SU1676034A1

SU1676034A1 - Single-cycle d c-to-d c voltage converter

Info

Publication number: SU1676034A1
Application number: SU894713765A
Authority: SU
Inventors: Юрий Александрович Мордвинов
Original assignee: Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Геофизической Техники
Priority date: 1989-05-23
Filing date: 1989-05-23
Publication date: 1991-09-07

Abstract

Изобретение относитс к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитани . Цель - повышение КПД. Устройство содержит транзистор 1. трансформатор 2. вторична обмотка 3 которого соединена через выпр мительный диод 4 и дроссель 5 фильтра с выходными выводами 6 и 7, к которым присоединен конденсатор 8 фильтра. При включении транзистора 1 напр жение на обмотке 3 увеличиваетс и через отпирающийс диод 4 ток протекает через дроссель 5 и через диод 9 и обмотку 10 дроссел 11. Обратный ток запирающегос диода 9 ограничен . После запирани диода 9 энерги , запасенна в двухобмоточном дросселе 11, через диод 13 зар жает конденсатор 14, а затем сбрасываетс через диод 15 в нагрузку . 1 з.п.ф-лы, 2 ил. 3The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in secondary power supply sources. The goal is to increase efficiency. The device contains a transistor 1. a transformer 2. a secondary winding 3 of which is connected via a rectifying diode 4 and a filter choke 5 with output terminals 6 and 7 to which the filter capacitor 8 is connected. When transistor 1 is turned on, the voltage across the winding 3 increases and through the unlocking diode 4 a current flows through the inductor 5 and through the diode 9 and the winding 10 of the throttles 11. The reverse current of the locking diode 9 is limited. After the diode 9 is locked, the energy stored in the double-choke choke 11, through the diode 13, charges the capacitor 14 and then is discharged through the diode 15 to the load. 1 hp ff, 2 ill. 3

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.The invention relates to electrical engineering and can be used in sources of secondary power supply systems of radio engineering, automation and computer technology.

Целью изобретения является повышение КПД.The aim of the invention is to increase efficiency.

На фиг. 1 приведена электрическая схема однотактного преобразователя; на фиг. 2 - диаграммы токов и напряжений на его элементах.In FIG. 1 shows the electrical circuit of a single-cycle converter; in FIG. 2 - diagrams of currents and voltages on its elements.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит транзистор 1, трансформатор 2, вторичная обмотка 3 которого соединена через выпрямительный диод 4 и дроссель 5 фильтра с выходными выводами 6 и 7, к которым присоединен конденсатор 8 фильтра. Замыкающий диод 9 соединен через первую обмотку 10 двухобмоточного дросселя 11, вторая обмотка 12 которого подключена к вспомогательному диоду 13, накопительный конденсатор 14, разрядный диод 15 и блок 16 управления.A single-ended DC-DC converter contains a transistor 1, a transformer 2, the secondary winding of which is connected via a rectifier diode 4 and a filter choke 5 to the output terminals 6 and 7, to which a filter capacitor 8 is connected. The closing diode 9 is connected through the first winding 10 of the two-winding inductor 11, the second winding of which 12 is connected to the auxiliary diode 13, the storage capacitor 14, the discharge diode 15 and the control unit 16.

Преобразователь работает следующим образом.The converter operates as follows.

При включенном транзисторе 1 ток нагрузки протекав! через выпрямительный диод 4 и сглаживающий фильтр, выполненный на дросселе 5 и конденсаторе 8, от вторичной обмотки 3 трансформатора 2, первичная обмотка 17 которого соединена с транзистором Т. Диоды 9 и 15 включены, конденсатор 14 заряжен (потенциал указан в скобках). При включении транзистора диод 15 отпирается и конденсатор 14 разряжается, причем время разряда конденсатора 14 выбирается в 1,2-1,5 раза больше времени выключения транзистора 1.When the transistor 1 is on, the load current is flowing! through a rectifying diode 4 and a smoothing filter made on the inductor 5 and capacitor 8, from the secondary winding 3 of the transformer 2, the primary winding of which 17 is connected to the transistor T. The diodes 9 and 15 are turned on, the capacitor 14 is charged (the potential is indicated in brackets). When the transistor is turned on, the diode 15 is unlocked and the capacitor 14 is discharged, and the discharge time of the capacitor 14 is selected 1.2-1.5 times the turn-off time of the transistor 1.

Прямой диод 4 выключается, конденсатор 14 начинает заряжаться (полярность указана без скобок), увеличивается ток через замыкающий диод 9 и достигает величины выходного тока. Перед включением транзистора 1 выходной ток течет полностью через замыкающий диод, диод 15 выключен. При выключении транзистора 1 все напряжения обмотки 3 прикладываются к обмотке 10 дросселя 11, на вторичной обмотке 12 наводится практически двойное напряжение обмотки 3, что исключает протекание тока в цепи: обмотка 3 - диод 13 конденсатор 14, так как напряжение обмотки 12 дросселя 11 больше суммы напряжений обмотки 3 и конденсатора 14 на интервале восстановления замыкающего диода 9. После восстановления диода 9 полярность напряжения обмотки 12 дросселя меняет и начинает заряжаться конденсатор 14 по цепи: обмотка 3 трансформатора 2 - обмотка 12 дросселя 11 - диод 13 конденсатор 14. Одновременно выходной ток с выпрямительного диода 4 переключается на диод 15. После сброса энергии дросселя 11 снова включается выпрямительный диод 4 и т.д.The direct diode 4 is turned off, the capacitor 14 starts to charge (the polarity is indicated without brackets), the current through the closing diode 9 increases and reaches the value of the output current. Before turning on the transistor 1, the output current flows completely through the closing diode, the diode 15 is turned off. When the transistor 1 is turned off, all voltage of the winding 3 is applied to the winding 10 of the inductor 11, almost double the voltage of the winding 3 is induced on the secondary winding 12, which excludes the flow of current in the circuit: winding 3 - diode 13 capacitor 14, since the voltage of the winding 12 of the inductor 11 is greater than the sum voltage of the winding 3 and the capacitor 14 in the recovery interval of the closing diode 9. After the diode 9 is restored, the polarity of the voltage of the inductor winding 12 changes and the capacitor 14 starts charging in the circuit: winding 3 of the transformer 2 - winding 12 of the inductor 11 - diode 13, capacitor 14. At the same time, the output current from the rectifier diode 4 switches to diode 15. After resetting the energy of the inductor 11, the rectifier diode 4 is turned on again, etc.

Обратный ток диода 9 протекает в интервале, показанном на фиг. 2, причем его длительность определяется свойствами диода 9 и индуктивностью дросселя 11. Поэтому прямой ток диода 4 (фиг.2, диаграмма 20) в интервале to - tt равен сумме выходного тока и тока диода 9. При восстановлении диода 9 начинает протекать ток в диоде 13 (фиг.2, диаграмма 23,) причем этот ток в интервале времени ti - t2 равен сумме выходного тока и тока переразряда конденсатора 14, так как к диоду 4 прикладывается запирающее напряжение обмотки 12 дросселя 11,о чем свидетельствует провал тока диода (фиг.2, диаграмма 20).При этом ток обмотки 3 в интервале времени to - t2 имеет два импульса, обусловленные токами диодов 9 и 13 (фиг. 2, диаграммы 22 и 23). Напряжение на конденсаторе 14 (фиг. 2, диаграмма 19) начинает изменять свою полярность после включения диода 13. В момент времени х₂ все динамические процессы в элементах схемы заканчиваются. В момент времени хз транзистор 1 выключается, полярность напряжения обмотки 5 (фиг. 2, диаграмма 18) меняет свою полярность, через диод 4 и обмотку 3 протекают обратные импульсы тока (фиг. 2, диаграммы'20 и 21). обусловленные восстановлением диода 4, а конденсатор 14 начинает перезаряжаться поддерживая выходной ток, увеличивается ток через диод 9 (фиг. 2, диаграмма 22), и при полном переключении выходного тока на диод 9 конденсатор 14 заряжается до напряжения 0,1-0,3 от напряжения на обмотке 3 и поддерживается на этом уровне до следующего рабочего цикла.The reverse current of the diode 9 flows in the interval shown in FIG. 2, and its duration is determined by the properties of the diode 9 and the inductance of the inductor 11. Therefore, the direct current of the diode 4 (figure 2, diagram 20) in the interval to - tt is equal to the sum of the output current and the current of the diode 9. When the diode 9 is restored, a current flows in the diode 13 (Fig. 2, diagram 23,) and this current in the time interval ti - t2 is equal to the sum of the output current and the overdischarge current of the capacitor 14, since the blocking voltage of the winding 12 of the inductor 11 is applied to the diode 4, as evidenced by the failure of the diode current (Fig. .2, diagram 20). In this case, the winding current 3 in the time interval and to - t2 has two pulse currents caused by the diodes 9 and 13 (Figure 2, graphs 22 and 23.). The voltage across the capacitor 14 (Fig. 2, diagram 19) begins to change its polarity after turning on the diode 13. At time x _2, all dynamic processes in the circuit elements end. At time xs, the transistor 1 turns off, the polarity of the voltage of winding 5 (Fig. 2, diagram 18) changes its polarity, reverse current pulses flow through diode 4 and winding 3 (Fig. 2, diagrams '20 and 21). due to the restoration of diode 4, and the capacitor 14 starts to recharge while maintaining the output current, the current through the diode 9 increases (Fig. 2, diagram 22), and when the output current is completely switched to diode 9, the capacitor 14 is charged to a voltage of 0.1-0.3 from voltage across winding 3 and is maintained at this level until the next duty cycle.

В изобретении уменьшена мгновенная мощность потерь в транзисторе 1 при его выключении за счет введения конденсатора 14, что повышает КПД. Кроме того, первая обмотка 10 двухобмоточного дросселя 11 включена в цепь замыкающего диода 9.In the invention, the instantaneous power loss in the transistor 1 is reduced when it is turned off due to the introduction of a capacitor 14, which increases the efficiency. In addition, the first winding 10 of the two-winding inductor 11 is included in the circuit of the closing diode 9.

Claims

Claim

1. A single-ended DC-DC to DC converter, containing a transistor, the base of which is connected through the control unit to the output terminals, and the power terminals are connected to the input terminals through the primary winding of the transformer, the first terminal of the secondary winding of which is connected to the first output terminal and to the first output of the filter capacitor , the second terminal of which is connected to the second output terminal and connected to the second terminal of the secondary winding of the transformer through a filter inductor and a rectifying diode, point the compounds of which are connected to the first output terminal through a series circuit of a closing diode and a first winding of a two-winding inductor, the second winding of which and the auxiliary diode form a first series circuit, characterized in that. that, in order to increase the efficiency, a second series circuit from a storage capacitor and a discharge diode is introduced, connected between the first output terminal and the connection point of the filter inductor and the rectifier diode, while the first series circuit is connected between the second terminal of the secondary winding of the transformer and the connection point of the storage capacitor and a discharge diode.

10 2. The converter according to claim 1, with the fact that the number of turns of the second winding of the double-winding inductor is two times greater than the number of turns of the first winding.