Регулируемый преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1987 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования и регулирования постоянного напряжения.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования и повышение качества выходного напряжения и входного тока.

На фиг. 1 и 2 показаны принципиальные cxeiMbi вариантов выполнения предложенного преобразователя.

Положительный входной вывод преобразователя (фиг. 1) через обмотку 1 входного дросселя 2 соединен с общей точкой соединения анодов разделительных диодов 3 и 4. Катод разделительного диода 3 подключен к концу половины первичной обмотки 5, а катод разделительного диода 4 - к началу половины первичной обмотки 6 силового трансформатора 7. Обш,ая точка соединения обмоток 5 и 6 через конденсатор 8 соединена с отрицательны.м входным выводом. Обшие точки соединения катода разделительного диода 3 с обмоткой 5 через регулирующий транзистор 9, а катода разделительного диода 4 с обмоткой б через регулирующий транзистор 10 соединены с отрицательным входным выводом преобразователя. Вторичные обмотки 11 и 12 силового трансформатора 7 через выпрямительные диоды 13 и 14, катоды которых объединены, связаны с обмоткой 15 выходного дросселя 16, второй вывод которой через параллельно соединенные конденсатор ЬС-фильтра 17 и нагрузку 18 соединен с общей точкой соединения вторичных обмоток 11 и 12. Общие точки соединения катодов выпрямительных диодов 13 и 14 и вторичных полуобмоток 11 и 12 связаны через шунтирующий диод 19, подключенный катодом к катодам выпрямительных диодов, а анодом - к общей точке соединения обмоток.

Согласно фиг. 2 магнитопроводы входного дросселя 2 и дросселя выходного фильтра 16 объединены в один магнитопровод 20, а последовательно с обмоткой выходного дросселя 15 включен дополнительный дроссель 21 .

Регулируемый преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

До включения регулирующих транзисторов 9 и 10 конденсатор 8 заряжен до входного напряжения. При включении регулирующего транзистора 9 одновременно идут два процесса: передача энергии из конденсатора 8 через трансформатор 7, выпрямительный диод 13 в сглаживающий LC-фильтр, выполненный на дросселе 16 и конденсаторе 17, и нагрузку 18, а также накопление энергии во входном дросселе 2 под действием тока, протекающего от источника входного напряжения Е через обмотку 1 дрос

селя 2, разделительный диод 3, регулирующий транзистор 9. Разделительный диод 4 заперт обратным напряжением, равным 2U8. В процессе передачи энергии в нагрузку конденсатор 8 разряжается. При выключении регулирующего транзистора 9 ток дросселя 2 через включенные разделительные диоды 3, 4 и первичные полуобмотки 5, 6 силового трансформатора 7 переключается на конденсатор 8, осуществляя его заряд. В выходной цепи ток дросселя 16 замыкается через шунтирующий диод 19 и нагрузку 18. Если шунтирующий диод 19 отсутствует, то на указанном отрезке времени ток дросселя 16 замыкает через

включенные выпрямительные диоды 13 и 14 обмотки 11, 12 силового трансформатора 7. При включении регулируюшего транзистора 10 описанные процессы повторяются, с той лишь только разницей, что во входной цепи ток проводит разделительный диод 4 при запертом разделительном диоде 3, а в выходной цепи ток проводит выпрямительный диод 14. В установивше.мся режиме на конденсаторе 8 устанавливается сред

нее напряжение Us Е

-YI

где Y

относительное время проводящего состояния регулирующих транзисторов, t, - время включенного состояния регулирующих транзисторов; Т - период их работы, Е - напряжение источника питания. Среднее значение выходного напряжения на нагрузке

, д g р

гулировочнои характеристики указывает на широкий диапазон регулирования

выходного напряжения. Преобразователь напряжения непрерывно потребляет энергию от источника входного напряжения и непрерывно передает ее в нагрузку. Напряжения, действующие на обмотках входного

дросселя 2 и выходного дросселя 16, в любой момент времени пропорциональны, а в случае равны. Указанная пропорциональность напряжений на обмотках входного и выходного дросселей позволяет объединить магнитопроводы дросселей в один

магнитопровод 20. что показано на фиг. 2. Такое объединение не только уменьшает число магнитопроводов в преобразователе напряжения, но и позволяет повысить качество выходного напряжения и входного

тока. Если записать уравнения для скоростей изменения токов через обмотки 1,15 дросселя 20 с учетом взаимной индуктивности М между обмотками, то для обмотки 1 это уравнение имеет вид:

dii VL22-nVM,, Л . 3 Д я обмотки Ь --

at Lit Li2. М

LiiL22-М

nVLn-MV,.

,-rТГТ, где V - напряжение

на обмотках на соответствующих временных интервалах; Lu ,+Ls, - полная индуктивность обмотки 1 с учетом индуктивности намагничивания L, и индуктивности рассеяния L,;

Ьгг + Lsj - полная индуктивность обмотки 15.

Вводя К V - коэффициент LiiLaz/--

/I I

связи между обмотками и р коэффициент трансформации обмоток дросселя 20, уравнения для скоростей изменения тока примут вид:

(J -knn ) dt LI, (I-kT

di. (n-) df L22(l-k

Полученные выражения позволяют сделать вывод, что выполнением условия п - можно полностью исключить пульсации выходного напряжения, при этом пульсации входного тока останутся неизменными и будут

db V о„ Ь1- dt LII

определяться выражением

полнением условия krin l возможно полностью исключить пульсации входного тока. При этом пульсации выходного тока останутся неизменными и будут определяться

выражением

diis nV f, „ Для

dtL22

условий необходима

выполнения

указанных условии необходима вариация величинами п и k. Изменение п достигается изменением числа w витков обмоток 1 и 15, а изменение k регулируется с помощью дополнительно введенного дросселя 21.

10

Формула изобретения

. Регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий два регу5 лирующих транзистора, эмиттеры которых объединены и соединены с первым входным выводом преобразователя, а коллекторы соединены с крайними выводами первичной обмотки силового трансформатора, каждый из которых подключен через вентиль к первому выводу входного дросселя, второй вывод которого соединен с вторым входным выводом преобразователя, причем вторичная обмотка силового трансформатора через выпрямитель и выходной ЬС-с{)ильтр

)5 подключена к выходным выводам преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и повышения качества выходного напряжения и входного тока, указанные вентили выполнены в виде диодов, согласно вклю20 ченных по отношению к силовым транзисторам, а первичная обмотка силового трансформатора имеет отвод от средней точки, который через введенный конденсатор подключен к первому входному выводу преоб25 разователя.

2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что входной дроссель и дроссель выходного LC-фильтра выполнены на раздельных магнитопроводах.

3.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что входной дроссель и дроссель выходного LC-фильтра выполнены на общем магнитопроводе.

4.Преобразователь по п. 3, отличающийся тем, что последовательно с обмоткой дросселя выходного LC-фильтра включен дополнительный дроссель.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования и регулирования постоянного напряжения. Цель - расширение диапазона регулирования и повышение качества выходного напряжения и входного тока. Устрой21 ство содержит регулирующие транзисторы 9 и 10, соединенные с обмотками 6, 5 силового трансформатора 7, обмотки 11 и 12 которого через выпрямительные диоды 13 и 14 соединены через фильтр с выходными выводами. Общая точка обмоток 5 и 6 через конденсатор 8 соединена с отрицательным входным выводом, положительный входной вывод через обмотку 1 входного дросселя и диоды 3 и 4 соединен с концами об.моток 5 и 6. Преобразователь непрерывно потребляет энергию от источника входного напряжения и непрерывно передает ее в нагрузку. Напряжения, действующие на обмотках входного дросселя и выходного дросселя, в любой момент времени пропорциональны. Изменение.м коэффициента трансформации обмоток дросселя 20 и коэффициента связи между ними можно добиться минимальных пульсаций выходного напряжения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. 1в 05 о со О5 сд фаг. Z

фиг, 1

Составитель В. Моин

Те.хред И. ВересКорректор А. Обручар

Тираж 661Подписное

ВНИИПИ Государствениого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор М. Келемеш Заказ 1766/52