RU1823101C - Single-ended d c/d c converter - Google Patents

Abstract

Использование: преобразование и стабилизаци  посто нного напр жени  в системах вторичного электропитани . Сущность изобретени : преобразователь выполнен по однотактной пр моходовой схеме на транзисторах 1,2, выходном трансформаторе 5, возвратных диодах 3. 4, выпр мительном диоде 8 и LCD-фильтре 9 При запирании транзисторов 1, 2 ранее зар женный конденсатор 12 перезар жаетс  током намагничивани  выходного трансформатора 5. Благодар  JTOMY напр жение на закрывающемс  тр0нзисторе 1, 2 нарастает после спада его тока коллектора и динамические потери уменьшаютс  Обратный перезар д конденсатора 12 происходит через дополнительную обмотку 13 2 илUsage: DC conversion and stabilization in secondary power systems. SUMMARY OF THE INVENTION: the converter is made according to a single-cycle forward circuit on transistors 1,2, output transformer 5, return diodes 3.4, rectifier diode 8 and LCD filter 9 When transistors 1, 2 are locked, the previously charged capacitor 12 is recharged by the magnetizing current output transformer 5. Thanks to JTOMY, the voltage at the closing transistor 1, 2 rises after the collector current drops and the dynamic losses decrease The reverse recharging of the capacitor 12 occurs through an additional winding 13 2 or

Description

$LJ$ Lj

юYu

Предлагаемое изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани  дл  преобразовани  посто нного напр жени .The present invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply systems to convert a constant voltage.

Цель изобретени  уменьшение массы габаритов преобразовател .The purpose of the invention is to reduce the weight of the dimensions of the converter.

На чертеже приведен один из примеров схемы предлагаемого преобразовател .The drawing shows one example of a circuit of the proposed Converter.

Однотактный преобразователь посто нного напр жени  содержит транзисторыThe single-ended DC / DC converter contains transistors

1и 2 возвратные диоды 3 и 4, выходной трансформатор 5 с первичной обмоткой 6 вторичной обмоткой 7, выпр мительный диод 8, сглаживающий фильтр 9, блок управлени  10.1 and 2, return diodes 3 and 4, output transformer 5 with primary winding 6, secondary winding 7, rectifier diode 8, smoothing filter 9, control unit 10.

Транзисторы 1 и 2 и возвратные диоды 3 и 4 образуют мост, к одной из диагоналей которого подсоединены клеммы дл  подключени  источника питани , а в другую диагональ включена первична  обмотка 6 выходного трансформатора 5 с параллельно подсоединенной к ней демпферной цепочкой из диода 11 и конденсатора 12. Дополнительна  обмотка 13 подсоединена одним выводом к точке соединени  конденсатора 12 и диода 11, а вторым выводом соединена с выводом первичной обмотки одноименной пол рности.Transistors 1 and 2 and return diodes 3 and 4 form a bridge, to one of the diagonals of which are connected the terminals for connecting the power source, and to the other diagonal is included the primary winding 6 of the output transformer 5 with a damping circuit from diode 11 and capacitor 12 connected in parallel to it. The additional winding 13 is connected by one terminal to the connection point of the capacitor 12 and diode 11, and the second terminal is connected to the terminal of the primary winding of the same polarity.

Однотактный преобразователь посто нного напр жени  работает следующим образом.A single-ended DC / DC converter operates as follows.

В установившемс  режиме блок 10 управлени  осуществл ет одновременное включение и выключение транзисторов 1 иIn steady state, the control unit 10 simultaneously turns on and off the transistors 1 and

2определенной частотой и продолжительностью импульсов в соответствии с задан- ным законом управлени .К концу интервала включенного состо ни  транзисторов 1 и 2 конденсатор 12, как будет показано ниже, зар жен до напр жени  питани  с пол рностью, указанной на чертеже без скобок, а в магнитном поле первичной обмотки 6 выходного трансформатора 5 под действием протекающего тока намагничивани  накоплена энерги . После подачи блоком 10 управлени  сигнала на запирание транзисторов 1 и 2 их коллекторные токи спадают практически при напр жении незначительно превышающем напр жение их насыщени . Это обь сн етс  тем, что при уменьшении коллекторных токов транзисторов 1 и 2 ток намагничивани  обмоток 6 открывает диод 11 и напр жение на ней становитс  равным напр жению ранее зар женного конденсатора 12.2 a certain frequency and duration of pulses in accordance with a given control law. At the end of the on-state interval of transistors 1 and 2, the capacitor 12, as will be shown below, is charged to the supply voltage with the polarity indicated in the drawing without brackets, and in The magnetic field of the primary winding 6 of the output transformer 5 has accumulated energy under the influence of the flowing magnetizing current. After the control unit 10 supplies a signal for locking transistors 1 and 2, their collector currents drop off almost at a voltage slightly exceeding the saturation voltage. This is due to the fact that when the collector currents of transistors 1 and 2 decrease, the magnetizing current of the windings 6 opens the diode 11 and the voltage on it becomes equal to the voltage of the previously charged capacitor 12.

Во врем  фронта возрастани  напр жени  коллектор-эмиттер запирающихс  транзисторов 1 и 2 до величины напр жени  питани  преобразовател  из-за слабой магнитной св зи между первичной обмоткой 5During the front of the voltage rise of the collector-emitter of the locking transistors 1 and 2 to the value of the supply voltage of the converter due to the weak magnetic coupling between the primary winding 5

00

трансформатора и дополнительной обмоткой 13 вследствие заданной индуктивности рассе ни , изменение напр жени  на дополнительной обмотке 13 отстает от измен ющегос  напр жени  на первичной обмотке 4, поэтому напр жение первичной обмотки 6 прикладываетс  к дополнительной обмотке 13. Ток намагничивани , протека  через первичную обмотку 6 и диод 11,transformer and additional winding 13 due to a given scattering inductance, the voltage change on the additional winding 13 lags behind the changing voltage on the primary winding 4, so the voltage of the primary winding 6 is applied to the additional winding 13. The magnetizing current flowing through the primary winding 6 and diode 11,

0 затем разветвл етс  на две параллельные ветви, состо щие из конденсатора 12 и дополнительной обмотки 13.0 then branches into two parallel branches consisting of a capacitor 12 and an additional winding 13.

Следовательно перезар д конденсатора 12 осуществл ет часть тока намагничивас ни  обмотки 6, который протекает по контуру состо щему изэлементов 6-11-12-6. В это врем  остальна  часть тока намагничивани  протекает по контуру состо щему из элементов 6-11-13-6. При достижении на первичной обмотке 6 и, соответственно, а конденсаторе 12 напр жени  равного напр жению питани  преобразовател , ток через диод 11 прекращаетс , возвратные диоды 3 и 4 открываютс  и остаток энергии магнитного пол  трансформатора 5 будет рекуперирован в источник питани  преобразовател .Consequently, the recharging of the capacitor 12 carries out part of the current magnetized by the winding 6, which flows along the circuit consisting of elements 6-11-12-6. At this time, the remainder of the magnetization current flows along a circuit consisting of elements 6-11-13-6. When the primary winding 6 and, correspondingly, the capacitor 12 reaches a voltage equal to the supply voltage of the converter, the current through the diode 11 is stopped, the return diodes 3 and 4 open and the remaining energy of the magnetic field of the transformer 5 will be recovered to the power source of the converter.

По окончании протекани  тока намагничивани  по первичной обмотке 6 начинаетс  разр д конденсатора 12 через дополнитель0 ную обмотку 13.After the magnetization current flows through the primary winding 6, the discharge of the capacitor 12 begins through the additional winding 13.

Ток разр да конденсатора 12 протека  по дополнительной обмотке 13 перемагни- чивает сердечник выходного трансформатора 5 до определенного отрицательногоThe discharge current of the capacitor 12 leaking through the additional winding 13 magnetizes the core of the output transformer 5 to a certain negative

5 значени  индукции В, увеличива  этим размах изменени  индукции сердечника трансформатора 5.5 values of induction B, thereby increasing the magnitude of the change in induction of the core of transformer 5.

За врем  закрытого состо ни  транзисторов 1 и 2 в процессе работы преобразо0 вател , конденсатор 12 полностью разр жаетс .During the closed state of transistors 1 and 2 during operation of the converter, the capacitor 12 is completely discharged.

Блок 10 управлени  через определенный промежуток времени отпирает транзисторы 1 и 2. При этом спад напр жени  наThe control unit 10 after a certain period of time unlocks the transistors 1 and 2. In this case, the voltage drop by

5 них происходит с нарастанием тока коллектора определ емым индуктивност ми рассе ни  обмоток 6 и 7. Из-за заданной большой величины индуктивности рассе ни  дополнительной обмотки 13, длительQ ность фронта нарастани  напр жени  значительно (в несколько раз) больше длительности фронта нарастани  напр жени  на первичной обмотке. При этом зар д конденсатора 12 от медленно возрастающего напр жени  на дополнительной обмотке происходит за длительное врем  и, соответственно , с малой амплитудой зар дного тока , значит, и с малой амплитудой выброса5 of them occurs with an increase in the collector current by the determined dissipation inductances of the windings 6 and 7. Due to a given large value of the inductance of the dissipation of the additional winding 13, the duration of the voltage rise front is significantly (several times) longer than the duration of the voltage rise front by primary winding. In this case, the charge of the capacitor 12 from a slowly increasing voltage on the additional winding takes a long time and, accordingly, with a small amplitude of the charging current, and hence with a small amplitude of the ejection

55

коллекторного тока после открывани  транзисторов 1 и 2.collector current after opening transistors 1 and 2.

Поэтому приведенный ток дополнительной обмотки 13 к обмотке б во врем  фронта включени  транзисторов 1 и 2 будет соответствовать значени м близким нулю.Therefore, the reduced current of the additional winding 13 to winding b during the turn-on front of transistors 1 and 2 will correspond to values close to zero.

Так как число витков дополнительной обмотки 13 равно числу витков первичной обмотки 6 выходного трансформатора 5, то с течением времени открытого состо ни  транзисторов 1 и 2 конденсатор 2 зар дитс  до напр жени , равного напр жению приложенному к первичной обмотке 6.Since the number of turns of the additional winding 13 is equal to the number of turns of the primary winding 6 of the output transformer 5, over time, the open state of the transistors 1 and 2, the capacitor 2 is charged to a voltage equal to the voltage applied to the primary winding 6.

Таким образом, в предлагаемом прео&- разователе значительно уменьшен выброс тока через транзисторы 1 и 2 после их открывани  из-за меньшего необходимого значени  зар да конденсатора 12; а также меньшего необходимого значени  емкости конденсатора 12, что облегчает режим работы транзисторов 1 и 2 и уменьшает выходную мощность блока 10 управлени  и, соответственно, уменьшает его весогаба- ритные показатели.Thus, in the proposed converter the current ejection through the transistors 1 and 2 is significantly reduced after they are opened due to the lower required value of the charge of the capacitor 12; as well as a lower required value of the capacitance of the capacitor 12, which facilitates the operation of transistors 1 and 2 and reduces the output power of the control unit 10 and, accordingly, reduces its weight and size characteristics.

Перемагничивание сердечника выходного трансформатора в область отрицательных значений магнитной индукции за счет энергии накопленной в конденсаторе 12 во врем  закрытого состо ни  транзисторов 1 и 2 увеличивает диапазон изменени  индукции выходного трансформатора и, соответ- ственно, уменьшает его вес и габариты.The magnetization reversal of the core of the output transformer to the region of negative values of magnetic induction due to the energy accumulated in the capacitor 12 during the closed state of the transistors 1 and 2 increases the range of variation of the induction of the output transformer and, accordingly, reduces its weight and dimensions.

В предлагаемом преобразователе дл  формировани  заданной крутизны нарастани  напр жени  на выводах коллектор- эмиттер транзисторов 1-2 при их закрывании требуетс  меньша  величина корректирующей емкости, так как часть тока намагничивани  первичной обмотки ответIn the proposed converter, in order to form a given steepness of the voltage rise at the collector-emitter terminals of transistors 1-2, when they are closed, a smaller value of the correction capacitance is required, since part of the magnetizing current of the primary winding

55

Q Q

0 0

5 5

00

55

вл етс  в задерживающую обмотку 13, подключенную параллельно конденсатору 12.is in the delay winding 13 connected in parallel to the capacitor 12.

Преимуществом преобразовател  по сравнению с прототипом  вл ютс  уменьшенные его вес и габариты. Это достигнуто за счет уменьшени  числа его элементов.The advantage of the converter compared to the prototype is its reduced weight and dimensions. This is achieved by reducing the number of its elements.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Однотактный преобразователь посто нного напр жени , содержащий два транзистора , один из которых коллектором соединен с первым входным выводом преобразовател , а второй эмиттером - с вторым входным выводом преобразовател , выходной трансформатор, первична  обмотка которого началом соединена с эмиттером первого транзистора, а концом - с коллектором второго транзистора, а вторична  обмотка через выпр митель и фильтр соединена с выходными выводами преобразовател , два возвратных диода, один из которых включен между эмиттерами, а другой - между коллекторами первого и второго транзисторов, и подключенна  параллельно первичной обмотке выходного трансформатора демпферна  цепочка, состо ща  из по- следовательно соединенных диода и конденсатора, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  массы и габаритов, в выходной трансформатор введена дополнительна  обмотка, подключенна  параллельно конденсатору так, что один ее вывод соединен с одноименным выводом первичной обмотки выходного трансформатора, и выполненна  с числом витков, равным числу витков первичной обмотки выходного трансформатора и с определенной индуктивностью рассе ни  между ними.A single-phase DC / DC converter containing two transistors, one of which is connected to the first input terminal of the converter by a collector and the second emitter to the second input terminal of the converter, an output transformer whose primary winding is connected first to the emitter of the first transistor and the end to the collector the second transistor, and the secondary winding through the rectifier and the filter is connected to the output terminals of the converter, two return diodes, one of which is connected between the emitters, and the other - between the collectors of the first and second transistors, and a damper circuit consisting of a diode and a capacitor connected in series, connected in parallel with the primary winding of the output transformer, characterized in that, in order to reduce weight and dimensions, an additional winding is connected to the output transformer, connected in parallel a capacitor so that one of its terminals is connected to the same terminal of the primary winding of the output transformer, and is made with a number of turns equal to the number of turns of the primary winding output The leg of the transformer and with a certain inductance scattering therebetween.