SU1417148A1

SU1417148A1 - D.c. voltage converter

Info

Publication number: SU1417148A1
Application number: SU864117786A
Authority: SU
Inventors: Борис Александрович Лапин
Priority date: 1986-06-09
Filing date: 1986-06-09
Publication date: 1988-08-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике Цель изобретени - повьше- ние КПД. Преобразователь содержит силовой усилитель мощности 1 с выходным трансформатором 12 и вьшр мите- лем, блок управлени 8, ключевой элемент 18, пусковую КС-цепь, конденсатор 20 которой зашунтирован первым стабилитроном 21 и резистивным датчи- ком тока 22, пороговый элемент 28 и RC-генератор коротких импульсов 25, зашунтированный вторым стабилитроном 26. Преобразователь рассчитан на запуск при пониженном напр жении в процессе плавного возрастани питающего напр жени от нул до рабочего значени При по влении питающего на- пр жени происходит зар д конденсатора 20 до напр жени , заданного первым стабилитроном 21 . Цосле увеличени питающего напр жени до пускового уровн напр жение с резистивного датчика тока 22 через пороговый элемент 28 поступает на вход синхронизации RC-генератора коротких импульсов 25, вызыва его срабатьшание. По импуЛь- су этого генератора включаетс ключевой элемент 18, через который зар женный конденсатор 20 соедин етс с питающим входом блока управлени 8. После возбуждени преобразовател питание блока управлени 8 рсуществл - , етс через вьтр митель 15 от дополнительной обмотки 14 выходного транс- ; форматора 12. 2 ил.; слThe invention relates to electrical engineering. The purpose of the invention is to increase the efficiency. The converter contains a power amplifier 1 with an output transformer 12 and higher, a control unit 8, a key element 18, a starting KS circuit, the capacitor 20 of which is bridged by the first zener diode 21 and a resistive current sensor 22, the threshold element 28 and RC- a generator of short pulses 25, shunted by a second zener diode 26. The converter is designed to start at a reduced voltage during a smooth increase in the supply voltage from zero to the operating value. and the charge of the capacitor 20 to the voltage specified by the first stabilitron 21. As the supply voltage rises to the starting level, the voltage from the resistive current sensor 22 through the threshold element 28 is fed to the synchronization input of the RC generator of short pulses 25, causing it to trip. Based on this generator, key element 18 is turned on, through which charged capacitor 20 is connected to the power input of control unit 8. After excitation of the converter, the power supply of control unit 8 is realized through additional driver 15 from additional winding 14 of the output trans; formatter 12. 2 il.; cl

Description

4four

0000

изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани и элeкtpbпpивoдa дл преобразовани The invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply systems and electric drives for converting

посто нного напр жени .constant voltage.

Цель изобретени - повышение КПД и. расширение диапазона скорости нарастани питающего напр жени при пуске,The purpose of the invention is to increase the efficiency and. expanding the range of the rate of increase of the supply voltage during start-up,

На фиг, 1 показана принципиальна схема предлагаемого преобразовател j на фиг, 2 - схема емкостного накопител .Fig. 1 shows a schematic diagram of the proposed converter j in Fig. 2, a diagram of a capacitive storage device.

Преобразователь посто нного на- пр жени (фиг, 1) содержит усилитель 1 мощности, образованный преобразовательными чейками 2Л-2,п, Преобразовательна чейка выполнена на силовых транзисторах 3,1-3,4, соединенных по мостовой схеме. Управление транзисторами осуществл етс через ки 4,1-4,4 управл ющего трансформатора 5, первична обмотка 4,-5 которого подключена к выходам б и 7 блока 8 управлени . По питанию чейки 2,1- 2,п включены последовательно и сое- динены с входными выводами 9и10преобразовател . Последовательно .с чейками может быть включен токоограни- чивающий дроссель, п унтированный обратным ..диод ом (на фиг, 1 показано пунктиром),The constant voltage converter (FIG. 1) contains a power amplifier 1 formed by converter cells 2L-2, n. The converter cell is made of 3.1–3.4 power transistors connected in a bridge circuit. Transistors are controlled through ki 4,1-4,4 of the control transformer 5, the primary winding 4, -5 of which is connected to the outputs b and 7 of the control unit 8. According to the power supply, the cells 2.1-2, n are connected in series and connected to the input terminals 9 and 10 of the converter. In series with the cells, a current-limiting choke, fitted with a reverse diode, can be switched on (in FIG. 1, shown as a dotted line),

Выход каждой из чеек 2,1-2,п соединен соответственно с первичными 06мотками 11,1-11,п выходного трансформатора 12, Обмотка 13 трансформатора предназначена дл подключени нагрузки . Дополнительна обмотка 14 через выпр митель 15 соединена с выводами 16 и 1.7 дл питани блока 8 управлени . При этом вывод 16 подключен к входному вьшоду 9 преобразовател , а вывод 17 через силовую цепь ключевого элемента 18 соединен со средней точкой пусковой последовательной RC- цепир образованной зар дным резисто- pO{d 19 и емкостным накопителем 20, Параллельно емкостному накопителю 20 включена последовательна цепочка, состо ща из стабилитрона 21 и резис- тивного датчика 22 тока. Между точкой соединени датчика 22 тока с емкостным накопителем 20 и входным выводом 9 преобразовател включена цепь питани (выводы 23 и 24) RC-генера- тора -25 коротких импульсов,, зашунти- рованного стабилитроном 26, Выход 27 и вьгеод 24 питани КС-генератора 25 соединен с цепью управлени ключевог элемента 18, Параллельно датчику 22 тока подсоединены вьшоды цепи управлени порогового элемента 28, вькод которого подключен к входу 29 синхронизации RC-генератора 25, Пороговый элемент 28 выполнен на стабилитроне, 30 и транзисторе 31, Стабилитрон 30 и база транзистора 31 образуют вход, а коллектор транзистора 31 - выход порогового элемента 28, RC-генератор 25 содержит резисторы 32 и 33, конденсатор 34 и однопереходной транзистор 35, Резистор 32 соединен.с входом 29 синхронизации, точка соединени резистора 33 с первой базой транзистора 35 соединена с выходным вьшодом 27 RC-генератора,. Выводы 23 и 24 цепи питани RC-генератора соединены соответственно с второй базой транзистора 35 и с общей точкой резистора 33 и конденсатора 34,The output of each of the cells 2.1-2, p is connected respectively to the primary windings 11.1-11, p of the output transformer 12, the winding 13 of the transformer is designed to connect the load. Additional winding 14 is connected via rectifier 15 to terminals 16 and 1.7 for powering control unit 8. At the same time, the output 16 is connected to the input output 9 of the converter, and the output 17 through the power circuit of the key element 18 is connected to the middle point of the starting serial RC circuit formed by the charging resistor oO d 19 and the capacitive storage unit 20 A series circuit is connected in parallel consisting of a zener diode 21 and a resistive current sensor 22. A power supply circuit (pins 23 and 24) of an RC generator -25 short pulses, shunded zener diode 26, Output 27 and power supply 24 KS generator is connected between the connection point of current sensor 22 with capacitive drive 20 and converter input terminal 9. 25 is connected to the control circuit of the key element 18; Parallel to the current sensor 22, the control circuit terminals of the threshold element 28 are connected, the code of which is connected to the synchronization input 29 of the RC generator 25, the threshold element 28 is made on a zener diode 30 and a transistor 31, a Zener diode 30 and a trans base the stator 31 forms the input, and the collector of the transistor 31 forms the output of the threshold element 28, the RC generator 25 contains resistors 32 and 33, a capacitor 34 and a single junction transistor 35, the Resistor 32 is connected to the clock input 29, the connection point of the resistor 33 to the first base of the transistor 35 connected to the output of the output 27 RC generator ,. Terminals 23 and 24 of the power supply circuit of the RC generator are connected respectively to the second base of the transistor 35 and to the common point of the resistor 33 and the capacitor 34,

Ключевой элемент 18 выпол.нен на транзисторе 36 и тиристорной опто- паре 37, Коллекторно-эмиттерный пере- ;ход транзистора 36 образует силовую цепь ключевого элемента, а оветодиод оптопары 37 - входную цепь.The key element 18 is made on a transistor 36 and a thyristor optocara 37, the Collector-emitter junction; the turn of the transistor 36 forms the power circuit of the key element, and the optical diode 37 forms the input circuit.

Блок 8 управлени может быть выполнен по любой известной схеме, вырабатывающей на выходах 6 и 7 переменное напр жение пр моугольной формыThe control unit 8 can be performed by any known scheme that generates a rectangular alternating voltage at the outputs 6 and 7

Емкостный накопитель. 20 (фиг, 2) содержит конденса.торы 38,1-38,3, соединенные поочередно-последовательно с ;зар дными диодами 39,1 и 39,2, Одноименные обкладки конденсаторов 38,1- 38,3 объединены через разр дные диоды 40,1, 40,2 и 41,1, 41,2, При использовании такого накопител в преобразователе посто нного напр жени конденсатор 38,1 соедин етс с зар дным резистором 19, конденсатор 38,3 - с датчиком 22 тока, обща точка диодов 40,1 и 40,2 - с выходным вьгаодом 9 преобразовател .Capacitive storage. 20 (FIG. 2) contains capacitors 38.1-38.3, alternately-sequentially connected with charging diodes 39.1 and 39.2. The same capacitor plates 38.1- 38.3 are connected through discharge diodes 40.1, 40.2 and 41.1, 41.2. When using such a drive in a DC / DC converter, the capacitor 38.1 is connected to the charging resistor 19, the capacitor 38.3 is connected to the current sensor 22, the common point diodes 40.1 and 40.2 - with output converter 9 converter.

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

При по влении возрастающего напр жени на входных вьшодах 9 и 10 преобразовател через резистор 19 происходит зар д емкостного накопител 20 по цепи 10-19-20-23-35-33-24-9. После зар да накопител 20 до напр жени стабилизации стабилитрона 21 напр жение накопител ограничиваетс на этом уровне, а ток начинает протекать по цепи 10-19-21-22-23-35-3324-9 , мину накопитель 20, при этом дл питани используетс RC-генерато- :.ра 25. Напр жение на его выводах 23 И 24 ограничиваетс стабилитроном 26. When an increasing voltage appears at the input terminals 9 and 10 of the converter, a capacitor 20 is charged through a circuit 10-19-20-23-35-33-24-9 through a resistor 19. After charging accumulator 20 until stabilization voltage of Zener diode 21 is accumulated, the accumulator voltage is limited at this level, and the current begins to flow through the circuit 10-19-21-22-23-23353532324-9, min drive 20, while for power supply is used RC-Generator: .p 25. The voltage at its terminals 23 and 24 is limited by the zener diode 26.

По мере увеличени напр жени на входньк выводах 9 и 10 пропорционально возрастает падение напр жени на датчике 22 тока. Когда оно несколько превысит напр жение стабилизации ста- билитрона 30, транзистор 31 открываетс , на вход 29 синх ронизации поступает напр жение, вызывающее срабатывание RC-генератора 25. По выходному импульсу RC-генератора 25 включаетс ключевой элемент 18. При этом блок 8 управлени получает питание от зар женного емкостного накопител 20. Ток питани блока .8 управлени замыкаетс по цепи: 20-36-17-16-26-20. В результате происходит возбуждение блока 8 управлени , С -выходов 6 и 7 блока 8 управлени лапр жение управлени поступает на обмотки 4.1-4.5 трансформатора 5 управлени , вызыва возбуждение преобразовательных чеек 2.1-2.П. Вследствии этого на об-. мотках выходного трансформатора 12 По вл етс переменное напр жение. Напр жение дополнительной обмоткиAs the voltage on the input terminals 9 and 10 increases, the voltage drop across the current sensor 22 increases proportionally. When it slightly exceeds the stabilization voltage of the stabilizer 30, the transistor 31 opens, the input 29 of the synchronization voltage receives a voltage that triggers the RC generator 25. After the output pulse of the RC generator 25, the key element 18 turns on. the power supply from the charged capacitive storage device 20. The power supply current of the control unit .8 is closed along the circuit: 20-36-17-16-26-20. As a result, the control unit 8 is excited, the C-outputs 6 and 7 of the control block 8. The control control enters the windings 4.1-4.5 of the control transformer 5, causing excitation of the converter cells 2.1-2.P. Owing to this, on the coils of the output transformer 12 A alternating voltage appears. Additional winding voltage

14 выпр мл етс вьтр мителем 15 и ис- п ользуетс дл питани блока 8 управлени .14 is rectified by the dispenser 15 and is used to power the control unit 8.

При дальнейшем увеличении питающего напр жени . от пускового зн.аче- ни до рабочего в такой же пропорции возрастает напр жение на обмотках выходного трансформатора 12, а также на вькоде выпр мител 15. В процессе работы преобразовател ключевой элемент 18 находитс в открытом сос то нии, так как через него протекает ток за- р дного резистора 19.With a further increase in supply voltage. from the starting value to the operating voltage, the voltage on the windings of the output transformer 12 as well as on the rectifier 15 increases in the same proportion. During operation of the converter, the key element 18 is in an open state, as current flows through it back resistor 19.

В процессе зар да конденсаторы . 38.1-38.3 емкостного накопител 20 через диоды 39.1 и 39.2 соедин ютс последовательно, а при разр де - параллельно через разр дные диоды 40.1, 40.2 и 41.1, 41.2. Последовательно- параллельное переключение конденсато- ров 38.1-38.3 позвол ет уменьшить в m раз зар дный ток накопител , где тп - число конденсаторов, а также в m раз снизить перегрузку по напр же- 1ию питани блока 8 управлени .In the process of charging capacitors. 38.1-38.3 of the capacitive accumulator 20 through diodes 39.1 and 39.2 are connected in series, and during discharge, in parallel through discharge diodes 40.1, 40.2 and 41.1, 41.2. The series-parallel switching of capacitors 38.1-38.3 allows reducing the storage current by m times, where mn is the number of capacitors, and also reducing the overload by the supply voltage of control unit 8 by m times.

В предлагаемомпр-еобразователе по- цесс пуска происходит при увеличении питающего напр жени до пускового значени J заданного выбором сопротивлени датчика 22 тока и напр жени стабилитрона 30.In the proposed compresser, the starting process occurs when the supply voltage rises to the starting value J given by the choice of resistance of the current sensor 22 and the voltage of the zener diode 30.

Запуск на пониженном напр жении существенно повышает надежность пускового режима, особенно эффективно при высоковольтной цепи питани .Starting at low voltage significantly increases the reliability of the starting mode, especially effectively with a high-voltage power supply circuit.

В предлагаемом преобразователе в отличие от прототипа величина пусковго напр жени не зависит от скорости нарастани питающего напр жени , поэтому дл питани преобразовател мо -гут быть использованы источники с нестабилизированной скоростью нарастани напр жени , в том числе источники с ручной установкой выходного напр жени .In the proposed converter, in contrast to the prototype, the magnitude of the starting voltage does not depend on the rate of increase of the supply voltage, therefore sources with an unstabilized rate of increase of voltage, including sources with a manual setting of the output voltage, can be used to power the converter.

Claims

Invention Formula

The DC / DC converter containing 1-1 power amplifier with an output transformer, the additional winding of which is connected via a rectifier to the supply terminals of the control unit, one of which is connected to the first input terminal of the converter, and the other is connected via a key element with the midpoint of the starting serial RC circuit formed by a capacitive drive and a charging resistor, the output of which is connected to the second input terminal of the converter, as well as an RC short pulse generator, the output It is costly connected to the control circuit of a key element, characterized in that, in order to increase efficiency and expand the range of the rate of increase of the supply voltage during start-up, a first Zener diode, a resistive current sensor, a threshold element and a second Zener diode are inserted, the first Zener diode and the current sensor being connected are connected in parallel to the capacitive drive, the control circuit of the threshold element is connected in parallel to the current sensor, and the short-pulse RC generator is provided with a synchronization input, connected to connected to the output of the threshold element, and connected along the power supply circuit in parallel with the second zener diode between the first input terminal of the converter and the connection point of the resistive current sensor with the capacitive drive.

Bb1

fi0.1

f-w- j

Ldg

P th /

v

T

: ZDZ

Fie.2