SU754604A1 - Converter - Google Patents
Converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU754604A1 SU754604A1 SU782655954A SU2655954A SU754604A1 SU 754604 A1 SU754604 A1 SU 754604A1 SU 782655954 A SU782655954 A SU 782655954A SU 2655954 A SU2655954 A SU 2655954A SU 754604 A1 SU754604 A1 SU 754604A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- inverter
- voltage
- converter
- transistor
- base
- Prior art date
Links
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в радиоэлектронной аппаратуре, в частности, для электропитания.The invention relates to a converter technique and is intended for use in electronic equipment, in particular, for power supply.
Известны конверторы с импульсным управлением, используемые в источниках питания £Г) . Частота конвертора задается с помощью коммутирующего дросселя. Управление производится путем закрытия одного транзистора и автоматической задержки отпирания другого до тех пор, пока не изменится полярность напряжения на обмотках трансформатора. Конвертор такого вида 15 имеет хорошие энергетические показатели и надежность.Known converters with pulse control, used in power supplies £ D). The frequency of the converter is set by means of a switching choke. Control is performed by closing one transistor and automatically delaying the unlocking of the other until the polarity of the voltage on the transformer windings changes. A converter of this type 15 has good energy performance and reliability.
Недостатком такого конвертора является склонность к одностороннему намагничиванию трансформатора вследствие 20 разброса характеристик применяемых элементов. Это приводит к снижению КПД и надежности конвертора.The disadvantage of such a converter is the propensity for one-sided magnetization of a transformer due to the 20 spread of characteristics of the elements used. This leads to lower efficiency and reliability of the converter.
Известен конвертор £2] , работающий по тому же принципу, что и -описанный £ί], и являющийся его усовершенствованием. Частота работы задается также с помощью коммутирующего дросселя, причем дроссель и трансформатор снабжены дополнительными обмотками,The known converter is £ 2], which operates on the same principle as the -described £ ί], and is its improvement. The frequency of operation is also set by means of a switching choke, and the choke and the transformer are provided with additional windings,
10ten
2525
30thirty
которые соединены встречно друг с дру гом через диодно-резисторную цепочку. Симметрирование конвертора происходит эа счет изменения напряжения на обмотках дросселя и, соответственно, времени его переключения в каждом полупериоде .which are connected opposite each other through a diode-resistor circuit. The balancing of the converter occurs by changing the voltage on the windings of the choke and, accordingly, the time of its switching in each half-period.
Известен также конвертор, в котором управление осуществляется с помощью внешней синхронизации £з] , содержащий силовой инвертор с самовозбуждением, с выходными трансформатором, выпрямителем и фильтром, синхронизирующий самовозбуждающийся автогенератор, выходные обмотки которого подключены параллельно переходам базаэмиттер транзисторов инвертора через диоды. При этом транзисторы конвертора поочередно переключаются в открытое состояние под действием внешних синхронизирующих импульсов. В течение каждого полупериода транзисторы находятся в открытом или закрытом состоянии под действием напряжения на обмотках положительной обратной связи трансформатора. Мощность управления мала, и переключение происходит с незначительными потерями.Also known is a converter, in which control is carried out using external synchronization £ s], containing a power inverter with self-excitation, with output transformer, rectifier and filter, synchronizing self-excited auto-oscillator, the output windings of which are connected to the inverter's transistor emitters through diodes. In this case, the transistors of the converter alternately switch to the open state under the action of external clock pulses. During each half cycle, the transistors are in the open or closed state under the action of the voltage on the windings of the positive feedback of the transformer. The control power is small, and switching occurs with minor losses.
Если в конверторах, в которых необходимый режим работы задаетсяIf in converters in which the required mode of operation is set
33
754604754604
4four
дросселем насыщения, напряжение дополнительных обмоток трансформатора, под действием которого происходит перемагничивание дросселя и после его насыщения запирание транзистора, выбирается исходя из необходимости симметричной работы в пределах 6-12 В (этим уменьшается влияние падений напряжения на диодах и переходах база.эмиттер транзисторов), то в конверторах с внешней синхронизацией напряжение для коммутации можно выбрать значительно меньшим по величине, чем обеспечивается дальнейшее увеличение КПД (особенно в мощных конверторах).throttle saturation, the voltage of the additional windings of the transformer, under the action of which the magnetization reversal of the choke and after its saturation the locking of the transistor, is selected based on the need for symmetrical operation within 6-12 V (this reduces the effect of voltage drops on the diodes and transitions of the base transistor), in converters with external synchronization, the voltage for switching can be chosen much lower in magnitude, which ensures a further increase in efficiency (especially in high-power converters).
В источниках питания иногда необходимо иметь, например для контроля,In power supplies, it is sometimes necessary to have, for example, to control
. сигнализации дополнительный источник питания, работающий независимо от силового инвертора (например при выключении силового инвертора вследствие срабатывания защиты). В этом случае дополнительных затрат оборудования не происходит и конверторы с внешней синхронизацией имеют преимущество по сравнению с конверторами без внешней синхронизации.. signaling an additional power source that operates independently of the power inverter (for example, when the power inverter is turned off due to protection operation). In this case, additional equipment costs do not occur and converters with external synchronization have an advantage over converters without external synchronization.
Однако такой конвертор также склонен к одностороннему намагничиванию трансформатора. Особенно сильное влияние оказывает различие во временах ; рассасывания неосновных носителей в базах силовых транзисторов, приводящее к уменьшению длительности одного полупериода и, соответственно, к увеличению длительности другого, т.е. к одностороннему намагничиванию трансформатора. Это снижает КПД и надежность.However, such a converter is also prone to unilateral magnetization of the transformer. The difference in time has a particularly strong effect ; resorption of minority carriers in the bases of power transistors, leading to a decrease in the duration of one half-period and, accordingly, to an increase in the duration of the other, i.e. to unilateral magnetization of the transformer. This reduces efficiency and reliability.
Целью изобретения является повышение КПД и надежности.The aim of the invention is to increase efficiency and reliability.
Это достигается.тем, что в конверторе , который содержит силовой инвертор с самовозбуждением, выпрямитель и фильтр, синхронизирующий самовозбуждающийся автогенератор, выходные обмотки которого подключены параллельно переходам база-эмиттер транзисторов инвертора через диоды, автогенератор выполнен по схеме полумостового инвертора, причем напряжение выходных обмоток автогенератора больше разности между напряжением база-эмиттер включенного транзистора инвертора и падением напряжения на диоде, через который подключена обмотка, но меньше суммарного падения напряжения на этом диоде и диоде, шунтирующем переход баэа-эмиттер транзистора инвертора.This is achieved. In the converter, which contains a power inverter with self-excitation, a rectifier and a filter that synchronizes the self-excited auto-oscillator, the output windings of which are connected in parallel with the inverter-emitter base-to-emitter junctions more than the difference between the base-emitter voltage of the inverter's enabled transistor and the voltage drop across the diode, through which the winding is connected, but changed There is a cumulative voltage drop across this diode and a diode that shunts the baua-emitter junction of the inverter transistor.
Кроме этого, конденсаторы автогенератора могут быть 'шунтированы реэистивной цепочкой, общая точка которой подключена к общей точке соединения этих конденсаторов.In addition, the capacitors of the autogenerator can be bridged by a re-A life chain, the common point of which is connected to the common connection point of these capacitors.
Схема конвертора приведена на чертеже.The converter circuit is shown in the drawing.
Конвертор содержит синхронизирующий полумостовой автогенератор с самовозбуждением, выполненный на транзисторах 1 и 2, конденсаторах 3 и 4 и трансформаторе с обмотками 5-9. Обмотки 8 и 9 служат для управления силовым инвертором. Силовой инвертор выполнен по схеме с самовозбуждением на транзисторах 10 и 11, конденсаторах 12 и 13 и трансформаторе с обмотками 14-16. При реверсе синхронизирующего инвертора меняется полярность напряжений на всех обмотках 5-9. Обмотка 8 запирает транзистор 10, а обмотка 9 благодаря диоду 17 на транзистор 11 не влияет. После окончания процесса коммутации транзистора 10 происходит изменение полярности напряжения на всех обмотках 14-16. В новом полупериоде транзисторы 1 и 10 заперты, а транзисторы 2 и 11 — открыты. Ток через обмотку 8 проходит только при коммутации, т.е. в промежутке времени между реверсом синхронизирующего автогенератора и силового инвертора.The converter contains a synchronizing half-bridge oscillator with self-excitation, performed on transistors 1 and 2, capacitors 3 and 4 and a transformer with windings 5-9. Winding 8 and 9 are used to control the power inverter. The power inverter is made according to the scheme with self-excitation on transistors 10 and 11, capacitors 12 and 13 and a transformer with windings 14-16. When reverse synchronizing inverter voltage polarity changes on all windings 5-9. The winding 8 locks the transistor 10, and the winding 9 due to the diode 17 does not affect the transistor 11. After the switching process of the transistor 10 is completed, the voltage polarity changes across all windings 14-16. In the new half-period, transistors 1 and 10 are locked, and transistors 2 and 11 are open. The current through the winding 8 passes only when switching, i.e. in the time interval between the reverse of the synchronizing oscillator and the power inverter.
Если, например, время рассасывания неосновных носителей в базе транзистора 10 больше, чем у транзистора 11, то это приводит к увеличению длительности полупериода, когда открыт транзистор 10. Но так как увеличивается одновременно и время, в течение которого протекает ток по обмотке 8, то конденсатор 4 синхронизирующего автогенератора подсаживается больше, чем в следующем полупериоде конденсатор 3. Синхронизирующий автогенератор будет работать при более высоком напряжении на конденсаторе 3 и при более низком на конденсаторе 4. Соответственно изменится длительность полупериодов, причем полупериод, когда будет открыт транзистор 1, будет иметь меньшую длительность по сравнению с полупериодом, когда открыт тран зистор 2. Таким образом происходит автоматическая компенсация влияния времени рассасывания неосновных носителей .If, for example, the resorption time of minority carriers in the base of transistor 10 is longer than that of transistor 11, then this leads to an increase in the half-cycle duration when the transistor 10 is open. But since the time during which the current flows through the winding 8, also increases, then the capacitor 4 of the synchronizing autogenerator sits down more than in the next half-period of capacitor 3. The synchronizing autogenerator will operate at a higher voltage on the capacitor 3 and at a lower voltage on the capacitor 4. Accordingly and menitsya duration of half-periods, the half-life, will be opened when the transistor 1 will have a shorter duration compared with a half life when open tran ican 2. Thus there is automatic compensation for influence resorption time of minority carriers.
Для повышения надежности конвертора в условиях серийного производства, когда число асимметрирующих факторов трудно учесть заранее, можно применять для дополнительной коррекции резисторную цепочку, выполненную в виде переменного резистора 18. С помощью этой цепочки можно изменять напряжения на конденсаторах 3 и 4 и влиять таким образом на длительность полупериодов .To increase the reliability of the converter in mass production conditions, when the number of asymmetric factors is difficult to take into account in advance, a resistor circuit made in the form of a variable resistor 18 can be used for additional correction. With this chain you can change the voltages on capacitors 3 and 4 and thus affect the duration half periods.
Для нормальной работы схемы величи на напряжения выбирается из следующих соображений. Рассмотрим полупериод, когда транзистор 10 открыт, а транзис тор 11 закрыт. Для того, чтобы не про исходило шунтирование входной цепи транзистора, должно быть следующее соотношение:For normal operation of the circuit, the magnitude of the voltage is selected from the following considerations. Consider a half-period when the transistor 10 is open and the transistor tor 11 is closed. In order to avoid shunting the input circuit of the transistor, the following relationship should be:
/иь! /и β /г(1)/ and s! / and β / g (1)
5five
754604754604
66
В то же время должно обеспечиваться следующее соотношение:At the same time, the following relationship should be ensured:
. /и9/ = /и8/</и1()/4/и22/ , (2). / and 9 / = / and 8 / </ and 1 () / 4 / and 22 /, ( 2 )
где и5 — напряжение база- ,where 5 is the base voltage,
эмиттер включенного транзистора;the emitter of the included transistor;
и{9 , и20, и8 , ид — падение напряжения на диодах 19, 20 и обмотках 8,. 9.and {9 , and 20 , and 8 , and d - voltage drop across the diodes 19, 20 and windings 8 ,. 9.
После реверса'автогенератора напряжения на его обмотках меняют свою полярность и начинается процесс запирания эмиттерного перехода транзистора 10 (при этом в цепях управления транзистора 11 никаких изменений токов не происходит). Так как потенциал базы транзистора 10 остается примерно постоянным от момента изменения полярности на обмотках автогенератора до момента запирания эмиттерного перехода, ток резистора 21 не изменяется, а через обмотку 8 протекает ток, равный сумме тока через резистор 21 и тока рассасывания носителей базы транзистора 10. При этом для интенсивного рассасывания достаточно соблюдение следующего условия:After the reverse voltage generator on its windings change its polarity and the process of locking the emitter junction of transistor 10 begins (no changes in the current occur in the control circuits of transistor 11). Since the potential of the base of the transistor 10 remains approximately constant from the moment of polarity change on the windings of the oscillator until the emitter junction is closed, the current of the resistor 21 does not change, and a current through the winding 8 equal to the sum of the current through the resistor 21 and the resorption current of the transistor 10 base carriers. this for intensive resorption is enough to meet the following conditions:
««5""five
М+1^1 > 1^1 (3)M + 1 ^ 1> 1 ^ 1 (3)
Рассмотрев совместно уравнения (1) и (3),получаютBy considering together equations (1) and (3), one gets
/и8/> /ие/ - Ю (М/ and 8 /> / and e / - Yu (M
Это напряжение имеет величину нескольких десятых долей вольта.This voltage has a magnitude of a few tenths of a volt.
С учетом уравнения (2) получаютTaking into account equation (2) receive
/и+9/ ♦ 1иго1 >/ив/ > /ие- М' (5) где и§ — напряжение база-эмиттер открытого транзистора./ and + 9 / ♦ 1 and 1> / and / / / and e-M '(5) where and § is the base-emitter voltage of the open transistor.
В реальных условиях необходимо учесть дополнительное падение напряжения в активном сопротивлении цепей синхронизации, но при правильном проектировании оно незначительно.In real conditions, it is necessary to take into account the additional voltage drop in the active resistance of synchronization circuits, but with proper design it is insignificant.
Необходимо отметить, что существенным фактором является, разброс значений р транзисторов 1, 2. Вследствие разных коэффициентов [5 синхронизирующий автогенератор "перекашивается" , что приводит к асимметрии силового инвертора. Поскольку трансформатор синхронизирующего автогенератора работает по предельному циклу, т.е. дважды за период его сердечник заходит в насыщение, другие параметры транзисторов (например время рассасывания) на работу генератора не влияют.It should be noted that a significant factor is the scatter of the values of p transistors 1, 2. Due to different coefficients [5, the synchronizing oscillator is "warped", which leads to the asymmetry of the power inverter. Since the transformer of the synchronizing autogenerator operates according to the limit cycle, i.e. twice during the period its core comes to saturation, other parameters of transistors (for example, resorption time) do not affect the operation of the generator.
Первоначальная установка обеспечивается переменным резистором 18. При колебаниях температуры, учитывая то, что характер изменения от температуры для транзисторов одного типа практически одинаков (это свойство используется в различных маломощных дифференциальных балансных каскадах), влияние зависимости от температуры незначительно. Таких известных мер,The initial setting is provided by a variable resistor 18. With temperature fluctuations, given that the nature of the change from temperature for transistors of the same type is almost the same (this property is used in various low-power differential balance cascades), the effect of temperature dependence is negligible. Such well-known measures
как разгрузка транзисторов по мощности, а также установка транзисторов 1 и 2 на одной пластине, достаточно.how unloading transistors in power, as well as the installation of transistors 1 and 2 on one plate, is enough.
В инверторах с самовозбуждением с импульсной внешней синхронизацией могут возникать сбои синхронизации. Это явление происходит тогда, когда амплитуда индукции в сердечнике меньше, равна или незначительно превышает значение остаточной индукции В. В этом случае в конце полупериода не происходит "сползание" сердечника от Вт к ВР и не происходит реверса схемы. Поэтому обычно выбирают значение В>Вг на. достаточную величину. Можно также применять разрезные сердечники. Так как при коммутации конверторов с облегченной коммутацией потери мощности зависят от величины тока намагничивания (этот ток протекает через коллектор транзистора при реверсе схемы), а также для уменьшения потерь в сердечнике трансформатора целесообразно уменьшение амплитуды индукции в сердечнике. Для устранения возможных при этом сбоев в работе инвертора предлагается включить параллельно диодам 17 и 19 пассивные цепочки 22, 23 (например резисторы или цепочки из соединенных последовательно резистора и конденсатора).In self-excited inverters with pulsed external synchronization, synchronization failures may occur. This phenomenon occurs when the induction amplitude in the core is less, equal to or slightly higher than the value of residual induction B. In this case, at the end of the half-period, the core does not slip from Bt to Bp and does not reverse the circuit. Therefore, usually choose the value of B> Br on. sufficient value. Split cores can also be used. Since, when switching converters with light commutation, power losses depend on the magnitude of the magnetizing current (this current flows through the collector of the transistor when the circuit reverses), and also to reduce losses in the core of the transformer, it is advisable to reduce the induction amplitude in the core. In order to eliminate possible malfunctions in the operation of the inverter, it is proposed to connect parallel to diodes 17 and 19 passive chains 22, 23 (for example, resistors or chains of a series-connected resistor and capacitor).
При этом напряжения на обмотках 8 и 9 должны быть больше, чем пороговое напряжение и§.э транзисторов 10 и 11. Через вводимые цепочки протекают то-, ки, которые в начале каждого полупериода включают соответствующий транзистор 10 или 11. Величина этих токов выбирается меньшей, чем величина токов, протекающих по цепям обмоток возбуждения 14 и 15, поэтому влияние на процессы коммутации вводимые цепочки не оказывают, а потери мощности незначительны, к выходным выводам силовой инвертор может подсоединяться через выпрямитель с фильтром 24.In this case, the voltage on the windings 8 and 9 should be greater than the threshold voltage и§. These transistors 10 and 11. Through the input chains flow currents, ki, which at the beginning of each half-cycle include the corresponding transistor 10 or 11. The magnitude of these currents is chosen less than the magnitude of the currents flowing through the circuits of the excitation windings 14 and 15, therefore, the impact on the processes switching circuits do not have input, and power losses are insignificant, the power inverter can be connected to the output terminals through a rectifier with a filter 24.
Эффективность предложения состоит в том, что в конверторе с внешней синхронизацией устранено одностороннее намагничивание трансформатора, т.е. конвертор имеет по сравнению с прототипом больший КПД и надежность.The effectiveness of the proposal is that in the converter with external synchronization the one-sided magnetization of the transformer is eliminated, i.e. the converter has greater efficiency and reliability compared to the prototype.
Устранение сбоев синхронизации также способствует повышению КПД и надежности, так как дает возможность работать при малых значениях индукции в трансформаторе.The elimination of synchronization failures also contributes to increased efficiency and reliability, as it gives an opportunity to work with small values of induction in a transformer.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782655954A SU754604A1 (en) | 1978-08-10 | 1978-08-10 | Converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782655954A SU754604A1 (en) | 1978-08-10 | 1978-08-10 | Converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU754604A1 true SU754604A1 (en) | 1980-08-07 |
Family
ID=20781836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782655954A SU754604A1 (en) | 1978-08-10 | 1978-08-10 | Converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU754604A1 (en) |
-
1978
- 1978-08-10 SU SU782655954A patent/SU754604A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1166708A (en) | Oscillator | |
US3913000A (en) | Two-phase solid state power converter | |
SU754604A1 (en) | Converter | |
US4945466A (en) | Resonant switching converter | |
US3465231A (en) | Transformerless converter-inverter | |
SU581557A1 (en) | Dc voltage stabilized converter | |
JP2003189607A (en) | Switching power supply unit | |
SU696586A1 (en) | Transistorized inverter with pulse-width modulation | |
EP0489512A2 (en) | Telephone ringer circuit | |
SU1365292A1 (en) | Stabilized d.c. voltage converter | |
SU656162A1 (en) | Stabilized dc-to-dc voltage converter | |
RU2007010C1 (en) | Thyratron motor | |
SU1324097A2 (en) | High-voltage switch | |
SU1658327A1 (en) | Dc voltage converter | |
SU1084933A1 (en) | Two-step transistor inverter | |
SU1101999A1 (en) | Two-step transistor inverter | |
SU1728950A1 (en) | Stabilized constant voltage converter | |
SU1603511A1 (en) | Push-pull transistor inverter | |
RU2006165C1 (en) | Dc voltage converter | |
SU1309224A1 (en) | Controlled transistor inverter | |
SU1259435A1 (en) | D.c. voltage converter | |
SU411591A1 (en) | ||
SU993405A1 (en) | Converter | |
SU1646032A1 (en) | Device for controlling transistorized invertor | |
SU826532A1 (en) | Self-exciting inverter with pause on zero level of output voltage |