SU1603500A1

SU1603500A1 - Stabilized push-pull d.c. voltage converter

Info

Publication number: SU1603500A1
Application number: SU853841087A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Хандогин; Анатолий Иванович Иванов-Цыганов
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6045; Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1985-01-11
Filing date: 1985-01-11
Publication date: 1990-10-30

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике, в частности к преобразовател м посто нного напр жени . Цель изобретени - упрощение устройства при одновременном обеспечении гальванического разделени входных и выходных цепей. Стабилизированный двухтактный преобразователь посто нного напр жени содержит двухтактный усилитель мощности, выход которого подключен к трансформатору,а вход через дроссель соединен с шинами источника питани , причем к вторичной обмотке трансформатора подключены выпр митель и фильтрующий конденсатор, и узел управлени , включающий в себ формирователь симметричного пр моугольного напр жени , выход которого подключен к входу усилител мощности, и регул тор, управл ющий вход которого подключен к выходу преобразовател через устройство сравнени выходного напр жени преобразовател с опорным. Введена дополнительна обмотка, соединенна с источником посто нного напр жени через регул тор, размещенна на сердечнике трансформатора так, что магнитный потоку основных обмоток, а сердечник трансформатора выполнен из изотропного материала. Формирователь симметричного пр моугольного напр жени выполнен с регулируемой частотой. 1 ил.This invention relates to electrical engineering, in particular, to DC-DC converters. The purpose of the invention is to simplify the device while simultaneously providing galvanic separation of the input and output circuits. The stabilized push-pull DC / DC converter contains a push-pull power amplifier, the output of which is connected to a transformer, and the input is connected to the power supply buses through an inductor, and a rectifier and filter capacitor connected to the secondary winding of the transformer a carbon voltage, the output of which is connected to the input of the power amplifier, and a regulator, the control input of which is connected to the output of the converter through a device GUSTs comparing the output voltage with a reference transducer. An additional winding is introduced, connected to a source of direct voltage through a regulator placed on the core of the transformer so that the magnetic flux of the main windings and the core of the transformer are made of isotropic material. A symmetrical rectangular voltage driver is made with an adjustable frequency. 1 il.

Description

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к преобразовател м посто нного напр жени .This invention relates to electrical engineering, in particular, to DC-DC converters.

Целью изобретени вл етс упрощение устройства при одновременном обеспечении гальванического разделени входных и выходных цепей.The aim of the invention is to simplify the device while ensuring galvanic separation of the input and output circuits.

На чертеже показан пример выпол- нени стабилизированного двухтактного преобразовател посто нного напр жени с усилителем мощности, выполненным по схеме двухтактного усилител со средней точкой трансформатора .The drawing shows an example of the implementation of a stabilized push-pull DC / DC converter with a power amplifier made according to the scheme of a push-pull amplifier with a midpoint of a transformer.

Преобразователь состоит из двухтактного усилител 1, ВЕ,полненного на трансформаторе 2 со средней точкой и се.рдеч)шком из изотропного материала , подключенного через дроссель 3 к источнику посто нного напр жени , а к вторичной обмотке 4 трансформатора 2 подключены т-ыпр митель 5 и фильтруюидтй конденсатор 6. Формирователи . 7 симметричного пр моугольногоThe converter consists of a push-pull amplifier 1, BE, which is filled on a transformer 2 with a midpoint and sereddechkom from isotropic material, connected via a choke 3 to a constant voltage source, and the secondary transmitter 5 is connected to the secondary winding 4 of transformer 2 and filter capacitor 6. Shapers. 7 symmetric rectangular

О5 ОO5 O

оо елoo ate

напр жени выходом подктсучен к входу двухтактного усилител 1 мощности. Дополнительна обмотка 8, размещенна на сердечнике трансформатора 2, со- единена с источником посто нного на- П() жени через регул тор 9, управл ю- Щ1|1й вход которого подключен к выходу п|)еобразовател через устройство 10 с)авнени выходного напр жени преобр зоватеп с опорным. I I Формирователь 7 симметричного п 5 моугольного напр жени может быть в|)толнен с регулируемой частотой.the output voltage is connected to the input of the push-pull power amplifier 1. Additional winding 8, placed on the core of the transformer 2, is connected to the source of constant power () through regulator 9, controllable by Sch1 | 1st input of which is connected to the output n |) of the generator through the device 10 s) output output stresses are transformed with support. I I The shaper 7 of a symmetric n 5 carbon voltage can be filled at an adjustable frequency.

1 Преобразователь работает следующи:м орразом.1 The converter works as follows: m orraz.

1 При подаче на вход устройства посто нного напр жени и, соответственно , при симметричном пр моугольном на п|) жении от формировател 7 трансфор- . усилител 1 мощности попере- JMJeHHo наход тс в провод щем и закры- тЬм состо ни х. Причем с выхода уст- ;рЬйства через устройство 10 сравнени передаетс открьшаюпрй сигнал на вход регул тора 9. Регул тор 9 открывает- с| ,.и через дополнительную обмотку 8 н|ачинает протекать ток, вызывающий в| сердечнике тра нсформатора возник- нЬвение поперечной индукции By (Bjf 1 When applied to the input of a device of a constant voltage and, accordingly, with a symmetric rectangular on п) from the former 7 transformer. power amplifier 1 transversely JMJeHHo is in the conductive and closed states. Moreover, from the output of the device through the comparison device 10, a open signal is transmitted to the input of the regulator 9. The regulator 9 opens - with | , .and through the additional winding 8 n | a current flowing, causing in | the core of the transformer, the occurrence of transverse induction By (Bjf

1 (11 Un T-- , где I - ток через реМ I i ери1 (11 Un T--, where I is the current through peM I i eri

г|ул тор 9; Wo - число витков в допол- 1 тельной обмотке 8; 1. ср - средн релина магнитной силовой линии. Тогда ;н(ндукци , определ ема основными об- Нотками трансформатора,g | ul tor 9; Wo is the number of turns in the additional winding 8; 1. Wed - average reline magnetic field line. Then; n (nduktsi, defined by the main subjects of transformer notes,

В,AT,

IT JLIT JL

ВуДWoo

В2AT 2

(1)(one)

4545

При отсутствии тока, протекающего через регул тор 9, индукци в сердечнике будет измен тьс от -Вр до +Вр,, где ./Bp(lBg. При по влении тока,In the absence of current flowing through regulator 9, induction in the core will vary from -Bp to + Bp, where ./Bp (lBg. When current appears,

протекающего через регул тор, часть йолупёриода индукци в сердечнике tpaнcфopмaтopa посто нна и определ етс равенством (1), т.е., сердечник Трансформатора будет насьщен. На этом йтапе напр жени на обмотках трансформатора равны нулю, а через дроссель 3 протекает ток, обес печиваюп ий накопление энергиис При переключении транзисторов усилител 1 мощности энерги , накопленна в дросселе 3, 5 через трансформатор 2 передаетс в ф1тьтрующий конденсатор бив нагрузку „Flowing through the regulator, a part of the yoluperiod induction in the transponder core is constant and is determined by equality (1), i.e., the core of the Transformer will be full. The voltage on the transformer windings is zero at this end, and a current flows through the inductor 3, ensuring energy accumulation. When switching the transistors of the amplifier 1, the energy accumulated in the inductor 3, 5 is transferred through transformer 2 to the output capacitor of the capacitor.

5050

Напр жение на выходе устройства в режиме непрерывных токов определ етс следуюп1им условием:The output voltage of the device in continuous current mode is determined by the following condition:

U8bix U8bix

1one

77

5 five

д 5 d 5

00

5five

00

4545

5 five

00

где п - коэффициент трансформацииwhere n is the transformation ratio

трансформатора 2; V - скважность (отношение времени пребывани трансформатора в насыщенном состо нии к полупериоду ) .transformer 2; V is the duty cycle (the ratio of the transformer residence time in a saturated state to a half-period).

При изменении подмагничивающего тока через дополнительную обмотку 8 измен етс величина У , Следовательно, :;; измен етс выходное напр жение устройства . При замьпсании цепи обратной св зи с. использованием устройства 10 сравнени выходное напр жение будет поддерживатьс на заданном уровне.When changing the magnetizing current through the additional winding 8, the value of Y changes; Consequently,: ;; The output voltage of the device changes. When the feedback circuit is closed, c. using a comparison device 10, the output voltage will be maintained at a predetermined level.

Дл обеспечени оптимального режима регулировани и повьшшни КПД количество витков дополнительной обмотки Wg выбираетс максимально возможным , тогда при импульсных воздействи х дестабилизирующих факторов (например , всплески входного напр жени ) индуктивность этой обмотки не позво- л ет быстро реагировать на возмущени .In order to ensure the optimal control mode and increase the efficiency, the number of turns of the additional winding Wg is chosen to be as high as possible; then, for pulsed effects of destabilizing factors (for example, input voltage surges), the inductance of this winding does not allow a quick response to disturbances.

Если формирователь 7 выполнен с регулируемой частотой, то при быстрых изменини х входного напр жени действует дополнительный параметрический контур.. При резком увеличении входного напр жени увеличиваетс частота формировател 7 симметричного пр моугольного напр жени , что приводит к сокращению времени пребьшани сердечника трансформатора в насьщ1енном состо нии (уменьшению У ), а следовательно , к поддержанию посто нства выходного напр жени . Параметрический контур может отрабатывать пульсации входного напр же ни , а компенсационный контур регулировани поддерживает необходимую- стабильность выходно- го напр жени .If the driver 7 is made with an adjustable frequency, then with rapid changes in the input voltage, an additional parametric circuit operates. With a sharp increase in the input voltage, the frequency of the symmetric rectangular voltage generator 7 increases, which leads to a reduction in the duration of the transformer core in a permanent condition (decrease Y) and, consequently, to maintain the output voltage constant. The parametric circuit can handle the ripple of the input voltage, and the compensation control circuit maintains the necessary stability of the output voltage.

Наиболее прост в peaлизaIJ и формирователь 7 симметричного пр моугольного напр жени , выполненный по схеме автогенератора с магнитньм перек- лючаюищм элементом - автогенератор Роэра с переключаюи им дросселем, дополнительным трансформатором. Частота переключени ,у таких генераторов пропорциональна изменени ю питающего The simulator of the 7 symmetric rectangular voltage, made according to the circuit of the autogenerator with a magnetic switch element — Roer’s autogenerator with the switching of a choke and an additional transformer, is the simplest in the analysis of IJ. The switching frequency of such generators is proportional to the change in the supply

(входного) напр жени , что позвол ет использовать их в данном устройстве. Дл обеспечени более широкого динамического диапазона по частоте между автогенератором и входом устройства может быть введен дополнительный линейный или импульсный регул тор с управл ющим входом, что позвол ет улучшить качество выходного напр жени , Двухтактньш усилитель мощности может быть выполнен и по мостовой схеме.(input) voltage, which allows their use in this device. To provide a wider dynamic range in frequency between the oscillator and the device input, an additional line or pulse regulator with a control input can be introduced, which allows to improve the quality of the output voltage. A two-phase power amplifier can also be made using a bridge circuit.

66

Наиболее оптимальной геометрией дл сердечника трансформатора может быть отечественна чашечна (челнок) геометри ферритовых сердечников типа ОБ или зарубежна (фирма Битор).The optimal geometry for the transformer core can be a domestic cup (shuttle) geometry of ferrite cores of type OB or foreign (Bitor company).

Использование предлагаемого изобретени позвол ет упростить алгоритм управлени силовыми элементами, схему Q управлени при одновременном обеспечении гальванического разделени входных и выходных цепей и высокого качества выходного напр жени .The use of the invention makes it possible to simplify the control algorithm of the power elements, the Q control circuit while simultaneously ensuring the galvanic separation of the input and output circuits and the high quality of the output voltage.

,.,

Claims

'1. A STABILIZED TWO-STAGE DC-CONVERTER, containing a push-pull power amplifier, the output of which. it is connected to the transformer, and the input through the inductor is connected by power supply buses, and a rectifier and a filtering capacitor, and a control unit, which includes a symmetrical straight driver, are connected to the secondary winding of the transformer

The invention relates to electrical engineering, in particular to DC / DC converters.

The aim of the invention is to simplify the device while providing galvanic separation of input and output circuits.