SU915742A1

SU915742A1 - Full-wave voltage converter

Info

Publication number: SU915742A1
Application number: SU802996391A
Authority: SU
Inventors: V M Murugov; G P Okutin; V I Pankratov; Yu A Polyanitsa
Original assignee: V M Murugov; G P Okutin; V I Pankratov; Yu A Polyanitsa
Priority date: 1980-10-24
Filing date: 1980-10-24
Publication date: 1982-08-23

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано во вторичных источниках электропитания.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in secondary power sources.

Известен двухтактный преобразователь постоянного напряжения в переменное пря- 5 моугольной формы, содержащий два подмагничиваемых насыщающихся трансформаторных сердечника и полупроводниковые приборы, работающие в ключевом режиме и управляемые с помощью обмоток обрат- Ю ной связи, с включением первичных обмоток и обмоток подмагничивания каждого сердечника последовательно по схеме однотактного магнитного усилителя без обратной связи. Каждая из обмоток обратной 15 связи, управляющая соответствующим полупроводниковым прибором, размещена на том сердечнике, в котором при открытом состоянии этого полупроводникового прибора ампер-витки первичных обмоток и об- 20 моток подмагничивания направлены согласно [I].A two-stroke rectangular-to-rectangular voltage converter is known, containing two magnetisable saturable transformer cores and semiconductor devices operating in key mode and controlled by reverse-coupling windings, with the inclusion of the primary windings and the bias windings of each core successively according to the scheme single loop magnetic amplifier without feedback. Each of the feedback 15 windings, controlling the corresponding semiconductor device, is placed on the core in which the amper-turns of the primary windings and the winding-bias coil are directed according to [I] when the semiconductor device is open.

К недостаткам преобразователя напряжения относятся значительные потери выходной мощности, связанные с тем, что, во- 25 первых, магнитная энергия, запасаемая в сердечниках, не используется в нагрузке, рассеиваясь в конечном счете на элементах преобразователя. Во-вторых, насыщение сердечника выходного трансформатора ве- зоThe disadvantages of the voltage converter are significant losses in output power, due to the fact that, firstly, the magnetic energy stored in the cores is not used in the load, dissipating ultimately on the converter elements. Secondly, the saturation of the output transformer core is

22

дет к дополнительным потерям на гистерезис при перемагничивании сердечников, а также на переключение транзисторов из-за резкого роста коллекторного тока в момент насыщения. Следствием этого является невысокий КПД преобразователя напряжения.det to additional hysteresis losses during core magnetic reversal, as well as switching transistors due to a sharp increase in the collector current at the time of saturation. The consequence of this is the low efficiency of the voltage converter.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двухтактный преобразователь напряжения, содержащий два транзистора с соответствующими трансформаторами обратной связи, первичные обмотки которых включены последовательно с силовыми цепями транзисторов, вторичные обмотки подключены к база-эмиттерным переходам транзисторов, а дополнительные обмотки соединены последовательно и подключены к входным выводам источника управляющего напряжения, зашунтированного конденсатором, коллектора транзисторов соединены с выводами для подключения нагрузки через электромагнитный узел {21.The closest in technical essence to the invention is a push-pull voltage converter containing two transistors with corresponding feedback transformers, the primary windings of which are connected in series with the power circuits of the transistors, the secondary windings are connected to the base-emitter junction of the transistors, and the additional windings are connected in series and connected to the input the terminals of the source of control voltage, shunted by a capacitor, the collector of transistors are connected to the terminals to connect the load through the electromagnetic node {21.

Основным недостатком является ограниченный диапазон регулирования выходной мощности.The main disadvantage is the limited range of output power control.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования выходной мощности.The purpose of the invention is to expand the range of output power control.

Поставленная цель достигается тем, что в известном двухтактном преобразователеThis goal is achieved by the fact that in the known push-pull converter

33

915742915742

напряжения электромагнитный узел выполнен на двух дросселях с зазором, первичные обмотки которых включены между входным выводом преобразователя и коллектором соответствующего транзистора, а вторичные обмотки через диоды подключены к выводам для подключения нагрузки.the voltage of the electromagnetic node is made on two chokes with a gap, the primary windings of which are connected between the input terminal of the converter and the collector of the corresponding transistor, and the secondary windings are connected via diodes to the terminals for connecting the load.

Кроме того одноименные концы указанных вторичных обмоток трансформаторов обратной связи объединены и подключены через резистор к одному входному выводу, а через диод — к другому входному выводу.In addition, the same ends of the specified secondary windings of the feedback transformers are combined and connected through a resistor to one input terminal, and through a diode to another input terminal.

Новая совокупность признаков позволяет существенно расширить диапазон регулирования выходной мощности. Это связано с тем, что длительность открытого состояния транзистора, которая задает величину накопленной энергии в сердечнике выходного трансформатора и соответственно выходную мощность, до момента запирания транзистора в результате насыщения трансформатора обратной связи в данном плече преобразователя определяется управляемым током подмагничивания, протекающим в третьих обмотках трансформаторов обратной связи.A new set of features allows you to significantly expand the range of output power control. This is due to the fact that the duration of the open state of the transistor, which sets the amount of stored energy in the core of the output transformer and, accordingly, the output power, until the transistor closes as a result of saturation of the feedback transformer in this converter arm is controlled by the bias current flowing in the third windings of the reverse transformers communication.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема преобразователя напряжения.The drawing shows a circuit diagram of a voltage converter.

Преобразователь напряжения состоит из двух транзисторов 1, 2, эмиттеры которых соединены с отрицательным выводом источника питания, двух выходных трансформаторов 3, 4 с немагнитными зазорами, вторичная обмотка каждого из которых соединена через соответствующий диод 5, 6 с выходным фильтром 7, двух трансформаторов 8, 9 обратной связи, снабженных первичными 10, 11 вторичными 12, 13 и дополнительными обмотками 14, 15. Управляющие выводы дополнительных обмоток 14, 15 соединенных друг с другом последовательно, соединены между собой через конденсатор 16 и подключены к источнику 17 управляющего напряжения. При этом первичная обмотка каждого выходного трансформатора 34 через первичную обмотку 10, 11 соответствующего трансформатора 8, 9 обратной связи подключена к коллектору соответствующего транзистора 1, 2, базы которых соединены между собой через последовательно соединенные вторичные обмотки 12, 13 трансформаторов 8, 9 обратной связи. Точка соединения вторичных обмоток 12, 13 через диод 18 подключена к отрицательному выводу источника питания, а через резистор 19 — к положительному выводу источника питания.The voltage converter consists of two transistors 1, 2, the emitters of which are connected to the negative output of the power source, two output transformers 3, 4 with non-magnetic gaps, the secondary winding of each of which is connected through the corresponding diode 5, 6 with the output filter 7, two transformers 8, 9 feedback provided with primary 10, 11 secondary 12, 13 and additional windings 14, 15. The control terminals of the additional windings 14, 15 connected in series with each other are interconnected via a capacitor 16 and keys to the source 17 of the control voltage. At the same time, the primary winding of each output transformer 34 through the primary winding 10, 11 of the corresponding feedback transformer 8, 9 is connected to the collector of the corresponding transistor 1, 2, the bases of which are interconnected via serially connected secondary windings 12, 13 of the feedback transformers 8, 9. The connection point of the secondary windings 12, 13 through the diode 18 is connected to the negative terminal of the power source, and through a resistor 19 to the positive terminal of the power source.

Преобразователь напряжения работает следующим образом. Предположим, что в начальный момент транзистор 1 открыт, а транзистор 2 закрыт. Тогда в коллекторной цепи транзистора 1 протекает линейно нарастающий ток, диод 5 закрыт, и в сердечнике трансформатора 3 накапливается магнитная энергия. Трансформатор 8 обратной связи обеспечивает насыщение транзистора 1 базовым током, пропорциональным току коллектора и поддерживает транзистор 2 через последовательно соединенные третьи обмотки 14, 15 трансформаторов 8 и 9 в закрытом состоянии. Когда трансформатор 8 входит в насыщение, момент которого определяется током управляющего источника 17, протекающим в третьей обмотке 14, то полярность на его обмотках меняется, транзистор 1 закрывается, а транзистор 2 открывается. В связи с этим меняется полярность на обмотках трансформатора 3 и энергия, накопленная в сердечнике трансформатора 3 поступает на выходной фильтр 7 и нагрузку. Одновременно начинается накопление энергии в трансформаторе 4 и во втором плече преобразователя происходят аналогичные процессы.The voltage Converter operates as follows. Suppose that at the initial moment transistor 1 is open, and transistor 2 is closed. Then a linearly increasing current flows in the collector circuit of transistor 1, the diode 5 is closed, and magnetic energy is accumulated in the core of the transformer 3. The feedback transformer 8 provides for the saturation of the transistor 1 with the base current proportional to the collector current and keeps the transistor 2 through the third connected windings 14, 15 of the transformers 8 and 9 in the closed state. When the transformer 8 enters the saturation, the moment of which is determined by the current of the control source 17 flowing in the third winding 14, the polarity on its windings changes, transistor 1 closes, and transistor 2 opens. In this regard, the polarity on the windings of the transformer 3 changes and the energy accumulated in the core of the transformer 3 is fed to the output filter 7 and the load. At the same time, the accumulation of energy in transformer 4 begins and similar processes take place in the second arm of the converter.

Коэффициент трансформации трансформаторов 3 и 4 выбирается так, чтобы время полного размагничивания сердечников трансформаторов 3 и 4 при минимальном напряжении нагрузки не превышало времени их намагничивания при максимальном напряжении источника питания.The transformation ratio of transformers 3 and 4 is chosen so that the time of complete demagnetization of the cores of transformers 3 and 4 at the minimum load voltage does not exceed the time of their magnetization at the maximum voltage of the power supply.

Конденсатор 16, через который соединены управляющие выводы третьих обмоток 13, 15, является каналом для жесткой синхронизации плеч преобразователя напряжения, а также для размагничивания сердечников трансформаторов 8, 9 обратной связи во время такта накопления энергии в соседнем плече.The capacitor 16, through which the control terminals of the third windings 13, 15 are connected, is a channel for tightly synchronizing the shoulders of the voltage converter, as well as demagnetizing the cores of the feedback transformers 8, 9 during the power accumulation cycle in the adjacent shoulder.

Диод 18 фиксирует напряжение на эмиттерном переходе закрытого транзистора величиной, равной сумме падения напряжения на эмиттерном переходе открытого транзистора в соседнем плече и удвоенного прямого напряжения открытого диода 18. Эта величина практически не зависит от тока протекающего во вторичной цепи трансформаторной обратной связи и тем самым обеспечивает защиту от пробоя эмиттерного перехода транзисторов 1 и 2 при регулировании выходной мощности.Diode 18 fixes the voltage at the emitter junction of a closed transistor by a value equal to the sum of the voltage drop at the emitter junction of an open transistor in the adjacent arm and twice the forward voltage of an open diode 18. This value is almost independent of the current flowing in the secondary circuit of the transformer feedback and thus provides protection from the breakdown of the emitter junction of transistors 1 and 2 when adjusting the output power.

Резистор 19 образует цепь постоянного подвозбуждения для надежного запуска преобразователя напряжения.The resistor 19 forms a constant excitation circuit for reliable starting of the voltage converter.

Эффективность предложенного технического решения по сравнению с известным заключается в существенном расширении диапазона регулирования выходной мощности при сохранении во всем диапазоне регулирования высокого КПД.The effectiveness of the proposed technical solution in comparison with the known is to significantly expand the range of regulation of output power while maintaining a high efficiency throughout the entire range of regulation.

Дополнительными преимуществами являются следующие:Additional benefits are the following:

Во-первых, повышена надежность преобразователя за счет защиты от пробоя эмиттерного перехода транзисторов и введения цепи постоянного подвозбуждения.First, the reliability of the converter is improved due to the protection from the breakdown of the emitter junction of transistors and the introduction of a constant subexcitation circuit.

Во-вторых, значительно расширена область применения вследствие гальваниче915742Secondly, the scope of application has been significantly expanded due to galvanic 915742

5five

ской развязки между цепью управления и входной цепью питания преобразователя напряжения. В частности, преобразователь напряжения может быть использован при разработке бестрансформаторных сетевых стабилизированных источников тока и напряжения.isolation between the control circuit and the input power supply circuit of the voltage converter. In particular, the voltage converter can be used in the development of transformerless network stabilized current and voltage sources.

Claims

Claim

1. A push-pull voltage converter / containing two transistors with corresponding feedback transformers, the primary windings of which are connected in series with the power circuits of the transistors, the secondary windings are connected to the base-emitter transitions of the transistors, and the additional windings are connected in series and connected to the input terminals of a control voltage source that is bridged the capacitor, the collector of the transistors are connected to the terminals for connecting the load through the electromagnetic node, distinguishing ysya the fact that, for the purpose of rasshi6

Rhenium functionality by providing galvanic isolation between the input circuits of the converter, the specified electromagnetic node is provided on two chokes with a gap, the primary windings of which are connected between the input terminal of the converter and the collector of the corresponding transistor, and the secondary windings are connected via terminals to connect the load.

2. Converter π. 1, characterized in that, in order to increase the reliability of the start, the same ends of the specified secondary windings of the feedback transformers are connected and connected via a resistor to the positive input terminal, and through a diode to the negative input terminal.

20