SU1713061A1

SU1713061A1 - Converter

Info

Publication number: SU1713061A1
Application number: SU904790349A
Authority: SU
Inventors: Иван Александрович Фокин
Original assignee: Fokin Ivan A
Priority date: 1990-02-13
Filing date: 1990-02-13
Publication date: 1992-02-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани и автоматики. Цель - повышение КПД путем уменьшени динамических потерь при одновременномисключении сквозных токов. Преобразователь содержит узел управлени и инвертор- ную чейку, состо щую из силовых транзисторов 1 и 2 и выходного трансформатора 4, в цепь вспомогательных обмоток 10, 11 которого включены последовательные цепочки из диодов 14, 15, 18, 19, резисторов 12, 13 и конденсаторов 16, 17. При отпирании, например, силового транзистора 1 происходит зар д конденсатора 16. После смены сигнала управлени на входе силового транзистора 1 происходит разр д конденсатора 16, в результате чего силовой транзистор 1 форсированно запираетс . 2 ил.'.1S /«• ' i2 ^.^^^^слс-й--!-^-^^20СА) О OsThe invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply and automation systems. The goal is to increase efficiency by reducing the dynamic losses while at the same time eliminating through currents. The converter contains a control node and an inverter cell, consisting of power transistors 1 and 2 and an output transformer 4, into a circuit of auxiliary windings 10, 11 of which are connected in series with diodes 14, 15, 18, 19, resistors 12, 13 and capacitors 16, 17. When unlocking, for example, the power transistor 1, a capacitor 16 is charged. After the control signal is changed, the capacitor 16 is discharged at the input of the power transistor 1, as a result of which the power transistor 1 is forcibly locked. 2 ill. '. 1S / «•' i2 ^. ^^^^ Sls-y -! - ^ - ^ ^ 20CA) About Os

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани и автоматики.The invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply and automation systems.

Известен преобразователь-стабилизатор , содержащий задающий генератор с управл ющей и запираемыми обмотками, двухтактный усилитель мощности, транзисторный ключ, широтно-импульсный модул тор , силовые и вспомогательные транзисторы.A converter-stabilizer is known, comprising a master oscillator with a control and lockable windings, a push-pull power amplifier, a transistor switch, a pulse-width modulator, and power and auxiliary transistors.

Однако известный преобразователь обладает пониженным КПД за счет динамических потерь от сквозных токов из-за зат гивани времени запирани силовых транзисторов.However, the known converter has a lower efficiency due to the dynamic losses from the through currents due to the delay in locking the power transistors.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс двухтактный преобразователь, прин тый за прототип и содержащий в каждом плече инвертора с выходным трансформатором силовой транзистор, базо-эмиттерный переход которого через базовый резистор, зашунтированный вспомогательной обмоткой выходного трансформатора с диодом, подсоединен к управл ющей обмотке, в котором устранение сквозных токов достигаетс задержкой отпирани одного силового транзистора на врем , необходимое дл запирани другого, путем компенсации напр жени возбуждени напр жением вспомогательной обмотки выходного трансформатора , включенной последовательно с диодом параллельно базовому резистору. В предыдущий отпиранию полупериод к базе запертого транзистора прикладываетс суммарное напр жение обмотки возбуждени и вспомогательной обмотки выходного трансформатора, которые оказываютс включенными согласно. Причем указанный диод находитс в провод щем состо нии в предыдущий отпиранию полупериод и на врем , необходимое дл запирани другого силового транзистора.The closest to the proposed technical entity is a push-pull converter, adopted as a prototype and containing in each inverter arm with an output transformer, a power transistor, whose basic-emitter junction through the base resistor, shunted by the auxiliary winding of the output transformer with a diode, is connected to the control winding in which the elimination of through currents is achieved by delaying the unlocking of one power transistor by the time required to lock the other, by compensating for excitation voltage across the auxiliary winding of the output transformer connected in series with the diode in parallel with the base resistor. In the previous half cycle, the total voltage of the field winding and the auxiliary winding of the output transformer is applied to the base of the locked transistor, which are turned on according to. Moreover, the indicated diode is in the conducting state in the previous half-cycle and unlocking for the time required for locking the other power transistor.

Однако в известном техническом решении компенсаци отпирающего напр жени одного транзистора встречно приложенным напр жением вспомогательной обмотки на врем , необходимое дл запирани другого транзистора, возможна только при равенстве напр жений на полуобмотке трансформатора возбуждени и на дополнительной обмотке выходного трансформатора . При изменении напр жени на дополнительных обмотках выходного трансформатора, например, при снижении входного напр жени первичного источника , нарушаетс компенсаци отпирающего напр жени , что приводит к возникновению сквозного тока через не успевший заперетьс открытый ранее транзистор иHowever, in the known technical solution, the compensation of the unlocking voltage of one transistor by the counter-applied voltage of the auxiliary winding for the time required to lock the other transistor is possible only if the voltages on the half-winding of the field transformer and on the additional winding of the output transformer are equal. When the voltage on the additional windings of the output transformer changes, for example, when the input voltage of the primary source decreases, the compensation of the opening voltage is disturbed, which leads to the emergence of a through-current through the previously open transistor and

отг ираемый транзистор. В .результате возрастают динамические потери и снижаетс КПД.Unplugged transistor. As a result, the dynamic losses increase and the efficiency decreases.

Цель изобретени - повышение КПД путем уменьшени динамических потерь при устранении сквозных токов.The purpose of the invention is to increase the efficiency by reducing the dynamic losses while eliminating through currents.

Указанна цель достигаетс тем, что в ст |билизированный преобразователь, соде )жащий силовые транзисторы, эмиттерыThis goal is achieved by the fact that in article | bilized converter, containing power transistors, emitters

0 КО орых объединены и подключены к первому входному выводу, цепь спомогательной обь/ютки каждого плеча через отсекающий диод подсоединена к базовому резистору, че )ез который базо-эмиттерный переход0 KO ory are combined and connected to the first input terminal, the auxiliary / yuki circuit of each arm is connected through a cut-off diode to the base resistor, which is the base-emitter junction

5 подсоединен к выходу блока управлени , в цепь вспомогательной обмотки последовательно введены резистор и диод, включенный со -ласно с отсекающим, при этом указанна цепь зашунтирована введенным конденса0 тозом.5 is connected to the output of the control unit, a resistor and a diode connected in conjunction with a cut-off are sequentially inserted into the auxiliary winding circuit, the indicated circuit being shunted by the inserted condensate.

Существенным отличием предлагаемого технического решени вл етс форсированное запирание силовых транзисторов, что снижает динамические потери и исключает сквозные токи. В прототипе отсутствует форсированное запирание и, кроме того, возможно возникновение сквозных токов при уменьшении входного напр жени первичного источника относительно номинального значени . Стабилизированные преобразователи работают при измен ющихс входных напр жени х, поэтому указанные потери снижают КПД преобразователей, ис пользующих инверторную чейку.приведен5 ную в прототипе.The essential difference of the proposed technical solution is the forced locking of the power transistors, which reduces the dynamic losses and eliminates the through currents. In the prototype, there is no forced locking and, in addition, through currents can occur when the input source voltage decreases with respect to the nominal value. The stabilized converters operate at varying input voltages, so these losses reduce the efficiency of converters that use an inverter cell. It is shown in the prototype.

Положительный эффект, получаемый в результате решени поставленной цели достигаетс в уменьшении динамических потерь и устранении сквозных токов, чтоThe positive effect obtained by solving this goal is achieved in reducing dynamic losses and eliminating through currents, which

0 повышает КПД преобразовател .0 increases the efficiency of the converter.

На фиг. 1 представлена принципиальна схема устройства; на фиг. 2 - временные характеристики:а - крива напр жени управлени ; б - крива тока, протекающегоFIG. 1 is a schematic diagram of the device; in fig. 2 — temporal characteristics: a — control voltage curve; b - current curve flowing

5 чорез конденсаторы; в - крива токЬв колЛ (ЖТОРОВ.5 chorez capacitors; in - curve tok col.

Стабилизированный преобразователь содержит силовые транзисторы 1 и 2, змитТ (фы которых обьединены и подключены кThe stabilized converter contains power transistors 1 and 2, tmit (whose plugs are connected and connected to

0 первому входному выводу, коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки 3 выходного трансформатора 4, вывод которой подключен к второщ входному выводу, базы силовых транзи5 сгоров 1 и 2 подключены через резисторы 5 и б к парафазным выходам широтно-импульсного модул тора 7, общий вывод которого подключен к первому входному выводу. Первый вход широтно-импульсного модул тора 7 подключен к выходу задающего генератора пилообразного напр жени 8, второй вход широтно-импульсного модул тора 7 подключен к выходу выпр мител с фильтром 9. Дополнительные обмотки 10 и 11 выходного трансформатора 4 подключены через цепочки из последовательно включенных резисторов 12 и 13 и диодов 14 и 15 к конденсаторам 16 и 17, одни из выводов которых подключены к ба:зам транзисторов 1 и 2, другие выводы подключены через диоды 18 и 19 к парафазным выходам широтно-импульсного модул тора 7. К выпр мителю с фильтром 9 подключена нагрузка 20.0 to the first input terminal, the collectors are connected to the extreme terminals of the primary winding 3 of the output transformer 4, the output of which is connected to the secondary input terminal, the power transient bases 5 of the burnout 1 and 2 are connected via resistors 5 and b to the paraphase outputs of the pulse-width modulator 7, common output which is connected to the first input pin. The first input of the pulse-width modulator 7 is connected to the output of the master generator of the saw-tooth voltage 8, the second input of the pulse-width modulator 7 is connected to the output of the rectifier with a filter 9. The additional windings 10 and 11 of the output transformer 4 are connected through chains of series-connected resistors 12 and 13 and diodes 14 and 15 to capacitors 16 and 17, one of the terminals of which are connected to the base: deputy transistors 1 and 2, the other terminals are connected via diodes 18 and 19 to the paraphase outputs of the pulse-width modulator 7. To the rectifier filter 9 connected to the load 20.

Стабилизированный преобразователь работает следующим образом.Stabilized Converter works as follows.

Импульсы напр жений с выхода широтно-импульсного модул тора 7 прикладываютс к базам силовых транзисторов 1 и 2, поочередно открыва их. Например, дл интервала времени при напр жени х на выходе широтно-импульсного модул тора без скобок (фиг. 1 сигналом широтно-импульсного модул тора 7, отпирающим транзистор 1, обеспечиваетс протекание его базового тока через резистор 5. Транзистор 1 открываетс и подключает верхнюю половину обмотки 3 выходного трансформатора 4 к источнику питани (фиг. 2, крива 21). На обмотках 10 и 11 трансформатора 4 навод тс напр жени с пол рностью, при которой диод 15 находитс в непровод щем состо нии, а диод 14 - в провод щем, при этом за врем открытого состо ни транзистора 1 происходит зар д конденсатора 16 напр жением обмотки 10 трансформатора 4 через резистор 12 и провод щий диод 14 (фиг. 2, крива 23). Напр жение на выходе широтно-импульсного модул тора 7 выбираетс большим, чем напр жение на обмотке 10, позтому диод 18 находитс в непровод щем состо нии и вли ни не оказывает . Когда широтно-импульсный модул тор снимает отпирающее напр жение, напр жение на его верхнем выходе становитс равным нулю, диод 18 переходит в провод щее состо ние и подключает зар женный конденсатор 16, а также обмотку 10 через цепочку из резистора 12 и диода 14 к переходу база-змиттер транзистора 1. Конденсатор 16 разр жаетс на резистор 5 и эмиттерный переход транзистора 1, вызыва его форсированное запирание отрицательным напр жением относительно змиттера (фиг. 2, нижн часть кривой 23). После запирани транзистора 1 напр жение наThe voltage pulses from the output of the pulse-width modulator 7 are applied to the bases of the power transistors 1 and 2, alternately opening them. For example, for a time interval, the voltage at the output of a pulse-width modulator without brackets (Fig. 1 by the signal of a pulse-width modulator 7 unlocking transistor 1 allows its base current to flow through a resistor 5. Transistor 1 opens and connects the upper half windings 3 of the output transformer 4 to the power supply (Fig. 2, curve 21). On the windings 10 and 11 of the transformer 4, voltages are induced with polarity, in which diode 15 is in a non-conducting state, and diode 14 is in a conducting state while In the state of transistor 1, the capacitor 16 is charged by the voltage of the winding 10 of the transformer 4 through a resistor 12 and a conducting diode 14 (Fig. 2, curve 23). The output voltage of the pulse-width modulator 7 is chosen greater than the voltage on the winding 10, therefore, the diode 18 is in a non-conducting state and has no effect.When the pulse-width modulator removes the opening voltage, the voltage at its upper output becomes zero, the diode 18 goes into a conducting state and connects the charged capacitor 16 and also 10 via a chain of resistor 12 and diode 14 to the base-zmitter junction of transistor 1. Capacitor 16 is discharged to resistor 5 and emitter junction of transistor 1, causing it to be forcedly locked by a negative voltage relative to the emitter (Fig. 2, the lower part of the curve 23). After locking the transistor 1, the voltage

обмотке 10 уменьшаетс , диод 14 переходит в непровод щее состо ние. В следующий полупериод открываетс транзистор 2 через резистор 6 положительным напр жением с нижнего выхода широтно-импульсного модул тора 7 (фиг. 2, крива 22), происходит зар д конденсатора 17 через резистор 13 и диод 15 (фиг. 2, верхн часть кривой 24) и, при сн тии отпирающего импульса с нижнего выхода широтно-импульсного модул тора 7, прбисходит запирание транзистора 2 через диод 19 отрицательным относительно эмиттера напр жением зар женного конденсатора 17 и отрицательным напр жением обмотки 11 трансформатора 4 черезthe winding 10 decreases, the diode 14 goes to a non-conducting state. In the next half-period, the transistor 2 through the resistor 6 is connected to a positive voltage from the lower output of the pulse-width modulator 7 (Fig. 2, curve 22), the capacitor 17 is charged through the resistor 13 and the diode 15 (Fig. 2, upper part of the curve 24 ) and, when the trigger pulse is removed from the lower output of the pulse-width modulator 7, the transistor 2 locks through the diode 19 negative with respect to the emitter by the voltage of the charged capacitor 17 and the negative voltage of the winding 11 of the transformer 4 through

резистор 13 и провод щий диод 15 (фиг. 2, нижн часть кривой 24). Эпюра 25 соответствует току в цепи коллектора транзистора 1 и эпюра 26 - току транзистора 2. Штриховыми лини ми изображены эпюры приa resistor 13 and a conducting diode 15 (Fig. 2, lower part of the curve 24). Plot 25 corresponds to the current in the collector circuit of transistor 1 and plot 26 to the current of transistor 2. The dashed lines show the plots at

меньшей длительности напр жений на выходе широтно-импульсного модул тора.shorter voltage duration at the output of the pulse-width modulator.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении осуществл етс форсированное запирание силовых транзисторов,Thus, in the proposed technical solution, forced locking of power transistors,

что уменьшает динамические потери и исключает возникновение сквозных токов, что в конечном итоге, повышает КПД стабилизи- v рованного преобразовател .which reduces the dynamic losses and eliminates the occurrence of through currents, which ultimately increases the efficiency of the stabilized v converter.

Claims

Invention Formula

Converter with a DC output transformer, made according to the two-stroke inverter circuit, the auxiliary winding circuit of each arm of which is connected to the base resistor through a cut-off diode, through which the base-emitter junction of the power transistor is connected to the output of the unit

control, characterized in that, in order to increase efficiency by reducing dynamic losses while eliminating through currents, a resistor and a diode connected in accordance with the cut-off are sequentially inserted into the auxiliary winding circuit, the capacitor being bridged.