Магнитносвязанный регулятор постоянного напряжения понижающего типа Российский патент 2025 года по МПК H02M3/155 

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, понижающие выходное напряжение по отношению к входному постоянному напряжению [1].

Недостатком известных регуляторов постоянного напряжения понижающего типа, является проблематичность получения низкого выходного напряжения меньшего по величине, чем входное напряжение, при высоком уровне входного напряжения, так как это требует аномально малого относительного времени проводящего состояния регулирующего ключа, что приводит к большим токам через регулирующий ключ и снижению к.п.д.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому устройству понижающий регулятор постоянного напряжения [1].

Цель изобретения - формирование низкого выходного напряжения по отношению к входному напряжению, меньше известного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен трехобмоточный магнитный элемент с двумя шунтирующими диодами так что, первая из обмотка через регулирующий ключ началом подключена к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, концом к катоду первого шунтирующего диода, анод которого подключен к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения, образующему общую шину, общая точка соединения катода первого шунтирующего диода с концом первой обмотки подключена к первому выводу конденсатора, второй вывод которого подключен к началу второй обмотки, конец которой соединен с общей шиной, общая точка соединения начала второй обмотки с конденсатором соединена с анодом второго шунтирующего диода, катод которого подключен к общей точке соединения начал первой и третьей обмоток, конец третьей обмотки подключен к первому выводу конденсатора фильтра, второй вывод которого подключен к общей шине, параллельно конденсатору фильтра включена нагрузка.

На фигуре показана принципиальная электрическая схема предлагаемого магнитносвязанного регулятора постоянного напряжения понижающего типа.

В нем (фигура) регулирующий ключ 1, линейная индуктивность 2 содержащая три обмотки 3,4,5, первая из которых через регулирующий ключ 1 началом подключена к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, концом к катоду первого шунтирующего диода 6, анод которого подключен к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения, образующему общую шину, общая точка соединения катода первого шунтирующего диода 6 с концом обмотки 3 подключена к первому выводу конденсатора 7, второй вывод которого подключен к началу второй обмотки 4, конец которой соединен с общей шиной, общая точка соединения начала второй обмотки 4 с конденсатором 7 соединена с анодом второго шунтирующего диода 8, катод которого подключен к общей точке соединения начал первой и третьей обмоток 3,5, конец третьей обмотки 5 подключен к первому выводу конденсатора фильтра 9, второй вывод которого подключен к общей шине, параллельно конденсатору фильтра 9 включена нагрузка 10.

Принцип действия предлагаемого магнитносвязанного регулятора постоянного напряжения понижающего типа рассмотрим исходя из предположения идеальности ключевых элементов, установившегося режима работы и непрерывности изменения магнитного потока в сердечнике линейной индуктивности.

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

При замкнутом состоянии регулирующего ключа 1 в течение времени DT одновременно протекают два процесса - накопление магнитной энергии в линейной индуктивности 2 по обмоткам 3,4,5, от входного напряжения V_IN с передачей энергии в нагрузку.

После выключения регулирующего ключа 1 происходит переполюсовка эдс на всех обмотках магнитного элемента и включение шунтирующих диодов 6,8, находящихся в проводящем состоянии в течение времени (1-D)T, в течение которого происходит выведение накопленной энергии в менингитном элементе через шунтирующие диоды 6,8, в конденсатор 7 и нагрузку 10.

В результате описанного процесса на нагрузке и конденсаторе 7 устанавливается напряжение V_IND/(2-D), которое меньше напряжения в известном устройстве, а ток, протекающий через регулирующий ключ равен I_L/(2-D), который также меньше тока через ключ в известном устройстве.

Таким образом, в предлагаемом магнитносвязанном регуляторе постоянного напряжения понижающего типа осуществляется формирование низкого выходного напряжения при больших значениях относительного времени проводящего состояния регулирующего ключа, что приводит к уменьшению тока через регулирующий ключ и повышению к.п.д.

1. Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразователи в устройствах электропитания РЭА, “Радио и связь”, 1989, стр. 6 рис. 1.1.

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. Цель изобретения - формирование низкого выходного напряжения по отношению к входному напряжению, меньше известного устройства. Устройство содержит регулирующий ключ 1, линейную индуктивность 2 содержащую три обмотки 3,4,5, первая из которых через регулирующий ключ 1 началом подключена к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, концом к катоду первого шунтирующего диода 6, анод которого подключен к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения, образующему общую шину, общая точка соединения катода первого шунтирующего диода 6 с концом обмотки 3 подключена к первому выводу конденсатора 7, второй вывод которого подключен к началу второй обмотки 4, конец которой соединен с общей шиной, общая точка соединения начала второй обмотки 4 с конденсатором 7 соединена с анодом второго шунтирующего диода 8, катод которого подключен к общей точке соединения начал первой и третьей обмоток 3,5, конец третьей обмотки 5 подключен к первому выводу конденсатора фильтра 9, второй вывод которого подключен к общей шине, параллельно конденсатору фильтра 9 включена нагрузка 10. 1 ил.

Магнитносвязанный регулятор постоянного напряжения понижающего типа, содержащий регулирующий ключ, шунтирующий диод, Г-образный LC-фильтр, к выходу которого подключена нагрузка, отличающийся тем, что магнитный элемент Г-образного LC-фильтра выполнен в виде трехобмоточного магнитного элемента, введены дополнительные конденсатор и шунтирующий диод, выходной зажим регулирующего ключа, входной зажим которого подключен к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, подключен к первой общей точке двух параллельных цепей, первая из которых составлена из последовательного соединения первой и второй обмоток магнитного элемента, включенных согласно через дополнительно введенный конденсатор, первый вывод которого подключен к катоду первого шунтирующего диода, анод которого подключен к общей шине, второй вывод указанного конденсатора подключен к аноду второго шунтирующего диода, катод которого подключен к началу первой обмотки магнитного элемента, подключенного к первой общей точке двух параллельных цепей, вторая из которых, составленная из последовательно соединенных третьей обмотки магнитного элемента и конденсатора фильтра с параллельно включенной нагрузкой, подключена началом третьей обмотки магнитного элемента к первой общей точке двух параллельных цепей, вторая общая точка которых соединена с конденсатором фильтра и подключена к общей шине.