SU1584053A1 - Single-cycle dc voltage converter - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитани . Цель - повышение надежности путем улучшени  траектории переключени  транзисторов. Однотактный преобразователь посто нного напр жени  содержит трансформатор 1 вторична  обмотка 2 которого присоединена к выходным выводам, а первична  обмотка 3 соединена с первым транзистором 4 и через первый 6 и второй 7 конденсаторы, а также первый диод 8 - с вторым транзистором 12. Управление осуществл етс  от первого транзистора 4 через стабилитрон 11 и первый резистор 13. При включении транзистора 4 происходит передача энергии в нагрузку и перезар д конденсаторов 6, 7 через третий диод 10. Одновременно при снижении напр жени  на коллекторе первого транзистора 4 ниже напр жени  на втором конденсаторе 7, через второй диод 9 замыкаетс  обратна  св зь, вывод ща  первый транзистор 4 из области насыщени . При окончании импульса управлени  с выхода блока управлени  5 происходит форсированное запирание первого транзистора 4 через второй диод 9 и перемагничивание трансформатора 1 через второй транзистор 12. 2 ил.This invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply sources. The goal is to increase reliability by improving the switching path of the transistors. The single-ended DC-DC converter contains a transformer 1 whose secondary winding 2 is connected to the output terminals, and the primary winding 3 is connected to the first transistor 4 and through the first 6 and second 7 capacitors, as well as the first diode 8 to the second transistor 12. The control is carried out from the first transistor 4 through the zener diode 11 and the first resistor 13. When turning on the transistor 4, energy is transferred to the load and recharged capacitors 6, 7 through the third diode 10. Simultaneously, when the voltage on the collector decreases the first- transistor 4 below the voltage on the second capacitor 7 via the second diode 9 is closed feedback is, the output transistor is conductive the first region 4 of saturation. At the end of the control pulse from the output of the control unit 5, the first transistor 4 is forcibly locked through the second diode 9 and the transformer 1 is magnetized through the second transistor 12. 2 Il.

Description

10ten

1515

2525

Изобретение относи с  к электроехнике к может быть использовано в источниках вторичного электролита™ и  систем радиотехники, автоматики вычислительной техники.The invention relates to an electrical equipment can be used in the secondary electrolyte sources ™ and radio engineering systems, computer automation.

Целью изобретени   вл етс  повышеие надежности путем улучшени  траекории переключени  транзисторов одно- актного преобразовател  посто нного апр жени .The aim of the invention is to increase reliability by improving the switching path of the transistors of a single-acting constant-a-April converter.

На фиг. 1 приведена схема электриеска  однотактного преобразовател  посто нного напр жени ; на фиг. 2 - диаграммы токов и напр жений на элеентах преобразовател .FIG. 1 is a diagram of a single voltage DC voltage converter; in fig. 2 - diagrams of currents and voltages on the elements of the converter.

Однотактный преобразователь посто нного напр жени  содержит трансорматор , вторична  обмотка 2 которого присоединена к выходным выводам, 20 крайний вывод первичной обмотки 3 подключен к коллектору первого транзистора 4, база которого подключена к выходу блока 5 управлени , первый 6 и второй 7 конденсаторы, первый 8, второй 9 и третий 1C диоды, стабилитрон 11, второй транзистор (2, первый 13, второй 14 и трети- j5 тиристоры, входные 16 и в;.., „ ые i выводы.The single-ended DC / DC converter contains a transformer, the secondary winding 2 of which is connected to the output terminals, 20 the extreme terminal of the primary winding 3 is connected to the collector of the first transistor 4, the base of which is connected to the output of the control unit 5, the first 6 and second 7 capacitors, the first 8, the second 9 and third 1C diodes, zener diode 11, the second transistor (2, first 13, second 14 and third-j5 thyristors, input 16 and in; .., “i” outputs.

Преобразователь следующим образом.The converter is as follows.

В исходном состо нии и Б паузах между импульсами упраЕЧ :ощего напр жени  18 (фиг, 2) транзистор 4 заперт , а транзистор 12 открыт, тек как на его базу через стабилитрон 11 и резистор 13 подаетс  положительное напр жение от входного вывода. Напр жение 19 стабилизации (фиг. 2) у стабилитрона 11 выбираетс  меньшим , чем. напр жение питани  При этом от входного вывода через индуктивность первичной обмотки 3, открытый транзистор 12 и дчод 8 происход т резонансный зар д последов 17ель- но включенных конденсаторов 6 и 7.In the initial state and B, the pauses between the impulses of the UPPERECH: of the common voltage 18 (FIG. 2), the transistor 4 is locked, and the transistor 12 is open, flowing as the base through Zener diode 11 and the resistor 13 is supplied with a positive voltage from the input terminal. Stabilization voltage 19 (Fig. 2) for Zener diode 11 is chosen to be less than. power supply In this case, from the input terminal, through the inductance of the primary winding 3, the open transistor 12 and the switch 8, the resonant charge of successively connected capacitors 6 and 7 occurs.

Напр жение 20 (фиг. 2) на эквивалентной емкости последовательно включенных конденсаторов 6 и 7 и ток 21 (фиг. 2) зар да измен етс  приблизительно по синусоидальному закону. При этом током зар да конден- саторов 6 и 7 осуществл етс  пере- магннчивание магнитопро ода трансформатора 1, поскольку от протекает через обкг чу 3, Напр жение 20 на конденсаторах 6 и 7 (фиг. 2) достигает максимума а гок 21 зар даThe voltage 20 (Fig. 2) on the equivalent capacitance of the series-connected capacitors 6 and 7 and the current 21 (Fig. 2) of the charge vary approximately sinusoidally. In this case, the charge current of the capacitors 6 and 7 is over-magnified by the magnetic conductor of the transformer 1, since the current flows through the circuit cable 3, the voltage 20 across the capacitors 6 and 7 (Fig. 2) reaches a maximum and

jjjj

asas

00

4545

30thirty

5555

5five

0 0

jj

ss

00

5five

00

5five

(фкг, 2} при чтом переходит чераз нуль. Ч этих /СЛОРИЯУ AHOV 8 -запираетс , что исключает гопадание напр жени  отрицательной пол рности на коллектор транзистор 12. Разр д конденсаторов 6 и 7 НЕ од преобразовател  может происходить в дальнейшем через диод 9),(fkg, 2} with what goes through zero. These / SLORIAU AHOV 8 is locked, which eliminates the assumption of negative polarity across the collector transistor 12. The discharge of capacitors 6 and 7 NOT one converter can occur later through diode 9) ,

Емкость конденсатора 7 выбираетс  так, чтобы наибольшее напр жение 22 фиг, 2) на ней было бы меньшим, чем &шр жение стабилизации стабилитрона 11, поэтому разр д конденсатора 7 через диод 10 и стабилитрон 11 оказываетс  невозможным. При поступлении управл ющего напр жени  18, падение напр жени  на коллекторе транзистора 4 уменьшаетс  настолько, что запираетс  стабилитрон 11 и транзистор 12. Как только напр жение на коллекторе транзистора 4 становитс  в процессе отпирани  меньшим, чем напр жение на конденсаторе 7, отпираетс  диод 10. Конденсатор 7 начинает разр жатьс  по цепи диод 10 - промежуток коллектор-эмиттер транзистора 4 - резистор 14 - диод 9. Ток 23 разр да конденсатора 7 (фиг. 2) при этом направлен навстречу току 24 управлени  (фиг„ 2). Таким образом, создаетс  контур нелинейной отрицательной обратной св зи по току базы, котора  -преп тствует глубокому насыщению транзистора 4.The capacitance of the capacitor 7 is chosen so that the maximum voltage 22 of FIG. 2) is less than the stabilization voltage of Zener diode 11, therefore the discharge of capacitor 7 through diode 10 and Zener diode 11 is impossible. When a control voltage 18 arrives, the voltage drop across the collector of transistor 4 decreases so much that Zener diode 11 and transistor 12 are closed. As soon as the voltage on the collector of transistor 4 becomes less than the voltage on capacitor 7, the diode 10 turns off The capacitor 7 begins to discharge the diode 10 through the circuit - the collector-emitter gap of the transistor 4 - the resistor 14 - the diode 9. The discharge current 23 of the capacitor 7 (Fig. 2) is directed towards the control current 24 (FIG. 2). Thus, a non-linear negative feedback loop on the base current is created, which prevents deep saturation of the transistor 4.

Одновременно происходит разр д конденсатора 6 через обмотку 3 и через диод 9 на входной источник напр жени . (Число витков полуобмотки, Г уисоединенной к конденсатору 6, дл  этого выбираетс  несколько меньшим, чем число витков полуобмотки, подключенной к транзистору 4). К концу импульса управлени  напр жение 18 на суммарной емкости с конденсаторов б и / снижаетс  до напр жени  на обметке 3. Избыточна  энерги  на конденсаторе 6 передаетс  во входной источник напр жени  и на выходные выводы. Направление тока разр да кон- дексзтора 6 в обмотке 3 совпадает с направлением тока транзистора 4 в мотке 3, и противоположно направлению тока зар да суммарной емкости последовательного соединени  конденсаторов 6 и 7 в период закрытого состо ни  транзистора 4. Тем самым достигаетс  работа магнитопровода трансформатора на полном цикле перемагничивани .At the same time, the capacitor 6 is discharged through the winding 3 and through the diode 9 to the input voltage source. (The number of turns of the half-winding, G connected to the capacitor 6, is for this purpose chosen slightly less than the number of turns of the half-winding connected to the transistor 4). By the end of the control pulse, the voltage 18 on the total capacitance from the capacitors b and / decreases to the voltage across the overlay 3. The excess energy on the capacitor 6 is transferred to the input voltage source and to the output terminals. The direction of the discharge current of the capacitor 6 in the winding 3 coincides with the direction of the current of the transistor 4 in the coil 3, and opposite to the direction of the charge current of the total capacitance of the series connection of capacitors 6 and 7 during the closed state of the transistor 4. full cycle of magnetization reversal.

515S4053515S4053

После выключени  транзистора 4 апр жение на дго коллекторе ает в результате вновь отпирамтс  табилитрон 11 и транзистор 12. В езультате конденсаторы 6 и 7 вновь оэар жаютс , одновременно протекает роцесс перемагничивани  магнитопро- ода трансформатора 1, как описано.After turning off the transistor 4 Apr, the collector as a result unscrews the tablitron 11 and the transistor 12. As a result, the capacitors 6 and 7 re-open the air, simultaneously the process of magnetization reversal of the magnetic conductor of the transformer 1, as described.

м р в 1-4 кл а д б м л д в м т с Д п в р с в в п р р ш л г т. д s з рmr in 1-4 cl ad dbm l d in m t with D p in p with in in p p r p l with l c t d s s p

нn

Из-за ограничени  степени насыщени  транзистора 4 уменьшаетс  врем  его выключени . Дополнительное существенное уменьшение времени выключени  транзистора 4 достигаетс  путем подачи на его базу отрицательного импульса в момент окончани  импульса управл ющего напр жени  через диод 9 от конденсатора 7. Отсюда оказываетс  возможным повышение рабочей частоты преобразовател . Одновременно уменьшаютс  потери энергии и достигаетс  более благопри тна  траектори  выключени  транзистора 4, что способствует повышению надежности преобразовател .By limiting the degree of saturation of the transistor 4, its turn-off time is reduced. A further significant reduction in the turn-off time of transistor 4 is achieved by applying a negative pulse to its base at the time the control voltage pulse terminates through diode 9 from capacitor 7. Hence, it is possible to increase the operating frequency of the converter. At the same time, energy losses are reduced and a better turn-off path of the transistor 4 is achieved, which contributes to an increase in the reliability of the converter.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Однотактный преобразователь пос- Single-ended converter то нного напр жени , содержащий трансформатор, вторична  обмотка которого присоединена к выходным выводам , средний вывод первичной об5This voltage contains a transformer, the secondary winding of which is connected to the output terminals, the average output of the primary circuit 5 five 00 мотки подключен к первому входному рмтзоду, а первый крайний вывод первичной обмотки - к коллектору лерво- 1-4 о транзистора, За за которого подключена к выходу (ъюка управлени , а эмиттер - к второму входному выводу и к эмиттеру второго транзистора, база которого присоединена к перво- м выведу первого резистораэ а кол- ч - к гервому выводу первого д. да, ьервкй конденсатор, первый вг во; котогого подсоединен к второму крайнему выводу первичной обмотки трансформатора, отличающин- с   тем, что, с целью повышени  на- путем улучшени  траектории переключени  транзисторов преобразовател , введены второй и третий резисторы, второй и третий диоды, ст&Зититрон и второй конденсатор, включенный между вторым выводом первого конденсатора и вторым выводом первого диода, соерг ен ым через второй дисд с базой первого транзистора , база-эмиттерный переход которого шунтирован вторым ре стором, а кол- лект ; г единен через третий дпо, т г выводок первого конденсатора т. -рез стабилитрон со вторье. выводе .хервого ре истора, при этом ба- s;.-эми т т ер ный переход второго тран- з. щ  т:грован третьим резистором .the coil is connected to the first input rmtzod, and the first extreme output of the primary winding is connected to the collector lervo-1-4 of the transistor, behind which is connected to the output (control lug, and the emitter - to the second input output and the base of the second transistor, which base is connected to the first output of the first resistor and the number to the first output of the first yes, the first capacitor, the first one, which is connected to the second end of the primary side of the transformer, in order to increase by improve trajectories ne The transistor transducer outputs, the second and third resistors, the second and third diodes, the St & Zititron and the second capacitor, connected between the second output of the first capacitor and the second output of the first diode, are connected through the second discharge of the first transistor, the base-emitter junction of which shunted by the second recorder, and the set; r is unified through the third dpo, t r the brood of the first capacitor t. - cut the zener diode with the second. the conclusion of the first relay, with the baseline transition; the second tranz. u t: grovan third resistor. ОABOUT о 18about 18