SU1665476A1 - Dc/dc voltage converter - Google Patents
Dc/dc voltage converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1665476A1 SU1665476A1 SU894684709A SU4684709A SU1665476A1 SU 1665476 A1 SU1665476 A1 SU 1665476A1 SU 894684709 A SU894684709 A SU 894684709A SU 4684709 A SU4684709 A SU 4684709A SU 1665476 A1 SU1665476 A1 SU 1665476A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- key
- capacitor
- input
- resistor
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 claims 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитани . Цель - повышение КПД. Устр-во содержит трансформатор 1, вторична обмотка которого через выпр митель 2 и фильтр 3 присоединена к выходным выводам, полупроводниковый ключ 4, например полевой транзистор со статической индукцией, вход управлени которого через два дополнительных ключа 5, 6 подключен к выходу блока управлени 7. При поочередном отпирании и запирании первого 5 и второго 6 дополнительного ключей через управл ющий вход полупроводникового ключа 4 будут проходить импульсы отпирающего и запирающего тока, причем благодар конденсатору 14 импульсы тока управлени форсируют отпирание и запирание полупроводникового ключа 4. 4 ил.This invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply sources. The goal is to increase efficiency. The device contains a transformer 1, the secondary winding of which through a rectifier 2 and filter 3 is connected to the output pins, a semiconductor switch 4, for example, a field-effect transistor with static induction, the control input of which through two additional switches 5, 6 is connected to the output of the control unit 7. When the first 5 and second 6 additional keys are unlocked and locked in, the unlocking and blocking current pulses will pass through the control input of the semiconductor key 4, and due to the capacitor 14, the current pulses will The phenomena force unlocking and locking of the semiconductor key 4. 4 Il.
Description
Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитани систем радиотехники , автоматики и вычислительной техники .The invention relates to electrical engineering and can be used in the sources of secondary power supply systems of radio engineering, automation and computer technology.
Целью изобретени вл етс повышение КПД.The aim of the invention is to increase efficiency.
На фиг.1 приведена электрическа схема преобразовател ; на фиг.2 даны диаграммы токов и напр жений на элементах преобразовател ; на фиг.З и 4 приведена электрическа схема и диаграммы напр жений на элементах блока управлени .Figure 1 shows the electrical circuit of the converter; Figure 2 shows the diagrams of currents and voltages on the converter elements; Figs 3 and 4 show the electrical circuit and voltage diagrams on the elements of the control unit.
Преобразователь посто нного напр жени содержит трансформатор 1. вторична обмотка которого соединена через выпр митель 2 и фильтр 3 с выходными выводами , а первична обмотка присоединенаThe DC converter contains a transformer 1. The secondary winding of which is connected via rectifier 2 and filter 3 with output terminals, and the primary winding is connected
к первому силовому выводу полупроводникового ключа 4, например полевого транзистора с управл ющим р-п переходом, вход управлени полупроводникового ключа 4 подключен к первым выходным выводам двух дополнительных ключей, например к эмиттерам комплементарной пары транзисторов 5,6, базы которых присоединены к выходам блока управлени 7, а коллектор первого транзистора 5 подсоединен к первому выводу однопол рного источника напр жени 8. Второй транзистор 6 комплементарной пары, шунтированный третьим резистором 9, подключен к первому конденсатору 10 и диоду 11, присоединенному к точке соединени первого 12 и второго 13 резисторов и второго 14 конденсатора, третьего ключа 15. Блок упОTo the first power output of the semiconductor key 4, for example, a field-effect transistor with a control pn junction, the control input of the semiconductor key 4 is connected to the first output pins of two additional keys, for example, to the emitters of the complementary pair of transistors 5,6 7, and the collector of the first transistor 5 is connected to the first output of the unipolar voltage source 8. The second transistor 6 of the complementary pair, shunted by the third resistor 9, is connected to the first condenser a satator 10 and a diode 11 connected to the connection point of the first 12 and second 13 resistors and the second 14 capacitor, third key 15. Block up
оabout
СПSP
аbut
равлени 5 содержит датчик перегрузки 16, широтно-импульсный модул тор 17, триггер 18, элемент И 19, элемент ИЛИ 20, усилитель мощности 21, согласующий трансформатор 22, диодный оптрон 23, первый 24 и второй 25 логические инверторы, третий конденсатор 26 и восьмой резистор 27 пусковой цепи 28, ключ 29, а также четвертый 30, п тый 31, шестой 32 и седьмой 33 резисторы.5 contains an overload sensor 16, a pulse-width modulator 17, a trigger 18, an element AND 19, an element OR 20, a power amplifier 21, a matching transformer 22, a diode optocoupler 23, the first 24 and second 25 logical inverters, the third capacitor 26 and the eighth starting circuit resistor 27, switch 28, key 29, as well as fourth 30, fifth 31, sixth 32 and seventh 33 resistors.
Дл обеспечени надежного функционировани преобразовател напр жение источника однопол рного напр жени и напр жение питани блока управлени 7 должны по вл тьс раньше входного напр жени преобразовател и исчезать после сн ти последнего.In order to ensure reliable operation of the converter, the voltage of the unipolar voltage source and the supply voltage of the control unit 7 should appear before the input voltage of the converter and disappear after the last voltage is removed.
Входное напр жение обычно подаетс на преобразователь от сетевого выпр мител через пусковые цепи.The input voltage is usually supplied to the converter from the mains rectifier through starting circuits.
Источник однопол рного напр жени 8 и источник питани блока управлени 7 могут быть реализованы на основе автономного маломощного преобразовател напр жени , питающегос от сетевого выпр мител . В р де случаев источнике одновременно может быть использован и дл питани блока управлени 7.The unipolar voltage source 8 and the power source of the control unit 7 can be implemented on the basis of an autonomous low-power voltage converter supplied from a network rectifier. In a number of cases, the source can be simultaneously used to power the control unit 7.
Рассмотрим работу устройства в установившемс режиме. Пусть в некоторый момент времени ц включаетс первый транзистор (фиг.2,а) 5 и выключаетс транзистор б. В интервале ti -12 (фиг.2,в) происходит форсированное отпирание ключа 4 через форсирующий конденсатор 14 и зар д конденсатора 10 по цепи: положительный полюс однопол рного источника напр жени , транзистор 5, затвор-исток ключа 4, запирающий конденсатор 10, резистор 12, отрицательный полюс однопол рного источника напр жени 8. По окончании импульса управлени в момент тз происходит запирание первого транзистора 5 (фиг.2,а) и отпирание транзистора 6 (фиг.2,6). Идет быстрый перезар д емкости затвор-исток клю- ча 4 с последующим поддержанием последнего в запертом состо нии за счет напр жени на конденсаторе 10, зар женного в предыдущий полупериод (фиг.2,г). Одновременно с этим на этапе запертого состо ни ключа 4 (интервал ta -14) происходит разр д до нул конденсатора 14 через резистор 13.Consider the operation of the device in steady state. Let the first transistor (Fig. 2, a) 5 be turned on and the transistor b be turned off at some time moment c. In the interval ti -12 (Fig. 2, c), a forced unlocking of the key 4 takes place via the forcing capacitor 14 and the charge of the capacitor 10 along the circuit: the positive pole of the unipolar voltage source, the transistor 5, the gate-source of the key 4, the locking capacitor 10, resistor 12, negative pole of unipolar voltage source 8. At the end of the control pulse at the time of the TZ, the first transistor 5 is locked (Fig. 2, a) and transistor 6 is opened (Fig. 2.6). There is a quick recharge of the gate-source capacitance of the key 4 with the subsequent maintenance of the latter in the locked state due to the voltage on the capacitor 10 charged in the previous half-period (Fig. 2, d). At the same time, at the stage of the locked state of the key 4 (interval ta-14), the discharge to the zero of the capacitor 14 occurs through the resistor 13.
При пропадании импульсов блока управлени 7 (например, срабатывание защиты или неисправности самой системы управлени 15), а также при включении преобразовател необходимо обеспечить подачу запирающего напр жени междуWhen the pulses of the control unit 7 (for example, the operation of protection or malfunctions of the control system 15 itself) disappear, and also when the converter is turned on, it is necessary to ensure the supply of a blocking voltage between
управл ющим и одним из силовых выводов (источник) полупроводникового ключа 4.the control and one of the power terminals (source) of the semiconductor switch 4.
В момент включени преобразовател посто нного напр жени управл ющийAt the moment of switching on the converter of direct voltage, the control
сигнал с выхода блока управлени 7 поступает на базу ключа 15 и открывает его. Идет быстрый зар д конденсатора 10 по цепи: положительный полюс однопол рного источника напр жени 8. ключ 15, конденса0 тор 10, диод 11, резистор 12, отрицательный полюс источника однопол рного напр жени 8. Напр жение на конденсаторе 10 через резистор 9 прикладываетс между управл ющим и одним из силовых (истоков)the signal from the output of the control unit 7 enters the base of the key 15 and opens it. There is a fast charge of the capacitor 10 on the circuit: the positive pole of the unipolar voltage source 8. key 15, capacitor 10, diode 11, resistor 12, negative pole of the unipolar voltage source 8. The voltage on the capacitor 10 is applied through resistor 9 between the manager and one of the power (sources)
5 выводов полупроводникового ключа 4 и последний оказываетс запертым. По окончании переходных процессов в блоке управлени 7 вырабатываетс сигнал, запирающий ключ 15. В дальнейшем преобразо0 ватель работает, как было показано ранее. При попадании импульсов управлени транзисторы 5,6 выключены, блок управлени 7 вырабатывает сигнал, отпирающий ключ 15, и-на управл ющем входе полупро5 водникового ключа 4 поддерживаетс запирающее напр жение. Таким образом обеспечиваетс надежное запирание полупроводникового ключа 4, как в установившемс , так и в аварийных режимах. БлокThe 5 pins of the semiconductor key 4 and the latter turn out to be locked. Upon completion of the transient processes in the control unit 7, a signal is generated that locks the key 15. Subsequently, the converter operates as shown earlier. When the control pulses hit, the transistors 5.6 are turned off, the control unit 7 generates a signal that enables the switch 15, and a block voltage is maintained at the control input of the semi-conductor key 4. This ensures reliable locking of the semiconductor key 4, both in steady state and in emergency conditions. Block
0 управлени 7 предназначен дл выработки управл ющих импульсов, обеспечивающих поочередное включение транзисторов 5 и 6 и запирание ключа 15 в установившемс режиме, а также запирание транзисторов 50 control 7 is designed to generate control pulses, providing alternately turning on transistors 5 and 6 and locking key 15 in a steady state, as well as locking transistors 5
5 и 6 и включение ключа 15 при первоначальном включении преобразовател и в аварийных режимах. Как правило, блок управлени имеет трансформаторный выход, что обеспечивает гальваническую разв зку входной5 and 6 and the inclusion of key 15 during the initial switching on of the converter and in emergency conditions. As a rule, the control unit has a transformer output, which provides galvanic isolation of the input
0 и выходной цепи преобразовател , а также содержит широтно-импульсный модул тор 17, обеспечивающий стабилизацию выходного напр жени преобразовател .0 and the output circuit of the converter, and also contains a pulse-width modulator 17, which provides stabilization of the output voltage of the converter.
Рассмотрим пример реализации блокаLet's consider an example of block implementation
5 управлени 15. Он состоит из датчика перегрузки 16, предназначенного дл защиты силового транзистора от перегрузок, широт- но-импульсного модул тора (ШИМ) 17, вырабатывающего импульсы управлени ,5 of control 15. It consists of an overload sensor 16, designed to protect the power transistor against overloads, a pulse width modulator (PWM) 17 that produces control pulses,
0 модулированные по длительности, усилител мощности 21, обеспечивающего усиление импульсов управлени до необходимого уровн , согласующего трансформатора напр жени 22, обеспечивающего гальваниче5 скую разв зку блока управлени 7 и полупроводникового ключа 4. При включении преобразовател посто нного напр жени ключ 9 замыкаетс и входное напр жение прикладываетс к пусковой цепи 28 и обеспечивает зар д ее конденсатора0 modulated in duration, power amplifier 21, providing amplification of control pulses to the required level, matching voltage transformer 22, providing galvanic isolation of control unit 7 and semiconductor switch 4. When turning on the DC voltage converter, switch 9 also closes the input voltage applied to start-up circuit 28 and provides charge to its capacitor
26. В интервале ti - t2 (фиг.4,а), пока напр жение на резисторе 27 превышает пороговое напр жение первого логического инвертора 24, напр жение на его выходе равно нулю, которое устанавливает триггер 18 в единичное состо ние. Этот нуль устанавливает второй инвертор 25 в единичное состо ние (фиг.4,д), которое обеспечивает сигнал высокого уровн на выходе логического элемента ИЛИ 20 Это приводит к значительному увеличению т ока излучател оптрона 23. Приемный элемент оптрона 23 через ограничительный резистор 32 соединен с первым и вторым выходными выводами ключа 15 (фиг.1). Поэтому в интервале ti - t2 (фиг.4,а) происходит отпирание ключа 15 и зар д конденсатора 10.26. In the interval ti - t2 (Fig. 4, a), as long as the voltage across the resistor 27 exceeds the threshold voltage of the first logic inverter 24, the voltage at its output is zero, which sets the trigger 18 to one. This zero sets the second inverter 25 to the unit state (FIG. 4, d), which provides a high level signal at the output of the logic element OR 20 This leads to a significant increase in the emitter magnitude of the optocoupler 23. The receiving element of the optocoupler 23 through the limiting resistor 32 is connected to the first and second output pins of the key 15 (figure 1). Therefore, in the interval ti - t2 (Fig. 4, a), the key 15 is unlocked and the capacitor 10 is charged.
Необходимо отметить, что с момента ti (фиг.4,а) начинает работать ШИМ 17, но импульсы управлени на входе усилител мощности 21 отсутствуют, пока присутствует нулевой уровень на одном из входов схемы И 19, и на выходной обмотке согласующего трансформатора напр жени 22, один крайний вывод которого соединен с эмиттерами транзисторов 5, 6 преобразовател , а другой -через базовые резисторы 30, 31 соединен с базами транзисторов 5,6.It should be noted that from the moment ti (Fig. 4, a) PWM 17 starts working, but control pulses at the input of power amplifier 21 are absent as long as there is a zero level at one of the inputs of the circuit And 19, and at the output winding of the matching voltage transformer 22 , one extreme output of which is connected to the emitters of transistors 5, 6 of the converter, and the other through the base resistors 30, 31 is connected to the bases of transistors 5,6.
Таким образом, в интервале ti - t2 (фиг.4,а) транзисторы 5,6 окажутс запертыми нулевым напр жением с выходной обмотки согласующего трансформатора 22, а ключ 4 - напр жением запирающего конденсатора 10.Thus, in the interval ti - t2 (Fig. 4, a), the transistors 5,6 will turn out to be locked with zero voltage from the output winding of the matching transformer 22, and the key 4 - with the voltage of the locking capacitor 10.
Таким образом, устран етс возможность по влени недопустимо больших токов через ключ 4 и при включенииThus, the possibility of the occurrence of unacceptably large currents through key 4 and when turning on
После окончани переходных процессов при включении на выходе логического инвертора 24 устанавливаетс единица (фиг.4,6), на выходе логического инвертора 25 (фиг.4,д) - нуль. Это приводит к установлению низкого уровн напр жени на выходе логического элемента ИЛИ 20, прекращению тока приемного элемента оптрона 23 и запиранию ключа 15. Одновременно с этим в момент t2 (фиг.4,а) с выхода логического инвертора 24 поступает разрешающий сигнал (фиг.4,6) на вход элемента И 19. Сигнал широтно-импульсного модул тора 17 проходит через элемент И 19, усиливаетс до необходимого уровн усилителем мощности 21 и через трансформатор 22 управл ет работой транзисторов 5,6 преобразовател .After the end of the transient processes, the unit is set at the output of the logic inverter 24 (FIG. 4,6), the output of the logic inverter 25 (FIG. 4, d) is zero. This leads to the establishment of a low voltage level at the output of the logic element OR 20, the cessation of the current of the receiving element of the optocoupler 23 and the locking of the key 15. At the same time, at time t2 (FIG. 4, a), an enable signal is output from the output of the logic inverter 24 (FIG. 4,6) to the input element AND 19. The signal of the pulse-width modulator 17 passes through the element AND 19, is amplified to the required level by the power amplifier 21 and through the transformer 22 controls the operation of the transistors 5,6 of the converter.
Необходимо отметить, что в отсутствие аварийных режимов на выходе датчика перегрузки 16 присутствует логическа единица . В аварийных режимах (момент 1з) на выходе датчика перегрузки 16 устанавливаетс логический нуль(фиг.4,е), который устанавливает триггер 18 в единичное состо ние по инверсному выходу (фиг,4,г), на выходе логического элемента ИЛИ 20 по в- 5 л етс сигнал высокого уровн , который не- рез оптрон 23 открывает ключ 15 преобразовател и, как было указано выше, обеспечивает зар д конденсатора 10 и за- пирзние ключа 4. Одновременно с этимIt should be noted that in the absence of emergency modes, a logical unit is present at the output of the overload sensor 16. In emergency conditions (time 1h), the output of the overload sensor 16 is set to a logical zero (FIG. 4, e), which sets the trigger 18 to one state on the inverse output (FIG. 4, d), to the output of the OR 20 logic element - 5 high level signal, which, opaquely, optocoupler 23 opens the key 15 of the converter and, as mentioned above, provides the charge of the capacitor 10 and the ignition of the key 4. Simultaneously with this
0 (фиг.2.е) нулевой сигнал с неинвертирующего выхода триггера 18 поступает на один из входов элемента И 19, запрещает прохождение сигналов широтно-импульсного0 (Fig. 2.e) the zero signal from the non-inverting output of the trigger 18 is fed to one of the inputs of the element And 19, prohibits the passage of signals of pulse-width
5 модул тора 17 на вход усилител мощности 31. На выходе трансформатора 22 напр жение равно нулю и транзисторы 5 и 6 преобразовател оказываютс запертыми5 of the modulator 17 to the input of the power amplifier 31. At the output of the transformer 22, the voltage is zero and the transistors 5 and 6 of the converter turn out to be locked
Преобразователь посто нного напр 0 жени в посто нное позвол ет резко увеличить рабочую частоту преобразовател до сотен килогерц и выше вследствие обеспечени необходимого крутого фронта и повысить его КПД.The DC / DC converter allows you to dramatically increase the operating frequency of the converter to hundreds of kilohertz and higher due to the provision of the necessary steep front and increase its efficiency.
5five
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU894684709A SU1665476A1 (en) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | Dc/dc voltage converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU894684709A SU1665476A1 (en) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | Dc/dc voltage converter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1665476A1 true SU1665476A1 (en) | 1991-07-23 |
Family
ID=21444491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU894684709A SU1665476A1 (en) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | Dc/dc voltage converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1665476A1 (en) |
-
1989
- 1989-03-10 SU SU894684709A patent/SU1665476A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N: 951594, кл. Н 02 М 3/335, 1982. Патент US № 4763236, кл. Н 02 М 3/335, 363-19, 1988. Патент US N 4621311, кл. Н 02 М 3/335, 363-21, 1986. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| USRE29788E (en) | Inverter having forced turn-off | |
| SU1665476A1 (en) | Dc/dc voltage converter | |
| EP0479196B1 (en) | Power supply circuit | |
| US4327405A (en) | Voltage suppression circuit for a DC-to-DC voltage converter circuit | |
| SU1529387A1 (en) | Dc voltage converter | |
| SU1403281A2 (en) | Converter control and protection device | |
| SU1403285A1 (en) | Power supply source | |
| SU1339839A1 (en) | Transistor inverter | |
| SU1624627A1 (en) | Constant voltage convertor | |
| SU1690180A1 (en) | Push-pull pulse power amplifier | |
| SU936309A1 (en) | Method of starting transistorized self-oscillator | |
| SU1192066A1 (en) | D.c.voltage-to-d.c.voltage converter | |
| SU1399866A2 (en) | Converter control and protection device | |
| SU1272369A1 (en) | Device for switching a.c.voltage | |
| SU1336171A1 (en) | Device for controlling and protecting converter | |
| RU1780179C (en) | Transistor switch | |
| SU1312703A1 (en) | Stabilized inverter | |
| SU1035753A1 (en) | D.c. voltage stabilized converter | |
| SU1522345A2 (en) | Converter control and protection device | |
| SU1312702A1 (en) | Stabilized inverter | |
| RU2036510C1 (en) | Voltage converter | |
| SU1184056A1 (en) | Voltage converter | |
| SU1339523A1 (en) | Electric supply device | |
| SU1379780A1 (en) | Device for protecting power supplies against accidental variations of input voltage | |
| SU1401574A1 (en) | Pulse shaper |