SU930527A1

SU930527A1 - Voltage converter

Info

Publication number: SU930527A1
Application number: SU802981772A
Authority: SU
Inventors: Александр Георгиевич Жучков; Владимир Дмитриевич Мочалов
Original assignee: Предприятие П/Я А-3070 (Филиал Предприятия П/Я А-1001)
Priority date: 1980-09-15
Filing date: 1980-09-15
Publication date: 1982-05-23

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ(54) VOLTAGE CONVERTER

,..., ...

Преобразователь напр жени предназначен дл использовани в устройствах автоматики и вычислительной техники в качестве вторичного источника стабилизированного напр жени посто нного .то- ка, гальванически разв занного с первичным .The voltage converter is intended for use in automation devices and computer equipment as a secondary source of constant voltage of constant current, galvanically developed with the primary one.

Известны преобразователи напр жени , в которых гальваническа разв зка первичного и вторичного стабилизированного источников осуществлена с помощью магнитно-транзисторного генератора, например в устройстве, в котором кроме того дл стабилизации выходного напр жени в качестве обратной св зи исполь - зован магии торезис тор, включенный в базовые цепи транзисторов генератора, и помещенный в зазор посто нного мат нита с обмоткой,-включенной последовательно с нагрузкой l .Voltage converters are known in which the galvanic isolation of the primary and secondary stabilized sources is carried out using a magnet-transistor generator, for example, in a device in which magic is used to feedback the output voltage to stabilize the output voltage. The basic circuits of the generator transistors, and placed in the gap of a permanent mat with a winding connected in series with the load l.

Известен также преобразователь напр жени , выполненный на магнитно-транзисторном генераторе, однако стабилизаци выходного напр жени осуществл етс с помощью магнитодиодов, вл ющихс одновременно выходными выпр мительными . Диоды помещены в зазор посто нного магнита с обмоткой, включенной последовательно с нагрузкой Г2 .Also known is a voltage transducer made on a magneto-transistor generator, however, the output voltage is stabilized by magnetic diodes, which are simultaneously rectifier output. The diodes are placed in the gap of a permanent magnet with a winding connected in series with the load G2.

Однако такие преобразователи имеютHowever, such converters have

. относительно низкий КПД, поскольку их.. relatively low efficiency because of them.

управление осуществл етс по базам силовых транзисторов - в первом случае, силовыми диодами, - во втором. .control is exercised over the bases of the power transistors — in the first case, by power diodes — in the second. .

10ten

Наиболее близким по технической cyntности к изобретению вл етс преобразователь напр жени , который содержит магнитно-транзисторный генератор с силовым и переключающим транзисторами The closest technical to the invention is a voltage converter, which contains a magnet-transistor generator with power and switching transistors

15 и трансформатор с силовой, переключающей и двум выходными обмотками. Перва выходна обмотка соединена последовательно с диодом и регулирующим транзистором, а втора - через выпр 20 мительный и коммутирующий диоды и сглаживающий фильтр - с нелинейным мостом, со стабилитроном в одном из15 and a transformer with power, switching and two output windings. The first output winding is connected in series with the diode and the regulating transistor, and the second through a rectifying and switching diode and a smoothing filter with a non-linear bridge with a zener diode in one of

его плеч и транзистором в диагонали. соединенным с регулирующим транаиотором . Принцип стабилизации выходаого напр жени состоит в том, что его изменение усиливаетс транзистором в диагск нали нелинейного моста, и определ ет состо ние регулирующего траноистора. При этом магнитно-транзисторный генератор в первом такте работы отдает зар д энергии в Нагрузку, а во втором Происходит его переключение в исходное состо ние Врем переключени , определ емое регулирующим транзистором (или величиной пьисодного напр жени ), и определ ет стабилизацию выходного напр жени СЗ . Однако известный преобразователь имеет низкий КПД, так как в такте переключени в Исходное состо ние магнит но-транзисторный генератор нагружен на регулирующий транзистор. Таким образом, известный преобразователь напр жени , реализует аналоговый способ стабилизации выходного на р жени , вл ющийс малоэкономичным. Регулирующий транзистор может работать в двух пр-едельных режимах; отсечки и насыщени , но в основном он работает в активном режиме. Рассеивание мощности на регулирующем транзисторе (осо бенно в активном режиме) значительно ухудшает его КПД. Цель изобретени - повышение КПД преобразовател напр жени . Поставленна цель достигаетс тем, что в преобразователь напр жени , содер жащий магнитно-транзисторный генератор выполненный на силовом и переключающем транзисторах, присоединенных к тра сформатору с силовой, переключающей и двум выходными обмотками, перва из которых соединена последовательно с диОДОМ1 а втора через выпр мительный и коммутирующий диоды и сглаживающий фильтр поцключена к нелинейному мосту, плечи которого содержат резисторы и ст билитрон, а диагональ моста подсоединен к управл ющему переходу измерительного транзистора, выходна цепь которого св заНа с регулирующим транзистором, введены стабилитрон и управл ющий трансформатор , первична обмотка которого св зана с Первой выходной обмоткой тра сформатора через силовую цепь измерительного транзистора, а вторична o6MOT «а подключена к входу регулирующего транзистора; коллектор которого соединен с одним из .концов переключающей об мотки трансформатора, подключенным через стабилитрон к коллектору переключа юшего транзистора. Кроме того, в нелинейном мосте пле чо, противоположное стабилитрону, выполнено также на стабвлитрЫе, катод KOTXVрого соединен со средней точкой перем«1ного резистора смежного плеча. На фиг. 1 показана схема преобразовател напр жени ; на фиг. 2 - зввлс мость изменени напр жени в диагонали моста от изменени выходного напр жени . Преобразователь напр жени (фиг. 1) содержит магнитно-транзисторньтй генератор 1 с силовым 2 и переключающим 3 транзисторами и трансформатор 4 с силовой 5, перекпючаюшей 6 и двум выходными 7 и 8 обмотками. Между переключающей обмоткой 6 и коллектором переключающего транзистора 3 включен стабилитрон 9. Обмотка 7 соединена последовательно с диодом ДО. Обмотка 8 через выпр митопьный 11 и коммутирующий 12 диоды и сглаживающий фильтр 13 и 14 подключена к Нелинейному мосту 15 со стабилитронами 16 и 17, посто нным 18 и переменным 19 резисторами в плечах, и измерительным транзистором 2О в диагонали. При этом катод стабилитрона 16 соединен со средней точкой переменного резистора 19. Транзистор 20 эмиттером подключен к общей точке стабилитрона 16 и резистора 18, а базой - к общей т;очке стабилит рона 17 и переменного резистора 19. Коллектор транзистора 2О соединен через первичную обмотку 21 управл ющего трансформатора 22, с диодом 10, вторична обмотка 23 подключена к входу регулирующего транзистора 24, коллектор которого соединен с переключающей обмоткой 6. Устройство работает следующим образом . При включении питани магнитно-резисторный генератор 1 начинает работать в автоколебательном режиме. При этом, когда силовой транзистор 2 открыт , через силовую обмотку 5 трансформатора 4 протекает ток и выходна обмотка 8 генерирует ток в нагрузку. При открытом СОСТОЯНИЙ переключающего транзистора Э или регулирующего транзистора 24 ток в нагрузке поддерживаетс индуктивностью 13 и емкостью 14 через коммутирующий диоц 12, а сердечник трансформатора 4 переключаетс в исходное магнитное состо ние. При этом. his shoulders and a transistor diagonally. connected to a regulatory transistor. The principle of output voltage stabilization is that its change is amplified by a transistor in the diagnosis of a nonlinear bridge, and determines the state of the regulating transistor. In this case, the magneto-transistor generator in the first cycle of operation sends an energy charge to the load, and in the second, it switches to the initial state of the switching time determined by the regulating transistor (or the magnitude of the piezod voltage) and determines the stabilization of the output voltage of the NW . However, the known converter has a low efficiency, since in the switching cycle to the home state the magnet but the transistor generator is loaded on the control transistor. Thus, the known voltage converter implements an analog way of stabilizing the output voltage on the voltage, which is not very economical. The control transistor can operate in two p-mode modes; cutoff and saturation, but mostly it works in active mode. Power dissipation on the regulating transistor (especially in active mode) significantly impairs its efficiency. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the voltage converter. The goal is achieved by the fact that a voltage converter containing a magnet-transistor generator is made on a power and switching transistors connected to a transformer with a power switch and two output windings, the first of which are connected in series with diode 1 and the second through a rectifier and the switching diodes and the smoothing filter are connected to the nonlinear bridge, the shoulders of which contain resistors and a struitron, and the diagonal of the bridge is connected to the control transition of the measuring transient a stator, and a control transformer, the primary winding of which is connected to the first output winding of the transformer through the power circuit of the measuring transistor, and the secondary o6MOT connected to the input of the regulating transistor; whose collector is connected to one of the ends of the switching winding of the transformer, which is connected via a Zener diode to the collector, switching its transistor. In addition, in the nonlinear bridge, the beam opposite to the zener diode is also made to the stabilizer, the KOTXVRO cathode is connected to the midpoint of the first resistor of the adjacent arm. FIG. 1 shows a voltage converter circuit; in fig. 2 - the change in voltage across the diagonal of the bridge from the change in output voltage. The voltage converter (Fig. 1) contains a magneto-transistor generator 1 with power 2 and switching 3 transistors and a transformer 4 with power 5, switching 6 and two output 7 and 8 windings. Between the switching winding 6 and the collector of the switching transistor 3, the Zener diode 9 is connected. The winding 7 is connected in series with the diode TO. Winding 8 through rectifying 11 and commuting 12 diodes and a smoothing filter 13 and 14 are connected to Nonlinear bridge 15 with zener diodes 16 and 17, constant 18 and variable 19 resistors in the arms, and measuring transistor 2O in the diagonal. The cathode of the Zener diode 16 is connected to the midpoint of the variable resistor 19. The emitter transistor 20 is connected to the common point of the Zener diode 16 and resistor 18, and the base to the common point; the stabilizer point 17 and variable resistor 19. The collector of the transistor 2O is connected through the primary winding 21 a control transformer 22, with a diode 10, the secondary winding 23 is connected to the input of the control transistor 24, the collector of which is connected to the switching winding 6. The device operates as follows. When the power is turned on, the magnetic resistor generator 1 begins to operate in self-oscillating mode. In this case, when the power transistor 2 is open, a current flows through the power winding 5 of the transformer 4 and the output winding 8 generates a current to the load. With the open state of the switching transistor E or the regulating transistor 24, the current in the load is maintained by the inductance 13 and the capacitance 14 through the switching diode 12, and the core of the transformer 4 is switched to the initial magnetic state. Wherein.

Хогда открыт переключающий транзистор 3, трансформатор 4 переключаетс в исходное состо ние дольше, чем при открытом состойнии транзистора 24, так как последовательно с переключающей обмоткой 6 включен стабилитрон 9 и к обмотке 6 прикладываетс напр жение пвтанв Ug.( за вычетом падени напр жени на стабилитрсие 9 и транзисторе 3.When the switching transistor 3 is open, the transformer 4 switches to its initial state longer than with the open state of transistor 24, since the zener diode 9 is connected in series with the switching winding 6 and the voltage is applied to the winding 6 Ug. 9 and the transistor 3.

Таким образом, средн мощность, отдаваема в нагрузку, будет пропорциональна скважности, котора определ етс временем переключени трансформатора 3 или транзистора 24.Thus, the average power delivered to the load will be proportional to the duty cycle, which is determined by the switching time of the transformer 3 or transistor 24.

Нелинейный мост 15 реагирует на изменение выходного напр жени U%| и включает (когда -gb(v HONV) или выключает (когда Увых2.ВЬ11. ио(и ) транзистор 24 с помощью управл ющего трансформатора 22. Нелинейный мост 15 отрегулирован таким образом,.что когдаNonlinear bridge 15 responds to changes in output voltage U% | and turns on (when -gb (v HONV) or off (when Uvi2. Bb11. io (and) transistor 24 by means of a control transformer 22. Nonlinear bridge 15 is adjusted in such a way. when

. 2) транзистор 2О в его диагонали открыт, поэтому в такте переключени трансформатора 4, ЭДС, наводима в обмотке 7, создает ток в обмотке 22 управл ющего трансформатора 22, приводит к открыванию транзистора 24, т.е. к уменьшению скважности или к увеличению средней мощности в нагрузке. При Og(,, ном транзистор 20 закрыт (фиг. 2), и переключение трансформатора 4 происходит по цепи транзистора 3, что увеличивает скважность, т.е. уменыиает среднюю мощность в нагрузке.. 2) the transistor 2O is open in its diagonal, therefore in the switching cycle of the transformer 4, the EMF induced in the winding 7 creates a current in the winding 22 of the control transformer 22, which leads to the opening of the transistor 24, i.e. to reduce the duty cycle or to increase the average power in the load. When Og (,, nominal transistor 20 is closed (Fig. 2), and the switching of the transformer 4 occurs along the circuit of transistor 3, which increases the duty cycle, ie, it reduces the average power in the load.

Нелинейный мост 15 со стабилитронами 16 и 17 посто нным 18 и переменным 19 резисторами и транзистором 20 в диат онапи обеспечивает ключевой режим работы транзистора 2О, а следовательно релейный принцип работы преобразовател напр жени . Высока чувствительность моста обеспечиваетс двум стабилитронами 16 и 17 в противопложных его плечбис.A nonlinear bridge 15 with zener diodes 16 and 17 constant 18 and variable 19 resistors and a transistor 20 in the onapi diat provides the key operating mode of the 2O transistor, and therefore the relay principle of operation of the voltage converter. The high sensitivity of the bridge is provided by two zener diodes 16 and 17 in the opposite shoulders.

Claims

1. Voltage converter, ss holding magnet-transistor generator, made on the power and switching transistors connected to the transformer with power, switching and two output windings, the first of which is connected in series with the diode, and the second through a rectifying and switching diodes and a smoothing filter is connected to a nonlinear bridge, the shoulders of which contain resistors and a zener diode, and the bridge diagonal is connected to the control junction of the measuring transistor, the output circuit of which A regulating transistor is characterized in that, in order to increase efficiency, a zener diode and a control transformer are introduced into it, the primary winding of which is connected to the first output winding of the transistor, and the secondary winding is connected to the input of the regulating transistor, the collector of which is connected to one of the transformer switching relays connected via a zener diode to the collector of the switching transistor.

2. Voltage converter as per

Claim 1, characterized in that, in a non-linear bridge, a shoulder opposite to the zener diode, also performed at the zener diode, the cathode of which is connected to the medium point of the variable resistor of the adjacent shoulder.

Sources of information taken into account in the examination

1. Author's certificate of SSHZR NO 459831, cl. H O2 M 3/04, 1973.

2. USSR author's certificate NO 593285, cl. H O2 M 3 / O4, 1976.

3. US patent Ns 3.072837, 321-8, 1963.

Ivyz1.1 Sbif.HOM. 2