Регулируемый преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования и регулирования постоянного напряжения . Цель - расширение диапазона регулирования и повышение качества выходного напряжения и входного тока. Устрой21 ство содержит регулирующие транзисторы 9 и 10, соединенные с обмотками 6, 5 силового трансформатора 7, обмотки 11 и 12 которого через выпрямительные диоды 13 и 14 соединены через фильтр с выходными выводами. Общая точка обмоток 5 и 6 через конденсатор 8 соединена с отрицательным входным выводом, положительный входной вывод через обмотку 1 входного дросселя и диоды 3 и 4 соединен с концами об.моток 5 и 6. Преобразователь непрерывно потребляет энергию от источника входного напряжения и непрерывно передает ее в нагрузку. Напряжения, действующие на обмотках входного дросселя и выходного дросселя, в любой момент времени пропорциональны. Изменение.м коэффициента трансформации обмоток дросселя 20 и коэффициента связи между ними можно добиться минимальных пульсаций выходного напряжения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. 1в 05 о со О5 сд фаг. Z

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (дц 4 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ

7 Q

4 .ц1

1:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3999480/24-07 (22) 02.01.86 (46) 15.05.87. Бюл. № 18 (71) Московский энергетический институт (72) А. Г. Поликарпов и Е. Ф. Сергиенко (53) 621.314.58 (088.8) (56) Патент США № 4035710, кл. Н 02 M 3/335, 1979.

Проблемы преобразовательной техники. Киев, ИЭД АН УССР, 1983, ч.IV, с. 116, рис. 1. (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования и регулирования постоянного напряжения. Цель — расширение диапазона регулирования и повышение качества выходного напряжения и входного тока. Устрой„„SU„„1310965 А1 ство содержит регули рующие транзисторы

9 и 10, соединенные с обмотками 6, 5 силового трансформатора 7, обмотки 11 и 12 которого через выпрямительные диоды 13 и 14 соединены через фильтр с выходными выводами. Общая точка обмоток 5 и 6 через конденсатор 8 соединена с отрицательным входным выводом, положительный входной вывод через обмотку 1 входного дросселя и диоды 3 и 4 соединен с концами обмоток 5 и 6. Преобразователь непрерывно потребляет энергию от источника входного напряжения и непрерывно передает ее в нагрузку. Напряжения, действующие на обмотках входного дросселя и выходного дросселя, в любой момент времени пропорциональны. Изменением коэффициента трансформации обмоток дросселя 20 9 и коэффициента связи между ними можно добиться минимальных пульсаций выходного напряжения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1310965

1О !

diig пЧ! и — MV

dt 1 ()Lgg — М -

V — напряжение

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования и регулирования постоянного напряжения.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования и повышение качества выходного напряжения и входного тока.

На фиг. 1 и 2 показаны принципиальные схемы вариантов выполнения предложенного преобразователя.

Положительный входной вывод преобразователя (фиг, 1) через обмотку 1 входного дросселя 2 соединен с общей точкой соединения анодов разделительных диодов

3 и 4. Катод разделительного диода 3 подключен к концу половины первичной обмотки 5, а катод разделительного диода 4 к началу половины первичной обмотки 6 силового трансформатора 7. Общая точка соединения обмоток 5 и 6 через конденсатор 8 соединена с отрицательным входным выводом. Общие точки соединения катода разделительного диода 3 с обмоткой 5 через регулирующий транзистор 9, а катода разделительного диода 4 с обмоткой 6 через регулирующий транзистор 10 соединены с отрицательным входным выводом преобразователя. Вторичные обмотки 11 и 12 силового трансформатора 7 через выпрямительные диоды !3 и 14, катоды которых объединены, связаны с обмоткой 15 выходного дросселя 16, второй вывод которой через параллельно соединенные конденсатор

LC-фильтра 17 и нагрузку 18 соединен с общей точкой соединения вторичных обмоток

11 и 12. Общие точки соединения катодов выпрямительных диодов 13 и 14 и вторичных полуобмоток 11 и 12 связаны через шунтируюгций диод 19, подключенный катодом к катодам выпрямительпых диодов, а анодом — к общей точке соединения обмоток.

Согласно фиг. 2 магнитопроводы входного дросселя 2 и дросселя выходного фильтра 16 объединены в один магнитопровод

20, а последовательно с обмоткой выходного дросселя 15 включен дополнительный дроссель 21.Регулируемый преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

До включения регулирующих транзисторов 9 и 10 конденсатор 8 заряжен до входного напряжения. При включении регулирующего транзистора 9 одновременно идуг два процесса: передача энергии из конденсатора 8 через трансформатор 7, выпрямительный диод 13 в сглаживаюший LC-фильтр, выполненный на дросселе 16 и конденсаторе 17, и нагрузку 18, а также накопление энергии во входном дросселе 2 под действием тока, протекающего от источника входного напряжения Е через обмотку 1 дросселя 2, разделительный диод 3, регулирующий транзистор 9. Разделительный диод

4 заперт обратным напряжением, равным

2U, В процессе передачи энергии в нагрузку конденсатор 8 разряжается. При выключении регулируюгцего транзистора 9 ток дросселя 2 через включенные разделительные диоды 3, 4 и первичные полуобмотки 5, 6 силового трансформатора 7 переключается на конденсатор 8, осугцествляя его заряд. В выходной цепи ток дросселя

16 замыкается через шунтирующий диод

19 и нагрузку !8. Если шунтирующий диод

19 отсутствует, то на указанном отрезке времени ток дросселя 16 замыкает через включенные выпрямительные диоды 13 и 14 обмотки 11, !? силового трансформатора

7. При включении регулирующего транзистора 10 описанные процессы повторяются, с той лишь только разницей, что во входной цепи ток проводит разделительный диод 4 при запертом разделительном диоде

3, а в выходной цепи ток проводит выпрямительный диод 14. В установившемся режиме на конденсаторе 8 устанавливается средЕ 2tu.— нее напряжение U =- где у

1 — у1 Т относительное время проводящего состояния регулирующих транзисторов, т — время включенного состояния регулирующих транзисторов; Т вЂ” — период их работы, Š— напряжение источника питания. Среднее значение выходного напряжения на нагрузке

18 Ц, = —, где и == = "-. Вид ре1 — у 5 1 6 гулировочной характеристики указывает на широкий диапазон регулирования выходного напряжения. Преобразователь напряжения непрерывно потребляет энергию от источника входного напряжения и непрерывно передает ее в нагрузку. Напряжения, действующие на обмотках входного дросселя 2 и выходного дросселя 16, в Iloбой момент времени пропорциональны, а в случае п = l равны. Указанная пропорциональность напряжений на обмотках входного и выходного дросселей позволяет объединить магнитопроводы дросселей в один магнитопровод 20, что показано на фиг. 2.

Такое объединение не только уменьшает число магнитопроводов в преобразователе напряжения, но и позволяет повысить качество выходного напряжения и входного тока. Если записать. уравнения для скоростей изменения токов через обмотки 1,15 дросселя 20 с учетом взаимной индуктивности М между обмотками, то для обмотки 1 это уравнение имеет вид:

dii VLqq — nVM — — — — — а для обмотки 15 !! 1.„ .„— М

1310965

Формула изобретения

Составитель В. Моин

Редактор М. Келемеш Техред И. Верес Корректор A. Обручар

Заказ 766/52 Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4 на обмотках на соответствующих временных интервалах; L» =! /и, +L — полная индуктивность обмотки 1 с учетом индуктивности намагничивания L> и индуктивности рассеяния 1 з,;

1 аг = L+,+ L» полная индуктивность обмотки 15.

Вводя К = — н — "- — коэффициент

1,1

1-1i Ьг связи между обмотками и и = — — ко1-II

1-22 эффициент трансформации обмоток дросселя 20, уравнения для скоростей изменения тока примут вид: с!11 V (1 — knn )

dt Li (1 — k))

di15 Ъ (п )

К

dt 1.2 (1 — k ) Полученные выражения позволяют сделать вывод, что выполнением условия и = — можно полностью исключить пульсации выходного напряжения, при этом пульсации входного тока останутся неизменными и будут

dii V определяться выражением — — -. Выdt L)) полнением условия krin =1 возможно пол1 ностью исключить пульсации входного тока.

При этом пульсации выходного тока останутся неизменными и буду определяться

d i l5 JlV выражением — - = — -. Для выполнения

1-22 указанных условий необходима вариация величинами п и k. Изменение и достигается изменением числа v витков обмоток

1 и !5, а изменение k регулируется с помощью дополнительно введенного дросселя 21.!. Регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий два регулирующих тра нзистора, эм иттеры которых объединены и соединены с первым входным выводом преобразователя, а коллекторы соединены с крайними выводами первичной обмотки силового трансформатора, каждый

10 из которых подключен через вентиль к первому выводу входного дросселя, второй вывод которого соединен с вторым входным выводом преобразователя, причем вторичная обмотка силового трансформатора через выпрямитель и выходной LC-фильтр подключена к выходным выводам преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и повышения качества выходного на и ряжения и входного тока, указанные вентили выполнены в виде диодов, согласно вклю о ченных по отношению к силовым транзисторам, а первичная обмотка силового трансформатора имеет отвод от средней точки, который через введенный конденсатор подключен к первому входному выводу преоб25 разователя.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что входной дроссель и дроссель выходного LC-фильтра выполнены на раздельных магнитопроводах.

3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что входной дроссель и дроссель выходного LC-фильтра выполнены на общем магнитопроводе.

4. Преобразователь по п. 3, отличающиися тем, что последовательно с обмоткой дросселя выходного LC-фильтра включен дополнительный дроссель.