SU1737683A1

SU1737683A1 - Dc voltage converter

Info

Publication number: SU1737683A1
Application number: SU894745554A
Authority: SU
Inventors: Владимир Ильич Пшеничников; Алексей Владимирович Паршин; Алексей Евгеньевич Архипов
Original assignee: Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1989-10-03
Publication date: 1992-05-30

Abstract

Использование: проектирование вторичных источников питани . Сущность изобретени : устройство содержит в каждом плече демпфирующий конденсатор 10, подключенный к точке соединени транзистора 3 (4) с дросселем 5 (6) и через первый диод 8 Use: design of secondary power sources. The invention: the device contains in each arm a damping capacitor 10 connected to the connection point of the transistor 3 (4) with the inductor 5 (6) and through the first diode 8

Description

Изобретение относитс к преобразовательной технике, в частности к вторичным источникам питани .The invention relates to converter equipment, in particular to secondary power sources.

Известен преобразователь посто нного напр жени , выполненный по полумостовой схеме, содержащий два последовательно соединенных транзистора , в котором дл снижени динамических потерь параллельно каждому транзистору включена RCD-цепо .ка, в цепь питани включен дроссель, шунтированный диодом и резистором.A known constant voltage converter, made in a half-bridge circuit, contains two series-connected transistors, in which an RCD circuit is connected in parallel to each transistor to reduce the dynamic losses, a choke coil connected by a diode and a resistor is included in the power circuit.

Недостаток такого преобразовател - пониженный КПД из-за рассеиваемой мощности в резисторах RCD- и LDR-цепочек.The disadvantage of such a converter is the reduced efficiency due to the dissipated power in the resistors of the RCD and LDR circuits.

Известен полумостовой транзисторный преобразователь, содержащий по два согласно последовательно соединенных силовых транзистора в каждом из плеч, точкаA half-bridge transistor converter is known, containing two according to series-connected power transistors in each of the arms, a point

соединени которых подключена через соответствующие диоды к среднему выводу входного емкостного делител и к одному выводу переключающей обмотки силового трансформатора, коллектор силового транзистора первого плеча и эмиттер транзистора второго плеча соединены с питающими выводами преобразовател , а точка соединени средних транзисторов св зана через дроссели с вторым выводом выходного трансформатора.the connections of which are connected via corresponding diodes to the middle output of the input capacitive divider and to one output of the switching winding of the power transformer, the collector of the first-side power transistor and the emitter of the second-side transistor are connected to the supply terminals of the converter, and the connection point of the middle transistors is connected through chokes to the second output transformer.

Недостатки такого преобразовател - низка надежность из-за наличи четырех транзисторов, сложной схемы управлени .The disadvantages of such a converter are low reliability due to the presence of four transistors, a complex control circuit.

Кроме того, преобразователь имеет низкий КПД из-за повышенных динамических потерь в силовых транзисторах при включении , определ емых напр жением питани и током в дросселе.In addition, the converter has low efficiency due to increased dynamic losses in the power transistors when turned on, determined by the supply voltage and current in the choke.

х| CJ XI О 00 СОx | CJ XI O 00 CO

Известен полумостовой преобразователь , в котором за счет существенного усложнени схемы достигнуто уменьшение динамических потерь при переключени х силовых транзисторов. Преобразователь содержит в каждом плече по два силовых транзистора, включенных согласно последовательно , и обмотку общего дроссел , средн точка которого через нагрузочный узел соединена со средней точкой источника питани , образованного конденсаторами делител напр жени . Нагрузочный узел включает выходной трансформатор, выпр митель , фильтр.A half-bridge converter is known, in which, due to a substantial complication of the circuit, a reduction in dynamic losses during switching of power transistors is achieved. The converter contains in each arm two power transistors connected in series, and the winding of a common throttle, the midpoint of which is connected via a load node to the midpoint of the power source formed by the capacitors of the voltage divider. The load node includes an output transformer, rectifier, filter.

Параллельно транзисторам плеч, св занных одним выводом с соответствующими выводами источника питани , подключены согласно DC-цепи, диоды которых объединены с общими точками транзисторов в каждом из плеч, св занными в свою очередь через диоды со средней точкой источника питани . При этом диоды включены согласно диодам DC-цепи. Средние точки DC-цепей через согласно и после- довательно включенные диоды и дополнительный транзистор св заны между собой. При этом встречно транзистору включены два диода, средн точка которых соединена со средним выводом дроссел .Parallel to the transistors of the shoulders connected by one output with the corresponding terminals of the power supply, are connected according to DC circuits, the diodes of which are combined with common points of the transistors in each of the arms, connected in turn through the diodes to the midpoint of the power supply. In this case, the diodes are connected according to the diodes of the DC circuit. The midpoints of the DC circuits are connected through consistently and connected diodes and an additional transistor connected to each other. In this case, the counter transistor includes two diodes, the midpoint of which is connected to the average output of the drossel.

Недостатком такого преобразовател вл ютс низкие надежность и КПД из-за наличи п ти силовых транзисторов, сложной схемы управлени и необходимости разв зки ее цепей.The disadvantage of such a converter is low reliability and efficiency due to the presence of five power transistors, a complicated control circuit and the need to untie its circuits.

Наиболее близким вл етс преобразователь посто нного напр жени полумостового типа, содержащий емкостной делитель напр жени , выходной трансформатор, два транзистора, в силовые цепи которых включены дроссели, точка соединени которых подключена к первичной обмотке выходного трансформатора, демпфирующие RCD- цепи, состо щие из конденсаторов, резисторов и двух последовательных диодов .The closest is a half-bridge type DC converter containing a capacitive voltage divider, an output transformer, two transistors whose power circuits include chokes, the junction point of which is connected to the primary winding of the output transformer, damping RCD circuits consisting of capacitors , resistors and two consecutive diodes.

Устройство обеспечивает безопасный режим работы транзистора за счет применени дросселей. Однако при выключении транзисторов не исключаетс их перегрузка из-за вли ни индуктивностей рассе ни и намагничивани дросселей, что снижает надежность работы преобразовател .The device provides a safe mode of operation of the transistor through the use of chokes. However, when turning off the transistors, their overload is not excluded due to the influence of the scattering inductances and the magnetization of the chokes, which reduces the reliability of the converter.

Целью изобретени вл етс повышение надежности путем улучшени динамики выключени транзисторов.The aim of the invention is to increase reliability by improving the turn-off dynamics of transistors.

Это достигаетс тем, что в преобразователе посто нного напр жени , выполненном по полумостовой схеме на емкостном делителе напр жени и транзисторах, в силовые цепи которых включены дроссели,This is achieved by the fact that in a constant voltage converter, made according to a half-bridge circuit on a capacitive voltage divider and transistors, in the power circuits of which are connected chokes,

точка соединени которых подключена к выводу первичной обмотки выходного трансформатора , второй вывод которой подсоединен к средней точке емкостногоthe connection point of which is connected to the output of the primary winding of the output transformer, the second terminal of which is connected to the midpoint of the capacitive

делител напр жени , демпфирующие цепи , состо щие из конденсаторов, резисторов и двух последовательно соединенных диодов, первые из которых присоединены к соответствующим входным выводам встреч0 ной пол рностью, точки соединени первых и вторых диодов подключены к первым выводам резисторов, указанное соединение соответствующих входных выводов и первых диодов осуществлено через последо5 вательно соединенные введенные дополнительные дроссели и дополнительные обмотки выходного трансформатора, причем первые и вторые диоды включены друг относительно друга согласно, их точкиvoltage divider, damping circuits consisting of capacitors, resistors and two series-connected diodes, the first of which are connected to the corresponding input pins of opposite polarity, the connection points of the first and second diodes are connected to the first pins of the resistors, the specified connection of the corresponding input pins and of the first diodes is carried out through successively connected introduced additional chokes and additional windings of the output transformer, with the first and second diodes being turned on relative to each other according to their point

0 соединени через конденсаторы подключены к точкам соединени транзисторов с дроссел ми, вторые выводы резисторов присоединены к соответствующим входным выводам, а свободные выводы вторых дио5 дов подключены к второму выводу первичной обмотки выходного трансформатора.0 connections are connected via capacitors to the connection points of the transistors with throttles, the second terminals of the resistors are connected to the corresponding input terminals, and the free terminals of the second diodes are connected to the second terminal of the primary winding of the output transformer.

Введение дополнительных обмоток в силовой трансформатор, обеспечивающих напр жение в соответствующих цеп х пере0 зар дки демпфирующих конденсаторов и вл ющихс в сущности источниками напр жени , и двух дополнительных дросселей позволили уменьшить импульсный ток перезар дки через открытый транзистор, аThe introduction of additional windings into the power transformer, which provide the voltage in the corresponding overloading circuits of the damping capacitors and which are in essence voltage sources, and two additional chokes made it possible to reduce the pulse current of the recharge through the open transistor, and

5 следовательно, повысить коэффициент использовани транзистора по току, и одновременно перезар дить соответствующие демпфирующие конденсаторы до уровн питающего напр жени , служащие источ0 никами напр жени дл нагрузки в момент выключени транзисторов. Тем самым улучшаютс услови выключени транзисторов, т.е. повышаетс надежность работы преобразовател .5 consequently, increase the current efficiency of the transistor, and at the same time recharge the corresponding damping capacitors to the supply voltage level that serves as a voltage source for the load when the transistors turn off. This improves the conditions for turning off the transistors, i.e. increased reliability of the converter.

5 На чертеже представлена схема за вл емого преобразовател , выполненного по полумостовой схеме.5 The drawing shows the circuit of the claimed converter made according to the half bridge circuit.

Преобразователь содержит подключенные к источнику питани два последо0 вательно соединенных фильтровых конденсатора 1, 2, образующих емкостной делитель входного напр жени .The converter contains two successively connected filter capacitors 1, 2 connected to a power source, forming a capacitive input voltage divider.

Параллельно источнику питани включены последовательно соединенные дваParallel to the power supply, two connected in series

5 транзистора 3, 4 и два дроссел 5, 6, включенные последовательно с силовыми электродами транзисторов 3, 4. Обща точка дросселей 5, 6 через первичную обмотку силового трансформатора 7 соединена с об- щей точкой конденсаторов 1, 2 и двух диодов 8, 9, включенных встречно последовательно пол рностью, противоположной пол рности источника питани . Вторые выводы этих диодов через соответствующие демпфирующие конденсаторы 10, 11 св заны с точками соединени дросселей 5, 6 с одними из электродов транзисторов 3, 4 и одновременно через согласно включенные с первыми (8,9) вторые диоды 12, 13, дополнительные дроссели 14, 15 и дополнительные обмотки 16, 17 силового трансформатора 7 - к вторым выводам соответствующих транзисторов 3, 4 соединенных с выводами источника питани . Между входными выводами преобразовател и точками соединени первых 8, 9 и вторых 12, 13 диодов включены резисторы 18, 19.5 transistors 3, 4 and two drossel 5, 6, connected in series with the power electrodes of transistors 3, 4. The common point of chokes 5, 6 through the primary winding of the power transformer 7 is connected to a common point of capacitors 1, 2 and two diodes 8, 9 connected oppositely by the polarity opposite to the polarity of the power source. The second terminals of these diodes are connected via the respective damping capacitors 10, 11 to the connection points of the chokes 5, 6 with one of the electrodes of the transistors 3, 4 and at the same time through the second diodes 12, 13 connected to the first (8.9), additional chokes 14, 15 and additional windings 16, 17 of the power transformer 7 are connected to the second terminals of the respective transistors 3, 4 connected to the terminals of the power source. Resistors 18, 19 are connected between the input pins of the converter and the connection points of the first 8, 9 and second 12, 13 diodes.

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

В исходном состо нии напр жени на демпфирующих конденсаторах 10, 11 за счет зар да через резисторы 18, 19 равны напр жени м на конденсаторах 1, 2. При подаче управл ющего напр жени , например , на транзистор 3 происходит постепенное нарастание тока через него за счет линейного нарастани тока в дросселе 5, увеличение напр жени на обмотке трансформатора 7.In the initial state, the voltages on the damping capacitors 10, 11 due to the charge through the resistors 18, 19 are equal to the voltages on the capacitors 1, 2. When applying a control voltage, for example, transistor 3, there is a gradual increase in current through it a linear increase in the current in choke 5, an increase in the voltage on the transformer winding 7.

Одновременно происходит резонансна разр дка и последующа перезар дка конденсатора 10 через второй диод 12, дополнительный дроссель 14 и дополнительную обмотку 16 трансформатора 7. Источником напр жени дл перезар дки демпфирующего конденсатора 10 служит дополнительна обмотка трансформатора 16, напр жение на которой несколько больше или равно половине напр жени , приложенного к первичной обмотке трансформатора 7.At the same time, resonant discharge and subsequent recharging of capacitor 10 through the second diode 12, additional choke 14 and additional winding 16 of transformer 7 occur. The voltage source for recharging damping capacitor 10 is the additional winding of transformer 16, the voltage on which is slightly more or equal to half voltage applied to the primary winding of the transformer 7.

Перезар дка конденсатора 10 происходит за врем открытого состо ни транзистора 3 до уровн напр жени , равного напр жению на конденсаторе 1. Пол рность напр жени на конденсаторе 10 при этом противоположна исходной. Избыточна запасенна энерги в дросселе 14 рекуперируетс в конденсатор 1 по цели: диоды 8,12 -дроссель 14-дополнительна обмотка 16, конденсатор 1. После сн ти управл ющего сигнала с транзистора 3 происходит его выключение. Нарастание напр жени на транзисторе 3 определ етс скоростью разр дки и перезар дка демпфирующегоThe recharge of capacitor 10 occurs during the open state of transistor 3 to a voltage level equal to the voltage on the capacitor 1. The polarity of the voltage on the capacitor 10 is opposite to the original one. The excess stored energy in choke 14 is recovered to capacitor 1 by purpose: diodes 8, 12, choke 14, additional winding 16, capacitor 1. After removing the control signal from transistor 3, it is turned off. The voltage rise across the transistor 3 is determined by the rate of discharge and recharging of the damping

конденсатора 10 по цепи дроссель 5 - первична обмотка трансформатора 7 - диод 8 - конденсатор 10.the capacitor 10 through the circuit choke 5 - the primary winding of the transformer 7 - diode 8 - capacitor 10.

Напр жение на конденсаторе 10 достигает исходного состо ни и устанавливаетс на уровне напр жени на конденсаторе 1. Таким образом, за счет резонансной перезар дки демпфирующего конденсатора 10 за врем открытого состо ни транзистора 3 по вновь организованной цепи, включающей второй диод 12, дополнительный дроссель 14 и обмотку 16 трансформатора 7 обеспечиваетс выключение транзистора 3 при малых уровн х напр жений на нем.The voltage on the capacitor 10 reaches the initial state and is set at the voltage level of the capacitor 1. Thus, due to the resonant recharge of the damping capacitor 10 during the open state of the transistor 3 along the newly organized circuit, including the second diode 12, an additional choke 14 and the winding 16 of the transformer 7 is provided to turn off the transistor 3 at low levels of voltage across it.

Аналогично работает второе плечо.Similarly, the second shoulder works.

Таким образом, в предложенной схеме достигнута простота управлени , не требующа дополнительного количества управл ющих транзисторных ключей, сниженыThus, in the proposed scheme, the control simplicity, which does not require an additional number of control transistor switches, is achieved.

Claims

dynamic losses, improved use of the transistor current pulse. Claims of a DC-to-DC converter, made according to a half-bridge circuit on a capacitive voltage divider and transistors, whose power circuits include chokes, the junction point of which is connected to the first terminal of the primary winding of the output transformer,

the second terminal of which is connected to the midpoint of a capacitive voltage divider, damping RC circuits consisting of respective capacitors, resistors and two series-connected diodes, the first of which are connected to the corresponding input pins of opposite polarity, the connection points of the first and second diodes are connected to the first terminals of the resistors, characterized by

that, in order to increase reliability by improving the turning off dynamics of the transistors, the said connection of the corresponding input terminals and the first diodes is made through serially connected input additional chokes and additional windings of the output transformer, the first and second diodes being connected relative to each other according to their connection points

the capacitors are connected to the junction points of the transistors with the throttles, the second terminals of the resistors are connected to the corresponding input terminals, and the free terminals of the second diodes are connected to

the second output of the primary winding of the output transformer.