах схема устойчиво работает и имеет достаточно высокий КПД. Однако при переходе на высокие (порядка 200-300 кГц) частоты линейный дроссель не успевает возвращать запасенную им энергию в нагрузку, что делает практически невозможным выполнение заданной ему функции устранения сквозных токов. Снижение эффективности схемы (в рамках устранения сквозных токов) на высоких частотах приводит к ухудшению КПД. Кроме того, конструкция многовиткового компенсирующего дросселя отличается сложностью и низкой технологичностью в изготовлении.The device closest to the utility model is a voltage regulator made in the form of a one-act DC-DC converter (1). The converter contains a control transistor, a storage linear choke, a recovery diode and a capacitor connected to the output terminals. To protect against through currents between the recovery diode and the transistor, a compensating linear choke is included. At low frequencies (of the order of 10–20 kHz), the circuit operates stably and has a rather high efficiency. However, when switching to high (about 200-300 kHz) frequencies, the linear inductor does not have time to return the energy stored by it to the load, which makes it almost impossible to fulfill the function assigned to it to eliminate through currents. The decrease in the efficiency of the circuit (in the framework of eliminating through currents) at high frequencies leads to a decrease in efficiency. In addition, the design of a multi-turn compensating choke differs in complexity and low manufacturability.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании полезной модели, является повышение КПД устройства при работе на высоких частотах и улучшение технологичности его конструкции за счет упрощения конструкции.The technical result that can be achieved using the utility model is to increase the efficiency of the device when operating at high frequencies and to improve the manufacturability of its design by simplifying the design.

Технический результат достигается за счет того, что в однотактном преобразователе постоянного напряжения, содержащем транзистор, управляющая цепь которого присоединена к узлу регулирования (1), силовая цепь транзистора совместно с последовательно соединенными обмотками компенсирующего и накопительного дросселей включена между первым входным и первым выходным выводами, параллельно выходным выводам включен накопительный конденсатор, причем обмотки компенсирующего дросселя выполнены в виде открытой петли из провода, размещенной в отверстии кольцевого либо цилиндрического магнитопровода с прямоугольной петлей гистерезиса, причем центр петли, являющийся объединенными концами обмоток, подключен через рекуперирующий диод к соединенным между собой вторым входным и вторым выходным выводами.The technical result is achieved due to the fact that in a single-cycle DC-voltage converter containing a transistor, the control circuit of which is connected to the control unit (1), the power circuit of the transistor, together with series-connected windings of the compensation and storage chokes, is connected between the first input and first output terminals, in parallel the output terminals include a storage capacitor, and the windings of the compensating inductor are made in the form of an open loop from a wire located in ERSTU cylindrical or annular magnetic core with a rectangular hysteresis loop, and loop center being united ends of the windings, is connected via a diode to the recovered connected between a second input and second output terminals.

На Фиг.1 представлена электрическая схема устройства.Figure 1 presents the electrical circuit of the device.

На Фиг.2 изображена конструкция компенсирующего дросселя.Figure 2 shows the design of a compensating choke.

Устройство (Фиг.1) содержит транзистор 1 (управляемый ключ), управляющая цепь которого присоединена к узлу регулирования 2. Силовая цепь транзистора 1, соединенная последовательно с обмотками 3 и 4 компенсирующего 5 и накопительного 6 дросселей, включена между первым входным и первым выходным выводами. Параллельно выходным выводам подключен накопительный конденсатор 7. Встречно последовательно соединенные обмотки 3 и 4 компенсирующего дросселя 5 выполнены в виде открытой петли из провода (Фиг.2), размещенной в отверстии кольцевого либо цилиндрического магнитопровода с прямоугольной петлей гистерезиса. Центр петли, являющийся объединенными концами обмоток компенсирующего дросселя 5, соединен через рекуперирующий диод 8 со вторым входным выводом.The device (Fig. 1) contains a transistor 1 (controlled key), the control circuit of which is connected to the control unit 2. The power circuit of the transistor 1, connected in series with the windings 3 and 4 of compensating 5 and accumulative 6 chokes, is connected between the first input and first output terminals . A storage capacitor 7 is connected in parallel with the output terminals. Counter-connected windings 3 and 4 of the compensating inductor 5 are made in the form of an open loop of wire (Figure 2), located in the hole of an annular or cylindrical magnetic circuit with a rectangular hysteresis loop. The center of the loop, which is the combined ends of the windings of the compensating inductor 5, is connected through a recovery diode 8 to the second input terminal.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подключении схемы к источнику постоянного напряжения и подаче отпирающего сигнала с узла регулирования 2 транзистор 1 открывается и ток, протекающий через его силовую цепь, компенсирующий дроссель 5 и линейный накопительный дроссель 6 поступает в нагрузку, заряжая конденсатор 7. Из-за того, что обмотки компенсирующего дросселя 5 соединены встречно, его индуктивность равна нулю и не оказывает влияния на процессы накапливания энергии в дросселе 6.When the circuit is connected to a constant voltage source and a trigger signal is supplied from the control unit 2, transistor 1 opens and the current flowing through its power circuit, compensating inductor 5 and linear storage inductor 6 enters the load, charging capacitor 7. Due to the fact that the windings compensating inductor 5 are connected counterclockwise, its inductance is zero and does not affect the energy storage processes in inductor 6.

При достижении заданного верхнего порога срабатывания напряжения на конденсаторе 7 схема регулирования 2 выдает сигнал на запирание транзистора 1. Транзистор 1 закрывается, а ток через дроссель 6, не изменяя своего направления, начинает протекать через рекуперирующий диод 8 и обмотку 4 дросселя 5. Магнитопровод дросселя 5 перемагничивается до величины +Bs. Конденсатор 7 и дроссель 6 начинают отдавать свою энергию в нагрузку, и при достижении заданного нижнего порога срабатывания на конденсаторе 7 схема регулирования 2 выдает сигнал на переключение (отпирание) транзистора 1. На интервале восстановления обратного сопротивления диода 8 (порядка 20-100 нСек.) ток протекает через ключ 1, обмотку 3 дросселя 5 и диод 8. Магнитопровод дросселя 5 перемагничивается от +Bs до -Bs, что и определяет интервал задержки, устраняющей сквозной ток. Далее процессы повторяются.Upon reaching a predetermined upper threshold for the voltage across the capacitor 7, the control circuit 2 gives a signal to lock the transistor 1. The transistor 1 closes, and the current through the inductor 6, without changing its direction, begins to flow through the recovery diode 8 and the winding 4 of the inductor 5. Magnetic circuit of the inductor 5 magnetized to + Bs. The capacitor 7 and the inductor 6 begin to transfer their energy to the load, and when the specified lower threshold is reached on the capacitor 7, the control circuit 2 gives a signal to switch (unlock) the transistor 1. On the recovery interval of the inverse resistance of diode 8 (about 20-100 nsec.) the current flows through the key 1, the winding 3 of the inductor 5 and the diode 8. The magnetic circuit of the inductor 5 is reversed from + Bs to -Bs, which determines the delay interval that eliminates the through current. Next, the processes are repeated.

Для упрощения конструкции и улучшения технологичности ее изготовления дроссель 5 целесообразно выполнять одновитковым в виде открытой петли провода, соединяющего ключ 1 с дросселем 6 (Фиг 2). Выбор формы магнитопровода дросселя 5 (кольцевой либо цилиндрический) определяется временем рассасывания рекуперационного диода 8.To simplify the design and improve the manufacturability of its manufacture, the inductor 5 is expediently made single-turn in the form of an open loop of wire connecting the key 1 with the inductor 6 (Fig 2). The choice of the shape of the magnetic circuit of the inductor 5 (ring or cylindrical) is determined by the resorption time of the recovery diode 8.

Материалом магнитопровода дросселя 5 может являться обычный феррит МН 2000-4000 или ППГ.The material of the magnetic circuit of the inductor 5 may be ordinary ferrite MN 2000-4000 or PPG.

Таким образом, использование нелинейного компенсирующего дросселя с прямоугольной характеристикой перемагничивания устраняет возникновение сквозных токов через транзистор и рекуперирующий диод при переключении схемы на высокой частоте, причем выполнение компенсирующего дросселя одновитковым позволяет упростить его конструкцию и реализовать данный процесс с минимальными динамическими потерями, что в целом повышает эффективность схемы и КПД.Thus, the use of a nonlinear compensating inductor with a rectangular magnetization reversal characteristic eliminates the occurrence of through currents through the transistor and a recovery diode when switching the circuit at high frequency, and the implementation of a single-turn compensating inductor allows to simplify its design and implement this process with minimal dynamic losses, which generally increases the efficiency schemes and efficiency.

Высокий КПД и достаточная надежность схемы позволяют рекомендовать данную полезную модель при проектировании источников электропитания радиоэлектронной аппаратуры широкого назначения.High efficiency and sufficient reliability of the circuit allow us to recommend this utility model in the design of power supplies for electronic equipment of general purpose.

Составитель описания: Хандогин В.И.Compiled by: Khandogin V.I.

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

А.И.Иванов-Цыганов, В.И.Хандогин «Источники вторичного электропитания приборов СВЧ» М., Радио и связь, 1989 г., с.108.A.I. Ivanov-Tsyganov, V.I. Khandogin “Sources of secondary power supply for microwave devices” M., Radio and communications, 1989, p.108.

Claims (1)

Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий транзистор, управляющая цепь которого присоединена к узлу регулирования, при этом силовая цепь транзистора совместно с последовательно соединенными обмотками компенсирующего и накопительного дросселей включена между первым входным и первым выходным выводами, параллельно выходным выводам включен накопительный конденсатор, причем обмотки компенсирующего дросселя выполнены в виде открытой петли из провода, размещенной в отверстии кольцевого либо цилиндрического магнитопровода с прямоугольной петлей гистерезиса, причем центр петли, являющийся объединенными концами обмоток, подключен через рекуперирующий диод к соединенным между собой вторым входным и вторым выходным выводами.
Figure 00000001
A single-ended DC-voltage converter containing a transistor, the control circuit of which is connected to the control unit, while the power circuit of the transistor, together with series-connected windings of the compensating and storage chokes, is connected between the first input and first output terminals, a storage capacitor is connected in parallel with the output terminals, and the windings of the compensating choke made in the form of an open loop from a wire placed in the hole of an annular or cylindrical magnet a wire with a rectangular hysteresis loop, the center of the loop being the combined ends of the windings connected through a recovery diode to interconnected second input and second output terminals.
Figure 00000001
RU2008147990/22U 2008-12-05 2008-12-05 SINGLE-STAGE DC CONVERTER RU81607U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008147990/22U RU81607U1 (en) 2008-12-05 2008-12-05 SINGLE-STAGE DC CONVERTER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008147990/22U RU81607U1 (en) 2008-12-05 2008-12-05 SINGLE-STAGE DC CONVERTER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU81607U1 true RU81607U1 (en) 2009-03-20

Family

ID=40545726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008147990/22U RU81607U1 (en) 2008-12-05 2008-12-05 SINGLE-STAGE DC CONVERTER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU81607U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8169796B2 (en) Isolated switching power supply apparatus
CN104981971B (en) The switched-mode power supply of Forward- flyback topology
EP2056438A2 (en) Switching power supply
Rivas Radio frequency dc-dc power conversion
Shamsi et al. Design and development of very high frequency resonant DC–DC boost converters
EP2985846A1 (en) Wireless power transmission
US9509221B2 (en) Forward boost power converters with tapped transformers and related methods
US11923758B2 (en) Power conversion circuit with a transformer
KR20120107119A (en) Power conversion with zero voltage switching
CN111656661A (en) Constant frequency DC/DC power converter
US11581818B2 (en) DC voltage conversion circuit and power supply device
JPH02111258A (en) Nonlinear resonance switch and converter
US7977920B2 (en) Voltage-converter circuit and method for clocked supply of energy to an energy storage
US20090122579A1 (en) Mixed flyback-forward topology converter with reduced ripple current
Yau et al. A boost converter with lossless passive snubber for powering the 5G small cell station
US11569757B2 (en) System for transferring electrical power to an electrical load
RU81607U1 (en) SINGLE-STAGE DC CONVERTER
CN114744887A (en) Bidirectional DC-DC converter based on variable inductance
Hamed et al. Double modulation control scheme for a DC/DC converter applied to a battery charger
Himmelstoss et al. Concept to reduce the ringing during the discontinuous mode of a DC/DC converter
KR100998064B1 (en) DC-DC converter using leakage inductor for Zero Current Swithching
RU2658742C1 (en) Two-cycle combined voltage converter
JPH0576178A (en) Switching power source
Ambagahawaththa et al. Ultra-high step-up dc-dc converter family based on feed-forward capacitor and coupled inductor
CN112532067B (en) Double-channel high-gain series-parallel LLC resonant converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20091206