[go: up one dir, main page]

SU752665A1 - Controllable voltage converter - Google Patents

Controllable voltage converter Download PDF

Info

Publication number
SU752665A1
SU752665A1 SU782632604A SU2632604A SU752665A1 SU 752665 A1 SU752665 A1 SU 752665A1 SU 782632604 A SU782632604 A SU 782632604A SU 2632604 A SU2632604 A SU 2632604A SU 752665 A1 SU752665 A1 SU 752665A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
voltage
transformer
converter
key element
Prior art date
Application number
SU782632604A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Антонович Кусков
Сергей Иванович Галас
Олег Николаевич Красников
Борис Яковлевич Сукачев
Original Assignee
Предприятие П/Я А-7160
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я А-7160 filed Critical Предприятие П/Я А-7160
Priority to SU782632604A priority Critical patent/SU752665A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU752665A1 publication Critical patent/SU752665A1/en

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

1one

Изобретение относитс  к электротехнике, а именно к стабилизированным нреобразовател м напр жени , и может найти применение в автоматике и вычислительной технике в блоках питани  радиоэлектроп- 5 ной аипаратуры.The invention relates to electrical engineering, in particular to stabilized voltage transducers, and can be used in automation and computer technology in radioelectric power supply units.

Известны устройства, содержащие ключевой элемент, задающий генератор, силовой трансформатор, схему управлени  и трансформатор гальванической разв зки в ю цепн обратной св зи (I, 2.Devices are known that contain a key element, a master oscillator, a power transformer, a control circuit, and a galvanic isolation transformer in a feedback circuit (I, 2.

К недостаткам указанных устройств относитс  возможность по влени  перенапр жений на выходе при коммутации нагрузки , а также при включении питани . Это is обсто тельство обусловлено наличием в цепи обратной св зи устройств разв зывающего трансформатора, выходное напр жение которого исчезает как при сквал ности импульсов на выходе схемы управле- 90 ни  равной нулю, так и равной единице. Это нарушает рюрмальную работу схемы управлени  и приводит к снижению надежности этих устройств.The disadvantages of these devices include the possibility of the appearance of overvoltages at the output when the load is switched, as well as when the power is turned on. This is due to the presence in the feedback circuit of an isolation transformer device, the output voltage of which disappears both when the squall pulses at the output of the control circuit are equal to zero and equal to one. This disrupts the lifespan of the control circuit and reduces the reliability of these devices.

Наиболее близким по технической сущ- 25 ности к предлагаемому  вл етс  регулируемый транзисторный преобразователь, управл емый тактовым генератором 3. Этот регулируемый транзисторный преобразователь посто нного напр жени , уп- 30The closest in technical essence to the present invention is an adjustable transistor converter controlled by a clock generator 3. This adjustable constant-voltage transistor converter is 30

равл емыи тактовым генератором, имеет гальванически разв занные вход и выход. Меладу входным и выходным контурами находитс  силовой трансформатор, а с выходной цепью гальванически св зана регулирующа  схема, предназначенна  дл  управлени  коэффициентом заполнени  имнульсов в пусковой полукольцсвой схеме. Последн   воздействует на один плн несколько расположенных во входном контуре исполнительных транзисторов в зависимости от результата сравнени  треугольного и посто нного напр жений в дифференциальном усилителе. Формируемые в результате сравнени  имиульсы напр жени  через трансформатор воздействуют на тактовый генератор, измен   скважность его выходных сигналов. НелТостатком указанного устройства  вл етс  наличие длительных перенапр жений на выходе преобразовател  при коммутации нагрузки, а также при включен П1 питани , что нарушает его устойчивую работу и снижает иадел ность .It has a clock generator, it has galvanically developed input and output. A power transformer is located at the input and output circuits, and an output circuit is galvanically connected to the output circuit to control the fill ratio of the pulses in the starting semi-circular circuit. The latter acts on one of the several transistors located in the input circuit depending on the result of the comparison of the triangular and constant voltages in the differential amplifier. The voltage emulsions generated through a comparison through a transformer affect the clock generator by changing the duty cycle of its output signals. The power of this device is the presence of long-lasting overvoltages at the output of the converter when the load is switched, as well as when the power supply P1 is turned on, which violates its stable operation and reduces the reliability.

Указанный недостаток обусловлен следующим . В установившемс  режиме работы на вход трансформатора гальванической разв зки поступает сигнал с выхода порогового устройства, скважность которого определ етс  .мол:ентамн равенства опорного напр жени  и суммы выходного и пилообразного напр жени , формируемого генератором пилообразного напр жени . Напр жение, снимаемое с выходной обмотки трансформатора гальванической разв зки , воздействует через исполнительный транзистор на тактовый генератор, определ   тем самым врем  открытого и закрытого состо ни  ключевого элемента.This disadvantage is due to the following. In the established mode of operation, the input of the transformer of galvanic uncoupling receives a signal from the output of the threshold device, the duty cycle of which is determined by mol: tentam equal to the reference voltage and the sum of the output and sawtooth voltage generated by the sawtooth generator. The voltage removed from the output winding of the galvanic isolation transformer acts through the actuator transistor on the clock generator, thereby determining the open and closed state of the key element.

При резкой коммутации тока нагрузки, например, при сбросе, энерги , накопленна  в накопительном дросселе, передаетс  в нагрузку, вызыва  выброс выходного напр жени . Если амплитуда этого выброса превышает амплитуду пилообразного напр жени , на выходе порогового устройства возникает перепад напр жений большой длительности, равной длительности переходного процесса. Если посто нна  времени трансформатора гальванической разв зки меньше времени переходного нроцесса на выходе преобразовател , что обычно вынолн етс  на практике в цел х снижени  габаритов и массы трансформатора гальванической разв зки, его сердечник насыш ,аетс , импульсы на его выходной обмотке исчезают, что приводит к работе ключевого элемента с максимальным коэффициентом заполнени , определ емым тактовым генератором. В результате напр жение на выходе преобразовател  возрастает до значени , определ емого коэффициентом трансформации силового трансформатора и значением напр жени  питани  и сохран етс  таким неопределенно долгое врем .With a sudden switching of the load current, for example, with a discharge, the energy accumulated in the storage choke is transferred to the load, causing an output voltage surge. If the amplitude of this surge exceeds the amplitude of the sawtooth voltage, a voltage drop of long duration, equal to the duration of the transient process, occurs at the output of the threshold device. If the time constant of the galvanic isolation transformer is less than the transitional process time at the output of the converter, which is usually done in practice in order to reduce the size and weight of the galvanic isolation transformer, its core is thick, the pulses on its output winding disappear, which leads to operation of the key element with the maximum fill ratio determined by the clock generator. As a result, the voltage at the output of the converter rises to a value determined by the transformation ratio of the power transformer and the value of the supply voltage, and remains so indefinitely for a long time.

При включении питани , если скорость нарастани  выходного напр жени  превышает скорость нарастани  напр жени  онорного источника порогового устройства, также возмол но исчезновение импульсов на выходе разв зываюш.его трансформатора , что приводит к неустойчивой и ненадежной работе устройства.When the power is turned on, if the rate of increase of the output voltage exceeds the rate of increase of the voltage of the onor source of the threshold device, the impulses at the output of the transformer of its transformer may also disappear, which leads to unstable and unreliable operation of the device.

Целью изобретени   вл етс  повышение устойчивости работы преобразовател  и уменьшение габаритов и массы разв зывающего трансформатора.The aim of the invention is to increase the stability of the converter and to reduce the size and weight of the isolation transformer.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в регулируемом преобразователе напр жени  с гальванической разв зкой входа и выхода, содержанием ключевой элемент, вход которого соединен с выходом тактового генератора, силовой трансформатор, первична  обмотка которого включена последовательно с ключевым элементом в цень нервнчного источника питани , а ко вторичной обмотке подключен выпр митель с фильтром, нороговый узел, вход которого соединен с выходом преобразовател  и формирователем пилообразного напр жени , а выход подключен к нервичной обмотке разв зываюш;его трансформатора, вторична  обмотка которого соединена с управл юш им входом тактового генератора, силовой трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, один вывод которой соединен с выходом преобразовател , а второй вывод через дополнительный диод подключен к первому выводу первичной обмотки разв зывающего трансформатора, второй вывод которой соединен через выход порогового узла с первым выводом дополнительной обмотки трансформатора. Это позвол ет при по влении перенапр жени  на выходе преобразовател  обеснечить переключепие разв зывающего трансформатора с частотой тактового генератора даже при посто нном сигнале на выходе порогового устройства.The goal is achieved by the fact that in a regulated voltage converter with galvanic isolation of input and output, the content of a key element, the input of which is connected to the output of a clock generator, a power transformer, the primary winding of which is connected in series with the key element a secondary rectifier with a filter is connected to the secondary winding, a power supply node, the input of which is connected to the output of the converter and the sawtooth voltage former, and the output is connected to a nervous its transformer, the secondary winding of which is connected to the control of the clock generator, the power transformer is equipped with an additional winding, one output of which is connected to the output of the converter, and the second output through an additional diode connected to the first output of the primary winding of the transformer, the second the output of which is connected through the output of the threshold node with the first output of the additional winding of the transformer. This allows the occurrence of overvoltage at the output of the converter to decouple the switching of the transformer with the frequency of the clock generator, even with a constant signal at the output of the threshold device.

В результате этого коэффициент заполнени  импульсов ключевого элемента уменьшаетс  практически до нул , нривод  к мгновенной отработке возмущени  и снижению выходного напр жени  до номинального значени . Это существенно повышает устойчивость работы преобразовател , улучшает его надежность и быстродействие .As a result, the fill factor of the pulses of the key element decreases to almost zero, which means that the instantaneous perturbation and reduction of the output voltage to the nominal value is instantaneous. This significantly increases the stability of the converter, improves its reliability and speed.

Кроме того, длительность импульсов, передаваемых разв зывающим трансформатором в предлагаемом устройстве примерно в 10 раз, меньше, чем в известном устройстве , что позвол ет существенно уменьшить габариты и массу разв зывающегоIn addition, the duration of the pulses transmitted by the isolating transformer in the proposed device is about 10 times less than in the known device, which makes it possible to significantly reduce the size and mass of the isolating signal.

трансформатора.transformer.

На чертеже представлена функциональна  схема предлагаемого устройства.The drawing shows a functional diagram of the device.

Регулируемый нреобразователь напр жени  содержит ключевой элемент 1, входAdjustable voltage converter contains key element 1, input

которого соединен с выходом тактового геiiepaTOpa 2, силовой трансформатор 3, первична  обмотка 4 которого включена последовательно с ключевым элементом 1 в цепь первичного источника питапи , а коwhich is connected to the output of clock geiepaTOpa 2, power transformer 3, the primary winding 4 of which is connected in series with the key element 1 in the circuit of the primary source of the pitapi, and

вторичной обмотке 5 подключен выпр митель 6 с фильтром 7, иороговый узел 8, вход которого соединен с выходом иреобразовател  и фор.мирователем 9 пилообразного напр жени , а выход подключен кThe secondary winding 5 is connected to a rectifier 6 with a filter 7, and a threshold node 8, the input of which is connected to the output of the converter and the former 9 of the sawtooth voltage, and the output is connected to

первичной обмотке 10 разв зывающего трансформатора 11, вторична  обмотка 12 которого соединена с управл ющим входом тактового генератора 2. Силовой трансформатор 3 снабжен дополнительной обмоткойthe primary winding 10 of the isolation transformer 11, the secondary winding 12 of which is connected to the control input of the clock generator 2. The power transformer 3 is provided with an additional winding

13, один вывод которой соединен с выходом преобразовател , а второй вывод через дополнительный диод 14 подключен к первому выводу первнчной обмотки 10 разв зывающего трансформатора 11, второй вывод которой соедииен с выходом порогового узла 8.13, one output of which is connected to the output of the converter, and the second output through an additional diode 14 is connected to the first output of the primary winding 10 of the isolating transformer 11, the second output of which is connected to the output of the threshold node 8.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.

В установившемс  режиме работы напр жение на выходе тактового генератора 2 открывает ключевой элемент 1 и на первичной обмотке 4 силового трансформатора 3 формируетс  напр жение. Это напр жение трансформируетс  во вторичную обмотку 5 и через выпр митель 6 и фильтр 7In a steady state of operation, the voltage at the output of the clock generator 2 opens the key element 1 and a voltage is formed on the primary winding 4 of the power transformer 3. This voltage is transformed into the secondary winding 5 and through the rectifier 6 and the filter 7

передаетс  на выход преобразовател . На входе порогового узла 8 происходит суммирование выходного напр жени  преобразовател  и пилообразного напр жени , формируемого формирователем 9 пилообразного напр жени . Сумма этих напр жений сравниваетс  с опорным напр жением порогового узла 8.is transmitted to the output of the converter. At the input of the threshold node 8, the output voltage of the converter and the sawtooth voltage generated by the sawtooth voltage generator 9 is summed up. The sum of these voltages is compared with the reference voltage of the threshold node 8.

В течение времени, когдаDuring the time when

вых + ,out +,

где f/вых - выходное напр жение преобразовател ;where f / out is the output voltage of the converter;

/JV - амплитуда напр жени  на выходе формировател  9; Uon - напр жение опорного источника порогового узла 8,JV is the voltage amplitude at the output of the imager 9; Uon is the voltage of the reference source of the threshold node 8,

на входе выходного транзистора порогового устройства 8 отсутствует напр жение, и он закрыт. При достижении пилообразным напр жением зиачени , при которомThere is no voltage at the input of the output transistor of the threshold device 8, and it is closed. When a sawtooth voltage reaches, at which

Bb.x + ,Bb.x +,

КО входу выходного транзистора порогового узла 8 прикладываетс  отпирающее напр жение , которое открывает указанный транзистор. Поскольку выходной каскад порогового узла 8 запитан от дополнительной обмотки 13 силового трансформатора 3 через доиолнительный диод 14, напр жение на которой синфазно с напр л ением на первичной обмотке 4 силового трансформатора 3, к первичной обмотке 10 разв зывающего трансформатора 11 прикладываетс  напр жение, которое трансформируетс  в его вторичную обмотку 12 и прикладываетс  к управл ющему входу тактового генератора 2. В результате напр жение на входе ключевого элемента 1 исчезает и последний закрываетс  через врем , определ емое временем рассасывани  неосновных носителей. При этом на первичной обмотке 19 разв зывающего трансформатора 11 формируетс  импульс, длительиость которого определ етс  только временем выключени  ключевого элемента. При резкой коммутации нагрузки, например при сбросе, энерги , накопленна  в накопительном элементе фильтра 7, передаетс  в нагрузку, вызыва  резкое увеличение выходного напр жени . Если амплитуда этого переходного процесса превыщает размах пилообразного напр жени , т. е.A gate voltage is applied to the input of the output transistor of the threshold node 8, which opens the specified transistor. Since the output stage of the threshold node 8 is powered from the auxiliary winding 13 of the power transformer 3 through a supplementary diode 14, the voltage on which is in phase with the voltage on the primary winding 4 of the power transformer 3, a voltage is applied to the primary winding 10 of the isolation transformer 11, which is transformed into its secondary winding 12 and is applied to the control input of the clock generator 2. As a result, the voltage at the input of the key element 1 disappears and the latter closes after a time determined by the resorption time of minority carriers. In this case, an impulse is formed on the primary winding 19 of the isolation transformer 11, the duration of which is determined only by the turn-off time of the key element. During an abrupt commutation of the load, for example during a reset, the energy accumulated in the storage element of the filter 7 is transferred to the load, causing a sharp increase in the output voltage. If the amplitude of this transient process exceeds the range of the saw-tooth voltage, i.e.

,,,,

на входе выходиого транзистора порогового узла 8 возникает длительный перепад напр жени , открывающий указанный транзистор. В момент формировани  на выходе тактового генератора 2 следующего отпирающего импульса, ключевой элемент 1 открываетс  и на дополнительной обмотке 13 силового трансформатора 3 формируетс  напр жение, которое прикладываетс  к первичной обмотке 10 разв зывающего трансформатора 11, трансформируетс  в его вторичную обмотку 12 и подаетс  на управл ющий вход тактового генератора 2, выключа  последний. В результате на входе ключевого элемента 1 формируетс  отпирающий импульс, длите.чьность которого определ етс  только быстродействием схемы управлени . При этом ключевой элемент 1 оказываетс  открытым в течение времени, определ емого суммарной задерлчкой схемы управлени  и ключевого элемента, что приводит к резкому уменьшению коэффициента заполнени  импульсов ключевого элемента 1 и снижению выходного напр жени  до номинального значени .A long voltage drop occurs at the input of the output transistor of the threshold node 8, which opens the specified transistor. At the moment of formation at the output of the clock generator 2 of the next unlocking pulse, the key element 1 opens and a voltage is formed on the additional winding 13 of the power transformer 3, which is applied to the primary winding 10 of the isolation transformer 11, is transformed into its secondary winding 12 and is applied to the control input clock generator 2, turning off the last. As a result, a trigger pulse is formed at the input of the key element 1, the length of which is determined only by the speed of the control circuit. In this case, the key element 1 is open for a time determined by the total delay of the control circuit and the key element, which leads to a sharp decrease in the pulse factor of the key element 1 and the output voltage to decrease to the nominal value.

При включении преобразовател , если скорость нарастани  выходного напр жени  превьилает скорость нарастани  напр жени  опорного источника, процессы, происход щие в преобразователе, аналогичны описанным выще.When the converter is turned on, if the rate of increase of the output voltage exceeds the rate of increase of the voltage of the reference source, the processes occurring in the converter are similar to those described above.

Таким образом, предложенное устройство позвол ет обеспечить переключение разв зывающего трансформатора при посто нном сигнале на выходе порогового устройства . При этом коэффициент заполнени  импульсов ключевого элемента уменьщаетс  практически до нул , привод  к мгновенной отработке возмущени . Это позвол ет практически полностью исключить перенапр жени  на выходе преобразовател  и тем самым повысить устойчивость егоThus, the proposed device allows switching of the isolation transformer at a constant signal at the output of the threshold device. At the same time, the fill factor of the pulses of the key element decreases almost to zero, resulting in an instant perturbation of the disturbance. This makes it possible to almost completely eliminate overvoltages at the output of the converter and thereby increase its stability.

работы, надел ность и быстродействие.work, allotment and speed.

Кроме того, предложенное устройство позвол ет примерно в 10 раз уменьщить габариты II массу разв зывающего трансформатора . Это обсто тельство обусловленоIn addition, the proposed device makes it possible to reduce dimensions II by about 10 times the mass of the isolation transformer. This circumstance is due to

тем, что длительность импзльсов, передаваемых разв зывающим трансформатором, равиа длитev ьнocти задержки на выключение ключевого элемента, определ емой временем рассасывани  неосновных носителей , значение которого равно 0,1 - 1 мкс. дл  современных мощных транзисторов. В известном же устройстве максимальна  длительность импульсов, передаваемых разв зывающим траисформатором, составл ть половину периода колебаний тактового генератора, что при частоте 50 кГц составл ет 10 мкс. Уменьщение длительности импульса в 10 раз, по сравнению с известным устройством позвол ет во столько раз уменьщить сечение сердечника разв зывающего трансформатора, а следовательно , и его массу и габариты.The fact that the duration of pulses transmitted by the isolating transformer is equal to the delay time for switching off the key element, determined by the resorption time of minority carriers, the value of which is 0.1–1 µs. for modern powerful transistors. In the known device, the maximum duration of the pulses transmitted by the transmitting transformer is half the oscillation period of the clock generator, which, at a frequency of 50 kHz, is 10 microseconds. A reduction in the pulse duration by a factor of 10, as compared with the known device, makes it possible to decrease the cross section of the core of the transformer, and, consequently, its mass and dimensions.

Указанные обсто тельства выгодно отличают предлагаемое устройство от известного .These circumstances favorably distinguish the proposed device from the known one.

Claims (3)

1. Патент США № 3818306, кл. 321-2, 1974.1. US patent No. 3818306, cl. 321-2, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР № 433607, Н 02М 3/335, 1974.2. USSR Author's Certificate No. 433607, H 02M 3/335, 1974. 3.За вка ФРГ № 2226689, кл. Н 02Р 13/22, 1974.3. Forward Germany No. 2226689, cl. H 02 P 13/22, 1974.
SU782632604A 1978-06-19 1978-06-19 Controllable voltage converter SU752665A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782632604A SU752665A1 (en) 1978-06-19 1978-06-19 Controllable voltage converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782632604A SU752665A1 (en) 1978-06-19 1978-06-19 Controllable voltage converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU752665A1 true SU752665A1 (en) 1980-07-30

Family

ID=20771819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782632604A SU752665A1 (en) 1978-06-19 1978-06-19 Controllable voltage converter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU752665A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4323961A (en) Free-running flyback DC power supply
US5424933A (en) Resonant forward converter circuit with control circuit for controlling switching transistor on and off times
US6671189B2 (en) Power converter having primary and secondary side switches
US5126931A (en) Fixed frequency single ended forward converter switching at zero voltage
US6594161B2 (en) Power converter having independent primary and secondary switches
CA1069177A (en) Constant current series-switching regulator
EP1573888B1 (en) Adaptive leading edge blanking circuit
US7295449B2 (en) Simple switched-mode power supply with current and voltage limitation
US10298110B2 (en) Power converter controller with stability compensation
US11451152B2 (en) Active clamp circuit with steering network
US3515974A (en) Dc to dc power supply with isolated control circuit
US4646217A (en) Multiple outputs switching power supply
US5995382A (en) Self-oscillation type switching power supply
US4148097A (en) DC to DC converter utilizing current control for voltage regulation
US4392172A (en) Reactive snubber for inductive load clamp diodes
DE60114255T2 (en) Power supply with synchronized switch-on mode
JPS6126304B2 (en)
US4605997A (en) Switch mode converter and improved deadband control therefor
EP0767528A2 (en) Tuned switch-mode power supply with current mode control
SU752665A1 (en) Controllable voltage converter
US4744020A (en) Switching mode power supply
WO2003043166A1 (en) Leading edge modulator for post regulation of multiple output voltage power supplies
EP0147040B1 (en) Dc-dc converter
EP0008539A1 (en) Regulated DC power supply circuits
JPH0147117B2 (en)