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 невозможность увеличения крутизны регулировочной характеристики и снижения пульсаций выходного напряжения.

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

Цель изобретения - увеличение крутизны регулировочной характеристики, уменьшение пульсаций выходного напряжения.

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

На фиг.1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого магнитносвязанного регулятора постоянного напряжения понижающего типа.

В нем (фиг.1) регулирующий ключ 1, линейная индуктивность 2 содержащая две обмотки 3, 4, первая из которых через регулирующий ключ 1, началом подключена к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, концом к первому конденсатору 5, второй вывод которого подключен к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения, образующему общую шину, общая точка соединения начала первой обмотки 3 с регулирующим ключом, соединена с катодом первого шунтирующего диода 7, анод которого подключен к общей шине и к первому выводу второго конденсатора 6, второй вывод которого подключен к катоду второго шунтирующего диода 8, анод которого подключен к общей точке соединения конца первой обмотки 3 с конденсатором 5 и к началу второй обмотки 4, конец которой 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, 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 7, 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 конденсаторы 5,6 и нагрузку 10.

В результате описанного процесса на конденсаторах 5, 6 устанавливается напряжение V_IND, а на нагрузке 2V_IND.

Данный магнитносвязанный регулятор постоянного напряжения понижающего типа увеличивает крутизну регулировочной характеристики вдвое, показанную на фиг.2.

В данном магнитносвязанном регуляторе постоянного напряжения понижающего типа происходит противофазный заряд конденсаторов. Действительно, при включении регулирующего ключа в течение времени DT конденсатор 5 заряжается, а конденсатор 6 разряжается и наоборот, при выключении регулирующего ключа на интервале времени (1-D)T работы шунтирующих диодов конденсатор 5 разряжается через шунтирующий диод 7, а конденсатор 6 заряжается через шунтирующий диод 8. Поскольку выходное напряжение есть сумма напряжений на этих конденсаторах, то это приводит к уменьшению пульсаций выходного напряжения.

Таким образом, в предлагаемом магнитносвязанном регуляторе постоянного напряжения понижающего типа осуществляется увеличение крутизны регулировочной характеристики вдвое и уменьшение пульсаций выходного напряжения.

Литература

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. Технический результат - увеличение крутизны регулировочной характеристики, уменьшение пульсаций выходного напряжения. Устройство содержит регулирующий ключ 1, линейную индуктивность 2 содержащую две обмотки 3, 4, первая из которых через регулирующий ключ 1, началом подключена к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, концом к первому конденсатору 5, второй вывод которого подключен к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения, образующему общую шину, общая точка соединения начала первой обмотки 3 с регулирующим ключом, соединена с катодом первого шунтирующего диода 7, анод которого подключен к общей шине и к первому выводу второго конденсатора 6, второй вывод которого подключен к катоду второго шунтирующего диода 8, анод которого подключен к общей точке соединения конца первой обмотки 3 с конденсатором 5 и к началу второй обмотки 4, конец которой подключен к первому выводу конденсатора фильтра 9, второй вывод которого подключен к общей шине, параллельно конденсатору фильтра 9 включена нагрузка 10. 2 ил.

Магнитносвязанный регулятор постоянного напряжения понижающего типа, содержащий регулирующий ключ, входной зажим которого подключен к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, первый шунтирующий диод, подключенный катодом к выходному зажиму регулирующего ключа, а анодом к общей шине, Г-образный LC-фильтр, к выходу которого подключена нагрузка, отличающийся тем, что магнитный элемент Г-образного LC-фильтра выполнен в виде двухобмоточного магнитного элемента, введены два дополнительных конденсатора и второй шунтирующий диод, выходной зажим регулирующего ключа, подключен к первому общему выводу двух параллельных цепей, первая из которых состоит из последовательно соединенных первой обмотки магнитного элемента и первого конденсатора, первый вывод которого соединен с концом первой обмотки, начало которой соединено с первым общим выводом двух параллельных цепей и с первым выводом второго конденсатора, второй вывод первого конденсатора подключен к общей шине и второму общему выводу двух параллельных цепей, при этом конец первой обмотки магнитного элемента подключен к аноду второго шунтирующего диода, катод которого подключен к общей точке соединения второго вывода второго конденсатора с началом второй обмотки магнитного элемента, конец которой подключен к первому выводу конденсатора фильтра, второй вывод которого подключен к общей шине.