SU1293800A1

SU1293800A1 - D.c.voltage-to-d.c.voltage with voltage multiplication

Info

Publication number: SU1293800A1
Application number: SU853967932A
Authority: SU
Inventors: Владимир Алексеевич Поляков
Original assignee: Предприятие П/Я А-1736
Priority date: 1985-10-22
Filing date: 1985-10-22
Publication date: 1987-02-28

Abstract

Изобретение относитс к области электротехники и может быть использовано в качестве источника посто нного напр ж ени с повышенным выходным напр жением. Цель изобретени - повышение надежности и увеличение коэффициента умножени . Устройство содержит коммутирующую цепь из управл емых ключей, зар дные конденсаторы 9, 13, зар дные диоды 10, 14, разр дные диоды 11, 15 и накопительные конденсаторы 16, 17. Коммутируюш.а цепь из управл емых ключей выполнена в виде транзисторов 2, 3 разной проводимости, подключенных эмиттерами к входным выводам 1, и коммутируюш,его трансформатора (КТ) 4. Коллекторные обмотки 5, 6 КТ 4 подключены началами к разноименным входным выводам, а концами - к соответствуюш,им обкладкам зар дных конденсаторов 9, 13 и к коллекторам транзисторов 2, 3. Другие обкладки конденсаторов 9, 13 через соответствующие зар дные диоды 10, 14 соединены с входными выводами 1. Базовые обмотки 7, 8 КТ 4 подключены началами к базам, а концами - к эмиттерам соответствующих транзисторов 2, 3. За счет указанного выполнени коммутирующей цепи исключаетс цепь сквозного тока от источника питани . При этом обеспечиваетс сложение входного напр жени с напр жением на коллекторной обмотке КТ 4 дл зар да соответствующего зар дного конденсатора, в результате чего увеличиваетс выходное напр жение. Этим достигаетс поставленна цель. 1 ил. t а С ; IN: ее ОС ос nseThe invention relates to the field of electrical engineering and can be used as a source of constant voltage with increased output voltage. The purpose of the invention is to increase reliability and increase the multiplication factor. The device contains a switching circuit of controlled keys, charging capacitors 9, 13, charging diodes 10, 14, discharge diodes 11, 15 and storage capacitors 16, 17. A switching circuit of controlled keys is made in the form of transistors 2, 3 different conductivities, connected by emitters to input terminals 1, and commuting, of its transformer (QD) 4. The collector windings 5, 6 QD 4 are connected to the opposite input terminals, and to the ends of the charging capacitors 9, 13 and to collectors of transistors 2, 3. Others The capacitors 9, 13 are connected through the corresponding charging diodes 10, 14 to the input terminals 1. The base windings 7, 8 and CT 4 are connected to the bases, and the ends to the emitters of the corresponding transistors 2, 3. The specified configuration of the switching circuit eliminates the circuit through current from power supply. In this case, the input voltage is added to the voltage on the collector winding QD 4 to charge the corresponding charge capacitor, as a result of which the output voltage increases. This achieves the goal. 1 il. t and C; IN: its OS os nse

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитани систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.The invention relates to electrical engineering and can be used in power supply devices of radio engineering, automation and computer systems.

Цель изобретени - повышение надежности путем устранени сквозных токов управл емых ключей и увеличение коэффициента умножени .The purpose of the invention is to increase reliability by eliminating the through currents of the controlled keys and increasing the multiplication factor.

На чертеже изображена принципиальна схема предлагаемого преобразовател .The drawing shows a schematic diagram of the proposed Converter.

Преобразователь содержит входные выводы 1 дл подключени источника посто нного тока с напр жением Е, два управл емых ключа 2 и 3, выполненных в виде двух транзисторов разной проводимости, коммутирующий трансформатор 4 с коллекторными обмотками 5, 6 и базовыми обмотками 7 и 8, зар дный конденсатор 9, зар дный диод 10, разр дный диод 11, выходные выводы 12 преобразовател , второй зар дный конденсатор 13, второй зар дный диод 14, второй разр дный диод 15, накопительные конденсаторы 16 и 17. Параллельно входным выводам 1 преобразовател подключена коммутирующа цепь из соединенных транзисторов 2, 3 и коммутирующего трансформатора 4, управл ющего этими транзисторами . Эмиттер транзистора 2 проводимости р-п-р типа подключен к положительному входному выводу преобразовател , а эмиттер транзистора 3 проводимости п-р-п подключен к отрицательному входному выводу преобразовател . Начало коллекторной обмотки 5 и конец базовой обмотки 7 коммутирующего трансформатора 4 подключены к эмиттеру транзистора 3. Начало коллекторной обмотки 6 и конец базовой обмотки 8 подключены к эмиттеру транзистора 2. Конец коллекторной обмотки 5 подключен к коллектору , а конец базовой обмотки 8 подключен к эмиттеру транзистора 2. Конец коллекторной обмотки 6 подключен к коллектору , а конец базовой обмотки 7 - к эмиттеру транзистора 3. Зар дный конденсатор 9 одной обкладкой через переход катод-анод зар дного диода 10 соединен с положительным входным выводом, а через переход анод-катод разр дного диода 11 соединен также этой обкладкой с положительным выходным выводом 12. Зар дный конденсатор 13 одной обкладкой через переход анод- катод зар дного диода 14 соединен с отрицательным входным выводом преобразовател , а через переход катод-анод разр дного диода 15 - с отрицательным выходом 12 преобразовател . Вторые обкладки зар дных конденсаторов 9 и 13 подключены соответственно к коллекторам транзисторов 2 и 3. Накопительный конденсатор 16 включен между положительными входным и выходным выводами, а накопительный конденсатор 17 - между отрицательнымиThe converter contains input terminals 1 for connecting a DC source with voltage E, two controllable switches 2 and 3, made in the form of two transistors of different conductivity, switching transformer 4 with collector windings 5, 6 and base windings 7 and 8, charging capacitor 9, charge diode 10, discharge diode 11, output terminals 12 of the converter, second charge capacitor 13, second charge diode 14, second discharge diode 15, storage capacitors 16 and 17. Parallel to the input terminals 1 of the converter are connected a mutating circuit of connected transistors 2, 3 and a switching transformer 4 that controls these transistors. The emitter of transistor 2 of the conductivity of the pnp type is connected to the positive input terminal of the converter, and the emitter of the transistor 3 of the conductivity of the pnp is connected to the negative input terminal of the converter. The beginning of the collector winding 5 and the end of the base winding 7 of the switching transformer 4 are connected to the emitter of transistor 3. The beginning of the collector winding 6 and the end of the base winding 8 are connected to the emitter of transistor 2. The end of the collector winding 5 is connected to the collector, and the end of the base winding 8 is connected to the emitter of the transistor 2. The end of the collector winding 6 is connected to the collector, and the end of the base winding 7 is connected to the emitter of the transistor 3. The charging capacitor 9 is connected by one plate through the cathode to anode junction of the charging diode 10 The input terminal and the anode-cathode junction of the discharge diode 11 are also connected by this plate to the positive output terminal 12. The charge capacitor 13 is connected by one plate through the junction of the anode-cathode of the charging diode 14, and through the cathode junction the anode of the discharge diode 15 is with a negative output 12 of the converter. The second plates of charge capacitors 9 and 13 are connected respectively to the collectors of transistors 2 and 3. The storage capacitor 16 is connected between the positive input and output pins, and the storage capacitor 17 is between negative

входным и выходным выводами преобразовател .input and output pins of the converter.

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

При подключении к входу преобразовател источника питани с напр жением Е один из транзисторов, допустим транзистор 2, начинает приоткрыватьс и через коллекторную обмотку 5 начинает протекать ток. При этом напр жение, поступающее на базу транзистора 3 с обмотки 7 переключающего трансформатора 4, обеспечивает закрывание транзистора 3, а напр жение, поступающее на базу транзистора 2 с обмотки 8, обеспечивает полное открывание транзистора 2.When a power source with voltage E is connected to the input of the converter, one of the transistors, say, transistor 2, begins to open slightly and a current flows through the collector winding 5. In this case, the voltage supplied to the base of the transistor 3 from the winding 7 of the switching transformer 4 ensures the closing of the transistor 3, and the voltage supplied to the base of the transistor 2 from the winding 8, ensures the full opening of the transistor 2.

В результате,на обмотках 5 и 6 коммутирующего трансформатора 4 формируетс напр жение с амплитудой Е (без учета падени напр жени на переходе эмиттер-коллектор транзистора 2). В момент насыщени магни- топровода сердечника коммутирующегоAs a result, a voltage with amplitude E is formed on the windings 5 and 6 of the switching transformer 4 (without taking into account the voltage drop at the emitter-collector junction of transistor 2). At the time of saturation of the magnetic core of the commutating core

трансформатора 4 происходит изменение пол рности напр жени на его обмотках на противоположную и транзистор 2 закрываетс , а транзистор 3 открываетс . За счет протекани тока через коллекторную обмотку 6 транзистора 4 при открытом состо нии транзистора 3 формируетс друга полуволна пр моугольного переменного напр жени на обмотках коммутирующего трансформатора 4.transformer 4, a change in the polarity of the voltage across its windings to the opposite occurs and transistor 2 closes and transistor 3 opens. Due to the flow of current through the collector winding 6 of transistor 4, in the open state of transistor 3, another half-wave of a rectangular alternating voltage is formed on the windings of the switching transformer 4.

В течение времени, когда открыт транзистор 2, происходит зар д конденсатора 13 по цепи: плюсовой входной вывод, обмотка 6 коммутирующего трансформатора 4, конденсатор 13, зар дный диод 14, минусовый входной вывод. Конденсатор 13 зар жаетс доDuring the time when transistor 2 is open, the capacitor 13 is charged across the circuit: the positive input terminal, the winding 6 of the switching transformer 4, the capacitor 13, the charging diode 14, the negative input terminal. Capacitor 13 is charged to

напр жени 2Е, поскольку напр жение на обмотке 6 оказываетс сложенным с напр жением источника питани Е. Аналогично до напр жени 2Е зар жаетс конденсатор 9 через обмотку 5 коммутирующего трансформатора 4 и зар дный диод 10 при открытомvoltage 2E, because the voltage on the winding 6 is folded with the voltage of the power source E. Similarly, prior to the voltage 2E, the capacitor 9 is charged through the winding 5 of the switching transformer 4 and the charging diode 10 when the

состо нии транзистора 3. В это же врем через открытый транзистор 3 и разр дный диод 15 происходит зар д накопительного конденсатора 17 от конденсатора 13 до напр жени 2Е (без учета падени напр жени на диоде 15 и открытом транзисторе 3). Аналогично при открытом состо нии транзистора 2 происходит зар д накопительного конденсатора 16 до напр жени 2Е через разр дный диод 11 от конденсатора 9.the state of transistor 3. At the same time, through the open transistor 3 and the discharge diode 15, the storage capacitor 17 is charged from the capacitor 13 to the voltage 2E (without taking into account the voltage drop on the diode 15 and the open transistor 3). Similarly, in the open state of the transistor 2, the storage capacitor 16 is charged to the voltage 2E through the discharge diode 11 from the capacitor 9.

На выходных выводах 2 формируетс напр жение 5, равное сумме напр жений источника питани и напр жений на конденсаторах 16 и 17, равных 2Е. Следовательно , в предлагаемом преобразователе обеспечиваетс умножение входного напр жени в п ть раз, а в прототипе - только в три раза при том же количестве силовых эледментов. «Сквозные токи управл емых ключей (транзисторов 2 и 3) ограничиваAt the output terminals 2, a voltage of 5 is formed, equal to the sum of the voltage of the power source and the voltage on the capacitors 16 and 17, equal to 2E. Therefore, in the proposed converter, the input voltage is multiplied by five times, and in the prototype - only three times with the same number of power elements. "Through currents of controlled keys (transistors 2 and 3) are limiting

ютс индуктивностью коллекторных обмоток 5 и 6 переключающего трансформатора 4, причем управление базовыми цеп ми транзисторов 2 и 3 от обмоток 8 и 7 переключающего трансформатора 4 обеспечивает автоматическую защиту (выключение) транзисторов 2 и 3 при перегрузке и коротком замыкании выхода 12, что повышает надежность преобразовател . Уверенный запуск преобразовател в услови х низких температур может быть осуществлен кратковременным соединением базы и коллектора одного из транзисторов (2 или 3) через токоограничивающее сопротивление (не показано ). Мощность переключающего трансформатора определ етс мощностью, необ- ходимой дл управлени базовыми цеп ми трансформаторов 2 и 3 и мощностью, необходимой дл дозар да конденсаторов 9 и 13 до напр жени 2Я, и практически не пре- выщает одной трети мощности нагрузки преобразовател . Поскольку вольтодобавоч- ное напр жение дл зар дных конденсаторов 9 и 13 снимаетс непосредственно с коллекторных обмоток коммутирующего трансформатора 4, в сравнении с аналогичными трансформаторными преобразовател ми на- пр жени требуема габаритна мощность переключающего трансформатора преобразовател гораздо меньше, следовательно предлагаемый преобразователь характеризуетс лучшими массогабаритными характеристиками .The inductance of the collector windings 5 and 6 of the switching transformer 4, and the control of the base circuits of transistors 2 and 3 from the windings 8 and 7 of the switching transformer 4 provides automatic protection (switching off) of the transistors 2 and 3 during overload and short circuit output 12, which increases the reliability of the converter . Sure start of the converter in the conditions of low temperatures can be accomplished by briefly connecting the base and collector of one of the transistors (2 or 3) through the current-limiting resistance (not shown). The power of a switching transformer is determined by the power required to control the base circuits of transformers 2 and 3 and the power required for the charging of capacitors 9 and 13 to 2V, and practically does not exceed one third of the converter's load power. Since the booster voltage for charging capacitors 9 and 13 is taken directly from the collector windings of the switching transformer 4, compared with similar transformer voltage converters, the required overall power of the switching transformer of the converter is much lower, therefore, the proposed converter has better weight and size characteristics.

00

0 0

Claims

Claims of a DC-DC converter with a voltage multiplication, containing a switching circuit of controllable switches connected to the input terminals of the converter, two charge capacitors, each of which is connected by one plate through a charging diode to the corresponding input terminal, and through a discharge diode to the same output terminal of the converter, and two storage capacitors, each of which is connected between the same input and output terminals of the converter, which distinguish This is because, in order to increase reliability by eliminating the through currents of the controllable keys and increasing the multiplication factor, the switching circuit of the controllable keys is made in the form of two transistors of different conductivity connected by emitters to the input terminals, and a switching transformer with two collector and two basic windings, the collector windings of the switching transformer are connected to the opposite input terminals, the ends to the corresponding second plates of the charging capacitors and to the commutators of the switching circuit, and the base windings are connected to the bases and ends to the emitters of the corresponding switching transistors.