SU951596A1

SU951596A1 - Dc voltage converter

Info

Publication number: SU951596A1
Application number: SU803227099A
Authority: SU
Inventors: Сергей Данилович Рудык; Валерий Евгеньевич Турчанинов
Original assignee: Винницкий Завод Радиотехнической Аппаратуры
Priority date: 1980-12-30
Filing date: 1980-12-30
Publication date: 1982-08-15

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(54) CONSTANT VOLTAGE CONVERTER

1one

Изобретение относитс к вторичным источникам электропитани и может быть использовано дл питани радиоэлектронной аппаратуры.The invention relates to secondary power sources and can be used to power electronic equipment.

Известны преобразователи посто нного напр жени , преобразующие напр жение одного уровн в напр жение другого требуемого уровн , выполненные по схеме однотактных преобразователей 1 и 2.Constant voltage converters are known that convert the voltage of one level to the voltage of another required level, made according to the scheme of single-ended converters 1 and 2.

Недостатками этих преобразователей вл ютс большие размеры силового трансформатора и повышенные потери мошности в его обмотках, вызванные малым диапазоном изменени .индукции в сердечнике трансформатора, а также большие размеры сглаживающего фильтра, вызванные однополупериодностью схемы выпр мител , кроме того, они обладают большой инерционностью .The disadvantages of these converters are the large size of the power transformer and the increased loss of power in its windings, caused by the small range of changes in the core of the transformer, as well as the large dimensions of the smoothing filter caused by the half-wave of the rectifier circuit, and they also have large inertia.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс преобразователь посто нного напр жени , содержащий два однотактных преобразовател с размагничивающими обмотками, работающих - противофазно на общий выпр митель и выходной L-C-D фильтр, причем входыThe closest to the invention according to the technical nature is a constant voltage converter containing two single-ended converters with demagnetizing windings, working — antiphase to a common rectifier and output L-C-D filter, with inputs

однотактных преобразователей подключены параллельно к источнику питани 3.single-ended converters are connected in parallel to the power source 3.

Недостатком этого преобразовател посто нного напр жени , кроме перечисленных, вл ютс большие размеры силовых трансформаторов и повышенные потери в их обмотках, вызванные малым диапазоном изменени индукции в сердечниках, так как при этом велико число витков обмоток и их активное сопротивление. При примененииThe disadvantage of this DC converter, besides the listed ones, is the large size of power transformers and the increased losses in their windings, caused by the small range of induction changes in the cores, since in this case the number of turns of the windings and their resistance are large. When applied

10 сердечников с малыми потер ми допустимое значение индукции вл етс основным фактором , определ ющим габариты силовых трансформаторов преобразователей и число витков в их обмотках.10 low loss cores, the permissible induction value is the main factor determining the dimensions of the power transformers of the converters and the number of turns in their windings.

15 Целью изобретени вл етс улучшение массогабаритных показателей и КПД преобразовател посто нного напр жени .15 The aim of the invention is to improve the mass and size parameters and the efficiency of a constant voltage converter.

Поставленна цель достигаетс тем, что в преобразователе посто нного напр жени ,The goal is achieved by the fact that in a DC converter,

20 содержащем две однотактные чейки, присоединенные к входным выводам, кажда из которых выполнена на транзисторах, подключенных к первичной обмотке выходного трансформатора, вторична обмотка которого подсоединена через соответствующий20 containing two single-ended cells connected to the input terminals, each of which is made on transistors connected to the primary winding of the output transformer, the secondary winding of which is connected through the corresponding

выпр митель к общему L-С-D фильтру, выходные трансформаторы снабжены соответствующими обмотками, соединенными между собой согласно-последовательно и подключенными к последовательной цепи, состо щей из введенных резистора и диода, кроме того, параллельно ввё деному резистору может быть включен конденсатор.the rectifier to the common L-C-D filter, the output transformers are equipped with corresponding windings connected in series and connected to a series circuit consisting of an input resistor and a diode; in addition, a capacitor can be connected in parallel with the input resistor.

На фиг. 1 представлена схема преобразовател посто нного напр жени ; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.FIG. 1 shows a DC / DC converter; in fig. 2 - time diagrams of his work.

Устройство состоит из двух однотактных преобразователей напр жени , работающих противофазно на общий диодно-индуктивноемкостной фильтр 1-2-3.The device consists of two single-ended voltage transducers operating in antiphase on a common diode-inductive filter 1-2-3.

Каждый из однотактных преобразователей состоит из силового транзистора 4(5), подключенного к силовому трансформатору 6(7), содержащему первичную 8(9), размагничивающую 10(11), выходную 1.2(13) и дополнительную 14(15) обмотки. При этом вторичные обмотки трансформаторов подсоединены к L-С-D фильтру 1-2-3 через выпр мительные диоды 16(17), а дополнительные обмотки соединены друг с другом через диод 18 и резистор 19. К размагничивающим обмоткам присоединены рекуперационные диоды 20 и 21.Each of the single-ended converters consists of a power transistor 4 (5) connected to a power transformer 6 (7) containing a primary 8 (9), demagnetizing 10 (11), an output 1.2 (13) and an additional 14 (15) windings. The secondary windings of the transformers are connected to the L-C-D filter 1-2-3 through rectifying diodes 16 (17), and the additional windings are connected to each other through a diode 18 and a resistor 19. Recuperative diodes 20 and 21 are connected to the demagnetizing windings .

Силовые транзисторы 4 и 5 включаютс попеременно, так как управл ющие напр жени на их базах сдвинуты по фазе на 180° относительно друг друга. Когда полоUг JL JThe power transistors 4 and 5 are interchanged, as the control voltages at their bases are out of phase by 180 ° relative to each other. When you like JL J

жительныи импульс, подаваемый на базу, включает силовой транзистор 4, выпр мительный диод 16 начинает проводить ток и энерги поступает на выходной дроссель 2 и нагрузку преобразовател . На этом этапе начинает увеличиватьс намагничивающий ток в первичной обмотке 8 силового трансформатора 6, намагничива его в пр мом направлении.The positive impulse supplied to the base turns on the power transistor 4, the rectifying diode 16 begins to conduct current and energy is supplied to the output choke 2 and the load of the converter. At this stage, the magnetizing current in the primary winding 8 of the power transformer 6 begins to increase, magnetizing it in the forward direction.

В то же врем за счет ЭДС на обмотке 14 начинает протекать ток по цепи 14- 18 -19-15-Г-14, при этом происходит намагничивание силового трансформатора 7 в обратном направлении путем протекани намагничивающего тока по дополнительной обмотке 15. Когда импульс на базе силового транзистора 4 становитс равным нулю , транзистор 4 выключаетс , выпр мительный диод 16 запираетс и часть энергии, накопленной в дросселе 2, передаетс через щунтирующий диод 1 в нагрузку преобразовател . Одновременно с этим намагничивающий ток силового трансформатора 6 начинает убывать, протека через размагничивающую обмотку 10 и рекуперационный диод 20, замыка сь через источник питани преобразовател посто нного напр жени . В это же врем идет процесс естественного размагничивани трансформатора 6. At the same time, due to the electromotive force on the winding 14, current begins to flow along circuit 14-18-19-19-15-14, and the power transformer 7 is magnetized in the opposite direction by flowing the magnetizing current through the additional winding 15. When the pulse on the base the power transistor 4 becomes zero, the transistor 4 is turned off, the rectifying diode 16 is locked and part of the energy stored in the choke 2 is transmitted through the bypass diode 1 to the converter load. At the same time, the magnetizing current of the power transformer 6 begins to decrease, it flows through the demagnetizing winding 10 and the recovery diode 20, closes through the power source of the constant voltage converter. At the same time, the process of natural demagnetization of the transformer 6 is in progress.

При подаче положительного импульса на базу силового транзистора 5 транзистор 12 открываетс , выпр мительный диод 19 начинает проводить, и энерги через выходной дроссель 2 начинает поступать в нагрузку преобразовател .. Во врем открытого состо ни коммутирующего транзистора 5 силовой трансформатор 7 намагничиваетс в пр мом направлении путем протекани намагничивающего тока по первичной обмотке 9, а силовой трансформатор 6 намагничиваетс в обратном направлении , путем протекани его намагничивающего тока по дополнительной обмотке 14, по цепи 15-14-18-19 за счет возникщей ЭДС на обмотке 15. Когда импульс на базе транзистора 5 становитс равным нулю, он выключаетс , выпр мительный диод 17 запираетс , часть энергии, накопленной в дросселе , передаетс через диод 1 в нагрузку преобразовател , поддержива ток нагрузки преобразовател посто нным. Одновременно с этим начинаетс процесс естественного размагничивани трансформатора 7 путем протекани его намагничивающего тока через размагничивающую обмотку 13 и рекуперационный диод 17. При подаче положительного.лш)ул1/са на базу силового транзистора 4 все процессы повтор ютс .When a positive pulse is applied to the base of the power transistor 5, the transistor 12 opens, the rectifying diode 19 starts to conduct, and the power through the output choke 2 begins to flow into the converter load. During the open state of the switching transistor 5, the power transformer 7 is magnetized in the forward direction the flow of magnetizing current through the primary winding 9, and the power transformer 6 is magnetized in the opposite direction, by flowing its magnetizing current through the additional winding 14, through the circuit 15-14-18-19 due to the arising EMF on the winding 15. When the pulse at the base of the transistor 5 becomes zero, it turns off, the rectifying diode 17 is locked, part of the energy stored in the choke is transmitted through diode 1 converter load, keeping converter load current constant. At the same time, the process of natural demagnetization of the transformer 7 begins by the flow of its magnetizing current through the demagnetizing winding 13 and the recovery diode 17. When applying a positive 1l / sa to the base of the power transistor 4, all the processes are repeated.

Резистор 21 служит ограничителем тока и предотвращает чрезмерное увеличение тока силовых транзисторов при насыщении сердечников силовых трансформаторов преобразовател в обратном направлении по цепи 15-14-18-19-15.Resistor 21 serves as a current limiter and prevents an excessive increase in the current of the power transistors while saturating the cores of the power transformers of the converter in the opposite direction along the circuit 15-14-18-19-15.

На фиг. 2 показаны ток коллектора силового транзистора 4, ток коллектора силового транзистора 5, напр жение на обмотке 8, напр жение на обмотке 9, напр жение на резисторе 19.FIG. 2 shows the collector current of the power transistor 4, the collector current of the power transistor 5, the voltage across the winding 8, the voltage across the winding 9, the voltage across the resistor 19.

В известных однотактных преобразовател х изменение индукции в сердечниках трансформаторов не превыщает значени AB BS-В ft (Bj - индукци насыщени материала сердечниика, Bfi- остаточна индукци в материале сердечника при напр женности внещнего магнитного пол равной нулю) в данном техническом рещении изменение индукции в сердечниках может достигать значени АВ 2В,In known single-ended converters, the change in induction in transformer cores does not exceed the value of AB BS-B ft (Bj is the induction of core material saturation, Bfi is the residual induction in the core material with a voltage of an external magnetic field equal to zero) can reach an AB 2B value,

Таким образом, в данном преобразователе путем введени цепи взаимного пере- магничивани силовых трансформаторов диапазоны изменени индукции в сердечниках трансформаторов увеличены, а габариты силовых трансформаторов преобразовател и потери в их обмотках, по сравнению с известным техническим ращением, уменьщены.Thus, in this converter, by introducing a mutual re-magnetization circuit of power transformers, the induction variation ranges in the transformer cores are increased, and the dimensions of the power transformers of the converter and losses in their windings, compared to the known technical size, are reduced.

Дл уменьщени мощности, выдел емой в резисторе .19 в виде тепла, целесообразно параллельно резистору устанавливать конденсатор, емкость которого выбираетс из услови , что сопротивление конденсатора на частоте следовани импульсов напр жени значительно меньще сопротивлени резистора 19.To reduce the power released in the resistor .19 as heat, it is advisable to install a capacitor parallel to the resistor, the capacitance of which is chosen on the condition that the resistance of the capacitor at the frequency of the voltage pulses is much lower than the resistance of resistor 19.

Claims

Invention Formula

. A constant voltage converter containing two single-ended cells connected to input terminals, each of which is made on transistors connected to the primary winding of an output transformer, the secondary winding of which is connected through a corresponding rectifier to a common L-C-D filter, characterized in that, in order to improve the weight and size parameters and increase the efficiency, the output transformers are equipped with appropriate additional windings interconnected according to each other and in series nnym to a series circuit consisting of the resistor and the input diode.

2. The converter according to claim 1, characterized in that a capacitor is connected in parallel with the input resistor.

Information sources,

taken into account in the examination

1. US patent number 3313938, class. 321-44, 1967.

2. “ETVA. M., “Soviet Radio, 1977, No. 9, p. 95

3. "Electronics, 1978. № 3, vol. 51, p. 56.

FIG.