SU1638774A1 - One-step dc-to-dc voltage converter - Google Patents
One-step dc-to-dc voltage converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1638774A1 SU1638774A1 SU884609735A SU4609735A SU1638774A1 SU 1638774 A1 SU1638774 A1 SU 1638774A1 SU 884609735 A SU884609735 A SU 884609735A SU 4609735 A SU4609735 A SU 4609735A SU 1638774 A1 SU1638774 A1 SU 1638774A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- power
- voltage
- transformer
- transistor
- input terminal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Изобретение,относитс к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитани . Цель - повышение надежности путем ограничени напр жени на силовых транзисторах. Устройство содержит силовой трансформатор вторичные обмотки 2,3 которого соединены через выпр митель 4 и фильтр 5 с выходными выводами. Первична обмотка 6 присоединена через дополнительный силовой транзистор 7 и высоковольтный силовой ключ к входным выводам. Высоковольтный транзисторный ключ состоит из N силовых транзисторов , N защитных диодов, N-1 дополнительных источников напр жени и низковольтного транзистора 8. При поступлении отпирающего напр жени с обмоток трансформатора 20 бтока 21 управлени силовые транзисторы 9 - 11 и 7 отпираютс и происходит передача энергии к выходным выводам. При поступлении запирающего напр жени с базовых обмоток трансформатора 20 сначала запираетс низковольтный транзистор 8 и затем последоваюThe invention relates to the field of electrical engineering and can be used in secondary power supply sources. The goal is to increase reliability by limiting the voltage across the power transistors. The device contains a power transformer secondary windings 2,3 of which are connected via rectifier 4 and filter 5 with output terminals. The primary winding 6 is connected via an additional power transistor 7 and a high-voltage power switch to the input terminals. The high voltage transistor switch consists of N power transistors, N protective diodes, N-1 additional voltage sources and a low voltage transistor 8. When the unlocking voltage comes from the windings of the transformer 20 of the control 21, the power transistors 9 - 11 and 7 unlock and energy is transmitted to output pins. When a blocking voltage is applied from the base windings of the transformer 20, the low-voltage transistor 8 is locked first and then
Description
тельно силовые транзисторы 9 - 1 Г, причем максимальное напр жение на коллекторах силовых транзисторовpower transistors of 9-1 g, with the maximum voltage on the collectors of power transistors
9-11 ограничиваетс через защитные диоды 12,13 на необходимом уровне. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.9-11 is limited through protective diodes 12,13 at the required level. 1 hp f-ly, 2 ill.
Изобретение относитс к электротехнике и может быть испо ьзовано в источниках вторичного электропитани систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.The invention relates to electrical engineering and can be used in the sources of secondary power supply systems of radio engineering, automation and computer technology.
Цель изобретени - повышение надежности путем ограничени напр жени на силовых транзисторах однотакт- ного преобразовател посто нного напр жени в посто нное.The purpose of the invention is to increase reliability by limiting the voltage on the power transistors of a single-cycle DC / DC converter.
На фиг.1 приведена электрическа схема однотактного преобразовател посто нного напр жени в посто нное на фиг.2 - диаграммы токов напр жений на элементах преобразовател .Fig. 1 shows an electrical circuit of a single-cycle DC / DC converter in Fig. 2 — voltage current diagrams for converter elements.
Однотактный преобразователь посто нного напр жени в посто нное содержит силовой трансформатор вторичные обмотки 2,3 которого соединены через выпр митель 4 и фильтр 5 с выходными выводами, а первична обмотка 6 включена между дополнительным силовым транзистором 7 и высоковольтным транзисторным ключом,который состоит из низковольтного транзистора 8 и, например, из трех силовых транзисторов 9, 10 и 11, трех защитных диодов 12, 13 и 14 и двух вспомогательных источников 15 и 16 .напр жени . Управл ющие переходы силовых транзисторов присоединены к базовым обмоткам 17, 18 и 19 трансформатора 20 блока 21 управлени через последовательные цепи 22, 25 и 24 из резисторов и диодов, а управл ющие переходы низковольтного 8 и дополнительного силового 7 транзисторов соединены через резисторы 25, 26 с боковыми обмотками 27, 28 трансформатора 20, а первый 29 и второй 30 замыкающие диоды включены между выводами первичной обмотки 6 и входными выводами. Дл равномерного распределени напр жени между силовыми транзисторами в схему преобразовател могут быть введены резисторы 31,32 и 33.A single-cycle DC / DC converter contains a power transformer of secondary windings 2,3 of which are connected via rectifier 4 and filter 5 with output terminals, and the primary winding 6 is connected between an additional power transistor 7 and a high-voltage transistor switch, which consists of a low-voltage transistor 8 and, for example, from three power transistors 9, 10 and 11, three protective diodes 12, 13 and 14 and two auxiliary sources 15 and 16. The control transitions of the power transistors are connected to the base windings 17, 18 and 19 of the transformer 20 of the control unit 21 via serial circuits 22, 25 and 24 of resistors and diodes, and the control transitions of the low-voltage 8 and additional power 7 transistors are connected through resistors 25, 26 s side windings 27, 28 of the transformer 20, and the first 29 and second 30 closing diodes are connected between the terminals of the primary winding 6 and the input terminals. To evenly distribute the voltage between the power transistors, resistors 31, 32 and 33 can be introduced into the converter circuit.
Однотактный преобразователь посто нного напр жени в посто нное, работает следующим образом.A single-ended DC / DC converter works as follows.
Дл разделени входного напр жени между силовыми транзисторамиTo separate the input voltage between the power transistors
5five
00
5five
00
5five
00
5five
00
5five
9, 10 и 11 иснользуютс вспомогательные источники 15, 16 напр жени и поочередное запирание транзисторов. В общем случае необходимо иметь N-1 вспомогательных источников напр жени . Напр жение на выходе каждого вспомогательного источника напр жени должно быть в N раз меньше напр жени питани . Диоды 29 и 30 вл ютс замыкающими диодами, с их помощью происходит рекуперации энергии,запасенной в индуктивности рассе ни силового трансформатора 1. Защитные диоды 12 и 13 выполн ют две функции: во-первых, эти диоды отключают вспомогательные источники от силовых транзисторов 9 - 11 на врем , когда силовые транзисторы открыты, и предотвращают замыкание входного напр жени на вспомогательные источники 15 и 16 напр жени ; во-вторых диоды 12, 13 и вместе с ними диод 14 создают цепь дл протекани запирающего тока базы на интервалах рассасывани силовых транзисторов 9-11.9, 10 and 11 are used auxiliary voltage sources 15, 16 and alternate locking of the transistors. In general, it is necessary to have N-1 auxiliary voltage sources. The voltage at the output of each auxiliary voltage source must be N times less than the supply voltage. Diodes 29 and 30 are closing diodes, they help to recover the energy stored in the scattering inductance of the power transformer 1. The protective diodes 12 and 13 perform two functions: first, these diodes disconnect the auxiliary sources from the power transistors 9 - 11 at the time when the power transistors are open, and prevent the input voltage from closing to the auxiliary voltage sources 15 and 16; secondly, the diodes 12, 13 and, together with them, the diode 14 create a circuit for the flow of the blocking current of the base at the absorption intervals of the power transistors 9-11.
В момент t0 блок 21 управлени вырабатывает отпирающий импульс.Этот сигнал по вл етс одновременно на базовых обмотках 17 - 19 и 27, 28, т.е. в момент tQ все транзисторы 7-11 отпираютс . На последующем интервале t0 - t открытого состо ни транзисторов процессы в данном преобразователе аналогичны процессам в обычном преобразователе с пр мым включением диода. Диоды 12 - 14 и 29, 30 закрыты, выходы вспомогательных источников 15, 16 напр жени отключены от силовых транзисторов. Энерги из источника питани передаетс к выходным выводам преобразовател . Кроме того, происходит подза- р д конденсаторов вспомогательных источников 15, 16 напр жени через дополнительные обмотки трансформатб- ра 1 .At time t0, the control unit 21 generates a trigger pulse. This signal appears simultaneously on the base windings 17-19 and 27, 28, i.e. at time tQ, all transistors 7-11 are unlocked. In the subsequent open state interval t0 - t, the transistors in this converter are similar to processes in a conventional converter with direct diode switching on. Diodes 12-14 and 29, 30 are closed, the outputs of the auxiliary voltage sources 15, 16 are disconnected from the power transistors. The power from the power source is transmitted to the output terminals of the converter. In addition, a subgrid of capacitors of auxiliary voltage sources 15, 16 takes place through the additional windings of transformer 1.
Выключение транзисторов происход т в следующем пор дке. В некоторый момент бло.к. 21 управлени мен ет пол рность- напр жени на первичной обмотке трансформатора 20,соот- ветственно мен етс пол рность напр жени на обмотках 17 - 19 и 27, 28. По истечении времени рассасывани Switching off the transistors occurs in the following order. At some point, block. 21 controls the polarity of the voltage on the primary winding of the transformer 20, respectively, the polarity of the voltage on the windings 17-19 and 27, 28 changes. After the resorption time has elapsed
запираетс locked up
транзистора 9 разрываетс дующем интервале t - tj.transistor 9 is interrupted by the next interval t - tj.
(34, фиг.2) в момент низковольтный транзистор 8. Этот транзистор низковольтный, выбираетс из класса ВЧ- и СВЧ-приборов и запираетс первым.(34, FIG. 2) at the time of the low voltage transistor 8. This low voltage transistor is selected from the class of high frequency and microwave devices and is locked first.
После выключени транзистора 8 в момент t, эмиттерна цепь силовогоAfter turning off the transistor 8 at time t, the emittern power circuit
, На после- ток коллектора этого транзистора замыкаетс по цепи базы через диод 14. Б цепи базы транзистора 9 протекает ток (35, фиг.2), равный току коллектора, который приводит к быстрому рассасыванию носителей -в базе и выключению транзистора 9 в момент t .The collector circuit of this transistor closes along the base circuit through diode 14. The base circuit of transistor 9 carries current (35, FIG. 2), which is equal to the collector current, which leads to a rapid resorption of carriers - at the base and off t.
После выключени транзистора 9 разрываетс эмиттерна цепь силового транзистора 10. На последующем интервале tn-t. ток первичной обмотки 6 силового трансформатора 1 замыкаетс через переход коллектор - база транзистора 10, диод 13 и вспомогательный источник 11. Происходит процесс рассасывани в транзисторе 10, при этом ток базы равен току коллектора (36, фиг.2). Параллельно с этим происходит подзар д конденсатора на выходе вспомогательного источника 16. Кроме этого, важно отметить , что диод 13 не только создает путь дл запирающего тока, но и подключает к транзисторному ключу вспомогательный источник 16 питани .Поэтому на интервале 3 потенциал базы транзистора 10 примерно равен потенциалу вывода вспомогательного источника 16 питани . Следовательно, на этапе к коллектору транзистора 9 прикладываетс напр жение одного вспомогательного источника, т.е. одна треть напр жени питани .After turning off the transistor 9, the emitter circuit of the power transistor 10 is broken. On the subsequent interval tn-t. The current of the primary winding 6 of the power transformer 1 closes through a collector-to-base transistor 10, a diode 13 and an auxiliary source 11. Resorption occurs in transistor 10, and the base current is equal to the collector current (36, Fig.2). In parallel with this, capacitor recharge occurs at the output of auxiliary source 16. In addition, it is important to note that diode 13 not only creates a path for the blocking current, but also connects auxiliary power supply 16 to the transistor switch. Therefore, in interval 3, the base potential of transistor 10 is approximately equal to the output potential of the auxiliary power source 16. Consequently, the voltage of one auxiliary source is applied to the collector of the transistor 9, i.e. one third of the supply voltage.
В момент t3 выключаетс транзистор 10 (38,фиг.2). На последующем интервале ток первичной обмотки замыкаетс чорез коллекторный переход транзистора 11, диод 12 и вспомогательные источники 15 и 16. На базе транзистора 11 поддерживаетс потенциал вывода источника 15. Поэтому к паре закрытых транзисторов 9 и 10 прикладываетс напр жение равное двум трет м от питающего.At time t3, transistor 10 is turned off (38, FIG. 2). In the subsequent interval, the primary current is closed by the collector junction of transistor 11, diode 12 and auxiliary sources 15 and 16. The potential of the output of source 15 is maintained on the basis of transistor 11. Therefore, a pair of closed transistors 9 and 10 is applied to the supply voltage.
После выключени силового транзистора 11 (37, 40, фиг.2) в момент t4 открываетс замыкающий диод 29. КAfter turning off the power transistor 11 (37, 40, FIG. 2), the closing diode 29 opens at time t4.
5five
00
5five
00
0 5 0 5
5five
00
5five
трем силовым транзисторам 9, 10 и 11 прикладываетс входное напр жение (41, фиг.2).three power transistors 9, 10 and 11 are applied to the input voltage (41, Fig.2).
Выравнивание напр жени на силовых транзисторах 9 - 11, когда они закрыты, может производитьс известными методами. Это можно сделать, например, путем шунтировани транзисторов стабилитронами, резисторами и т.п. В преобразователе на фиг.1 дл этого предусмотрены резисторы 31 - 33. Ток этих резисторов открывает диоды 12, 13 и потенциал коллекторов транзисторов 9 и 10 фиксируетс .The voltage equalization at the power transistors 9-11, when they are closed, can be performed by known methods. This can be done, for example, by shunting transistors with zener diodes, resistors, etc. In the converter in Fig. 1, resistors 31 to 33 are provided for this. The current of these resistors opens diodes 12, 13 and the collector potential of transistors 9 and 10 is fixed.
Вспомогательный силовой транзистор 7 управл етс напр жением на обмотке 27 синхронно с остальными транзисторами. Момент выключени транзистора 7 (44, фиг.2) запаздывает относительно момента смены пол рности напр жени обмотки 27 на врем рассасывани .The auxiliary power transistor 7 is controlled by the voltage across the winding 27 synchronously with the other transistors. The moment of turning off the transistor 7 (44, Fig.2) is delayed relative to the moment of polarity change of the voltage of the winding 27 by the time of resorption.
Момент выключени транзистора 7 (44, фиг.2) не об зательно должен быть прив зан к моменту t запирани силового транзистора 11. Допустимыми вл ютс ситуации, когда вспомогательный транзистор выключаетс как на интервале , так и после момента t, когда выключаетс сипо- вой транзистор 11. При этом несколько измен етс циркул ци энеогин в преобразователе. Например, если вспомогатепьный транзистор 7 выключаетс позже транзистора 11, то после момента t4 и до момента выключени транзистора 7 ток первичной обмотки 6 замыкаетс через диод 29 и транзистор 7.The moment of turning off the transistor 7 (44, Fig. 2) need not necessarily be tied to the moment t of locking the power transistor 11. It is acceptable that the auxiliary transistor is turned off both in the interval and after the time t when the bias the transistor 11. In this case, the circulation of the eneogin in the converter is slightly changed. For example, if the auxiliary transistor 7 is turned off after the transistor 11, then after the time t4 and until the transistor 7 is turned off, the current of the primary winding 6 is closed through the diode 29 and the transistor 7.
После того, как в некоторый момент выключаютс все силовое транзисторы (на фиг.2, момент t),схема переходит в состо ние, когда открыты оба замыкающих диода 29,30. На последующем интервале происходит рекупераци энергии,запасенной в индуктивности рассе ни первичной обмотки 6 силового трансформатора 1.After all the power transistors (in Fig. 2, time t) are turned off at a certain moment, the circuit goes into a state when both closing diodes 29.30 are open. In the subsequent interval, the energy stored in the dissipation inductance of the primary winding 6 of the power transformer 1 is recovered.
В момент t ток в первичной обмотке 6 спадает до нул . Далее до момента t ток намагничивани силового трансформатора 1 (43, фиг.2) замыкаетс через обмотку 3, диод выпр мител 4 и выходной конденсатор фильтра 5. На данном интервале t.-t сердечник силового трансформатора размагничиваетс .At time t, the current in the primary winding 6 drops to zero. Further, up to time t, the magnetization current of the power transformer 1 (43, Fig. 2) is closed through the winding 3, the rectifier diode 4 and the output capacitor of the filter 5. At this interval t.-t, the core of the power transformer is demagnetized.
Суммарное напр жение на транзисторах 9-11 (4Г, фиг.2) и напр жение на первичной обмотке б силового трансформатора 1 (42, фиг,2) имеют характерную ступенчатую форму из-за поочередного выключени силовых транзисторовThe total voltage across the transistors 9-11 (4G, Fig.2) and the voltage across the primary winding b of the power transformer 1 (42, Fig 2) have a characteristic stepped shape due to the alternating switching off of the power transistors
Таким образом, преимущества предложенного преобразовател заключают- с в повышении надежности на основе ограничени напр жени на силовых транзисторах и упрощени управл ющей части преобразовател .Thus, the advantages of the proposed converter are in increasing the reliability based on limiting the voltage on the power transistors and simplifying the control part of the converter.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884609735A SU1638774A1 (en) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | One-step dc-to-dc voltage converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884609735A SU1638774A1 (en) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | One-step dc-to-dc voltage converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1638774A1 true SU1638774A1 (en) | 1991-03-30 |
Family
ID=21411286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884609735A SU1638774A1 (en) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | One-step dc-to-dc voltage converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1638774A1 (en) |
-
1988
- 1988-11-24 SU SU884609735A patent/SU1638774A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 675554, кл. Н 02 М 3/335, 1976. Авторское свидетельство СССР № 913351, кл. Н 02 М 3/335, 1989. Авторское свидетельство СССР № 1381461-, кл. Н 02 Н 3/335, 1986. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU1638774A1 (en) | One-step dc-to-dc voltage converter | |
SU1107233A1 (en) | D.c. voltage converter | |
SU954991A1 (en) | Dc voltage power supply source | |
SU1705984A1 (en) | Regulated dc voltage converter | |
SU1746502A1 (en) | Push-pull inverter | |
SU1272369A1 (en) | Device for switching a.c.voltage | |
SU1513582A1 (en) | Single-end d.c. voltage converter | |
SU1072207A1 (en) | Dc voltage converter | |
SU1032569A1 (en) | Push-pull transistor d.c.voltage converter | |
SU1614083A2 (en) | Push-pull stabilized inverter | |
SU1280679A1 (en) | Thyristor switch | |
SU1089754A1 (en) | Device for adjusting voltage converter | |
SU1653095A1 (en) | Power supply | |
SU1322454A1 (en) | Power semiconductor switch | |
SU1403285A1 (en) | Power supply source | |
SU1624627A1 (en) | Constant voltage convertor | |
SU1432690A1 (en) | Stabilized converter | |
SU1422340A1 (en) | D.c. voltage converter | |
SU970611A1 (en) | Inverter | |
SU1494180A1 (en) | Semi-bridge inverter | |
SU1758796A1 (en) | Single-ended constant voltage converter | |
RU1780174C (en) | Transistor switch control device | |
SU1598011A1 (en) | N-channel shaper of thyristor control pulses | |
SU1228196A1 (en) | One-step d.c.voltage converter | |
SU1471272A1 (en) | Transistor gate converter |