SU773596A1

SU773596A1 - Voltage converter

Info

Publication number: SU773596A1
Application number: SU792721519A
Authority: SU
Inventors: Александр Дмитриевич Гудков
Original assignee: Предприятие П/Я В-2015
Priority date: 1979-02-01
Filing date: 1979-02-01
Publication date: 1980-10-23

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в импульсных усилител х и стабилизаторах посто нного напр жени . Известны преобразователи посто нного напр жени , содержащие силовой транзисторный ключ, магнитный токоогргничивающий элемент, LC-фильтр Недостатками известного преобразовател вл ютс низкий КПД и повы шенные масса и габариты, что обусло лено работой магнитного токоограничивакадего элемента в линейном режиме и перемагничиванием его сердечни на по неполному циклу. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению вл етс преобразователь посто нного напр жени , содержащий силовой транзисторный ключ, трехобмоточный токоограничивающий дроссель, рекупера ционный диод, сглаживающий дроссель демпфирующий диод и выходной конденсатор . Этот преобразователь также характеризуетс низкими массо-габаритными показател ми, что особенно резко - про вл етс при эффективном ограничении амплитуды пр мых токов во врем открывани транзистора силового ключа. Цель изобретени - уменьшение массы и габаритов преобразовател . Поставленна цель достигаетс тем, что в преобразователе, содержащем силовой транзисторный ключ, LС-выходной фильтр, демпфирующий и рркуперационный диоды, трехобмоточный токоограничиваквдий дроссель, его перва обмотка включена последовательно в силовую цепь транзисторного ключа, втора последовательно в цепь демпфирун цего диода, а треть через рекуперационный диод подключена к выходному конденсатору. При этом дл маломощных преобразователей токоограничивающий дроссель имеет две обмотки, причем перва обмотка зашунтирована последовательно соединенным рекуперационным диодом и резистором, либо этим диодом и стабилитроном, либо одним дио ам . На фиг. 1 представлена схема преобразовател напр жени ,а на фиг.2 схема маломощного преобразовател напр жени .The invention relates to electrical engineering and can be used in pulse amplifiers and constant voltage stabilizers. DC converters containing a power transistor switch, a magnetic current-carrying element, LC filter are known. The disadvantages of the known converter are low efficiency and increased mass and size due to the magnetic current limiting of the element in a linear mode and remagnetizing its core by an incomplete cycle. The closest technical solution to the present invention is a constant voltage converter containing a power transistor switch, a three-winding current-limiting choke, a recovery diode, a smoothing choke damping diode, and an output capacitor. This converter is also characterized by low mass-dimensional indicators, which is especially dramatic when the amplitude of forward currents is effectively limited during the opening of the power switch transistor. The purpose of the invention is to reduce the weight and size of the converter. The goal is achieved by the fact that in a converter containing a power transistor switch, an LC output filter, a damping and rykuperatsionny diodes, a three-winding current limited to a choke, its first winding is connected in series to the power circuit of a transistor switch, the second in series to the damping circuit of the diode, and a third through A recovery diode is connected to the output capacitor. Moreover, for low-power converters, the current-limiting choke has two windings, the first winding being shunted by a series-connected recovery diode and a resistor, either this diode and a zener diode, or one diode. FIG. Figure 1 shows a voltage converter circuit, and Figure 2 shows a low-power voltage converter circuit.

Преобразователь напр жени содержит источник 1 питани , транзистор 2, работающий в ключевом режиме, демпфирующий диод 3, сглаживак дий дроссель 4, выходной конденсатор 5, к которому подключена нагрузка б и трехобмоточный токоограничивак ций дроссель 7, обмотки которого расположены на сердечнике 8. При этом .обмотка 9 включена в силовую цепь транзистора, обмотка 10 - в цепь демпфирующего диода, а обмотка 11 через рекуперационнь й диод 12 соединена с выходным конденсатором 5.The voltage converter contains a power source 1, a transistor 2 operating in a key mode, a damping diode 3, a smoothing choke 4, an output capacitor 5 to which a load b is connected and a three-winding current-limiting choke 7, the windings of which are located on the core 8. In this case The winding 9 is connected to the power circuit of the transistor, the winding 10 is connected to the damping diode circuit, and the winding 11 is connected to the output capacitor 5 via a regenerative diode 12.

В маломощном преобразователе посто нного напр жени токоограничивающий дроссель 7 выполнен двухобмоточным , параллельно обмотке 9 которого включены последовательно соединенные стабилитрон и рекуперационный диод 12.In a low-power DC / DC converter, the current-limiting choke 7 is double-wound, parallel to the winding 9 of which are connected in series the zener diode and the recuperating diode 12.

Работа преобразовател происходит следующим образом.The operation of the Converter is as follows.

Когда транзистор 2 закрыт, энерги , накопленна в сглаживсшадем дросселе 4 за врем открытого состо ни транзистора 2, через демпфирующий диод 3 передаетс в нагрузку б. При этом ток нагрузки, протекающий по обмотке 10 токоограничивающего дроссел 7, перемагничивает сердечник 8 в направлении, например, - В.When the transistor 2 is closed, the energy accumulated in the smoothing of the choke 4 during the open state of the transistor 2 is transmitted through the damping diode 3 to the load b. When this load current flowing through the winding 10 current-limiting droplets 7, remagnells the core 8 in the direction, for example, - B.

При отпирании транзистора 2.,вследствие инерционности демпфирукндего диода 3, св занной с наличием объемного зар да, напр жение источника 1 питани прикладываетс к последовательно включенным обмоткам 9 и 10 токоограничивающего дроссел 7. Сердечник 8 перемагничиваетс в обратном направлении, т.е. в сторону +В, и происходит ограничение тока, запирающего демпфирующий диод 3. Рекуперационный диод 12 удерживаетс в запертом состо нии под действием обратного напр жени , равного сумме напр жений на обмотке 11 токоограничивающего дроссел 7 и .нагрузке 6. Параметры токоограничивак цего дроссел 7 выбираютс таким образом,чтобы за врем рассасывани объемного зар да в демпфирунвдем диоде 3 при максимальном напр жении источника 1 питани обеспечивалс ненасыщенный режим работы сердечника 8. Коллекторный ток ti| транзистора 2 за врем рассасывани объемного зар да в демпфирующем диоде 3 достигает значени определ емого выражениемWhen the transistor 2. is unlocked, due to the inertia of the damping diode 3, due to the presence of a volume charge, the voltage of the power source 1 is applied to the series-connected windings 9 and 10 of the current-limiting throttle 7. The core 8 is reversed in the opposite direction, i.e. to the + B side, and the current limiting the damping diode 3 is limited. so that during the dissipation of the bulk charge in the damper diode 3 at the maximum voltage of the power source 1, the core 8 is provided with unsaturated operation. The collector current ti | transistor 2 during the dissipation of the volume charge in the damping diode 3 reaches the value defined by the expression

НаOn

:),-23jt..:), - 23jt ..

-ток нагрузки Ь,- load current b,

где 3„ where 3 „

-соответственно число ков обмоток 9 и 10 токоограничивающего дроссел 7.-respectively the number of coils for windings 9 and 10 of current-limiting chokes 4.

При запирании транзистора 2 энерги , накопленна в токоограничивающем дросселе 7 за врем открытого состо ни транзистора 2, через обмотку 11 и рекуперационный диод 12 сбрасываетс в нагрузку 6. При этом к закрытому транзистору 2 прикладываетс напр жение U, определ емое выражениемWhen the transistor 2 is locked, the energy stored in the current-limiting choke 7 during the open state of the transistor 2, through the winding 11 and the recovery diode 12 is reset to the load 6. In this case, the closed U transistor 2 is applied by the expression

.11 ЦнСчЦэ- Ц ю).11 CnSchTse-Zy)

к -вх--ш;to -in-w;

V VгТ V VGT

0 где и - напр жение источника 1 пи- тани ;0 where and is the voltage source of 1 power source;

и - напр жение на нагрузке б, i - число витков обмотки 11 токоограничивающего дроссе5 л 7.and - the voltage at the load b, i - the number of turns of the winding 11 of the current-limiting dross5 l 7.

Отношение выбираетс таким образом, чтобы суммарное напр жение и, не превышало допустимое коллекторное напр жение транзистора 2. « Далее описанные процессы повтор ютс -периодически с частотой переключени транзистора 2.The ratio is chosen in such a way that the total voltage and does not exceed the allowable collector voltage of transistor 2. "Next, the described processes are repeated -periodically with the switching frequency of transistor 2.

В маломощном преобразователе с целью упрощени схемы использован токоограничивающий дроссель 7 с двум 5 обмотками 9 и 10. После запирани транзистора 2 энерги , накопленна . в токоограничивающем дросселе 7 за врем открытого состо ни транзистора 2, рассеиваетс в стабилитроне, 0 поступа в него через рекуперационный диод 12. Так как упрощение схемы преобразовател сопровождаетс уменьшением его КПД, то использование ЭТО.ГО преобразовател целесооб5-чРззно лишь дл преобразовани малой мощности. .In order to simplify the circuit, a low-power choke 7 with two 5 windings 9 and 10 is used in the low-power converter. After the transistor 2 is locked, the energy accumulated. in the current limiting choke 7 during the open state of transistor 2, is dissipated in the zener diode, 0 entering it through the recovery diode 12. Since the simplification of the converter circuit is accompanied by a decrease in its efficiency, the use of this IT converter is only suitable for low power conversion. .

При низких частотах преобразова- . ни стабилитрон может отсутствовать, а обмотка 9 токоограничивающегоAt low frequencies, transform-. neither the Zener diode may be missing, and the winding 9 is current-limiting

0 дроссел 7 шунтируетс диодом либо последовательно соединенными диодом и резистором.0 droplets 7 are shunted by a diode or a series-connected diode and resistor.

Указанное включение обмоток токоограничивающего дроссел 7 позвол г ет уменьшить необходимую индуктивность этих обмоток при более эффективном ограничении амплитуды пр мых токов при переключении транзистора 2, в результате чего уменьшаютс масса и габариты преобразовател .This inclusion of the windings of the current-limiting droplets 7 allows one to reduce the required inductance of these windings while more effectively limiting the amplitude of the forward currents when switching transistor 2, as a result of which the weight and dimensions of the converter are reduced.

Claims

1. A voltage converter containing a power transistor switch, an LC output filter, a three-winding current-limiting choke, damping and recuperative diodes characterized by the fact that, in order to reduce the weight and size. The servo from the windings of the current-limiting droplet is connected in series to the power circuit of the transistor switch, the second in series in the circuit of the damping diode, and a third

through the recovery diode is connected to the output capacitor.

2. A voltage converter according to claim 1, characterized in that, in order to simplify with a low-power converter output, the current-limiting choke is double-wound, with a shunt circuit connected in parallel with the first winding.

3. A transducer according to claim 2, characterized in that the shunt circuit is made in the form of a series-connected recovery diode and a zener diode.

4. The converter according to claim 2, characterized by the fact that the shunt circuit is made in the form of | successively connected recovery diode and a resistor.

5. The converter according to claim 2, in contrast to the fact that the shunt chain is made in the form of a recovery dird.

Sources of information taken into account in the examination

1. USSR author's certificate No. 280572, cl. H 02 M 3/20, 1970.

2.Sb. Miniaturization of secondary power supplies of electronic equipment. MDTI them. F.E. Dzerzhynoko, Go, 1973, p. 72, fig. 2

/ g //

Nfy