[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2769854C1 - Method of assembling power part of voltage converters - Google Patents

Method of assembling power part of voltage converters Download PDF

Info

Publication number
RU2769854C1
RU2769854C1 RU2021104485A RU2021104485A RU2769854C1 RU 2769854 C1 RU2769854 C1 RU 2769854C1 RU 2021104485 A RU2021104485 A RU 2021104485A RU 2021104485 A RU2021104485 A RU 2021104485A RU 2769854 C1 RU2769854 C1 RU 2769854C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transformer
voltage
power
converter
power part
Prior art date
Application number
RU2021104485A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Леонидович Негреба
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "АЕДОН"
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 Общество с ограниченной ответственностью "АЕДОН" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "АЕДОН"
Priority to RU2021104485A priority Critical patent/RU2769854C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2769854C1 publication Critical patent/RU2769854C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to converting equipment, in particular to single-ended voltage converters with galvanic isolation, converting direct voltage to direct voltage, and can be used in power supply systems of radio engineering, automation and computer equipment. Method of assembling a power part of a voltage converter, comprising a magnetic conductor of a transformer, primary and secondary windings, input capacitors, an electronic switch, a power rectifier, output capacitors and polygons, connected to negative poles of input and output voltage, characterized by that the magnetic conductor of the transformer is made in the form of a combination of a U-shaped core and a closing plate or two U-shaped cores, wherein the primary and secondary windings, electronic switch and power rectifier are located completely or partially between rods of magnetic conductor of transformer, and arrangement of elements of arrangement of converter is symmetrical relative to longitudinal axis of magnetic conductor of transformer. Proposed method of layout of the power part of the voltage converter comprises bypass rectifiers and throttle arranged in symmetry about transformer magnetic core lengthwise axis.
EFFECT: increase in the arsenal of means in terms of creating the power part arrangements of single-cycle flyback and forward voltage converters with galvanic isolation, allowing to obtain a high-tech small-sized product with a reduced level of radiated and in-phase conducted radio interference.
1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности, к однотактным преобразователям напряжения с гальванической развязкой, преобразующим постоянное напряжение в постоянное, и может быть использовано в системах электропитания устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники.The invention relates to converting technology, in particular, to single-cycle voltage converters with galvanic isolation, converting direct voltage into direct voltage, and can be used in power supply systems for radio engineering, automation and computer technology devices.

Известны схемы однотактных обратноходовых преобразователей напряжения (ECEN4517 http://ecee.colorado.edu/~ecen4517/materials/flyback.pdf), в общем виде представляющих собой преобразователи, запасающие энергию в магнитопроводе силового трансформатора во время замкнутого состояния электронного ключа, а затем передающие эту энергию в нагрузку во время разомкнутого состояния электронного ключа.Known schemes of single-cycle flyback voltage converters (ECEN4517 http://ecee.colorado.edu/~ecen4517/materials/flyback.pdf), in general form, are converters that store energy in the magnetic circuit of a power transformer during the closed state of the electronic key, and then transferring this energy to the load during the open state of the electronic key.

Известны схемы однотактных прямоходовых преобразователей напряжения (компания Texas Instruments Incorporated;Known schemes of single-ended forward voltage converters (Texas Instruments Incorporated;

https://www.ti.com/jp/lit/ml/slup175/slup175.pdf), передающих энергию в нагрузку сразу во время замкнутого состояния электронного ключа.https://www.ti.com/jp/lit/ml/slup175/slup175.pdf) that transfer energy to the load immediately during the closed state of the electronic key.

Данные схемы обеспечивают высокую вариативность создания компоновок силовой части однотактных обратноходовых и прямоходовых преобразователей напряжения с гальванической развязкой, что позволяет создать высокотехнологичное малогабаритное изделие, обладающее низким уровнем радиопомех.These schemes provide high variability in the creation of layouts of the power section of single-cycle flyback and forward voltage converters with galvanic isolation, which makes it possible to create a high-tech small-sized product with a low level of radio interference.

Технический результат заключается в увеличении арсенала средств в части создании компоновок силовой части однотактных обратноходовых и прямоходовых преобразователей напряжения с гальванической развязкой, позволяющих получить высокотехнологичное малогабаритное изделие со сниженным уровнем излучаемых и синфазных кондуктивных радиопомех.The technical result consists in increasing the arsenal of tools in terms of creating layouts for the power section of single-cycle flyback and forward voltage converters with galvanic isolation, which make it possible to obtain a high-tech small-sized product with a reduced level of radiated and common-mode conductive radio interference.

Технический результат достигается тем, что способ компоновки силовой части преобразователя напряжения, содержащего магнитопровод трансформатора, первичную и вторичную обмотки, входные конденсаторы, электронный ключ, силовой выпрямитель, выходные конденсаторы и полигоны, подключенные к минусовым полюсам входного и выходного напряжения, таким образом, что магнитопровод трансформатора выполнен в виде комбинации П-образного сердечника и замыкающей пластины или двух П-образных сердечников, причем первичная и вторичная обмотки, электронный ключ и силовой выпрямитель расположены полностью или частично между стержнями магнитопровода трансформатора, а расположение элементов компоновки преобразователя симметрично относительно продольной оси магнитопровода трансформатора. Способ компоновки силовой части преобразователя напряжения может содержать обводные выпрямители и дроссель, расположенные симметрично относительно продольной оси магнитопровода трансформатора.The technical result is achieved by the fact that the layout method of the power part of the voltage converter, containing the magnetic circuit of the transformer, the primary and secondary windings, input capacitors, an electronic key, a power rectifier, output capacitors and polygons connected to the negative poles of the input and output voltage, in such a way that the magnetic circuit The transformer is made in the form of a combination of a U-shaped core and a closing plate or two U-shaped cores, with the primary and secondary windings, an electronic key and a power rectifier located completely or partially between the transformer magnetic core rods, and the location of the converter layout elements is symmetrical relative to the longitudinal axis of the transformer magnetic circuit . The layout method of the power part of the voltage converter may include bypass rectifiers and a choke located symmetrically with respect to the longitudinal axis of the transformer magnetic circuit.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - схема силовой части обратноходового преобразователя; на фиг. 2 - схема силовой части прямоходового преобразователя; на фиг. 3 - компоновка силовой части однотактного обратноходового преобразователя напряжения с гальванической развязкой (вид условно сверху), на фиг. 4 - компоновка силовой части однотактного обратноходового преобразователя напряжения с гальванической развязкой (вид условно снизу), на фиг. 5 - компоновка силовой части однотактного прямоходового преобразователя напряжения с гальванической развязкой (вид условно сверху), на фиг. 6 - компоновка силовой части однотактного прямоходового преобразователя напряжения с гальванической развязкой (вид условно снизу).The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 - diagram of the power part of the flyback converter; in fig. 2 - diagram of the power part of the forward converter; in fig. 3 - layout of the power section of a single-cycle flyback voltage converter with galvanic isolation (conditionally top view), in Fig. 4 - layout of the power section of a single-cycle flyback voltage converter with galvanic isolation (conditionally from below), in Fig. 5 - layout of the power section of a single-cycle forward voltage converter with galvanic isolation (conditionally top view), in Fig. 6 - layout of the power section of a single-cycle forward voltage converter with galvanic isolation (conditional view from below).

На фиг. 1-6 приняты следующие обозначения:In FIG. 1-6, the following designations are adopted:

1 - магнитопровод трансформатора;1 - transformer magnetic circuit;

1.1 - первичная обмотка;1.1 - primary winding;

1.2 - вторичная обмотка;1.2 - secondary winding;

2, 3 - входные конденсаторы;2, 3 - input capacitors;

4 - электронный ключ;4 - electronic key;

5 - силовой выпрямитель;5 - power rectifier;

6, 7 - выходные конденсаторы;6, 7 - output capacitors;

8, 9 - обводные выпрямители;8, 9 - bypass rectifiers;

10 - дроссель;10 - throttle;

11 - полигон, подключенный к минусовому полюсу входного напряжения «-Вх»;11 - polygon connected to the negative pole of the input voltage "-In";

12 - полигон, подключенный к минусовому полюсу выходного напряжения «-Вых».12 - polygon connected to the negative pole of the output voltage "-Out".

В предлагаемом способе компоновки силовой части преобразователя напряжения для реализации силовой части однотактных обратноходовых и прямоходовых преобразователей напряжения с гальванической развязкой применен магнитопровод трансформатора 1, состоящий из комбинации П-образного сердечника и замыкающей пластины (U-core + I-core) или из двух П-образных сердечников (UU-core), причем стержни магнитопровода трансформатора 1 могут быть как прямоугольного, так и круглого сечения, а в общем случае - сечения произвольной формы.In the proposed method of layout of the power part of the voltage converter for the implementation of the power part of single-cycle flyback and forward voltage converters with galvanic isolation, the magnetic circuit of the transformer 1 is used, consisting of a combination of a U-shaped core and a closing plate (U-core + I-core) or two P- shaped cores (UU-core), and the cores of the magnetic circuit of the transformer 1 can be both rectangular and round, and in the general case - sections of arbitrary shape.

На условно верхней стороне печатной платы преобразователя (фиг. 3 и 5) расположены компоненты входной (первичной) стороны его силовой части.On the conditionally upper side of the printed circuit board of the converter (Fig. 3 and 5) are the components of the input (primary) side of its power section.

Входное напряжение подается на преобразователь через контакты «+Вх» и «-Вх». Входные конденсаторы 2 и 3, а также электронный ключ 4 подключены к проводнику первичной обмотки 1.1 и располагаются по разные стороны от него.The input voltage is supplied to the converter through the contacts "+Vx" and "-Vx". The input capacitors 2 and 3, as well as the electronic key 4 are connected to the conductor of the primary winding 1.1 and are located on opposite sides of it.

Входные конденсаторы 2 и 3, а также электронный ключ 4 могут быть полностью или частично расположены между стержнями трансформатора 1, что снижает площадь входной части (габариты) преобразователя напряжения.The input capacitors 2 and 3, as well as the electronic key 4 can be completely or partially located between the rods of the transformer 1, which reduces the area of the input part (dimensions) of the voltage converter.

За пределами площади магнитопровода трансформатора 1 расположен полигон 11, подключенный к стабильному минусовому полюсу входного напряжения «-Вх». Таким образом, помехоизлучающий коммутируемый узел первичной стороны (первичная обмотка 1.1 и электронный ключ 4) расположен между стержнями трансформатора 1, что снижает излучаемые радиопомехи преобразователя.Outside the area of the magnetic circuit of the transformer 1, there is a polygon 11 connected to a stable negative pole of the input voltage "-Vx". Thus, the noise-emitting switched node of the primary side (primary winding 1.1 and electronic key 4) is located between the rods of the transformer 1, which reduces the radiated radio interference of the converter.

На условно нижней стороне печатной платы преобразователя (фиг. 4 и 6) расположены компоненты выходной (вторичной) стороны его силовой части.On the conditionally lower side of the printed circuit board of the converter (Fig. 4 and 6) are the components of the output (secondary) side of its power section.

При компоновке обратноходового преобразователя напряжения (фиг. 4) между стержнями трансформатора 1 полностью или частично расположены силовой выпрямитель 5, а также выходные конденсаторы 6 и 7.When arranging a flyback voltage converter (Fig. 4), a power rectifier 5, as well as output capacitors 6 and 7, are completely or partially located between the rods of the transformer 1.

За пределами площади магнитопровода трансформатора 1 расположен полигон 12, подключенный к стабильному минусовому полюсу выходного напряжения «-Вых». Таким образом, помехоизлучающий коммутируемый узел вторичной стороны обратноходового преобразователя (вторичная обмотка 1.2 и силовой выпрямитель 5) расположен также между стержнями трансформатора 1, что снижает излучаемые радиопомехи преобразователя.Outside the area of the magnetic circuit of the transformer 1 is located landfill 12, connected to a stable negative pole of the output voltage "-Out". Thus, the noise-emitting switched node of the secondary side of the flyback converter (secondary winding 1.2 and power rectifier 5) is also located between the rods of the transformer 1, which reduces the radiated radio interference of the converter.

При компоновке прямоходового преобразователя напряжения (фиг. 6), добавляются обводные выпрямители 8 и 9 и дроссель 10, являющиеся элементами силовой части прямоходового преобразователя напряжения.When assembling a forward voltage converter (Fig. 6), bypass rectifiers 8 and 9 and a choke 10 are added, which are elements of the power section of the forward voltage converter.

Компоновка силовой части обоих вариантов преобразователя симметрична относительно продольной оси магнитопровода трансформатора в соответствии с фиг. 3, 4, 5, 6, что снижает уровень производимых преобразователем синфазных кондуктивных радиопомех.The layout of the power section of both versions of the converter is symmetrical with respect to the longitudinal axis of the transformer magnetic circuit in accordance with Fig. 3, 4, 5, 6, which reduces the level of common-mode conducted radio interference produced by the converter.

Claims (2)

1. Способ компоновки силовой части преобразователя напряжения, содержащего магнитопровод трансформатора, первичную и вторичную обмотки, входные конденсаторы, электронный ключ, силовой выпрямитель, выходные конденсаторы и полигоны, подключенные к минусовым полюсам входного и выходного напряжения, отличающийся тем, что магнитопровод трансформатора выполнен в виде комбинации П-образного сердечника и замыкающей пластины или двух П-образных сердечников, причем первичная и вторичная обмотки, электронный ключ и силовой выпрямитель расположены полностью или частично между стержнями магнитопровода трансформатора, а расположение элементов компоновки преобразователя симметрично относительно продольной оси магнитопровода трансформатора.1. A method of arranging the power part of a voltage converter containing a transformer magnetic circuit, primary and secondary windings, input capacitors, an electronic key, a power rectifier, output capacitors and polygons connected to the negative poles of the input and output voltage, characterized in that the transformer magnetic circuit is made in the form combinations of a U-shaped core and a closing plate or two U-shaped cores, wherein the primary and secondary windings, the electronic key and the power rectifier are located wholly or partially between the transformer magnetic core rods, and the layout of the converter layout elements is symmetrical relative to the longitudinal axis of the transformer magnetic core. 2. Способ компоновки по п. 1, отличающийся тем, что содержит обводные выпрямители и дроссель, расположенные симметрично относительно продольной оси магнитопровода трансформатора.2. The layout method according to claim 1, characterized in that it contains bypass rectifiers and a choke located symmetrically with respect to the longitudinal axis of the transformer magnetic circuit.
RU2021104485A 2021-02-24 2021-02-24 Method of assembling power part of voltage converters RU2769854C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021104485A RU2769854C1 (en) 2021-02-24 2021-02-24 Method of assembling power part of voltage converters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021104485A RU2769854C1 (en) 2021-02-24 2021-02-24 Method of assembling power part of voltage converters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2769854C1 true RU2769854C1 (en) 2022-04-07

Family

ID=81075990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021104485A RU2769854C1 (en) 2021-02-24 2021-02-24 Method of assembling power part of voltage converters

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2769854C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007006635A (en) * 2005-06-24 2007-01-11 Tdk Corp Power supply device
CN207652296U (en) * 2017-12-27 2018-07-24 上海奇电电气科技股份有限公司 A kind of open frequency converter
RU2702218C1 (en) * 2015-09-11 2019-10-07 Сименс Акциенгезелльшафт Power cell with printed circuit boards and decoupler and multicell power supply medium voltage source
RU196009U1 (en) * 2019-09-19 2020-02-13 Акционерное общество "ЭМЗ "АВАНГАРД-КОНВЕРСИЯ" Subway Car DC Voltage Converter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007006635A (en) * 2005-06-24 2007-01-11 Tdk Corp Power supply device
RU2702218C1 (en) * 2015-09-11 2019-10-07 Сименс Акциенгезелльшафт Power cell with printed circuit boards and decoupler and multicell power supply medium voltage source
CN207652296U (en) * 2017-12-27 2018-07-24 上海奇电电气科技股份有限公司 A kind of open frequency converter
RU196009U1 (en) * 2019-09-19 2020-02-13 Акционерное общество "ЭМЗ "АВАНГАРД-КОНВЕРСИЯ" Subway Car DC Voltage Converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. A WBG based three phase 12.5 kW 500 kHz CLLC resonant converter with integrated PCB winding transformer
US12009146B2 (en) Magnetic integration of matrix transformer with controllable leakage inductance
Jalbrzykowski et al. A dual full-bridge resonant class-E bidirectional DC–DC converter
CN107437885B (en) Power module and power device
KR102020648B1 (en) Transformer and LLC Resonant Converter having the same
CN202549596U (en) Resonant inductor and high-voltage transformer magnetic integration device
US20240363283A1 (en) Power module and power circuit
Ahmed et al. LLC converter with integrated magnetics application for 48V rack architecture in future data centers
RU2769854C1 (en) Method of assembling power part of voltage converters
CN211670766U (en) Magnetic element and applicable switching power supply device thereof
Kieu et al. All-in-one Magnetic Structure for PSFB converter with Current Doubler Rectifier
CN114268226A (en) Magnetic integration planar transformer based on CLLC circuit
CN109036800B (en) Three-phase magnetic integrated device
CN115053305A (en) Power converter with segmented winding
CN220401612U (en) DC-DC power converter, constant voltage and constant current output power module
Li et al. Feng Jin
Afsharian et al. A modular stacked transformer structure for LLC resonant converters and analysis of current sharing behavior in parallel PCB windings
Iyer et al. High-frequency, high-current transformer designs for Silicon Carbide based LLC converters
JP5462663B2 (en) Transformer and switching power supply
JP5461232B2 (en) Transformer and switching power supply
CN219145266U (en) LLC switching power supply
US11728740B2 (en) Flyback converters with improved magnetic configurations
US11695345B2 (en) Power converter magnetic configurations
US20240146187A1 (en) Power device
JP2011181573A (en) Transformer and switching power supply