Импульсный регулятор постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК H02M3/135 

11

Язобретение относится к гшектротехиике, в частности к импульсным регуляторам напряжения позволяющим получить в нагрузке постоянное напряжение , регул руемое по величине,

Известен регулятор постоянного напряжения, содержащий цепочку из последовательно соединенных регулирующего кл очевого элемента и обмотки дросселя, включенную между входными выводами для подключения источника постоянного напряжения, диод и нагрузку, шунтированную конденсатором фильтра yj.

Наиболее близким к изобретению является импульсный регулятор постоянного напряжения, содержащий цепочку из последовательно соединенных регулирующего ключевого элемента и обмотки -дросселя, включенную между входными.выводами для подключения источника постоянного напряжения, диод и конденсатор фильтра, включенньй между выходными выводами для подключения нагрузки, первый из которых является общим с первым из входных выводов .

Недостатками известных регуляторов напряжения являются отсутствие непрерьшности передачи энергии от источника входного постоянного напряжения в нагрузку и большая величина пульсаций выходного напряжения.

Цель изобретения - уменьшение пульсаций выходного напряжения путем обеспечения непрерьгоной передачи энергии от источника постоянного напряжения в нагрузку.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсном регуляторе постоянного напряжения, содержащем цепочку из последовательно соединенных регулирующего ключевого элемента и обмотки дросселя, включенную между входными вьшодами для подключения источника постоянного напряжения, диод и конденсатор фильтра, В1слю ченный между вькодныни выводами для подключения нагрузки, йервый из которых является общим с первым из входных выводов, дроссель снабжен дополнительной обмоткой, началом подключенной к катоду диода и через дополнительно введенный конденсатор к началу основной обмотки дросселя, а концом - к второму выходному вьг воду, причем анод диода соединен с вторым входным выводом.

г

Ип черт(гж(. H4v)np, схема предлагаемого усччюПстпа,

Устройство содержит до1Т(;лиит..пь- но соединенные регулирующий ключевой элемент 1 с началом обмотки 2 дросселя 3, включенные параллельно выводам для подключения источника входного постоянного напряжения. Между положительным и отрицательJQ ным вьшодами источника входного постоянного напряжения включена последовательно цепь, состоящая из диода 4, вторичной обмотки 5 дросселя 3 и нагрузки 6, шунтированной J конденсатором 7, причем катод диода 4 соединен с началом обмотки 5, Между началами обмоток 2 и 5 дросселя 3 включен дополнительный конденсатор 8,,

Импульсный регулятор псстояниого напряжения работает следующим образом,

В установившемся режиме идеальности элементов и непрерывности изменения магнитного потока в сердечJ нике дросселя 3 полярность напряжения на конденсаторе 8 такова, что во включенном состоянии регулирующего ключа. диод 4 находится в выключенном состоянии. При равном числе витков обмоток 2 и 5 дроссе-.. ля 3 на них действует напряжение Е, равное напряжению источника входного постоянного напряжения.

На этом этапе работы регулирующего ключа 1 энергия,, потребляемая 5 от источника входного постоянного напряжения, расходуется на увеличение запасенной энергии в магнитном поле сердечника дросселя 3 и передачу через дополнительный кодценса- 0 тор 8 в нагрузку.

При выключении регулирующего ключа 1 на обмотках дросселя 3 возникают ЭДС самоиндукции, приводящие к включению диода 4, Энергия, запа- 5 сенная на этапе работы регулирующего . ключа 1 в магнитном поле сердечника дросселя 3, передается в нагрузку и дополнительный конденсатор 8.

Из условия равенства вольт-секунд0 ных площадей на обмотках дросселя 3 . на этапах включенного и выключенного состояний регулируннцего ключа 1 получим :регулирсвочную1«характеристику напряжения на нЧгрузке: (1-у) ., 5 где У - относительная (к периоду) длительность проводящего состояния ключа. Из этого же условия получим напряжение на дополнительном ковденJ

саторе 8, pantioc. напряжению на нагрузкк.

Таким образом, из работы регулятора напряжения можно видеть непрерьгоность передачи энергии от источника входного напряжения в нагрузку

Уменьшение пульсаций выходного напряжения в регуляторе связано с наличием индуктивноетей рассеяния и отсутствием 100%-ной магнитной связи обмоток дросселя 3.

Поскольку на этапе включенного и выключенного состояний регулирую щего ключа 1 на оЬмотках дросселя действуют равные напряжения

Г Е - на интервале (}-}() - на интервале ° (1-рТ, где Т - период работы ключа, то для токов ij и iy, протекающих в обмотках 2 и 5 дросселя 3, справедливы уравнения.

di.

balf/ lfHU

где Н - козффициент взаимоиндукций

обмоток 2 и 5.

Решение систе уравнений относительно тока 1 имеет внд

, Цо Ь2 г

iif-i

t Чс -к

36274.4

где полная индуктирностьобмотки 2, состоящая из индуктивности намагничивания Lj и индуктивности рассеяния (аналогичное выражение можно записать для полной индуктивности LP обмотки 5);k

Мс NI козффициент связи, а M-Ljj,-L5o;jjТак как всегда К 1, то знамейатель полученного выражения положителен .

Изменяя число витков обмотки 5 дросселя 3, при постоянном числе витков обмотки 2, можно добиться

и тем самым равенства -ггО.

о

свести пульсации выходного напряжения к нулю. Условием равенства

Ai

lils

U,

Так как ртнсИ

О будет

N

20

Lj/L

незначительно

-шение

«о

отличается от единшцз, то и отноше ние Wg/Wj также близко к единице и приведенные регулировочные характеристики справедливы, В реальных

условиях трудно выполнить равенство .. ..--. 5:li,n однако можно существенно di . .

уменьшить пульсации выходного напряжения .

ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОСТ0- . ЯШЮГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий цепочк} Из последовательно соединенных регу- лирзпощего ключевого элемента и обмотки дросселя, включенную между входными выводами дпя подключения источника постоянного напряжения, диод и конденсатор фильтра, включен ный ме:вду выходныьш выводами для подключения нагрузки, первый из когорых является общим с первым из входных выводов, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения пульсаций выходного напряжения njrтем обеспечения непрерывной передачи энергии .от источиика постояииого напряжения в нагрузку, дроссель снабжен дополнительной обмоткой, началом подключенной к катоду диода и через дополнительно введениый конденсатор к началу основной обмотки дросселя, а коИцом - к второму выходному выводу, причем анод диода соединен с вторым входным выводом. &9 3 41 4