Однотактный регулятор постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F3/08 

(54) ОДНОТАКТНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регуляторам напряжения, позволяющим получить в нагрузках постоянные напряжения,гальванически отделенные от цепи входного источника питания.

Известны однотактные регуляторы постоянного напряжения, содержащие трансформатор, к вторичным обмоткам которого через выпрямительные диоды подключены LC-фильтры с нагрузкой IJ.

Недостатком известных однотактных регуляторов постоянного напряжения является сложность и связанная с этим пониженная их надежность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является однотактный регулятор постоянного напряжения, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена через управляющий ключ к источнику напряжения, вторичные обмотки соединены с выводс1ми для подключения нагрузок через выпрямители и LC-фильтры и одна из обмоток защунтирована последовательно соединенными конденсатором и блокирующим диодом 2.

Недостатком такого регулятора является наличие дополнительного .

что усложняет регулятор и снижает его надежность.

Целью изобретения является упрощение регулятора и повыиение его надеж ности.

Поставленная цель достигается тем, что в однотактном регуляторе постоянного напряжения, содержащем трансформатор первичная обмотка ко10торого подключена через управляющий ключ к источнику напряжения, вторичные обмотки соединены с выводами для подключения нагрузок через выпрями- . тель и LC-фильтр, и одна из обмоток

15 зашунтирована последовательно соединенными конденсатором и блокирующим диодом, параллельно упомянутому конденсатору включен резистор.

На чертеже представлена схема од20нот актного регулятора постоянного напряжения .

Регулятор содержит трансформатор, начало первичной обмотки 1 которого

25 соединено с положительнык; полюсом входного источника напряжения, а конец первичной обмотки 1 через управляемый ключ 3 подключен к отрицательному полюсу входного источника напря

30 жения.

Параллельно первичной обмотке 1 включена дополнительная цепь из последовательно соединенных блокирующего диода 4 и конденсатора 5, шунтированного резистором 6. С началом вторичной обмотки 7 трансформатора соединен анод выпрямительного диода 8, катод которого подключен к одному из ВЫВОДОВ дросселя фильтра 9. Второй вывод дросселя фильтра 9 через сопротивление нагрузки 10, параллельно которому включен конденсатор фильтра 11 соединен с концом вторичной обмотки 7

Начало обмотки 12 вывода реактивной энергии соединено с концом вторичной обмотки 7, а конец обмотки 12 связан с анодом блокирующего диода 13, катод которого подключен к катоду выпрямительного диода 8.

Устройство работает следующим образом.

Принцип действия регулятора постоянного напряжения рассмотрим, исходя из предположения идеальности ключевых элементов установийиегося режима работы и непрерывности изменения магнитных потоков в сердечнике дросселя фильтра 9 и трансформатора 2.

Обозначим через д относительную (к периоду т) длительность включенного состояния ключа 3. Тогда на этапе 7т замкнутого состояния ключа 3 диод 4 и блокирующий диод 13 находятся под обратным смещением. На этом про межутке времени происходит передача энергии в нагрузку через прямосмещенный диод 8 и вторичную обмотку трансформатора 7. Одновременно с этим идет процесс Накопления магнитной энергии в индуктивности намагничивания трансформатора 2.

После выключения ключа 3 на этапе (l- напряжение на обмотках трансформатора 2 изменяет знак. Вследствие этого выпрямительный диод 8 запирается, а блокирующий диод 13 и диод 4 открываются. После указанных переключений Параллельно к первичной обмотке 1 трансформатора 2 включается конденсатор 5, среднее значение напряжения на котором для принятых предложений определяется выражением (./ где Е - величина напряжения входного источника. На рассматриваемом промежутке времени через обмотку 12 и блокирующий диод 13 происходит передача энергии, запасенной в сердечнике трансформатора 2.

Если обозначить через И-/ и H-i коэффициенты трансформации по обмоткам 7 и 12 соответственно, то на выходе дросселя фильтра 9 на интервале ЗТ действует напряжение ЕИ, а на этапе (1-2Г)т - напряжение той же полярности, но равное Ьк Зг/в-. Поэтому величина выходного напряжения регулятора опдеделяется соотношением ((- + Детальный анализ работы регулятор rfocтoяннoгo напряжения показывает, что на этапе l-Tf Т через диод 4 протекает средний ток, в 1/(1-9)раз превышающий ток через резистор 6. Этот средний ток диода 4 суммируется с переменной составляющей, изменяющейся по линейному закону 1сН-7- jf и

представляющей собой разность пульсаций тока намагничивания трансформатора 2 и пульсаций тока дросселя фильтра 9, приведенных к первичной обмотк 1. Указанный разностный ток пульсаци в первую половину промежутка времени ( 1-3)т имеет одно направление, а во вторую - противоположное. Для того, чтобы диод 4 оставался под прямым смещением в течение всего промежутка времени ( I-)т, необходимо, чтобы среднее значение тока через него на рассматриваег зм этапе было не меньше двойной амплитуды Д1с разностного тока пульсаций.

Поскольку разность токов пульсаций дросселя 9, приведенного к первичной обмотке 1, и тока намагничивания трансформатора 2 невелика, то требуемый ток смещения диода 4 также мал, а следовательно, резистор 6 может быть выбран достаточно высокоомным. Более того, роль резистора 6 кюжет вь1полнять длительная нагрузка на регулятор постоянного напряжения, например схема управления регулирующим ключом 3. Следовательно, введение резистора 6 не приведет к снижению КПД регулятора, а при определенных условиях может обеспечить и его повышение, поскольку исключается вспомогательный ключ со всеми присущими ему недостатками.

Таким образом, предлагаемой одноконтактный регулятор постоянного напряжения обладает по сравнению с известным устройством простотой конструкции и повышенной надежностью.

Формула изобретения

Однотактный регулятор постоянного напряжения, содержащий трансформатор первичная обмотка которого подключена через управляющий ключ к источнику напряжения, вторичные обмотки соединены с выводами для подключения нагрузок через выпрямитель и LC-фильтр и одна из обмоток зашунтирована последовательно соединенными конденсатором и блокирующим диодом, отличающий ся тем, что, с целью его упрощения и повышения надежности, параллельно упомянутому конденсатору включен резистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

О

iLlT

техника в автоматике, Под ред.ю.И.1 нева. Вып. 9, М., Советское радио, 1977, с. 83-97, .,

т

fc

fj