SU1130998A1

SU1130998A1 - Voltage converter

Info

Publication number: SU1130998A1
Application number: SU833541338A
Authority: SU
Inventors: Александр Лукьянович Баранников; Михаил Михайлович Капустин; Иван Владимирович Серединин; Александр Владиславович Терехов
Original assignee: Предприятие П/Я В-2572
Priority date: 1983-01-10
Filing date: 1983-01-10
Publication date: 1984-12-23

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий ключевые элементы, состо щие из электродов с расположенными между ними управл рцими током сло ми , и ВЫХОДНОЙ трансформатор с отводом от его средней точки, отличающийс тем, что, с целью повышени КПД и улучшени массо-габаритных характеристик путем совмещени функций ключевых элементов и обмоток трансформатора на стороне низкого напр жени , ключевые элементы вьтолнены в виде разомкнутых в ОДНОМ месте колец или спиралей, обхватывающих сердечник трансформатора . 00 о со со 00A VOLTAGE CONVERTER containing key elements consisting of electrodes with current-controlled current layers between them, and an OUTPUT transformer with a tap from its midpoint, characterized in that, in order to increase the efficiency and improve the mass-dimensional characteristics by combining the functions of the key elements and windings of the transformer on the low-voltage side, the key elements are made in the form of rings or spirals that are open at ONE place or around the transformer core. 00 about with co 00

Description

1 one

Изобретение относитс к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке мощных источников вторичного электропитаниThe invention relates to converter equipment and can be used in the development of powerful sources of secondary power supply.

Известны преобразователи, служащие дл преобразовани посто нного тока в переменный с целью изменени его напр жени - инверторы и устройства, служащие дл преобразовани переменного тока в посто нньй - вьшр мители. Эти преобразователи включают в себ газоразр дные или полупроводниковые элементы и трансформатор 1 .Converters that convert direct current into alternating current in order to change its voltage — inverters and devices used to convert alternating current to constant current — are known. These converters include gas-discharge or semiconductor elements and a transformer 1.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс преобразователь напр жени посто нного тока со средней точкой трансформатора , в котором ключевые элементы состо т из электродов с расположенньми между ними управл ющими током сло ми, при этом силовые переходы ключевых элементов соединены последовательно с обмотками выходного трансформатора. В этом преобразователе ток проходит только через один ключевой элемент, а не последовательно через два, как в мостовой схеме. Это позвол ет в два раза снизить потери мощности в ключевых элементах и на 5-10% повысить КПД инвертора или вьшр мител 2 .The closest to the technical essence of the invention is a direct current voltage converter with a midpoint of a transformer, in which key elements consist of electrodes with layers of current controlling between them, and the power transitions of key elements are connected in series with the windings of the output transformer . In this converter, the current passes through only one key element, and not sequentially through two, as in a bridge circuit. This makes it possible to reduce the power loss in the key elements by two times and to increase the efficiency of the inverter or higher power 2 by 5-10%.

I , I,

Недостатком известного преобразовател вл етс то, что в трансформаторе необходимо иметь две обмотки через каждую из которых проходит половина мощности. Кроме того, при большой силе тока приходитс либо увеличивать площадь .сечени провода обмотки H шин, соедин ющих ее с ключевыми элементами (что приводит к росту массы и размеров трансформатора и преобразовател в целом), либо миритьс с повьпиенными омическими потер ми в шинах и обмотке.A disadvantage of the known converter is that it is necessary to have two windings in the transformer through each of which half of the power passes. In addition, with a large current, one has to either increase the cross-sectional area of the winding wire H bus connecting it with key elements (which leads to an increase in the mass and size of the transformer and converter as a whole), or reconcile with tire ohmic losses and winding .

Цель изобретени - повышение КПД и улучшение массо-габаритных характеристик преобразовател путем совмещени функций ключевых элементов и обмоток трансформатора на стороне низкого напр жени .The purpose of the invention is to increase the efficiency and improve the mass-dimensional characteristics of the converter by combining the functions of the key elements and transformer windings on the low voltage side.

Указанна цель достигаетс тем, что в преобразователе напр жени , . содержащем ключевые элементы, состо щие из электродов с расположенными ме аду ними управл рцими током сло ми , и выходной трансформатор с отводом от его средней точки, ключевыеThis goal is achieved by the fact that the voltage converter,. containing key elements consisting of electrodes with current-controlled current layers, and an output transformer with a tap from its midpoint, the key

0998209982

элементы выполнены в виде разомкнутых в одном месте колец или спиралей, обхватывающих сердечник трансформатора .the elements are made in the form of open in one place rings or spirals that encircle the transformer core.

5 На фиг.1 показана конструктивна схема преобразовател , на фиг.2 вариант исполнени ключевого элемента .5 FIG. 1 shows a schematic diagram of the converter; FIG. 2 is a variant of the key element.

Преобразователь содержит ключе10 вой элемент (в данном случае диод), который имеет два кольцевых металлических электрода - анод 1 и катод 2, между которыми помещаетс управл ющий Током слой 3 - полупроводникThe converter contains a key element (in this case, a diode), which has two annular metal electrodes — anode 1 and cathode 2, between which a Current 3 controlling current is placed — semiconductor

J5 с р-п-переходом или плазма. Электроды и управл ющий слой разделены изол торами 4. Внутри кольца помещаетс сердечник трансформатора 5 с выходной обмоткой 6, Управл ющийJ5 with pn-junction or plasma. The electrodes and the control layer are separated by insulators 4. Inside the ring is placed the core of the transformer 5 with the output winding 6, the control

Q слой не об зательно должен быть сплошным . Он может быть набран из отдельных элементов (фиг.2), стрелками показаны направлени токов и электрических полей).The Q layer does not need to be solid. It can be recruited from individual elements (figure 2), the arrows indicate the directions of currents and electric fields.

5 Устройство работает следующим образом.5 The device operates as follows.

В соответствии с законом электромагнитной индукции в пространстве вокруг сердечника трансформатора 5, в котором имеетс магнитньш поток Ф ,In accordance with the law of electromagnetic induction in the space around the core of the transformer 5, in which there is a magnetic flux F,

возникает ЭДС Ьщ Ключевой элемент вл етс незамкнутым провод щим контуром, между концами которого АА и ВВ наводитс ЭДС сщ. Если начало точки А анода 1 соединить с концом В катода 2 через нагрузку, как в вьтр мителе , или через источник питани , как в инверторе, то происходит следующее . Если управл ющий слой 3 находитс в провод щем состо нии, то анод 1 и катод 2 закорочены между собой по всей их поверхности, и представл ют из себ виток обмотки трансформатора, между концами которого находитс ЭДС tfH3 EMF arises. The key element is an open-ended conductive circuit, between the ends of which AA and BB are induced EMF. If the beginning of point A of the anode 1 is connected to the end B of the cathode 2 through a load, as in the center of a telescope, or through a power source, as in an inverter, then the following occurs. If the control layer 3 is in the conducting state, then the anode 1 and the cathode 2 are short-circuited across the surface, and they consist of a coil of a transformer, between whose ends there is an emf of tfH3

% - % i % -% i

.. IB М 8 IA . ин5. ,.. IB M 8 IA. in5. ,

Так как точки А,А и В,В замкнуты через нагрузку или источник питани , то по электродам ключевого элемента 1 и 2. и управл ющему слою 3 течет ток . Его направ5 ление показано стрелками. Since the points A, A and B, B are closed through the load or the power source, a current flows through the electrodes of the key elements 1 and 2. And the control layer 3. Its direction is shown by arrows.

Если управл нщий слой 3 находитс в непровод щем состо нии, т.е. не проводит ток в направлении анодкатод , то электроды 1 и 2 ключевого элемента представл ют собой два витка обмотки, концы которой разомкнуты . Дл выпр мител , когда точки Ви А замкнуты через нагрузку, можно записатьIf control layer 3 is in a non-conducting state, i.e. does not conduct current in the direction of the anode cathode, then the electrodes 1 and 2 of the key element are two turns of the winding, the ends of which are open. For rectifier, when the points Vi A are closed through the load, you can write

ЛL

U -U tf-lfr f a IA B A 8 Оино,U -U tf-lfr f a IA B A 8 Oino,

откуда следуетwhere it comes from

лТА IB в ОинЭ;LTA IB in ONE;

В % .AT % .

Таким образом, по всей поверхности анода 1 и катода 2 между ними имеетс разность потенциалов Abf-j равна СннЯ ° течет, так к анод 1 и катод 2 разделены непровод щим управл ющим слоем 3, а точки В и А - диэлектриком 4.Thus, across the entire surface of the anode 1 and cathode 2 between them, there is a potential difference Abf-j equal to SNRN ° flowing, so that the anode 1 and cathode 2 are separated by non-conducting control layer 3, and points B and A are dielectric 4.

Дп инвертораDp inverter

,,

йЧ1,.г .h1, g

Таким образом, в предлагаемом преобразователе отсутствует обмотка трансформатора на стороне низкого напр жени , поскольку ее функции выполн ют ключевые элементы. Отсутствуют также и шины, соедин ющие ключевые элементы с обмотками трансформатора . Отпадает необходимость в шасси и детал х креплени ключевого элемента, так как дл этой цели используетс сердечник трансформатора . Все это позвол ет снизить массу и габариты устройства, повысить его КПД за счет отсутстви омических потерь в шинах и обмотках низкого напр жени .Thus, in the proposed converter, the transformer winding is not on the low voltage side, since its functions are performed by key elements. There are also no tires connecting key elements with transformer windings. There is no need for chassis and fastening parts for the key element, since the transformer core is used for this purpose. All this allows reducing the weight and dimensions of the device, increasing its efficiency due to the absence of ohmic losses in tires and low voltage windings.

teЭти преимущества наиболее полно вы вл ютс , в сильно точных преобразовател х , когда размеры электродов ключевых элементов достаточны, чтобы обернуть их вокруг- сердеч ника трансформатора , а масса шин и обмоток и потери в них составл ют значительную величинуte These advantages are most fully revealed in highly accurate converters when the dimensions of the electrodes of key elements are sufficient to wrap them around the core of the transformer, and the weight of the tires and windings and the losses in them are significant

в общей массе и потер х в преобразователе .in the total mass and losses in the converter.

Claims

A VOLTAGE CONVERTER containing key elements, consisting of electrodes with layers located between them for controlling the current, and an output transformer with a tap from its midpoint, characterized in that, in order to increase efficiency and improve mass and dimensional characteristics by combining the functions of key elements and transformer windings on the low voltage side, the key elements are made in the form of rings or spirals open in one place, wrapping around the transformer core.

Fig: /

1130998 2