SU1741243A1 - D c / d c converter - Google Patents

D c / d c converter Download PDF

Info

Publication number
SU1741243A1
SU1741243A1 SU904799184A SU4799184A SU1741243A1 SU 1741243 A1 SU1741243 A1 SU 1741243A1 SU 904799184 A SU904799184 A SU 904799184A SU 4799184 A SU4799184 A SU 4799184A SU 1741243 A1 SU1741243 A1 SU 1741243A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
transistors
transformer
diodes
choke
capacitors
Prior art date
Application number
SU904799184A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Владимирович Паршин
Владимир Ильич Пшеничников
Алексей Евгеньевич Архипов
Original Assignee
Научно-производственное объединение "Плазма"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-производственное объединение "Плазма" filed Critical Научно-производственное объединение "Плазма"
Priority to SU904799184A priority Critical patent/SU1741243A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1741243A1 publication Critical patent/SU1741243A1/en

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Использование: системы вторичного электропитани . Сущность изобретени : преобразователь содержит транзисторы (1 - 4), диоды (5,6,22,23), трансформатор (7), дроссель (9) и блок управлени  (10). Введены два конденсатора (11,12), две пары диодов Use: secondary power supply systems. The essence of the invention: the converter contains transistors (1-4), diodes (5,6,22,23), a transformer (7), a choke (9) and a control unit (10). Two capacitors (11,12) are introduced, two pairs of diodes

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани  дл  преобразовани  посто нного напр жени .The invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply systems for converting a constant voltage.

Известен преобразователь посто нного напр жени , содержащий четыре транзистора , соединенных по мостовой схеме и зашунтированных обратными диодами, в котором обеспечиваетс  снижение динамических потерь при включении путем введени  демпфирующего дроссел . Запасенна  энерги  дроссел  с помощью дополнительного диода рассеиваетс  на резисторе, запасенна  энерги  конденсатора, включенного через диод параллельно транзистору, рассеиваетс  на резисторе при открытом состо нии транзистора.A DC / DC converter is known, comprising four transistors connected in a bridge circuit and shunted by reverse diodes, in which the dynamic switching losses are reduced by the introduction of a damping throttle. The stored energy of the choke with an additional diode is dissipated at the resistor, the stored energy of the capacitor connected through the diode parallel to the transistor is dissipated at the resistor when the transistor is open.

Такой преобразователь имеет низкие КПД и коэффициент использовани  транзисторов потоку и напр жению, особенно приSuch a converter has low efficiency and utilization of transistors for current and voltage, especially when

высоких уровн х напр жений источника питани .high levels of power supply voltage.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению  вл етс  преобразователь, выполненный по мостовой схеме, включающий в себ  четыре транзистора, зашунтированных обратными диодами. В диагональ моста включены демпфирующий конденсатор и параллельно ему последовательно соединенные датчик тока, силовой трансформатор и демпфирующий дроссель, а параллельно трансформатору и демпфирующему дросселю включен дополнительный дроссель. Кроме того, преобразователь включает схему управлени , св занную с датчиком тока.The closest to the proposed invention is a converter made according to a bridge circuit including four transistors shunted by reverse diodes. The bridge diagonal includes a damping capacitor and a parallel-connected current sensor, a power transformer and a damping choke parallel to it, and an additional choke is connected in parallel with the transformer and the damping choke. In addition, the converter includes a control circuit connected to the current sensor.

Основным недостатком преобразовате- } л   вл етс  низка  надежность, св занна  с перегрузкой по току транзисторов при включении. Это вызвано тем, что при каж-.The main disadvantage of the converter is the low reliability associated with the over-current of the transistors when turned on. This is due to the fact that

Х|X |

ЈьЈ

1.Я1.I

fO &fO &

ЫS

дом первоначальном запуске преобразова тел , когда демпфирующий конденсатор разр жен,происходит его зар дка через открытые транзисторы током, определ емым внутренним сопротивлением транзисторов. При этом датчик тока совместно с нагрузкой шунтирован демпфирующим конденсатором . Защитные фуйк-ции схемы управлени  по току исключены. В этой св зи проблематично получение больших мощностей в нагрузке . Ограничение регулировани  выходной мощности на повышенных частотах св зано с наличием большой паузы между управл ющими импульсами, определ емой процессами перезар дки- демпфирующего конденсатора через дополнительный дроссель и цепи нагрузки, сопротивление которой существенно увеличиваетс  при малых токах нагрузки.At the initial start-up of transforming the body, when the damping capacitor is discharged, it is charged through open transistors with a current determined by the internal resistance of the transistors. At the same time, the current sensor together with the load is shunted by a damping capacitor. Protective fuics of current control circuit are excluded. In this connection, obtaining high load powers is problematic. The limitation of output power control at higher frequencies is associated with the presence of a large pause between control pulses, determined by the recharge process of the damping capacitor through an additional choke and a load circuit whose resistance increases significantly with low load currents.

Цель изобретени  - повышение надежности и расширение пределов регулировки выходной мощности за счет улучшени  условий выключени  транзисторов преобразовател .The purpose of the invention is to increase the reliability and extend the range of output power adjustment by improving the conditions for turning off the transistors of the converter.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном преобразователе посто нного напр жени , содержащем четыре транзистора и трансформатор с последовательно соединенным дросселем, включенные по мостовой схеме, четыре диода, шунтирующих транзисторы в обратном направлении, блок управлени , введены два конденсатора , две пары диодов, два ограничительных дроссел , а в трансформатор введены две дополнительные обмотки, при этом конденсаторы через.введенные диоды первой пары включены параллельно двум транзисторам , соединенным одноименными выводами , параллельно конденсаторам включены цепочки из последовательно соединенных дополнительной обмотки трансформатора , ограничительного дроссел  и диода второй пары, базы транзисторов подключены к выводам блока управлени .The goal is achieved by the fact that in a known DC / DC converter, there are four transistors and a transformer with a series-connected choke, connected in a bridge circuit, four diodes, shunt transistors in the opposite direction, a control unit, two capacitors, two pairs of diodes, two are inserted restrictive chokes, and two additional windings are introduced into the transformer, while the capacitors are connected through the input diodes of the first pair in parallel to two transistors connected by the same pin, parallel to capacitors included in the chain of series-connected additional winding of the transformer, a diode limiting choke and a second pair of transistors are connected to the base terminals of the control unit.

При этом импульсы управлени , подаваемые на первый транзистор каждого плеча , имеют длительность больше длительности импульса управлени  вторым транзистором .In this case, the control pulses applied to the first transistor of each shoulder have a duration longer than the control pulse duration of the second transistor.

Передача запасенной энергии демпфирующих конденсаторов и дроссел  в нагрузку при открытом состо нии первых транзисторов обеспечивает их последующее выключение при малых токах в отсутствии посто нного напр жени , повышает КПД и надежность преобразовател  и позвол ет уменьшить электромагнитное излучение за счет формировани  синусоидальных токов при переключени х.Transferring the stored energy of the damping capacitors to the load when the first transistors open state ensures their subsequent shutdown at low currents in the absence of constant voltage, increases the efficiency and reliability of the converter, and reduces electromagnetic radiation due to the formation of sinusoidal currents during switching.

На фиг,1 представлен преобразователь посто нного напр жени ; на фиг.2 представлены временные диаграммы токов и напр жений в характерных точках, по сн ющие работу одного плеча преобразовател . Преобразователь содержит транзисторы 1-4, соединенные по мостовой схеме, первые транзисторы 1,3 зашунтированы обратными диодами 5,6, выходной трансфор0 матор 7, первична  обмотка 8 которого через демпфирующий дроссель 9 подключена к выходу транзисторного моста (диагональ переменного тока). Управление транзисторами 1,3 и 2,4 осуществл етс  им5 пульсами разной длительности с блока уп- равл ени  10. Транзисторы 1,3 открыты более длительное врем  по отношению к открытому состо нию транзисторов 2,4. Параллельно транзисторам 1,3 включены де0 мпфирующие конденсаторы 11,12, через вторые диоды 13,14. Параллельно конденсаторам 11,12, включены их зар дные цепи из последовательно включенных дополнительной обмотки 15,16 трансформатора 7, огра5 ничительных дросселей 17,18 и разделительных диодов 19,20. При этом раздели- тепьные диоды 19,20 включены согласно с вторыми диодами 13,14, а дополнительные обмотки 15,16 - противофазно. ИсточникFig. 1 shows a constant voltage converter; Fig. 2 shows time diagrams of currents and voltages at characteristic points that show the operation of one transducer arm. The converter contains transistors 1-4, connected by a bridge circuit, the first transistors 1.3 are shunted by reverse diodes 5.6, the output transformer 7, the primary winding 8 of which is connected to the output of the transistor bridge (diagonal AC) through a damping choke 9. The control of transistors 1.3 and 2.4 is carried out by them5 pulses of different duration from the control unit 10. Transistors 1.3 are open for a longer time with respect to the open state of transistors 2.4. Parallel to the transistors 1.3, the decoupling capacitors 11, 12 are turned on, through the second diodes 13, 14. Parallel to the capacitors 11, 12, their charging circuits are connected in series from the additional winding 15, 16 of the transformer 7, the limiting chokes 17, 18, and the separation diodes 19, 20. In this case, the split diodes 19, 20 are included according to the second diodes 13, 14, and the additional windings 15, 16 are antiphase. A source

0 питани  21 подключен ко входу транзисторного моста (диагонали посто нного напр жени ).0, the power supply 21 is connected to the input of a transistor bridge (a diagonal of a constant voltage).

Формирование управл ющих напр жений возможно самыми разнообразными ус5 тройствами: программируемыми таймерами , лини ми задержки и т.д.The formation of control voltages is possible by a wide variety of devices: programmable timers, delay lines, etc.

На фиг.2 прин ты следующие обозначени : IKL 1к4, UKI, UK4, 1)б1, 11б4 - напр жение и ток транзисторов 1,4; Uia - напр жение наIn Figure 2, the following notation is accepted: IKL 1k4, UKI, UK4, 1) B1, 11b4 - voltage and current of transistors 1.4; Uia - voltage on

0 конденсаторе 12; he - ток дроссел  18; IG - ток через диод 6; tu - номинальна  длительность импульсов управлени  транзисторами 2,4; тз - врем , на которое задерживаетс  открытое состо ние транзисторов 1 и 3 дл 0 capacitor 12; he - current drossel 18; IG - current through diode 6; tu is the nominal transistor control pulse duration 2.4; m3 is the time by which the open state of transistors 1 and 3 is delayed for

5 обеспечени  зар да конденсаторов 11,12.5 provide charge capacitors 11,12.

Преобразователь работает следующим образом. В исходном состо нии транзисторы 1,2,3,4 закрыты, демпфирующие конденсаторы 11,12 разр жены. На транзисторыThe Converter operates as follows. In the initial state, the transistors 1,2,3,4 are closed, the damping capacitors 11,12 are discharged. On transistors

0 1,4 синхронно подаютс  отпирающие импульсы Uei; U64, через демпфирующий дроссель 9 и первичную обмотку 8 нарастает ток со скоростью, определ емой индуктивностью демпфирующего дроссел  9, парамет5 рами трансформатора 7 в целом зар дной цепью нагрузки. Одновременно происходит зар дка демпфирующего конденсатора 12 через разделительный диод 20, дополнительный ограничительный дроссель 18 от дополнительной вторичной обмотки 160 1.4 synchronizing pulses Uei; U64, through the damping choke 9 and the primary winding 8, the current rises with a speed determined by the inductance of the damping throttle 9, by the parameters of the transformer 7 in the whole charge-load circuit. Simultaneously, the damping capacitor 12 is charged through separation diode 20, an additional limiting choke 18 from the additional secondary winding 16

трансформатора 7,  вл ющейс  источником напр жени , Отношение витков первичной обмотки 8 трансформатора 7 к виткам каждой дополнительной обмотки 15,16 выбираетс  равным двум или несколько больше. Во врем  открытого состо ни  транзистора 4 происходит резонансна  зар дка демпфирующего конденсатора 12 до почти удвоенного значени  напр жени  на дополнительной обмотке 16. При достижении напр - жени  на конденсаторе 12, равного напр жению источника питани  21, избыточна  запасенна  энерги  в ограничительном дросселе 18 передаетс  в нагрузку по цепи: диоды 20,14 - транзистор 1 - дроссель 9 - первична  обмотка 8 трансформатора 7 - дополнительна  обмотка 16 - дополнительный дроссель 18.transformer 7 being a voltage source. The ratio of the turns of the primary winding 8 of the transformer 7 to the turns of each additional winding 15,16 is equal to two or more. During the open state of the transistor 4, the resonant charge of the damping capacitor 12 occurs to almost double the voltage on the additional winding 16. When the voltage on the capacitor 12 is equal to the voltage of the power source 21, the excess energy stored in the limiting choke 18 is transferred to load on the circuit: diodes 20,14 - transistor 1 - choke 9 - primary winding 8 of transformer 7 - additional winding 16 - additional choke 18.

При этом к обмотке 8 приложено напр жение , примерно равное Епит, напр жение в обмотках 15,16 составл ет около 1 /2 Епит Зар дка другого демпфирующего конденсатора 11 не происходит, поскольку к диоду 19 приложено обратное напр жение от обмотки 15. При сн тии управл ющего сигнала с транзистора 4 последний начинает выключатьс . Демпфирующий конденсатор 12 разр жаетс  через открытый еще транзистор 1 на дроссель 9 и трансформатор 7 и  вл етс  источником напр жени  дл  на- грузки. Скорость разр дки конденсатора 12 определ ет скорость нарастани  напр жени  на транзисторе 4 С учетом времени выключени  транзистора 4 можно обеспечить выключение при минимальном напр - жении на транзисторе, а следовательно, при малых динамических потер х мощности в транзисторе. После разр дки конденсатора 12 до нулевого значени  запасенна  энерги  в демпфирующем дросселе 9 и трансформаторе 7 замыкаетс  через диод 6 и открытый транзистор 1 и передаетс  в нагрузку. После передачи энергии дроссел  9 в нагрузку ток в нем уменьшаетс  практически до нул , снимаетс  управл ющий сиг- нал с транзистора 1. последний выключаетс  при малом токе, определ емом током намагничивани  трансформатора. Замыкание цепи тока намагничивани  во врем  паузы происходит через соответствующие диодные цепи: 6,22 и 5,23. Поскольку цепи 16,18,20,12 разделены диодом 14, процессы в них определ ютс  параметрами зар дного контура, образованного этими элементаIn this case, a voltage approximately equal to Eupite is applied to the winding 8, the voltage in the windings 15, 16 is about 1/2 Epip The charge of another damping capacitor 11 does not occur, since the reverse voltage from the winding 15 is applied to the diode 19. the control signal from transistor 4, the latter begins to turn off. The damping capacitor 12 is discharged through the still open transistor 1 to choke 9 and transformer 7 and is a source of voltage for the load. The discharge rate of the capacitor 12 determines the rate of increase of the voltage on the transistor 4. Considering the turn-off time of the transistor 4, it is possible to provide switching off at the minimum voltage on the transistor and, therefore, at low dynamic power losses in the transistor. After the capacitor 12 is discharged to zero, the stored energy in the damping choke 9 and the transformer 7 is closed through the diode 6 and the open transistor 1 and transferred to the load. After the transfer of the power of the drossel 9 to the load, the current in it decreases almost to zero, the control signal is removed from the transistor 1. The latter turns off at a low current determined by the magnetizing current of the transformer. The closure of the magnetizing circuit during a pause occurs through the corresponding diode circuits: 6.22 and 5.23. Since the circuits 16,18,20,12 are separated by a diode 14, the processes in them are determined by the parameters of the charge circuit formed by these elements.

ми. Обмотки 15 и 16  вл ютс  источниками напр жени  в определенное врем  дл  ре зонансной зар дки конденсаторов 11, 12mi The windings 15 and 16 are sources of voltage at a specific time for resonant charging of capacitors 11, 12

В предлагаемом преобразователе максимальное напр жение-на транзисторе при переключени х гарантируетс  равным напр жению источника питани .In the proposed converter, the maximum voltage across the transistor during switching is guaranteed to be equal to the voltage of the power source.

При подаче управл ющих сигналов на другую пару транзисторов 3,2 процесс работы преобразовател  аналогичен вышеописанному . При этом в работе участвуют зар дна  цепь, состо ща  из диода 19, дроссел  17, дополнительной обмотки 15, демпфирующего конденсатора 11, диода 13, цепь рекуперации избыточной энергии дроссел  17, диоды 19,13, транзистор 3, трансформатор 7, дроссель 9, дополнительна  обмотка 15 трансформатора 7. Таким образом, за счет разделени  во времени выключени  транзисторов каждого плеча моста и организации условий выключени  транзисторов при малых токах и напр жени х исключаютс  перегрузки транзисторов при переключени х, фиксируетс  максимальное напр жение ,на транзисторах при переключени х, равное напр жению источника питани , и гарантируютс  безопасные услови  работы транзисторов как в процессе работы, так и при первоначальном запускеWhen applying control signals to another pair of transistors 3.2, the converter operation process is similar to that described above. At the same time, a charge circuit consisting of diode 19, throttles 17, additional winding 15, damping capacitor 11, diode 13, recovery circuit of excess energy of throttles 17, diodes 19,13, transistor 3, transformer 7, choke 9, additional winding 15 of the transformer 7. Thus, due to the separation in time of the transistors of each arm of the bridge and the organization of the conditions for turning off the transistors at low currents and voltages, overloads of the transistors during switching are eliminated, the maximum voltage is fixed, transistors when switching, equal to the voltage of the power source, and ensures safe working conditions of the transistors both during operation and during initial startup

Claims (1)

Формула изобретени  Преобразователь посто нного напр жени , содержащий четыре транзистора и трансформатор с последовательно соединенным дросселем, включенные по мостовой схеме, четыре диода, шунтирующих транзисторы в обратном направлении, блок управлени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности за счет улучшени  условий выключени  транзисторов , введены два конденсатора, две пары диодов, два ограничительных дроссел , а в трансформатор введены две дополнительные обмотки, при этом конденсаторы через введенные диоды первой пары включены параллельно двум транзисторам, соединенным одноименными выводами, параллельно конденсаторам включены цепочки из последовательно соединенных дополни тельной обмотки трансформатора, ограни ченного дроссел  и диода втором введенно1 пары, базы транзисторов подключены к вы водам блока управлени .Claims A DC / DC converter containing four transistors and a transformer with a series-connected choke, connected in a bridge circuit, four diodes, shunting transistors in the reverse direction, a control unit, characterized in that, in order to increase reliability by improving the conditions for turning off the transistors , two capacitors, two pairs of diodes, two restrictive chokes, are introduced, and two additional windings are introduced into the transformer, and the capacitors through the diodes introduced are first two pairs of transistors are connected in parallel, connected homonymous pin parallel to capacitors included in the chain of series-connected additional winding transformer tion, a bounded choke and diode vvedenno1 second pair of transistors are connected to the base you Waters control unit.
SU904799184A 1990-03-05 1990-03-05 D c / d c converter SU1741243A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904799184A SU1741243A1 (en) 1990-03-05 1990-03-05 D c / d c converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904799184A SU1741243A1 (en) 1990-03-05 1990-03-05 D c / d c converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1741243A1 true SU1741243A1 (en) 1992-06-15

Family

ID=21500316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904799184A SU1741243A1 (en) 1990-03-05 1990-03-05 D c / d c converter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1741243A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2539560C1 (en) * 2013-11-26 2015-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "СЗЛ" Dc-to-dc voltage converter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Моин B.C., Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М: Энерги , 1972. Авторское свидетельство СССР Ms 1252866, кл. Н 02 М 3/337. 1983. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2539560C1 (en) * 2013-11-26 2015-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "СЗЛ" Dc-to-dc voltage converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6016258A (en) Full bridge DC-DC converters
EP0758160B1 (en) Driving pulse limiting circuit
US4438486A (en) Low loss snubber for power converters
US5027263A (en) Switching power source means
US4947311A (en) Electrical power conversion circuit
US4189764A (en) Current controlled inverter
US4445166A (en) High voltage converter
SU1741243A1 (en) D c / d c converter
RU2125334C1 (en) Method for reverse pulsed conversion of dc voltage
SU1737683A1 (en) Dc voltage converter
SU653697A1 (en) Single-cycle voltage converter
SU1594664A1 (en) D.c. to d.c. voltage converter
SU1141542A1 (en) Inverter
SU1493987A1 (en) Pulsed ac voltage stabilizer
SU1379907A1 (en) D.c. voltage converter
SU1283904A1 (en) D.c.voltage-to-d.c.voltage converter
SU635576A1 (en) Dc-to-dc voltage converter
SU1262657A1 (en) D.c.converter
SU1171921A1 (en) Stabilized power source
SU1617576A1 (en) High-frequency rectifier
SU936365A1 (en) Two-cycle inverter control method
SU1288871A1 (en) Transistor d.c.voltage converter
RU2004057C1 (en) Resonant sequent inverter
RU1815758C (en) Device for control of two-operation thyristor-pulse converter
SU1130980A1 (en) Pulse shaper