SU1582296A1 - Single-cycle dc voltage converter - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани . Цель изобретени  - повышение КПД. Однотактный преобразователь посто нного напр жени  содержит силовой трансформатор 2 и трансформатор тока 6, первичные обмотки 3 и 7 которых соединены последовательно и через транзистор 1 подключены к входным выводам. Цепь формировани  траектории переключени  транзистора 1 состоит из конденсатора 9, первого диода 10, второго диода 11, вторичной обмотки 8 трансформатора тока 6. Конденсатор 9 при запирании транзистора 1 зар жаетс  через первый диод 10 током первичных обмоток 3 и 7. При отпирании транзистора 1 происходит перезар д конденсатора 9 под действием напр жени  на вторичной обмотке 8 трансформатора тока 6. Дл  ограничени  тока перезар да может быть использован дроссель 12. 1 ил.The invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply systems. The purpose of the invention is to increase efficiency. The single-circuit DC-DC converter contains a power transformer 2 and a current transformer 6, the primary windings 3 and 7 of which are connected in series and connected via transistor 1 to the input terminals. The path of the switching path of transistor 1 consists of a capacitor 9, a first diode 10, a second diode 11, a secondary winding 8 of a current transformer 6. A capacitor 9 is charged through the first diode 10 with a current of primary windings 3 and 7 when the transistor 1 is locked the recharging of the capacitor 9 under the action of the voltage on the secondary winding 8 of the current transformer 6. A choke 12 can be used to limit the current of the recharge.

Description

1one

JJ

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани .The invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply systems.

Цель изобретени  - повышение КПД.The purpose of the invention is to increase efficiency.

На чертеже показана схема предлагаемого однотактного преобразовател  посто нного напр жени .The drawing shows the scheme of the proposed single-ended DC / DC converter.

Однотактный преобразователь посто нного напр жени  содержит транзистор 1, силовой трансформатор 2 с первичной обмоткой ,3 и вторичной обмоткой 4, подключенной к цепи нагрузки 5.The single-phase DC-DC converter contains a transistor 1, a power transformer 2 with a primary winding, 3 and a secondary winding 4 connected to the load circuit 5.

Дл  формировани  траектории переключени  транзистора введены трансформатор 6 тока с первичной 7 и вторичной 8 обмотками, конденсатор 9, первый диод 10, второй диод 11 и дроссель 12.To form a switching path of the transistor, a current transformer 6 is introduced from the primary 7 and secondary 8 windings, a capacitor 9, a first diode 10, a second diode 11, and a choke 12.

Первичные обмотки 3 и 7 трансформаторов 2 и 6 соединены последовательно и через транзистор 1 подключены к входным выводам преобразовател . К этим же выводам подключена последовательна  цепь, состо ща  из согласно включенных диодов 10 и 11 и вторичной обмотки 8 трансформатора 6. Е эт же цепь может быть последовательно включен дроссель 12. Конденсатор 9 подключен одним выводом к коллектору транзистора 1 , а другим выводом - к общей точке диода 10 и обмотки 8 трансформатора 6.The primary windings 3 and 7 of transformers 2 and 6 are connected in series and through transistor 1 are connected to the input terminals of the converter. The same terminals are connected to a series circuit consisting of according to the included diodes 10 and 11 and the secondary winding 8 of the transformer 6. The choke 12 is connected in series to the same circuit. The capacitor 9 is connected to the collector of transistor 1 by one and the other terminal to the common point of the diode 10 and the winding 8 of the transformer 6.

Однотактный преобразователь посто нного напр жени  работает следующим образом.The single-ended DC-DC converter works as follows.

Транзистор 1 переключаетс  с определенными частотой и скважностью сигналами , подаваемыми на его базу. В установившемс  режиме работы преобразовател , в конце каждого интервала включенного состо ни  транзистора 1 конденсатор 9 зар жен до напр жени  питани  с пол рностью, показан ҐНой на чертеже без скобок. После подачи запирающего импульса на базу транзистора 1 его коллекторный ток начинает уменьшатьс . При этом ток намагничивани  трансформаторов 2 и 6 начинает перезар жать конденсатор 9 через открывающийс  диод 10. Вследствие этого напр жение на коллекторе транзистора 1 начинает нарастать плавно с нул , и спад коллекторного тока происходит в благопри тных услови х.Transistor 1 switches with a certain frequency and duty cycle of the signals supplied to its base. In the steady state operation of the converter, at the end of each interval of the on state of the transistor 1, the capacitor 9 is charged up to the supply voltage with polarity, is shown on the drawing without brackets. After applying a blocking pulse to the base of transistor 1, its collector current begins to decrease. In this case, the magnetizing current of transformers 2 and 6 begins to recharge capacitor 9 through the opening diode 10. As a result, the voltage on the collector of transistor 1 begins to increase smoothly from zero, and the collector current decreases in favorable conditions.

На интервале выключенного состо ни  транзистора 1 происходит размаг0On the off state of transistor 1, the demagnetization occurs.

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

ничивание сердечников трансформаторов 2 и 6. При этом, если нагрузка . подключена к вторичной обмотке 4 трансформатора 2 через обратный диод, то происход т передача энергии в нагрузку и одновременный перезар д конденсатора 9 до напр жени  с пол рностью , указанной в скобках, величина ко- которого определ етс  приведенным к первичной обмотке 3 напр жением нагрузки и энергией, накопленной в индуктивности рассе ни  обмотки 3 трансформатора 2 и индуктивности намагничивани  трансформатора 6. Если используетс  преобразователь с пр мым включением выпр мительного диода, то напр жение на конденсаторе 9 определ етс  индуктивност ми намагничивани  трансформаторов 2 и 6.Nichivanie cores of transformers 2 and 6. In this case, if the load. connected to the secondary winding 4 of the transformer 2 through a reverse diode, then the energy is transferred to the load and the capacitor 9 is simultaneously recharged to a voltage with polarity indicated in brackets, the magnitude of which is determined by the load voltage applied to the primary winding 3 and energy accumulated in the inductance of the dissipation of the winding 3 of the transformer 2 and the magnetizing inductance of the transformer 6. If a converter with direct switching on the rectifier diode is used, the voltage on the capacitor 9 is determined ts inductors magnetizing transformers 2 and 6.

В момент подачи отпирающего импульса на базу транзистора 1 напр жение на нем быстро уменьшаетс  до нул , а коллекторный ток благодар  индуктивности рассе ни  обмоток трансформаторов начинает плавно нарастать. Если индуктивности рассе ни  малы, то в цепь перезар да конденсатора 9 может быть включен дополнительный , дроссель 12. После перехода транзистора 1 в насыщение, напр жение конденсатора 9 прикладываетс  к обмотке 8 трансформатора 6 и на ней, а соответственно и на обмотке 7 по вл етс  напр жение, пол рность которого показана в скобках. На этом этапе в зависимости от направлени  включени  выпр мительного диода в нагрузке 5 происходит или накопление энергии в магнитном поле трансформатора 2 или пр ма  передача энергии в нагрузку .At the moment the trigger pulse is applied to the base of transistor 1, the voltage across it quickly decreases to zero, and the collector current, due to the inductance of the dissipation of the transformer windings, begins to increase smoothly. If the inductances are small, then an additional, choke 12 may be included in the recharge circuit of the capacitor 9. After the transistor 1 is saturated, the voltage of the capacitor 9 is applied to the winding 8 of the transformer 6 and on it, and accordingly to the winding 7 voltage, the polarity of which is shown in parentheses. At this stage, depending on the direction of the switching of the rectifying diode in the load 5, there is either an accumulation of energy in the magnetic field of the transformer 2 or direct transfer of energy to the load.

Ток, протекающий по обмоткам 3 и 7, трансформируетс  в обмотку 8 и, протека  по цепи конденсатор 9 - транзистор 1 - диод 11 - обмотка 8, перезар жает конденсатор 9. Напр жение на конденсаторе 9 мен ет свой знак (пол рность на чертеже показана без скобок) и начинает нарастать до тех пор, пока не открываетс  диод 10. После этого напр жение на конденсаторе 9 становитс  равным напр жению питани , и цепь формировани  траектории переключени  транзистора 1 готова к следующему циклу работы. В даль) нейшем процессы в преобразователе повтор ютс .The current flowing through the windings 3 and 7 is transformed into the winding 8 and, through the circuit, capacitor 9 transistor 1 — diode 11 — winding 8, recharges capacitor 9. The voltage on the capacitor 9 changes its sign (polarity is shown in the drawing without brackets) and begins to build up until diode 10 opens. Thereafter, the voltage on the capacitor 9 becomes equal to the supply voltage, and the switching path of the transistor 1 is ready for the next operating cycle. Further, the processes in the converter are repeated.

Врем  перезар да конденсатора 9 зависит от тока первичной обмотки 3 I трансформатора 2 и с увеличением выходной мощности уменьшаетс . При малых токах нагрузки конденсатор 9 полностью может и не перезар жатьс . Однако динамические потери в транзисторе 1 не возрастают, так как коммутируема  им мощность уменьшаетс .The recharge time of capacitor 9 depends on the current of the primary winding 3 of I transformer 2 and decreases with increasing output power. At low load currents, the capacitor 9 can completely and not be recharged. However, the dynamic losses in transistor 1 do not increase as the switching power of them decreases.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Однотактный преобразователь посто нного напр жени , содежащий i транзистор, эмиттер которого соединен с первым входным выводом преобразовател , а коллектор через последовательно соединенные первичные обмотРедактор И. КасардаSingle-ended DC-DC converter, containing i transistor, the emitter of which is connected to the first input terminal of the converter, and the collector through serially connected primary windings. I. Casarda editor Составитель В.Моим Техред М.ХоданичCompiled by V.Moim Tehred M.Hodanich Заказ 2094Order 2094 Тираж 500Circulation 500 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee on Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 4/5 ки силбвого трансформгтора и трансформатора тока соединен с вторым с. входным выводом лреобразовател , причем вторична  обмотка силового трансформатора подключена к выходной цепи преобразовател , и цепочку из последовательно соединенных конденсатора и первого диода, отличающ и и с   тем, что, с целью повышени  КПД, конденсатор одним выводом соединен с коллектором транзистора, а другим выводом через первый диод - с первым входным выводом преобразовател  и через последовательно соединенные вторичную обмотку трансформатора тока и введенный второй диод - с вторым входным выводом преобразовател .The ki of the strong transformer and the current transformer are connected to the second. A converter input terminal, the secondary winding of the power transformer is connected to the output circuit of the converter, and a chain of series-connected capacitor and the first diode is also distinguished by the fact that, in order to increase efficiency, the capacitor is connected to the collector of one transistor and the other terminal through the first diode is with the first input terminal of the converter and, through a series-connected secondary winding of the current transformer and the input of the second diode, with the second input terminal of the converter. Корректор А. ОсауленкоProofreader A. Osaulenko ПодписноеSubscription