SU1365288A1

SU1365288A1 - D.c.voltage converter

Info

Publication number: SU1365288A1
Application number: SU864030738A
Authority: SU
Inventors: Олег Николаевич Мельников
Original assignee: Опытное производственно-техническое предприятие "Уралчерметавтоматика"
Priority date: 1986-03-03
Filing date: 1986-03-03
Publication date: 1988-01-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано при создании вторичных источников питани . Цель изобретени - повышение КПД и надежности преобразовател . До7 о стираетс поставленна цель путем уменьшени энергии выброса напр жени на ключе при его размыкании. Преобразователь содержит силовой трансформатор 3, первична обмотка 3.1 которого соединена с входными шинами непосредственно и через силовой управл емый ключ 4, а вторична 3.3 через выпр митель 5 - с LCD-фильтром 6. Между входными шинами включена цепочка из двух последовательно соединенных диодов 7 и 8, обща точка которых соединена с промежуточным отводом первичной обмотки через конденсатор 9. На врем размагничивани силового трансформатора включение ключа блокируетс формирователем блокирующего сигнала 11 по наличию напр жени обратного хода. 1 ил. с SThe invention relates to electrical engineering and can be used to create secondary power sources. The purpose of the invention is to increase the efficiency and reliability of the converter. Up to 7 the goal is erased by reducing the energy of the surge voltage on the key when it is opened. The converter contains a power transformer 3, the primary winding 3.1 of which is connected to the input buses directly and through the power controlled switch 4, and the secondary 3.3 through rectifier 5 - to the LCD filter 6. Between the input buses there is a chain of two series-connected diodes 7 and 8 , the common point of which is connected to the intermediate tap of the primary winding through the capacitor 9. For the time of demagnetization of the power transformer, the switch on of the key is blocked by the blocking signal shaper 11 by the presence of voltage the active course. 1 il. with s

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питани , преимущественно бестрансформаторных БИП, работающих непосредственно от выпр мленного сетевого напр жени .The invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power sources, mainly transformerless power supply units, operating directly on a rectified mains voltage.

Цель изобретени - повыщение КПД и надежности преобразовател за счет уменьшени выброса напр жени на ключе при размыкании.The purpose of the invention is to increase the efficiency and reliability of the converter by reducing the surge voltage on the key when it is opened.

На чертеже приведена электрическа схема предлагаемого преобразовател .The drawing shows the electrical circuit of the proposed converter.

Входные шины 1 и 2 преобразовате- л служат подключени источника питани . Трансформатор 3 имеет первичную обмотку, выполненную с промежуточным отводом, сделанным от целого числа слоев обмотки. Часть пер- Бичной обмотки 3.1 подсоединена к шине 1, часть 3.2 через силовой ключ 4 - к шине 2. Вторична обмотка 3.3 трансформатора через выпр мительный диод 5 соединена с выходным LCD-филь тром 6 преобразовател . Разр дный 7 и дополнительный 8 диоды соединены между собой последовательно, а свободными выводами подключены в непровод щем направлении к шинам 1 и 2. Промежуточный вывод первичной обмотки 3.1-3.2 трансформатора 3 через конденсатор 9 соединен с общей точкой диодной цепочки 7-8. Ключ 4 управл етс с выхода блока 10 управле- ни , который на врем размагничивани трансформатора блокируетс сигналом с выхода формировател 11.Input buses 1 and 2 of the converter serve to connect the power source. Transformer 3 has a primary winding, made with an intermediate tap made from a whole number of layers of the winding. A part of the first-sided winding 3.1 is connected to bus 1, part 3.2 via a power switch 4 to bus 2. The secondary winding 3.3 of the transformer is connected through the rectifying diode 5 to the output LCD filter 6 of the converter. Bit 7 and an additional 8 diodes are connected in series with each other, and the free leads are connected in the non-conductive direction to busbars 1 and 2. The intermediate lead of the primary winding 3.1-3.2 of transformer 3 is connected via capacitor 9 to common point of diode chain 7-8. The key 4 is controlled from the output of the control unit 10, which for the time of demagnetization of the transformer is blocked by a signal from the output of the driver 11.

На чертеже св зь формировател 11 с трансформатором 3 показана в вари- анте подключени через Дополнительну . обмотку 3.4-, структурное выполнение формировател 11 (в виде компаратора 12, второй вход которого через рези- ставные делители 13 и 14 подсоединен к питающим шинам 1 и 2) вл етс только примером его реализации. При стандартном построении блока 10 управлени выход формировател 11 може быть подсоединен к его управл ющему входу через элемент И 15.In the drawing, the coupling of the driver 11 with the transformer 3 is shown in the connection variant via Additional. winding 3.4-, structural execution of the former 11 (in the form of a comparator 12, the second input of which is connected to the supply rails 1 and 2 through the resistive dividers 13 and 14) is only an example of its implementation. With the standard construction of the control unit 10, the output of the imaging unit 11 can be connected to its control input through an AND 15 element.

Преобразователь работает следую щим образом.The converter works as follows.

Исходное состо ние: напр жение на конденсаторе 9 равно нулю, диоды 7 и 8 заперты. По сигналу, вырабатываемому блоком 10 управлени , открьша- етс силовой ключ 4, к первичной обмотке трансформатора 3 оказываетс приложенным входное напр жение и пит- . Напр жение вторичной обмотки 3.3 через диод 5 поступает на вход LCD-фильтра 6 и далее на выход преобразовател . Диоды 7 и 8 остаютс закрытыми. Ток первичной обмотки трансформатора 3 нарастает как за счет увеличени вторичного тока, так и за счет роста намагничивающего тока. Поток в сердечнике трансформа- тора 3 нарастает. После подачи запирающего сигнала на ключ 4 напр жение на нем начинает нарастать, а на первичной обмотке 3.1-3.2 - уменьшатьс . При этом уменьшаетс и запирающее напр жение на диоде 7. При смене знака напр жени на первичной обмотке (напр жение на ключе 4 превышает напр жение питани U ) открываетс диод 7 и по цепи из элементов 3.1 - 9 - 7 начинает протекать ток.Initial state: the voltage on the capacitor 9 is zero, the diodes 7 and 8 are locked. The signal produced by the control unit 10 opens the power switch 4, the input voltage and the supply voltage are applied to the primary winding of the transformer 3. The voltage of the secondary winding 3.3 through diode 5 is fed to the input of the LCD filter 6 and then to the output of the converter. Diodes 7 and 8 remain closed. The primary current of the transformer 3 increases both by increasing the secondary current and by increasing the magnetizing current. The flow in the core of the transformer 3 is increasing. After the locking signal is applied to the key 4, the voltage on it begins to increase, and on the primary winding 3.1-3.2 it decreases. This reduces the locking voltage on diode 7. When the voltage on the primary winding changes (the voltage on key 4 exceeds the supply voltage U), diode 7 is opened and a current flows from circuit 3.1 to 9-7.

На все врем разр да индуктивности (до момента времени to) на обмотках трансформатора 3 присутствуют напр жени обратного знака Uo, и формирователь 11 сигнала блокировани запрещает повторное включение ключа 4. После завершени разр да сигнал запрета снимаетс и происходит повторное включение ключа 4, но при этом на левой обкладке конденсатора 9 уже имеетс начальное минусовое напр жение -U,, а после включени напр жени на левой обкладке принимает значениеFor the entire duration of the inductance discharge (up to the time point to), the windings of the transformer 3 contain voltages of the opposite sign Uo, and the blocking signal generator 11 prevents the key 4 from being turned on again. this on the left plate of the capacitor 9 already has an initial negative voltage -U ,, and after switching on the voltage on the left plate takes the value

(1 - |Ь1) . и„,, - и, , .(1 - | Ь1). and „,, - and,,.

где W - число витков обмотки трансформатора; Wn - .напр жение питани .where W is the number of turns of the transformer; Wn - power supply.

Процесс приходит к установивше- мус значению, через несколько циклов , когда процесс проходит через нуль. После момента при каждом последующем включении ключа 4 открываетс диод 8 и получен1а 1Й конденсатором 9 при размагничивании трансформатора 3 дополнительный зар д сбрасываетс в шину 2. В частности, приThe process comes to an established value, after several cycles, when the process passes through zero. After the moment each time the key 4 is turned on, a diode 8 opens and a 1A 1Y capacitor 9 is obtained when the transformer 3 is demagnetized, an additional charge is dumped into the bus 2. In particular, when

г:- 0,5 установившийс режим соответствует напр жению на конденсаторе UHMT /2 а напр жение на ключе 4 при его размыкании составл ет 2 Цпитg: - 0.5 steady state corresponds to the voltage on the capacitor UHMT / 2 and the voltage on key 4 when it is opened is 2 Zpit

Таким образом, уменьшение энергии выброса достигаетс за счет уменьше - ни числа витков обмотки, индуктивность рассе ни которой и накапливает энергию (в известном преобразователе это вс первична обмотка, а в предлагаемом - часть обмотки с числом , витков W - Мз,, ). Так как индук- )гивность пропорциональна квадрату числа витков, то и энерги рассе ни Thus, the reduction of the release energy is achieved by reducing the number of windings, the inductance of which dissipates and accumulates energy (in a known converter, this is the primary winding, and in the proposed one, the winding part with the number, W - Мз,). Since inductiveness is proportional to the square of the number of turns, the energy dissipated

W,., .W,.,.

уменьшаетс на квадрат. Приreduced by a square. With

WW

0,5 энерги потерь уменьшаетс в четыре раза, а амплитуда выброса соответственно в два раза.0.5 loss energy is reduced four times, and the ejection amplitude, respectively, twice.

При типичных значени х индуктивности рассе ни высокочастотных трансформаторов (частоты пор дка 15- 50 кГц).уменьшение потерь на индуктивности рассе ни в четыре раза обеспечивает общее повьш1ение КПД не менее чем на 1-2%. Кроме того, наличие указанного переходного процесса автоматически обеспечивает режим плавного пуска без применени специальных мер что устран ет опасность пробо ключа пусковыми экстратоками Дпт уменьшени потерь на перезар дке конденсатора- 9 емкость его должна быть выбрана достаточно большой (критерием вл етс пульсаци на конденсаторе, существенно меньша , чем падение напр жение на открытом ключе, пор дка долей вольта), дл улучшени магнитной св зи частей первичной обмотки, разделенных отводом , последний должен осуществл тьс от целого числа слоев обмотки, а сама первична обмотка также должна иметь целое числое слоев.With typical values of dissipation inductance of high-frequency transformers (frequencies of the order of 15-50 kHz). Reducing losses on the inductance of dispersion by four times provides a total increase in efficiency of at least 1-2%. In addition, the presence of this transient process automatically provides a smooth start mode without special measures, which eliminates the danger of a slug by starting extracurrents Dpt of reducing losses on recharging the capacitor 9, its capacity should be chosen large enough than the open-source voltage drop, in the order of fractions of a volt), in order to improve the magnetic coupling of the primary winding parts separated by a tap, the latter must c from a whole number of layers of a winding, and the primary winding itself must also have a number of layers.

Claims

Invention Formula

A post-voltage converter containing a power transformer, the primary winding of which is directly connected to one end and the other through a power switch to the first and second

the input busbars, and the secondary winding through a rectifying diode to the code of the STB filter, a discharge diode connected to the first input bus, and the control unit of the power switch, o increase efficiency and reliability by reducing the voltage surge, a capacitor, an additional transformer winding and a diode connected in series to the discharge diode, and a blocking signal shaper input connected to the transformer, and an output to the input control unit, with the primary The transformer winding is provided with an intermediate tap that is connected to one of the capacitor leads, the other lead of which is connected to the common point of the separate and additional diodes, the free lead of the latter is connected to the second input bus.