SU944016A1

SU944016A1 - Voltage converter

Info

Publication number: SU944016A1
Application number: SU803006047A
Authority: SU
Inventors: Александр Владимирович Гусев; Георгий Всеволодович Дыдырко; Соломон Аронович Керцман; Илья Федорович Пельтек
Original assignee: Предприятие П/Я А-3361
Priority date: 1980-11-21
Filing date: 1980-11-21
Publication date: 1982-07-15

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ(54) VOLTAGE CONVERTER

Изобретение относитс к электротехнике , а именно к исто пшкам электропитани , и может быть использовано в сис темах питани устройств автоматики и вычислительной техники. Известен преобразователь напр жени выполненный по схеме с независимым возбуждением и содержащий два силовых трансжстора, силовой трансформатор, вто рв чна обмотка которого подключена к вьшр мителю с фильтром, задающий генератор , выполненный на мультивибраторе Недостатком этого преобразовател вл етс низкий КПД и ненадежность изза большого пускового тока. Известен также использующийс в ка-честве задающего генератора мультивибратор , состо щий из двух транзисторов, коллектор каждого й-з которых через разделительный диод и врем задаюпшй конденсатор подключен к базе другого, а техже трансформатора, первична обмотка которого имеет средний отвод, а крайние отводы подключены к коллекторам транзисторов 23 . Однако использование в качестве задающего генератора преобразовател напр жени указанного мультивибратора не позвол ет исключить пусковые токи в случае применени на выходе фильтре, содержащих конденсаторы, что снижает надежность преобразовател напр жени . Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс преобразователь напр жени , содержащий инвертор на двух силовых транзисторах, подключенных к силовому трансформатору , вторична обмотка которого подключена к вьшр мителю с фильтром, а две дополнительные обмотки подключены через обратние. диоды к управл ющим эле тродам силовых транзисторов, задающий генератор, выполненный на мульт1гоибраторе , состо щем из двух транзисторов, коллектор каждого из которых через разделительный диод и врем аадающий конденсатор подключен к базе другого и кThe invention relates to electrical engineering, namely, to the sources of power supply, and can be used in the power supply systems of automation devices and computer equipment. A known voltage converter is made according to an independent excitation circuit and contains two power transistors, a power transformer, the second winding of which is connected to an output filter with a filter, a master oscillator made on a multivibrator. The disadvantage of this converter is low efficiency and unreliability due to high starting current . A multivibrator also used as a master oscillator is also known. It consists of two transistors, the collector of each D-3 of which is connected via a separating diode and time to a capacitor of the other, and the same transformer whose primary winding has an average tap and the extreme tapes are connected to transistor collectors 23. However, the use of a specified multivibrator as a generator of a voltage converter does not allow to exclude inrush currents in the case of application of a filter containing capacitors at the output, which reduces the reliability of the voltage converter. The closest to the technical essence of the invention is a voltage converter containing an inverter on two power transistors connected to a power transformer, the secondary winding of which is connected to the top with a filter, and two additional windings are connected through reverse ones. diodes to the control electrodes of the power transistors, a master oscillator made on a multi-selector, consisting of two transistors, the collector of each of which is connected to the base of the other and to the

крайним вьгоодам трансформаторной об мотки, выполненной со средней точкой, св занной одним из входных вьтодов ГЗ}extreme transformer windings, made with the midpoint associated with one of the inputs of the GZ}

Недостатком его вл етс низка надежность , что обусловлено большой величиной пусковых токов вследствле зар да конденсатора выходного фильтра в момент включени преобразовател .Its disadvantage is low reliability due to the large value of inrush currents due to the charge capacitor of the output filter at the moment of switching on the converter.

Цель изобретени - повышение надежности путем ограничени пускового тока.The purpose of the invention is to increase reliability by limiting the starting current.

Поставленна цель достигаетс тем, что в преобразователь напр жени введены два транзистора противоположного типа проводимости, первый из которых эмиттером соединен со средним отводом обмотки трансформатора мультивибратора коллектором - к ее крайними выводами, а базой через резистор и силовую цепь второго транзистора - с вторым входным выводом, причем база-эмиттерные переходы обоих транзисторов зашунтированы резисторами, при этом точки соединени Ерем задающих ко1зденсаторов мультивибратора с диодами через соответствующие другие диоды и резистор подсоединены через конденсатор к базе второго введенного транзистора и через диод - к эмиттеру первого ъъепеитого транзистора.The goal is achieved by introducing two transistors of opposite conductivity type into the voltage converter, the first of which is connected by an emitter to the secondary tap of the transformer windings of the multivibrator collector - to its extreme terminals, and the base through the resistor and power circuit of the second transistor - to the second input terminal, moreover, the base-emitter transitions of both transistors are shunted by resistors, and the connection points of Erem are setting the reference condensers of the multivibrator with the diodes through the corresponding other The diodes and a resistor are connected through a capacitor to the base of the second inserted transistor and through a diode to the emitter of the first transistor.

Преобразователь может быть выполнен с блоком запуска, содержащем вклк ченный между входными выводами резиспшный делитель напр жени на двух резисторах , параллельно одному из которых подключен конденсатор и выход выпр мител , вход которого подсоединен к дополнительной обмотке выходного трансформатора, причем второй входной вывгд через соответствующий стабилитрон подключен к базам двух пусковых транзисторов, эмиттер первого из которых , соединенный со средней точкой трансформаторной обмотки мультивибратора и средней точкой резисшвного делител , подсоединен через резистор и сз повую цепь второго пускового транзистора с врем задак иим цеп ми мультивибратора , при этом коллектор н база второго пускового транзистора св заны соответственно с базой н коллектором первого транзистора через резисторы, а база-омиттерный переход также зашун-гарован резистором.The converter can be made with a start-up unit containing a resistive voltage divider connected between the input terminals on two resistors, in parallel with one of which a capacitor is connected and the output of the rectifier, whose input is connected to the auxiliary winding of the output transformer, and the second input terminal through the corresponding zener diode is connected to the bases of two starting transistors, the emitter of the first of which is connected to the midpoint of the transformer winding of the multivibrator and the midpoint of the cut The stitching divider is connected through a resistor and through a secondary circuit of the second starting transistor with the time of setting the multivibrator circuit, while the collector on the base of the second starting transistor is connected to the base n of the first transistor, respectively, through resistors, and the base-mitmitter junction is also stitched a resistor.

На 4 г« 1 представлена принципиальна схема преобразовател напр жени } на фиг. 2 - диаграммы, по сн ющие рабагу преобразовател напр жени .4 g "1 is a circuit diagram of a voltage converter} in FIG. 2 - diagrams explaining the slave voltage converter.

Преобразователь напр жени (фиг. 1) содержит два сзшовых транзистора 1 и 2 силовой трансформатор 3, втораачна обмэтка которого подключена к выпр мителю на диодах 4 и 5 и фильтру 6, а две дополнительные обмотки которого через обратные диоды 7 и 8 - к управл ющим электродам транзисторов 1 и 2, задающий генератор 9, вьшопненный на мультивибраторе на транзисторах 10 и 11, разделительных диодах 12 н 13, врем задающих конденсаторах 14 и 15, трансформаторе 16, крайние отводы первичной обмотки которого через защитные резисторы подключены к коллекторам транзисторов 10 и 11, первый 17 и второй 18 дополнительные транзисторы, ограничительный резистор 19, включенный между базой первого и коллектором второго дополнительных транзисторов, щунтирующие резисторы 20 и 21, первый 22 и второй 23 диоды, дополнительные конде сатор 24 и резистор 25, третий 26 и четвертый 27 диоды, первые выводы соединены в точку 28, а вторые вьтоды подключены к точкам 29 и 30 соединени разделительных диодов и врем задак ших конденсаторов мультивибратора, п 1Ъ1Й диод 31, а также блок запуска 32, состо щий из делител на первом 33 и втвром 34 резисторах, накопительного конденсатора 35, подключенного параллельно резистору 33 и выходу выпр мител 36, вход которого подключен к дополнительной обмотке 37 трансформатора 3, первого транзистора 38, к базе которого подключен третий резистор 39, к коллектору - четвертый резистор 40, а к эмиттеру - п тый резистор 41; второго транзистора 42, параллельно эмиттерному переходу которого подключен щестой резистор 43, первый 44 и второй 45 стабилитроны, подключенные соответственно к базам транзисторов 38 и 42.The voltage converter (Fig. 1) contains two main transistors 1 and 2 of a power transformer 3, the secondary of which is connected to a rectifier on diodes 4 and 5 and filter 6, and two additional windings of which through reverse diodes 7 and 8 to control the electrodes of transistors 1 and 2, the master oscillator 9, passed on to the multivibrator using transistors 10 and 11, separation diodes 12 and 13, the time of the driving capacitors 14 and 15, the transformer 16, whose extreme outlets of the primary winding are connected to transistor collectors through protective resistors Sources 10 and 11, first 17 and second 18 additional transistors, limiting resistor 19 connected between the base of the first and collector of the second additional transistors, shunting resistors 20 and 21, first 22 and second 23 diodes, additional capacitor 24 and resistor 25, third 26 and the fourth 27 diodes, the first terminals are connected to point 28, and the second leads are connected to the points 29 and 30 of the coupling of the separation diodes and the time required for the capacitors of the multivibrator, the diode 31, and the trigger unit 32 consisting of the divider on the first 33 and second cut 34 The accumulator capacitor 35 connected in parallel to the resistor 33 and the output of the rectifier 36, whose input is connected to the additional winding 37 of the transformer 3, the first transistor 38, to the base of which is connected the third resistor 39, to the collector - the fourth resistor 40, and to the emitter - n th resistor 41; the second transistor 42, parallel to the emitter junction of which is connected with a resistor 43, the first 44 and the second 45 zener diodes connected respectively to the bases of transistors 38 and 42.

Преобразователь напр жени работает следующим образом.The voltage converter operates as follows.

При подаче входного напр жени через резистор 34 начинает протекать ток, зар жающий конденсатор 35, При достижении напр жением на конденсаторе величины , определ емой стабилитроном 44, через эмиттерный переход транзистора 38 и стабилитрон 44 начинает протекать ток, вызывающий отпирание транзистора 38. Через открытый транзистор 38, рег стор 40, эмиттерный переход транзистора 42, врем задаюпше цепи мультивибратора протекает ток, вызывак цйй отпирание транзистора 42. Включение транеистора 42 щжводит к протеканию токаWhen the input voltage is applied through the resistor 34, a current begins to flow, charging the capacitor 35. When the voltage across the capacitor reaches a value defined by the Zener diode 44, a current through the emitter junction of the transistor 38 and the zener diode 44 starts to flow, causing the transistor 38 to open. 38, reg stor 40, the emitter junction of transistor 42, the time of the driving of the multivibrator circuit, a current flows, causing the transistor 42 to open. Turning on the transistor 42 leads to the flow of current

через резистор 39 и надежному отпиранию транзистора 38. Через резистор 41 транзистор 42 протекает ток, запитывающий врем задаюпше цепи мупьт вибратора . При этом напр жение междуthrough the resistor 39 and reliable unlocking of the transistor 38. Through the resistor 41, the transistor 42 flows a current that feeds the time of the oscillator circuit. In this case, the voltage between

эмиттером транзистора 42 к минусовой шшюй стаб1шизировано, так как транэиотор 42 вместе со стабилитроном 45 выполн ет кроме функции запуска функцию стабилизатора. Мутштивибратор начинает генерировать, при этом напр жение на коллекторе транзистора 10 имеет пр моугольную фор«1у (фиг. 2С1 ), а в точках 30 и 29 экспоненциально нарастающую , которую приближе1шо мо шо считат пилообразной (фиг. 26 ,6 ). Потенциал тс ки 28 относительно эмиттеров транзисторов 1О и 11 можно также считать пилообразно измен ющимс . При этом, когда напр жение U между точкой 38 и минусовой шиной превышает напр жение .a конденсаторе 24 (фиг. 21, через резистор 25 и зар жающийс при этом конденсатор 24 протекает базовый ток транзистора 18. Через транзистор 18 проход т импульсы тока (фиг. 23 ), открывающие на часть полупериода транзистор 17, который через диодьт 22 и 23 закорачивает первичную обмотку трансформатора 16. Таким образом, на вгоричньгх обмотках трансформатора 16 формируетс пр моугольное напр жение с паузой в нуле, котора уменыиаетс по мере зар да конденсатора 24 (фиг.2 Транзисторы 1 и 2 также поочередноthe emitter of the transistor 42 to the minus switch is stabilized, since the transistor 42 together with the zener diode 45 performs in addition to the start function the function of the stabilizer. The mutizer vibrator begins to generate, while the voltage on the collector of transistor 10 has a rectangular shape "1y (Fig. 2C1), and at points 30 and 29 it is exponentially increasing, which can be considered as saw-tooth (Fig. 26, 6). The potential of the TC 28 relative to the emitters of the transistors 1O and 11 can also be considered as sawtooth-varying. In this case, when the voltage U between point 38 and the minus bus exceeds the voltage .a of the capacitor 24 (Fig. 21, the base current of the transistor 18 flows through the resistor 25 and the capacitor 24 charged at the same time) Fig. 23), opening transistor 17 for a half-period part, which through diode 22 and 23 short-circuits the primary winding of transformer 16. Thus, rectangular voltage with a pause at zero, which increases as the capacitor 24 is charged, at the windings of transformer 16 ( 2 Tran zistors 1 and 2 also alternately

открьгеаютс на часть полупериода, причем длительность открытого состо$ши транзисторов увеличиваетс по мере зар да конденсатора 24. При этом на обTvSDTKe 37 формируетс напр жение, подпитьтающее в дальнейшем блок запуска 32, который теперь вьшолн ет функцию стабилизатора. Диод 31 служит дл быстрого разр да конденсатора 24 (по цепи: диод 31 - резистор 34 - резистор 21) при выключении преобразовател . Диоды 7 и 8 вместе с дополнзЕггельными обмотками трансформатора 3 служат дл исключени сквозных токов через трана сторы 1 и 2, так как не позвол ют от крыть очередной транзистор до тех пор, пока не закроетс предыдущий. Коэффициент давлени делител на резисторах 33 и 34 выбираетс таким, чтобы при недостаточном входном напр жении стабилитрон 44 не пробилс .It is cut off for part of the half-cycle, and the duration of the open state of the transistors increases as the capacitor 24 charges. At the same time, a voltage is generated at the TvSDTKe 37, which feeds further the start-up unit 32, which now performs the function of the stabilizer. The diode 31 serves to quickly discharge the capacitor 24 (across the circuit: diode 31 - resistor 34 - resistor 21) when turning off the converter. Diodes 7 and 8, together with the auxillary windings of transformer 3, serve to exclude through currents through the ground stator 1 and 2, since they do not allow the opening of the next transistor until the previous one is closed. The ratio of the divider on the resistors 33 and 34 is chosen so that when the input voltage is insufficient, the Zener diode 44 does not break.

Таким образом, по сравнению с иэвестными , преобразователь имеет повышенную надежность, так как значительно уменьшает величину пускового тока через силовые транзисторы преобразовател диоды выходного выпр мител . Кроме того , при питании от источника высокого напр жени он имеет надежный запуск (при этом КПД практически не ухудцюетс , потому что ток через резистор 34 можно выиграть сколь угодно малым), стабильную частоту преобразовани и эа 1Шпу от недонапр жени .Thus, in comparison with the well-known ones, the converter has an increased reliability, since it significantly reduces the value of the starting current through the power transistors of the converter and the output rectifier diodes. In addition, when powered from a high-voltage source, it has a reliable start (and the efficiency practically does not deteriorate, because the current through the resistor 34 can be won as much as desired), a stable conversion frequency and a low undervoltage.

ФF

ормула изобретени formula of invention

Claims

1. A voltage converter containing an inverter on two power transistors connected to a power transistor, the secondary winding of which is connected to an output filter with filter, and two additional windings connected via reverse diodes to the control electrodes of the power transistors that drive the generator on a multivibrator consisting of two transistors, the collector of each capacitor is connected to the base of the other and to the extreme leads of the transformer winding through an isolating diode and time, complete with medium. It is associated with one of the output pins, characterized in that, in order to increase reliability by limiting the starting current, two transistors of the opposite type of conductor are introduced into it, the first of which is connected to the midpoint by a transformer winding of the multivibrator, the collector is connected to it extreme leads, and the base through the resistor and the power circuit of the second transistor, with an input pin, the basic-junction transitions of both transistors are backed up by resistors; multivibrator capacitors with diodes sootvetstvukzhshe other via diodes and the resistor are connected through a capacitor to the base of the second transistor n entered through the diode - to the emitter of the first transistor is inputted.

2. The transducer according to claim 1, that is, that, for the purpose of reliable starting, frequency stabilization

and protection against non-voltage, a start-up block is inserted into it containing a voltage divider connected between the input terminals on two reagents, in parallel with one of which a capacitor is connected and the output of the rectifier whose input is connected to the additional winding of the output transformer, the second input terminal through The corresponding Zener diode is connected to the bases of two starting transistors, the emitter of the first of which is connected to the middle point of the transformer winding of the multivibrator and the middle point mentioned The secondary divider is connected through a resistor and power circuit of the second starting transistor to the circuits of the master cone- sators of the multivibrator;

The cottage and the base of the second start transistor are connected respectively to the base and collector of the first transistor through resistors, and the base-emitter junction is also shunted by a resistor.

Sources of information taken into account in the examination

1. Basovskiy V.F. Power supply devices for electronic equipment. K., Technique, 1980, p. 131, fig. 32.

2. Moin VS, S. and others. Stabilized transistor converters, M., Energie, 1972, p. 38About

3.ETVA, 1980, No. 11, p. 96

but