SU1713059A1

SU1713059A1 - Constant voltage converter

Info

Publication number: SU1713059A1
Application number: SU894727260A
Authority: SU
Inventors: Павел Вадимович Обичкин; Леонид Иванович Скурихин
Original assignee: Научно-производственное объединение "Ротор"
Priority date: 1989-08-07
Filing date: 1989-08-07
Publication date: 1992-02-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитани . Преобразова-/Sтель содержит выходной трансформатор 1, силовые транзисторы 4, 5, базовый 8 и управл ющий 12 трансформаторы, коммутирующие транзисторы 16, 17 и пороговый ограничитель тока 15. При работе преобразовател длительность открытого состо ни каждого силового транзистора 4, 5 определ етс временем насыщени магнитопрово- да управл ющего трансформатора 12, при этом ток насыщени ограничен пороговым ограничителем тока 15, а изменение пол рности управл ющего напр жени на выходной обмотке 11 управл ющего трансформатора 12 происходит только после полного запирани ранее открытого силового транзистора 4This invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply sources. The converter / Stel contains output transformer 1, power transistors 4, 5, base 8 and control 12 transformers, switching transistors 16, 17 and threshold current limiter 15. When the converter is in operation, the open state of each power transistor 4, 5 is determined by the time of the control transformer 12 magnetic circuit, while the saturation current is limited by the threshold current limiter 15, and the polarity of the control voltage on the output winding 11 of the control transformer 12 occurs only After complete locking previously opened the power transistor 4

Description

СОWITH

о ел юoh you

Изобретение относитс к преобразовадельной технике и может быть использовано в системах вторичного электропитани ,The invention relates to conversion technology and can be used in secondary power supply systems.

устройствах промышленной зл1ектроники иdevices of industrial electronics and

электропривода.electric drive.

Известно техническое решение, содержащее самовозбуждающийс инвертор с насыщающимс выходным трансформатором , в котором силовые транзисторы управл ютс током обмоток положительной обратной св зи, ограниченным резисторами,A technical solution is known that contains a self-exciting inverter with a saturable output transformer in which the power transistors are controlled by the positive-feedback winding current limited by resistors,

Данное устройство имеет низкую надежность , особенно при высоком (до 600 В) напр жении питани и не работоспособно на высокой частоте.This device has low reliability, especially at high (up to 600 V) supply voltage and is not operational at high frequency.

Наиболее близким вл етс высокочастотный транзисторный инвертор, содержащий конденсаторный делитель напр жени , выходной трансформатор с силовой , выходной обмотками и обмоткой положительной обратной св зи, базовый трансформатор, вторичные обмотки которого , подключены ко входам силовых транзисторов , а первична обмотка через токоограничивающий резистор подключена к обмотке положительной обратной св зи выходного трансформатора.The closest is a high-frequency transistor inverter containing a capacitor voltage divider, an output transformer with a power, output windings and a positive feedback winding, a basic transformer whose secondary windings are connected to the inputs of the power transistors, and the primary winding through the current limiting resistor is connected to the windings positive feedback output transformer.

Данна схема при устранении насыщени выходного трансформатора не обеспечивает симметричного перемагничивани его сердечника, а плавно насыщающийс базовый трансформатор не обеспечивает быстрого выключени силовых транзисторов . Эти факторы вл ютс результатом невысокой надежности и быстродействи инвертора.This circuit, while eliminating the saturation of the output transformer, does not provide a symmetric reversal of its core, and a smoothly saturated base transformer does not provide for fast switching off the power transistors. These factors are the result of the low reliability and speed of the inverter.

Цель изобретени - повышение надежности и быстродействи .The purpose of the invention is to increase reliability and speed.

Поставленна цель достигаетс за счет того, что в схему преобразовател посто нного напр жени , содержащую конденсаторный делитель входного напр жени , выходной трансформатор с силовой, выходной обмотками, а также обмоткой положительной обратной св зи, базовый трансформатор, вторичные обмотки которого подключены ко входам силовых транзисторов , а последовательно с первичной обмоткой включен токоограничивающий резистор , введены управл ющий трансформатор с первичными и вторичными обмотками, коммутирующие транзисторы, базовый и пусковые резисторы, базовые диоды, а также пороговый ограничитель тока вспомогательного источника напр жени , причем к первичной обмотке базового трансформатора через токоограничивающий резистор подключена вторична обмотка управл ющего трансформатора, к средней точке его первичных обмоток подключен выход порогового ограничител тока, вход которого соединен с одним полюсом вспомогательного источника напр жени , второй полюс которого соединен с эмиттерами коммутирующих транзисторов, коллекторы последних соединены с крайними выводами первичных обмоток управл ющего трансформатора , базовые диоды включены между эмиттерами и каждой из баз, а между базами коммутирующих транзисторов включена последовательна цепочка из базового резистора и обмотки положительнойобратной св зи выходного трансформатора, а пусковые резисторы включены между коллекторами одних и базами других коммутирующих транзисторов.This goal is achieved due to the fact that the DC / DC converter circuit contains a capacitor input voltage divider, an output transformer with power, output windings, as well as positive feedback winding, a basic transformer, the secondary windings of which are connected to the inputs of power transistors and a current-limiting resistor is connected in series with the primary winding, a control transformer with primary and secondary windings, switching transistors, basic and Auxiliary resistors, basic diodes, and a threshold current limiter for an auxiliary voltage source, the secondary winding of a control transformer is connected to the primary winding of the base transformer via a current limiting resistor, and the output of the threshold current limiter is connected to one midpoint of its primary windings auxiliary voltage source, the second pole of which is connected to the emitters of the switching transistors, the collectors of the latter are connected to the extreme The output of the primary windings of the control transformer, the base diodes are connected between the emitters and each of the bases, and between the bases of the switching transistors a series of base resistors and the positive feedback of the output transformers are connected, and the starting resistors are connected between the collectors of one and the bases of the other switching transistors.

При разбросе коэффициентов усилени силовых транзисторов возникает посто нна составл юща тока намагничивани базового трансформатора, выравнивающа врем рассасывани силовых транзисторов, уменьшаетс несимметри выходного напр жени преобразовател , что обеспечивает повышенную надежность устройства по сравнению с прототипом.When the gain of the power transistors is varied, the constant component of the magnetizing current of the base transformer arises, equalizing the resorption time of the power transistors, decreases the asymmetry of the output voltage of the converter, which provides increased reliability of the device compared to the prototype.

Наличие порогового ограничител тока обеспечивает в отличие от прототипа формирование импульса управлени с крутым спадом, а затем активное выключение силового транзистора токами намагничивани базового и управл ющего трансформаторов , что уменьшает врем рассасывани силовых транзисторов.The presence of a threshold current limiter, in contrast to the prototype, provides for the formation of a control pulse with a steep falloff, and then the active switching off of the power transistor by the magnetization currents of the base and control transformers, which reduces the resorption time of the power transistors.

Уменьшение и выравнивание времени рассасывани силовых транзисторов обеспечивает повышенное быстродействие устройства , и его работоспособность на частотах, где врем полупериода сравнимо с временем рассасывани .Reducing and equalizing the absorption time of the power transistors provides an increased device speed, and its operation at frequencies where the half-time is comparable to the absorption time.

На чертеже изображена электрическа принципиальна схема предлагаемого преобразовател напр жени .The drawing shows an electrical schematic diagram of the proposed voltage converter.

Преобразователь содержит выходной трансформатор 1 с силовой обмоткой 2, включенной между средней точкой конденсаторного делител 3 выходного напр жени и соединенными эмиттером и коллектором силовых транзисторов 4, 5 соответственно , а коллектор и эмиттер силовых транзисторов 4, 5 подключены к крайним выводам конденсаторного делител 3, входы силовых транзисторов 4, 5 соединены со вторичными обмотками 6, 7 базового трансформатора 8, первична обмотка 9 которого через токоограничивающий резистор 10 подключена ко вторичной обмотке 11 управл ющего трансформатора 12, первичные обмотки 13, 14 последнего средней точкой соединены с выходом порогового ограничител тока 15, а крайними - сThe converter contains an output transformer 1 with a power winding 2 connected between the middle point of a capacitor divider 3 output voltage and connected by an emitter and a collector of power transistors 4, 5, respectively, and the collector and emitter of power transistors 4, 5 are connected to the extreme terminals of the capacitor divider 3, the inputs power transistors 4, 5 are connected to the secondary windings 6, 7 of the base transformer 8, the primary winding 9 of which is connected to the secondary winding 11 of the control through the current limiting resistor 10 transformer 12, the primary windings 13, 14 of the latter middle point connected to the output of the current limiter 15, and the extreme - with

коллекторами коммутирующих транзисторов 16, 17 и с выводами пусковых резисторов 18, 19, вт-орые выводы которых соединены с базами коммутирующих транзисторов 16 и 17 соответственно, куда подключены также катоды базовых диодов 20, 21, аноды последних соединены между собой, с эмиттерами коммутирующих транзисторов и с одним полюсом вспомогательного источника напр жени 22, второй полюс которого соединен с выходом ограничител тока 15, между базами коммутирующих транзисторов 16,17, последовательно с базовым транзистором 23 включена обмотка 24 положительной обратной св зи выходного трансформатора 1. Выходное напр жение снимаетс с выходной обмотки 25..collectors of switching transistors 16, 17 and with the leads of the starting resistors 18, 19, the second pins of which are connected to the bases of the switching transistors 16 and 17, respectively, where the cathodes of the base diodes 20, 21 are also connected, the anodes of the latter are connected to each other, with the emitters of the switching transistors and with one pole of the auxiliary voltage source 22, the second pole of which is connected to the output of the current limiter 15, between the bases of the switching transistors 16,17, winding 24 is connected in series with the base transistor 23 feedback of the output transformer 1. The output voltage is removed from the output winding 25 ..

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

Напр жение со вспомогательного источника 22 через прроговый ограничитель тока 16, первичные обмотки 13, 14 управл ющего трансформатора 12 и пусковые резисторы 18,19 подаетс на коллекторы и базы коммутирующих транзисторов 16 и 17. При этом один из транзисторов, например 16, открываетс , а транзистор 17 запираетс . Начинаетс формирование импульса управлени . Напр жение вспомогательного источ .ника 22 приложено к обмотке 13 .управл ющего трансформатора 12. Это напр жение , трансформированное через управл ющий 12 и базовый 8 трансформаторы, приводит к открыванию силового транзистора 5. При этом напр жение, трансформированное с обмотки 2 на обмотку 24 выходного трансформатора, удерживает транзистор 16 в насыщенном состо нии.The voltage from the auxiliary source 22 through the prorgovy current limiter 16, the primary windings 13, 14 of the control transformer 12 and the starting resistors 18.19 is fed to the collectors and bases of the switching transistors 16 and 17. One of the transistors, for example, 16, opens and transistor 17 is locked. The formation of the control pulse begins. The voltage of the auxiliary source 22 is applied to the winding 13 of the control transformer 12. This voltage transformed through the control 12 and the base 8 transformers leads to the opening of the power transistor 5. In this case, the voltage transformed from winding 2 to winding 24 output transformer, keeps transistor 16 in a saturated state.

Ток обмотки 13 управл ющего трансформатора 12 определ етс коэффициентами трансформации управл ющего и базового трансформаторов, величиной сопротивлени токоограничивающего резистора 10 и падением напр жени на входе силового транзистора 5. Величина тока в течение времени формировани импульса управлени меньше порога токоограничивающего устройства 15.The current of the winding 13 of the control transformer 12 is determined by the transformation ratios of the control and base transformers, the resistance value of the current limiting resistor 10 and the voltage drop at the input of the power transistor 5. The current during the formation of the control pulse is less than the threshold of the current limiting device 15.

Длительность импульса управлени определ етс временем нарастани тока намагничивани управл ющего трансформатора до момента, когда суммарный ток обмотки 13 достигает уровн порога токоограничивающего устройства 15. В этот момент начинаетс формирование спада импульса управлени . Напр жение на выходе токоограничивающего устройства 16 уменьшаетс и принимает значение, равное падению напр жени на коммутирующемThe duration of the control pulse is determined by the rise time of the magnetizing current of the control transformer until the total current of the winding 13 reaches the threshold level of the current limiting device 15. At this moment, the formation of the fall of the control pulse begins. The voltage at the output of the current-limiting device 16 decreases and takes on a value equal to the voltage drop across the switching voltage.

транзисторе 17, переход щему в.инверсный режим, обеспечиваемый базовым диодом 21. Ток намагничивани управл ющего трансформатора замыкаетс через обмотки 13, 14, коммутирующий транзистор 17 в инверсном режиме и насыщенный транзистор 16. На обмотке 11 управл ющего трансформатора формируетс нулева пауза.a transistor 17, which transforms into an inverse mode provided by the base diode 21. The magnetizing current of the control transformer is closed through the windings 13, 14, the switching transistor 17 in the inverse mode and the saturated transistor 16. A zero pause is formed on the winding 11 of the control transformer.

За врем формировани спада импульса управлени ток в базе силового транзистора 5 мен ет знак.. Величина вытекающего тока базы равна сумме приведенного тока намагничивани базового трансформатора 8 к моменту окончани импульса управлени и составл ющей тока, обусловленной ЭДС в базе на стадии рассасывани и приведенным к обмотке 7 значением сопротивлени токоограничивающего резистора 10.During the formation of the decay of the control pulse, the current in the base of the power transistor 5 changes sign. The value of the base flowing current is equal to the sum of the reduced magnetization current of the base transformer 8 by the end of the control pulse and the component of the current due to the EMF in the base at the dissolution stage and reduced to the winding 7 the value of the resistance of the current-limiting resistor 10.

По окончании стадии рассасывани силовой транзистор 5 выключаетс , формируетс фронт выходного напр жени инвертора. Напр жение на обмотке 24 положительной обратной св зи мен ет знак, включаетс коммутирующий транзистор 15, разрываетс цепь протекани тока намагничивани управл ющего трансформатора 12, возрастает напр жение на выходе токоограничител 15 и включаетс коммутирующий транзистор 17. Заканчиваетс нулева пауза , и формируетс импульс управлени второго полупериода работы инвертора.At the end of the resorption stage, the power transistor 5 is turned off and the front of the inverter output voltage is formed. The voltage on the positive feedback winding 24 changes sign, the switching transistor 15 turns on, the magnetizing current flowing through the control transformer 12 is broken, the voltage at the output of the current limiter 15 increases, and the switching transistor 17 turns on and a second pause is generated and a second control pulse is generated half period of the inverter.

Таким образом, в устройстве длительность полупериода равна сумме времени импульса управлени и нулевой паузы, определ емой временем рассасывани каждого из силовых транзисторов, импульсы управлени формируютс симметрично дл каждого из полупериодов и длительности их равны.Thus, in the device, the half-cycle duration is equal to the sum of the control pulse time and the zero pause determined by the resorption time of each of the power transistors, the control pulses are formed symmetrically for each half-period and their duration is equal.

Поскольку ток намагничивани базового транзистора вл етс одной из составл ющих выключающего тока силовых транзисторов, разброс их времен рассасывани приводит к по влению посто нной составл ющей этого тока, котора в свою очередь компенсирует разброс времен, т.е. в устройстве существует отрицательна обратна св зь, выравнивающа врем рассасывани силовых транзисторов, а следовательно, длительность нулевой паузы в каждом из полупериодов.Since the magnetizing current of the base transistor is one of the switching current components of the power transistors, the scatter of their dissipation times leads to the appearance of the constant component of this current, which in turn compensates for the scatter of times, i.e. There is negative feedback in the device, equalizing the resorption time of the power transistors and, therefore, the duration of the zero pause in each of the half periods.

, Устройётво работоспособно и имеет повышенную надежность на высоких частотах, где врем эассасывани силового транзистора может составл ть значительную часть от времени полупериода. Кроме того, следует отметить, что пред;1агаемое устройство совмещает в себе положительные качества каксхем с самовозбуждением (гарантированное отсутствие сквозных токов, простота схемы), так и схем с внешним возбуждением (отсутствие проблемы пуска и работоспособность в широком диапазоне питающих напр жений)., It is operable and has increased reliability at high frequencies, where the dissociation time of the power transistor can be a significant part of the half period time. In addition, it should be noted that the previous device combines the positive qualities of circuitry with self-excitation (guaranteed absence of through currents, simplicity of the circuit) and circuits with external excitation (absence of start-up problems and operation in a wide range of supply voltages).

ф о р м ул а и 3 о б р е т е н и Преобразователь посто нного напр жени , содержащий выходной трансформатор , первична обмотка которого св зана через силовые транзисторы с входными выводами , вторична обмотка присоединена к выходным выводам, а последовательно в цепь обмотки положительной обратной св зи включен базовый резистор, базовый трансформатор, вторичные обмртки которого подключены к управл ющим переходам силовых транзисторов, отличающийс тем, что, с целью повышени надежности и быстродействи , в него введены управл ющий трансформатор, коммутирующие транзисторы, токоограничивающий и пусковые резисторы, базовые диоды и пороговый ограничитель тока, включенный между первым выводом вспомогательного источника напр жени и средним выводом первичнойf o rm ul and 3 o b e n e n A DC / DC converter containing an output transformer, the primary winding of which is connected through power transistors with input terminals, the secondary winding is connected to the output terminals, and in series to the winding circuit Positive feedback includes a base resistor, the base transformer, the secondary circuits of which are connected to the control transitions of the power transistors, characterized in that, in order to increase reliability and speed, a control transistor is introduced into it transformer, switching transistors, current limiting and starting resistors, basic diodes and a threshold current limiter connected between the first output of the auxiliary voltage source and the average output of the primary

обмотки управл ющего трансформатора, крайние выводы которой присоединены к коллекторам первого и второго коммутирующих транзисторов, эмиттеры которых подключены ко второму выводу вспомогательного источника напр жени , вторична обмотка управл ющего трансформатора через токоограничивающий резистор соединена с первичной обмоткой базового рансформатора, при этом база-эмиттерныеthe control transformer windings, the extreme leads of which are connected to the collectors of the first and second switching transistors, the emitters of which are connected to the second output of the auxiliary voltage source, the control transformer secondary winding is connected to the primary winding transformer primary winding, and the base-emitter resistors

переходы коммутирующих транзисторов, шунтированные, базовыми диодами, включены последовательно в цепь обмотки положительной обратной св зи, а пусковые резисторы включены соответственно междуswitching transistors, shunted, by the base diodes, are connected in series to the positive feedback winding circuit, and the starting resistors are connected respectively between

базой первого и коллектором второго, а также между базой второго и коллектором первого коммутирующих транзисторов.the base of the first and the collector of the second, as well as between the base of the second and the collector of the first switching transistors.

Claims

Claim

A DC-voltage converter containing an output transformer, the primary winding of which is connected through power transistors to the input terminals, the secondary winding is connected to the output terminals, and a base resistor, a base transformer, the secondary windings of which are connected to the control transitions of the power transistors are connected in series to the positive feedback winding circuit characterized in that, in order to increase reliability and speed, a control transformer, switching trans side, current-limiting and starting resistors, basic diodes and a threshold current limiter connected between the first output of the auxiliary voltage source and the Middle output of the primary 5 winding of the control transformer, the extreme ends of which are connected to the collectors of the first and second switching transistors, the emitters of which are connected to the second output of the auxiliary voltage source, the secondary winding of the control transformer through a current-limiting resistor is connected to the primary winding of the base transformer, while the base-emitter 15 junctions of the switching transistors, shunted by the basic diodes, are connected in series to the positive feedback winding circuit, and the starting resistors are connected respectively between the 20 'base of the first and the collector of the second, as well as between the base of the second and the collector of the first switching transistors .