Широкодиапазонный регулятор постоянного напряжения Российский патент 2024 года по МПК H02M3/10 G05F1/46 

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к регуляторам постоянного напряжения и может быть использовано в системах вторичного электропитания для регулирования и стабилизации постоянного выходного напряжения.

Известны регуляторы постоянного напряжения с двумя последовательно включенными линейными индуктивностями через конденсатор [1].

Недостатком известных регуляторов постоянного напряжения с последовательно включенными линейными индуктивностями через конденсатор является отсутствие возможности формирования выходного напряжения, изменяющегося от положительного до отрицательного значения.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому устройству регулятор постоянного напряжения с двумя линейными индуктивностями, соединенными последовательно через конденсатор [1].

Недостатком этого регулятора постоянного напряжения является невозможность регулировать выходное напряжение от положительного до отрицательного значения.

Цель изобретения - формирование широкого диапазона изменения выходного напряжения от положительного до отрицательного значения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен второй силовой регулирующий ключ, включенный одним полюсом к положительному выводу источника входного постоянного напряжения, а вторым полюсом к общей точке соединения конденсатора и второй линейной индуктивности.

На фиг. 1, 2 и 3 показаны принципиальные электрические схемы вариантов выполнения предлагаемого широкодиапазонного регулятора постоянного напряжения.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого широкодиапазонного регулятора постоянного напряжения.

В нем (фиг. 1) силовой регулирующий ключ 1, две линейные индуктивности 2, 3, соединенные последовательно через конденсатор 4, первая индуктивность 2 первым полюсом подключена к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, а другим полюсом через регулирующий ключ 1 к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения образующему общую шину. Вторая линейная индуктивность 3 первым полюсом подключена к конденсатору 4, а вторым полюсом к образующему выходное напряжение конденсатору 5 с параллельно включенной нагрузкой 6, второй полюс которого подключен к общей шине. В устройство введен второй силовой регулирующий ключ 7 одним полюсом подключенный к положительному выводу источника входного постоянного напряжения, а вторым полюсом, подключенный к общей точке соединения конденсатора 4 и второй линейной индуктивности 3.

На фиг. 2 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого широкодиапазонного регулятора постоянного напряжения, в котором две линейные индуктивности, включенные последовательно через конденсатор, объединены на общем магнитопроводе в виде двух обмоток, включенных встречно, образующих магнитносвязанный магнитный элемент.

На фиг. 3 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого широкодиапазонного регулятора постоянного напряжения, в котором последовательно со второй обмоткой магнитного элемента включена линейная индуктивность 8.

Принцип действия предлагаемого широкодиапазонного регулятора постоянного напряжения рассмотрим исходя из предположения идеальности ключевых элементов, установившегося режима работы и непрерывности изменения магнитного потока в сердечнике магнитного элемента.

Обозначим через D относительную к периоду T длительность включенного состояния ключа 1.

При замкнутом состоянии ключа 1 в течение времени DT напряжение на конденсаторе 4 равное V_IND/(1-D) отрицательным полюсом прикладывается через включенный ключ 1 к входу Г-образного LC-фильтра, составленного из индуктивности 3 и выходной емкости 5 с параллельно включенной нагрузкой 6. Одновременно с выключением ключа 1 включается ключ 7, который находится в проводящем состоянии в течение времени (1-D)T. В течение этого времени на входе того же Г-образного LC-фильтра действует положительное напряжение V_IN равное источнику постоянного входного напряжения. Таким образом, в течение периода T на входе Г-образного LC-фильтра действует разнополярное напряжение, которое формирует выходное напряжение равное V_IN(1-2D)/(1-D). Отсюда следует, что при D<0,5 выходное напряжение положительное, при D=0,5 равно нулю, а при D>0,5 отрицательное.

Использование магнитного элемента (фиг. 2), заменяющего две линейные индуктивности в виде одной магнитосвязанной цепи, состоящей из двух встречно включенных обмоток, разделенных конденсатором, позволяет упростить магнитные элементы в широкодиапазонном регуляторе постоянного напряжения и обеспечить условие для увеличения дифференциальной индуктивности обмоток магнитного элемента. При равенстве числа витков магнитносвязанных обмоток магнитного элемента включение линейной индуктивности 8 последовательно со второй обмоткой, подключенной к выходному конденсатору (фиг. 3), позволяет исключить пульсации тока в этой обмотке и, как следствие этого, исключить пульсации выходного напряжения.

Таким образом, предлагаемый широкодиапазонный регулятор постоянного напряжения по сравнению с известным устройством позволяет осуществить регулирование выходного напряжения от положительной до отрицательной величины с сохранением всех преимуществ известного устройства.

Источники информации

1. Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразователи в устройствах электропитания РЭА, “Радио и связь”, 1989, стр. 51, рис. 2.6., стр. 54, рис. 2.8.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регуляторам постоянного напряжения, и может быть использовано в системах вторичного электропитания для регулирования и стабилизации постоянного выходного напряжения. Технический результат - формирование широкого диапазона изменения выходного напряжения от положительного до отрицательного значения. Устройство содержит силовой регулирующий ключ (1), две линейные индуктивности (2, 3), соединенные последовательно через конденсатор (4). Первая индуктивность (2) первым полюсом подключена к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, а другим полюсом через регулирующий ключ (1) - к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения, образующему общую шину. Вторая линейная индуктивность (3) первым полюсом подключена к конденсатору (4), а вторым полюсом - к образующему выходное напряжение конденсатору (5) с параллельно включенной нагрузкой (6), второй полюс которого подключен к общей шине. В устройство введен второй силовой регулирующий ключ (7), одним полюсом подключенный к положительному выводу источника входного постоянного напряжения, а вторым полюсом подключенный к общей точке соединения конденсатора (4) и второй линейной индуктивности (3). 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Широкодиапазонный регулятор постоянного напряжения, содержащий две линейные индуктивности, соединенные последовательно через конденсатор, в котором первая линейная индуктивность первым полюсом подключена к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, другим полюсом через регулирующий ключ к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения, образующему общую шину, вторая линейная индуктивность первым полюсом подключена к конденсатору, вторым полюсом к образующему выходное напряжение выходному конденсатору с параллельно включенной нагрузкой, второй полюс которого подключен к общей шине, и силовой ключ, включенный к общей точке соединения второго полюса первой индуктивности с конденсатором, вторым полюсом подключенный к общей шине, отличающийся тем, что в широкодиапазонный регулятор постоянного напряжения введен второй силовой ключ, одним полюсом включенный к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, а вторым полюсом включенный к общей точке соединения второй линейной индуктивности с конденсатором.

2. Широкодиапазонный регулятор постоянного напряжения по п.1, отличающийся тем, что две линейные индуктивности, включенные последовательно через конденсатор, объединены на общем магнитопроводе в виде двух обмоток, включенных встречно, образующих магнитносвязанный магнитный элемент.

3. Широкодиапазонный регулятор постоянного напряжения по п.2, отличающийся тем, что последовательно со второй обмоткой магнитносвязанного магнитного элемента включена линейная индуктивность.