RU2094936C1

RU2094936C1 - Direct-to-direct voltage converter

Info

Publication number: RU2094936C1
Application number: RU95101546A
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Филимонов; Евгений Михайлович Нечаев
Original assignee: Юрий Александрович Филимонов; Евгений Михайлович Нечаев
Priority date: 1995-02-01
Filing date: 1995-02-01
Publication date: 1997-10-27
Also published as: RU95101546A

Abstract

FIELD: electric engineering. SUBSTANCE: device is designed as half-bridge inverter with intermediate transformer in load circuit. Transformer has additional winding which output voltage is used for on-line power supply and for generation of voltage for control of power gates of inverter. EFFECT: increased stabilization and control possibilities. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автогенераторным стабилизированным преобразователям напряжения, используемых в источниках вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники. The invention relates to electrical engineering, in particular to stabilized oscillator-type voltage converters used in sources of secondary power supply of radio engineering, automation and computer systems.

Известен стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное с защитой от перенапряжения (авт.св. СССР N 1288850, кл. H 02 M 3/337 от 25.03.85), который содержит стабилизатор напряжения, автогенератор с переключающим трансформатором, дополнительный выпрямитель, короткозамыкатель, нелинейный элемент (НЭ), баластный резистор, чувствительный элемент (ЧЭ) и силовой трансформатор (СТ). При замыкании стабилизатора напряжения выходное напряжение (V_вых) возрастает медленнее, чем напряжение на обмотках СТ. Защита включает автогенератор прежде, чем V_вых достигнет недопустимого установившегося значения. Автогенератор остается под напряжением до подачи запуска после устранения причины перенапряжения. ЧЭ не увеличивает динамического сопротивления НЭ, что повышает быстродействие защиты.Known stabilized DC to DC converter with overvoltage protection (ed. St. USSR N 1288850, class H 02 M 3/337 from 03.25.85), which contains a voltage regulator, oscillator with a switching transformer, an additional rectifier, short circuit, non-linear element (NE), ballast resistor, sensitive element (SE) and power transformer (ST). When the voltage regulator closes, the output voltage (V _o ) increases more slowly than the voltage on the CT windings. The protection turns on the oscillator before the _Vout reaches an unacceptable steady state. The oscillator remains energized until a start is given after eliminating the cause of the overvoltage. SE does not increase the dynamic resistance of NE, which increases the speed of protection.

Недостатками известного преобразователя является отсутствие обратной связи по V_вых и защиты трансформатора от намагничивания.The disadvantages of the known Converter is the lack of feedback on the V _o and protection of the transformer from magnetization.

Известен стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения (авт.св. СССР N 1436233, кл. H 02 M 3/337 от 23.04.87), который содержит силовой инвертор, выполненный на полумостовой схеме с узлом управления, состоящим из двух селекторов, генератора тактовых импульсов (ГТИ), счетного триггера и логического инвертора. Наличие двух делителей и двухпорогового компаратора, логических элементов ИЛИ, И, НЕ и узла обратной связи исключают возможность появления сквозных токов и обеспечивают контроль исправного состояния силовых элементов и отключение преобразователя в аварийных ситуациях. Схема управления построена таким образом, что в любом случае после снятия сигнала запрета с генератора включается тот транзистор, который был в включенном состоянии при поступлении сигнала запрета, что предотвращает одностороннее перемагничивание сердечника трансформатора и его насыщение. Known stabilizing DC-DC converter (ed. St. USSR N 1436233, class H 02 M 3/337 of 04/23/87), which contains a power inverter made on a half-bridge circuit with a control unit consisting of two selectors, a clock generator ( GTI), counting trigger and logical inverter. The presence of two dividers and a two-threshold comparator, logical elements OR, AND, NOT and a feedback node exclude the possibility of through-currents and provide control of the operational state of power elements and tripping of the converter in emergency situations. The control circuit is constructed in such a way that, in any case, after removing the inhibit signal from the generator, the transistor that was in the on state when the inhibit signal was received is turned on, which prevents one-side magnetization reversal of the transformer core and its saturation.

Известен стабилизированный преобразователь напряжения по авт.св. СССР N 1154659, кл. G 05 F 1/00 от 05.01.83 на основе двухтактного автогенератора, содержащего силовые транзисторы, подключенные объединенными эмиттерами к первому входному выводу, коллекторами к крайним выводам коллекторной обмотки трансформатора, а базами соединенные с крайними выводами обмотки положительной обратной связи с трансформатора, средняя точка которой соединена через регулирующий транзистор со средней точкой коллекторной обмотки, причем управляющий переход регулирующего транзистора соединен с выходом схемы сравнения, подключенной к выходу выпрямителя обратной связи, датчик тока, подключенный между средней точкой коллекторной обмотки и вторым входным выводом, который зашунтирован база-эмиттерным переходом транзистора защиты, подключенного коллектором к базе регулирующего транзистора, а вход выпрямителя обратной связи, выполненного по схеме со средней точкой, подключен к крайним выводам коллекторной обмотки. Known stabilized voltage Converter according to Auth. USSR N 1154659, class G 05 F 1/00 dated 01/05/83 based on a push-pull oscillator containing power transistors connected by combined emitters to the first input terminal, collectors to the extreme terminals of the transformer collector winding, and bases connected to the extreme terminals of the positive feedback winding from the transformer, midpoint which is connected through the control transistor to the midpoint of the collector winding, and the control transition of the control transistor is connected to the output of the comparison circuit connected to the output of the rectifier feedback amplifier, a current sensor connected between the midpoint of the collector winding and the second input terminal, which is bridged by the base-emitter junction of the protection transistor, connected by the collector to the base of the control transistor, and the input of the feedback rectifier made according to the circuit with the midpoint is connected to the extreme conclusions of the collector winding.

Известен преобразователь постоянного напряжения в постоянное ( авт.св. СССР N 1598078, кл. H 02 M 3/337 от 06.07.87), который содержит трансформатор, выпрямитель, два транзистора, генератор прямоугольного напряжения, пороговый элемент, диод, дроссель и конденсатор. При работе преобразователя пороговый элемент вырабатывает высокий и низкий уровень напряжения в зависимости от величины выходного напряжения. При этом генератор выключается или включается и обеспечивает протекание тока от источника входного напряжения на выход через транзисторы и через выпрямитель, поддерживая выходное напряжение в заданных пределах. A known DC-to-DC converter (ed. St. USSR N 1598078, class H 02 M 3/337 dated 07/06/87), which contains a transformer, a rectifier, two transistors, a square voltage generator, a threshold element, a diode, a choke and a capacitor . When the converter is operating, the threshold element generates a high and low voltage level depending on the magnitude of the output voltage. In this case, the generator turns off or turns on and ensures the flow of current from the input voltage source to the output through transistors and through a rectifier, maintaining the output voltage within specified limits.

Известен нестабилизированный преобразователь постоянного напряжения автогенераторного типа прототип (Микропроцессорные средства и системы. N 3, 1987). Known unstabilized constant voltage Converter self-generating type prototype (Microprocessor tools and systems. N 3, 1987).

Задачей изобретения является автоматический запуск преобразователя, обеспечение его стабилизации и управляемости. The objective of the invention is the automatic start of the Converter, ensuring its stabilization and controllability.

Поставленная цель решается следующим образом. The goal is solved as follows.

В известный преобразователь, содержащий первый, второй, третий и четвертый конденсаторы, первый, второй, третий и четвертый резисторы, блок первичного запуска, первый и второй транзисторы, первый и второй дроссели насыщения, первый, второй, третий и четвертый диоды, трансформатор, первые выводы первого и второго конденсатора подключены к положительному и отрицательному соответственно входам преобразователя, а вторые выводы первого и второго конденсаторов через общую точку соединены с первым выводом второй обмотки трансформатора, первый вывод первого резистора подключен к положительному входу преобразователя, а второй вывод первого резистора и первый вывод третьего конденсатора через общую точку соединены с входом блока первичного запуска, выход которого через третий резистор подключен к первому выводу третьей обмотки трансформатора, второй вывод третьего конденсатора подключен к отрицательному входу преобразователя, коллектор первого транзистора подключен к положительному входу преобразователя, эмиттер к первому выводу первого дросселя, а база ко второму выводу первого дросселя, первому выводу первого диода и через второй резистор к одному из выводов первой обмотки трансформатора, коллектор второго транзистора подключен ко второму выводу второй обмотки трансформатора, эмиттер к отрицательному входу преобразователя, а база к первому выводу второго дросселя, второй вывод второго дросселя подключен к отрицательному входу преобразователя и к одному из выводов третьей обмотки трансформатора, первый вывод второго диода подключен к базе второго транзистора, второй вывод второго диода к отрицательному входу преобразователя, общая точка одного из выводов четвертой и пятой обмоток трансформатора подключена к одному из выводов четвертого резистора нагрузки, а другие выводы четвертой и пятой обмоток трансформатора соединены с входами третьего и четвертого диодов соответственно, катоды третьего и четвертого диодов подключены к другому выводу резистора нагрузки, первый и второй выводы четвертого конденсатора соединены с первым и вторым соответственно выводами четвертого резистора нагрузки, введены дополнительная обмотка второго дросселя с отводом от ее меньшей части, дополнительная, шестая обмотка трансформатора, пятый и шестой диоды, седьмой диод останова, восьмой и девятый диоды, третий силовой дроссель, источник оперативного питания, пятый конденсатор, первый и второй транзисторные ключи, блок совпадения, дифференцирующий блок, компаратор, причем один из выводов пятого диода соединен со вторым выводом первого диода, а другой вывод пятого диода подключен к одному из выводов первой обмотки трансформатора, один из выводов шестого диода соединен со вторым выводом второго диода, а другой вывод шестого диода подключен к одному из выводов третьей обмотки трансформатора, один из выводов дополнительной обмотки второго дросселя соединен с общим проводом оперативного источника питания, а другой через седьмой диод останова - соединен с первым выходом первого транзисторного ключа, второй выход которого соединен с общим проводом питания, а управляющий вход первого транзисторного ключа соединен с выходом блока совпадения, отвод дополнительной обмотки второго дросселя соединен с одним из выходов второго транзисторного ключа, первый управляющий вход которого подключен к выходу дифференцирующего блока и к аноду восьмого диода, катод которого соединен с общим проводом, а второй выход к первому выходу оперативного источника питания, второй выход источника оперативного питания соединен с общим проводом оперативного источника питания и с первым выводом шестой дополнительной обмотки трансформатора, второй вывод которой соединен с входом оперативного источника питания и с первым входом блока совпадения, а второй вход блока совпадения соединен с выходом компаратора, соединенного также с входом дифференцирующего блока, первый вход компаратора соединен с потенциальным выводом четвертого нагрузочного резистора, а второй вход компаратора соединен с источником опорного напряжения, третий силовой дроссель включен в разрыв между объединенными катодами третьего и четвертого диодов и одним из выводов четвертого нагрузочного резистора, девятый диод подключен катодом к общей точке третьего и четвертого диодов, а анод к общей точке четвертой и пятой обмоток трансформатора, пятый конденсатор включен между первым и вторым выводами оперативного источника питания. In a known Converter containing the first, second, third and fourth capacitors, the first, second, third and fourth resistors, the primary start-up block, the first and second transistors, the first and second saturation chokes, the first, second, third and fourth diodes, the transformer, the first the terminals of the first and second capacitors are connected to the positive and negative inputs of the converter, respectively, and the second terminals of the first and second capacitors are connected through a common point to the first terminal of the second transformer winding, the first the output of the first resistor is connected to the positive input of the converter, and the second output of the first resistor and the first output of the third capacitor are connected through a common point to the input of the primary start-up block, the output of which through the third resistor is connected to the first output of the third winding of the transformer, the second output of the third capacitor is connected to the negative input converter, the collector of the first transistor is connected to the positive input of the converter, the emitter to the first output of the first inductor, and the base to the second output the first inductor, the first output of the first diode and through the second resistor to one of the terminals of the first transformer winding, the collector of the second transistor is connected to the second output of the second transformer winding, the emitter to the negative input of the converter, and the base to the first output of the second inductor, the second output of the second inductor the negative input of the converter and to one of the terminals of the third transformer winding, the first terminal of the second diode is connected to the base of the second transistor, the second terminal of the second diode is negative to the converter input, the common point of one of the terminals of the fourth and fifth windings of the transformer is connected to one of the terminals of the fourth load resistor, and the other terminals of the fourth and fifth windings of the transformer are connected to the inputs of the third and fourth diodes, respectively, the cathodes of the third and fourth diodes are connected to the other terminal of the resistor load, the first and second terminals of the fourth capacitor are connected to the first and second respectively terminals of the fourth load resistor, an additional winding of the second Rossel with tap from its smaller part, additional, sixth transformer winding, fifth and sixth diodes, seventh stop diode, eighth and ninth diodes, third power inductor, auxiliary power supply, fifth capacitor, first and second transistor switches, matching unit, differentiating unit , a comparator, wherein one of the terminals of the fifth diode is connected to the second terminal of the first diode, and the other terminal of the fifth diode is connected to one of the terminals of the first winding of the transformer, one of the terminals of the sixth diode is connected to the second terminal one diode, and the other terminal of the sixth diode is connected to one of the terminals of the third winding of the transformer, one of the terminals of the additional winding of the second inductor is connected to the common wire of the operational power source, and the other through the seventh stop diode is connected to the first output of the first transistor switch, the second output of which connected to a common power wire, and the control input of the first transistor switch is connected to the output of the coincidence unit, the tap of the additional winding of the second inductor is connected to one of the outputs of the second an anzistor key, the first control input of which is connected to the output of the differentiating unit and to the anode of the eighth diode, the cathode of which is connected to a common wire, and the second output to the first output of the main power supply, the second output of the main power supply is connected to the common wire of the main power supply and to the first the output of the sixth additional transformer winding, the second output of which is connected to the input of the operational power source and to the first input of the matching unit, and the second input of the matching unit is connected n with the output of the comparator, also connected to the input of the differentiating unit, the first input of the comparator is connected to the potential output of the fourth load resistor, and the second input of the comparator is connected to a source of voltage reference, the third power choke is connected to the gap between the combined cathodes of the third and fourth diodes and one of the terminals the fourth load resistor, the ninth diode is connected by the cathode to the common point of the third and fourth diodes, and the anode to the common point of the fourth and fifth windings of the transformer, the fifth con the capacitor is connected between the first and second terminals of the operational power source.

На фиг.1 и 2 показана функциональная схема преобразователя. Figure 1 and 2 shows a functional diagram of the Converter.

Преобразователь содержит первый конденсатор 1, второй конденсатор 2, первый резистор 3, третий конденсатор 4, блок 5 первичного запуска, первый и второй транзисторы 6 и 7 соответственно, работающие в ключевом режиме, первый и второй частотнозадающие дроссели 8 и 9 (10) насыщения соответственно, первый и второй диоды 11 и 13 соответственно, пятый и шестой диоды 12 и 14 соответственно, трансформатор 15 с шестью обмотками 15¹, 15², 15³, 15⁴, 15⁵, 15⁶, второй и третий токоограничительные резисторы 16 и 17 соответственно, третий, четвертый, девятый диоды 18, 19, и 20 соответственно, третий дроссель 21, четвертый конденсатор 22, четвертый резистор 23 нагрузки, источник 24 оперативного питания, пятый конденсатор 25, первый и второй транзисторные ключи 26 и 27 соответственно, седьмой диод 28 останова, блок 29 совпадения, дифференцирующий блок 30, конденсатор 31 дифференцирующего блока, восьмой диод 33, компаратор 34, источник 35 опорного напряжения, положительный вход 36 и отрицательный вход 37 преобразователя. Первые выводы первого и второго конденсаторов 1 и 2 подключены к положительному и отрицательному входам 36 и 37 соответственно преобразователя, а вторые выводы первого и второго конденсаторов 1 и 2 через общую точку соединены с первым выводом второй обмотки 15² трансформатора 15, первый вывод первого резистора 3 подключен к положительному входу 36 преобразователя, а второй вывод первого резистора 3 и первый вывод третьего конденсатора 4 через общую точку соединены с входом блока 5 первичного запуска, выход которого через третий резистор 17 подключен к первому выводу третьей обмотки 15³ трансформатора, второй вывод третьего конденсатора 4 к отрицательному входу 37 преобразователя, коллектор первого транзистора 6 подключен к положительному входу 36 преобразователя, эмиттер к первому выводу первого дросселя 8, а база ко второму выводу первого дросселя 8, первому выводу первого диода 11 и через второй резистор 16 к одному из выводов первой обмотки 15¹ трансформатора 15, коллектор второго транзистора 7 подключен к эмиттеру первого транзистора 6 и ко второму выводу второй обмотки 15² трансформатора 15, эмиттер к отрицательному входу 37 преобразователя, а база к первому выводу второго дросселя 9, второй вывод второго дросселя 9 подключен к отрицательному входу 37 преобразователя и к одному из выводов третьей обмотки 15³ трансформатора 15, первый вывод второго диода 13 подключен к базе второго транзистора 7, общая точка одного из выводов четвертой и пятой обмоток 15⁴ и 15⁵ трансформатора 15 подключена к одному из выводов четвертого резистора 23 нагрузки, а другие выводы четвертой и пятой обмоток 15⁴ и 15⁵ трансформатора 15 соединены с входами третьего и четвертого диодов 18 и 19 соответственно, катоды третьего и четвертого диодов 18 и 19 подключены через третий силовой дроссель 21 к другому выводу резистора 23 нагрузки, первый и второй выводы четвертого конденсатора 22 соединены с первым и вторым соответственно выводами резистора 23 нагрузки, сердечник второго дросселя 9 насыщения содержит дополнительную обмотку 10 с отводом от ее меньшей части, один из выводов пятого диода 12 соединен со вторым выводом первого диода 11, а другой вывод пятого диода 12 подключен к одному из выводов первой обмотки 15¹ трансформатора 15, один из выводов шестого диода 14 соединен со вторым выводом второго диода 13, а другой вывод шестого диода 14 подключен к одному из выводов третьей обмотки 15³ трансформатора 15, один из выводов дополнительной обмотки 10 второго дросселя 9 соединен с общим проводом оперативного источника 24 питания, а другой через седьмой диод 28 останова соединен с первым выходом первого транзисторного ключа 26, второй выход которого соединен с общим проводом питания, а управляющий вход первого транзисторного ключа 26 соединен с выходом блока 29 совпадения, отвод дополнительной обмотки 10 второго дросселя 9 соединен с одним из выходов второго транзисторного ключа 27, первый управляющий вход подключен к выходу дифференцирующего блока 30, и к аноду восьмого диода 33, катод которого соединен с общим проводом, а второй выход к первому выходу оперативного источника 24 питания, второй выход которого соединен с общим проводом и с первым выводом шестой обмотки 15⁶ трансформатора 15, второй вывод которой соединен с входом оперативного источника 24 питания и с первым входом блока 29 совпадения, а второй вход блока 29 совпадения соединен с выходом компаратора 34, который соединен с входом дифференцирующего блока 30, первый вход компаратора 34 соединен с потенциальным выводом четвертого резистора 23 нагрузки, а второй вход компаратора 34 соединен с источником 35 опорного напряжения, третий силовой дроссель 21 включен в разрыв между объединенными катодами третьего и четвертого диодов 18 и 19 соответственно и одним из выводов четвертого резистора 23 нагрузки, девятый диод 20 подключен катодом к общей точке третьего и четвертого диодов 18 и 19, а анодом к общей точке четвертой и пятой обмоток 15⁴ и 15⁵ трансформатора 15, пятый конденсатор 25 включен между первым и вторым выводами оперативного источника питания 24.The converter comprises a first capacitor 1, a second capacitor 2, a first resistor 3, a third capacitor 4, a primary start-up block 5, first and second transistors 6 and 7, respectively, operating in a key mode, first and second saturation frequency chokes 8 and 9 (10), respectively , the first and second diodes 11 and 13, respectively, the fifth and sixth diodes 12 and 14, respectively, the transformer 15 with six windings 15 ¹ , 15 ² , 15 ³ , 15 ⁴ , 15 ⁵ , 15 ⁶ , the second and third current-limiting resistors 16 and 17 respectively, the third, fourth, ninth diodes 18, 19, and 20 soo Accordingly, the third inductor 21, the fourth capacitor 22, the fourth load resistor 23, the mains supply 24, the fifth capacitor 25, the first and second transistor switches 26 and 27, respectively, the seventh stop diode 28, the matching unit 29, the differentiating unit 30, the differentiating capacitor 31 unit, the eighth diode 33, the comparator 34, the reference voltage source 35, the positive input 36 and the negative input 37 of the Converter. The first terminals of the first and second capacitors 1 and 2 are connected to the positive and negative inputs 36 and 37 of the converter, respectively, and the second terminals of the first and second capacitors 1 and 2 are connected through a common point to the first terminal of the second winding 15 ^{2 of} transformer 15, the first terminal of the first resistor 3 connected to the positive input 36 of the Converter, and the second output of the first resistor 3 and the first output of the third capacitor 4 through a common point are connected to the input of the primary start-up block 5, the output of which is connected through the third resistor 17 ene to the first terminal of the third winding ¹⁵ March transformer, a second terminal of the third capacitor 4 to the negative terminal 37 inverter, a collector of the first transistor 6 is connected to the positive input 36, the converter, the emitter to a first terminal of the first inductor 8, and the base to the second terminal of the first inductor 8, the first the output of the first diode 11 and through the second resistor 16 to one of the terminals of the first winding 15 ^{1 of the} transformer 15, the collector of the second transistor 7 is connected to the emitter of the first transistor 6 and to the second terminal of the second winding 15 ^{2 of the} transformer ORA 15, the emitter to the negative input of the converter 37, and the base to the first output of the second inductor 9, the second output of the second inductor 9 is connected to the negative input 37 of the converter and to one of the terminals of the third winding 15 ^{3 of the} transformer 15, the first output of the second diode 13 is connected to the base 7 of the second transistor, the common point of one of the terminals of the fourth and fifth windings ⁴ and 15 May ¹⁵ of transformer 15 is connected to one terminal of the fourth load resistor 23, and the other terminals of the fourth and fifth windings ⁴ and 15 May ¹⁵ of transformer 15 are connected to inputs tre of the first and fourth diodes 18 and 19, respectively, the cathodes of the third and fourth diodes 18 and 19 are connected through a third power inductor 21 to another terminal of the load resistor 23, the first and second terminals of the fourth capacitor 22 are connected to the first and second respectively terminals of the load resistor 23, the core of the second saturation inductor 9 contains an additional winding 10 with a tap from its smaller part, one of the terminals of the fifth diode 12 is connected to the second terminal of the first diode 11, and the other terminal of the fifth diode 12 is connected to one of the terminals of the first winding ki 15 ^{1 of} transformer 15, one of the terminals of the sixth diode 14 is connected to the second terminal of the second diode 13, and the other terminal of the sixth diode 14 is connected to one of the terminals of the third winding 15 ^{3 of the} transformer 15, one of the terminals of the additional winding 10 of the second inductor 9 is connected to a common the wire of the operational power source 24, and the other through the seventh stop diode 28 is connected to the first output of the first transistor switch 26, the second output of which is connected to a common power wire, and the control input of the first transistor switch 26 is connected to the output unit and 29 coincidence, the tap of the additional winding 10 of the second inductor 9 is connected to one of the outputs of the second transistor switch 27, the first control input is connected to the output of the differentiating unit 30, and to the anode of the eighth diode 33, the cathode of which is connected to a common wire, and the second output to the first the output of the operational power source 24, the second output of which is connected to a common wire and with the first output of the sixth winding 15 ^{6 of the} transformer 15, the second output of which is connected to the input of the operational power source 24 and the first input of the coincidence unit 29, and the second input of the coincidence unit 29 is connected to the output of the comparator 34, which is connected to the input of the differentiating unit 30, the first input of the comparator 34 is connected to the potential output of the fourth load resistor 23, and the second input of the comparator 34 is connected to the reference voltage source 35, the third power inductor 21 is included in the gap between the combined cathodes of the third and fourth diodes 18 and 19, respectively, and one of the terminals of the fourth load resistor 23, the ninth diode 20 is connected by the cathode to the common point of the third and fourth diodes 18 and 19, and a Odom to the common point of the fourth and fifth windings 15 ⁴ and ¹⁵ May transformer 15, the fifth capacitor 25 is connected between the first and second terminals of operational power source 24.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Активным плечом моста преобразователя являются транзисторы 6 и 7, пассивным плечом конденсаторы 1 и 2. В диагональ моста включена вторая обмотка 15² многообмоточного силового трансформатора 15. На переход база-эмиттер каждого из транзисторов 6 и 7, зашунтированный дросселями 8 и 9 насыщения, и двумя диодами 11, 12 и 13, 14, включенными последовательно в обратной полярности к переходу транзистора, через токоограничительные резисторы 16 и 17 подается напряжение возбуждения от отдельных обмоток трансформатора 15. При подаче входного напряжения на преобразователь начинается заряд конденсатора 4 через резистор 3, в момент, когда напряжение на нем достигает уровня, достаточного для срабатывания блока 5 первичного запуска, происходит разряд конденсатора 4 на переход база-эмиттер транзистора 7. В результате устанавливается первое устойчивое состояние преобразователя: транзистор 7 открыт, к дросселю 9 приложено падение напряжения (0,8 В) на переходе база-эмиттер, транзистор 6 закрыт, к дросселю 8 приложено отрицательное падение напряжения на двух диодах 11 и 12 (2 В). Поскольку дроссели 8 и 9 одинаковы, то примерно через четверть периода сердечник дросселя 8 насытится и весь ток обмотки возбуждения будет протекать по дросселю 8, в результате чего напряжение на переходе база-эмиттер становится равным нулю (фиг. 2,B). Через половину периода сердечник дросселя 9 также насытится, ток базы транзистора 7 будет стремиться к нулю, поэтому транзистор 7 закрывается и магнитный поток трансформатора 15 начнет уменьшаться, в результате чего скачком изменяется полярность напряжения в обмотках возбуждения трансформатора 15 (фиг. 2, A, B, C).The active arm of the converter bridge is transistors 6 and 7, the passive arm is capacitors 1 and 2. The second winding 15 ^{2 of the} multi-winding power transformer 15 is included in the diagonal of the bridge. On the base-emitter junction of each of the transistors 6 and 7, shunted by saturation chokes 8 and 9, and two diodes 11, 12 and 13, 14 connected in series in reverse polarity to the junction of the transistor, the excitation voltage from the individual windings of the transformer 15 is applied through current-limiting resistors 16 and 17. When the input voltage is applied to the transformer The charger starts charging the capacitor 4 through the resistor 3, at the moment when the voltage on it reaches a level sufficient to trigger the primary start-up block 5, the capacitor 4 is discharged to the base-emitter junction of the transistor 7. As a result, the first stable state of the converter is established: transistor 7 is open , a voltage drop (0.8 V) is applied to the inductor 9 at the base-emitter junction, the transistor 6 is closed, a negative voltage drop is applied to the inductor 8 on two diodes 11 and 12 (2 V). Since the chokes 8 and 9 are the same, after about a quarter of the period the core of the choke 8 will be saturated and the entire field current will flow through the choke 8, as a result of which the voltage at the base-emitter junction becomes zero (Fig. 2, B). After half the period, the core of the inductor 9 will also be saturated, the base current of the transistor 7 will tend to zero, so the transistor 7 will close and the magnetic flux of the transformer 15 will begin to decrease, as a result of which the polarity of the voltage in the excitation windings of the transformer 15 changes abruptly (Fig. 2, A, B , C).

Транзистор 6 открывается, а на базу транзистора 7 подается запирающее напряжение. Процесс открывания транзисторов 6, (7) происходит форсированно, так как в закрытом состоянии транзистора дроссель 9 (8) насыщен за счет протекания тока обмотки возбуждения 15³ (15¹) к базовому выводу дросселя и, при смене полярности напряжения возбуждения, магнитная энергия, запасенная в дросселе, рассеивается в виде импульса базового тока. В результате начальный ток базы вдвое превышает установившееся значение (фиг. 2,C). Через половину периода процесс переключения транзисторов 6 и 7 повторяется. Напряжение выходных обмоток трансформатора 15 выпрямляется диодами 18 и 19 и подается в виде постоянного напряжения на вход выходного LC фильтра (дроссель 21 и конденсатор 22). Напряжение на конденсаторе 22 и на прямом входе компаратора 34 вследствие заряда через дроссель 21 начинает повышаться (фиг. 2, D). Когда оно превысит величину опорного напряжения, на один из входов блока 29 совпадения подается разрешающее напряжение (2, F). Напряжение на выходе блока 29 совпадения появляется только в тот момент, когда транзистор 7 закрывается и открывается транзистор 6 (фиг. 2, E). Выходное напряжение блока 29 совпадения (фиг. 2, G) откроет транзисторный ключ 26, который закоротит дополнительную повышающую обмотку 10 дросселя 9 и зафиксирует нулевое сопротивление его основной обмотки. Поэтому после запирания транзистора 6 транзистор 7 не открывается, напряжение на входе LC фильтра (дроссель 21, конденсатор 22) исчезает. Однако ток через дроссель 21 за счет запасенной в нем энергии не исчезает, а протекает через диод 20 в резисторе 23 нагрузки, постепенно уменьшаясь. Когда напряжение на резисторе 23 нагрузки станет ниже уровня опорного напряжения, выходное напряжение компаратора 34 (фиг. 2, E) скачком исчезает. Конденсатор 31, заряженный положительным выходным напряжением компаратора 34 через диод 33, разряжаясь через сопротивление 32 и замкнутый выходной ключ компаратора 34, откроет на короткий момент транзисторный ключ 27 (фиг. 2, H). Короткий токовый импульс (фиг. 2, I) пройдет от заряженного конденсатора 25 через дополнительную обмотку 10 дросселя 9, трансформируется в основной обмотке и откроет на короткое время транзистор 7, после чего начнется процесс автогенерации. Напряжение на выходе блока (сопротивление 23) будет изменяться в диапазоне, определяемом в основном гистерезисом срабатывания компаратора 34 (фиг. 2, D).The transistor 6 opens, and a locking voltage is applied to the base of the transistor 7. The process of opening transistors 6, (7) is forced, since in the closed state of the transistor inductor 9 (8) is saturated due to the flow of field current 15 ³ (15 ¹ ) to the base terminal of the inductor and, when the polarity of the excitation voltage is changed, magnetic energy, stored in the inductor, dissipates as a base current pulse. As a result, the initial base current is twice the steady-state value (Fig. 2, C). After half the period, the switching process of transistors 6 and 7 is repeated. The voltage of the output windings of the transformer 15 is rectified by diodes 18 and 19 and is supplied as a constant voltage to the input of the output LC filter (inductor 21 and capacitor 22). The voltage at the capacitor 22 and at the direct input of the comparator 34 begins to increase due to the charge through the inductor 21 (Fig. 2, D). When it exceeds the value of the reference voltage, an enable voltage (2, F) is applied to one of the inputs of the coincidence unit 29. The voltage at the output of the coincidence unit 29 appears only at the moment when the transistor 7 closes and the transistor 6 opens (Fig. 2, E). The output voltage of the coincidence unit 29 (Fig. 2, G) will open the transistor switch 26, which will short-circuit the additional boost winding 10 of the inductor 9 and fix the zero resistance of its main winding. Therefore, after locking the transistor 6, the transistor 7 does not open, the voltage at the input of the LC filter (inductor 21, capacitor 22) disappears. However, the current through the inductor 21 due to the energy stored in it does not disappear, but flows through the diode 20 in the load resistor 23, gradually decreasing. When the voltage across the load resistor 23 falls below the level of the reference voltage, the output voltage of the comparator 34 (Fig. 2, E) abruptly disappears. The capacitor 31, charged with the positive output voltage of the comparator 34 through the diode 33, discharged through the resistance 32 and the closed output key of the comparator 34, will briefly open the transistor switch 27 (Fig. 2, H). A short current pulse (Fig. 2, I) passes from the charged capacitor 25 through the additional winding 10 of the inductor 9, is transformed in the main winding and opens the transistor 7 for a short time, after which the self-generation process begins. The voltage at the output of the block (resistance 23) will vary in the range determined mainly by the hysteresis of the operation of the comparator 34 (Fig. 2, D).

Таким образом, использование изобретения при максимальной простоте схемы обеспечивает надежную гальваническую развязку входных и выходных цепей, полностью исключает возможность появления сквозных токов в переходных режимах, обеспечивает контроль работы преобразователя стабильность выходного напряжения, в широком диапазоне входных напряжений на клеммах 36 и 37 и вариации сопротивления нагрузки 23 при сохранении всех положительных качеств автогенератора-прототипа (высокий КПД, низкое прямое напряжение на транзисторах 6 и 7 в закрытом состоянии, простота схемы). Thus, the use of the invention with the maximum simplicity of the circuit provides reliable galvanic isolation of input and output circuits, completely eliminates the possibility of through-currents in transient modes, provides control of the converter output voltage stability, in a wide range of input voltages at terminals 36 and 37 and variations in load resistance 23 while maintaining all the positive qualities of the prototype oscillator (high efficiency, low forward voltage on transistors 6 and 7 in a closed standing, simplicity of the circuit).

Claims

A DC / DC converter comprising first, second, third and fourth capacitors, first, second, third and fourth resistors, a primary start-up block, first and second transistors, first and second inductors, first second, third and fourth diodes, a transformer, the first terminals of the first and second capacitors are connected to the positive and negative inputs of the converter, respectively, and the second terminals of the first and second capacitors are connected through a common point to the first terminal of the second winding transformer, the first output of the first resistor is connected to the positive input of the converter, and the second output of the first resistor and the first output of the third capacitor are connected through a common point to the input of the primary start-up block, the output of which through the third resistor is connected to the first output of the third transformer winding, the second output of the third capacitor is connected to the negative input of the converter, the collector of the first transistor is connected to the positive input of the converter, the emitter to the first output of the first inductor and to one of the terminals of the first transformer winding, and the base to the second terminal of the first inductor, the first terminal of the first diode and through the second resistor to the other of the terminals of the first transformer winding, the collector of the second transistor is connected to the second terminal of the second transformer winding and to the emitter of the first transistor, the emitter is negative converter input, and the base to the first output of the second inductor, the second output of the second inductor is connected to the negative input of the converter and to one of the terminals of the third transformer winding , the first terminal of the second diode is connected to the base of the second transistor and through the common point to the terminal block of the primary start-up, the second terminal of the second diode to the negative input of the converter, the common point of the fourth and fifth windings of the transformer is connected to one of the terminals of the fourth load resistor, and the other terminals of the fourth and the fifth transformer windings are connected to the anodes of the third and fourth diodes, respectively, the cathodes of the third and fourth diodes are connected to another terminal of the load resistor, the first and second terminals of the fourth of the capacitor are connected to the first and second terminals of the fourth load resistor, characterized in that the core of the second saturation inductor contains an additional winding with tap from its smaller part, an additional sixth transformer winding, the fifth and sixth diodes, the seventh stop diode, the eighth and ninth diodes, third power inductor, auxiliary power supply, fifth capacitor, first and second transistor switches, coincidence unit, differentiating unit and comparator, and one from the terminals of the fifth diode is connected to the second terminal of the first diode, and the other terminal of the fifth diode is connected to one of the terminals of the first transformer winding, one of the terminals of the sixth diode is connected to the second terminal of the second diode, and the other terminal of the sixth diode is connected to one of the terminals of the third transformer winding , one of the terminals of the additional winding of the second inductor is connected to the common wire of the operational power source, and the other through the seventh stop diode is connected to the first output of the first transistor switch, the second output of which the second is connected to the first output of the first transistor switch, the second output of which is connected to a common power wire, and the control input of the first transistor switch is connected to the output of the matching unit, the secondary winding of the second inductor is connected to one of the outputs of the second transistor switch, the first control input of which is connected to the output of the differentiating unit and the anode of the eighth diode, the cathode of which is connected to a common wire, and the second output to the first output of the operational power source, the second output of the opera source The active power supply is connected to the common wire of the operational power supply and to the first output of the sixth additional transformer winding, the second output of which is connected to the input of the operational power supply and the first input of the matching unit, and the second input of the matching unit is connected to the output of the comparator, also connected to the input of the differentiating unit, the first input of the comparator is connected to the potential output of the fourth load resistor, the second input of the comparator is connected to the source of the reference voltage, the third power draw The sel is connected to the gap between the combined cathodes of the third and fourth diodes, and one of the terminals of the fourth load resistor, the ninth diode is connected by the cathode to the common point of the third and fourth diodes, and the anode to the common point of the fourth and fifth windings of the transformer, the fifth capacitor is connected between the first and second conclusions of an operational power supply.