Регулируемый понижающий преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1991 года по МПК H02M3/18 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания для преобразования высокого постоянного напряжения в низкое регулируемое постоянное напряжение.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого регулируемого понижающего преобразователя.

Преобразователь содержит п цепочек, состоящих из последовательно соединенных разрядного диода 1, конденсатора 2 и разрядного ключа 3. Цепочки подсоединены параллельно выходным выводам 4 и 5. Отрицательный вывод конденсатора 2 предыдущей цепочки через зарядный диод 6 соединен с положительным выводом конденсатора 2 последующей цепочки. Зарядный ключ 7 соединяет положительный входной вывод с положительной зарядной шиной 8. Параллельно разрядным диодам 1 и управляемым разрядным ключам 3 цепочек подключены соответственно управляемые регулирующие элементы 9-13 и коммутирующие элементы 14-19. Коммутирующие элементы 20-25 соединяют зарядную шину 8 с положительным выводом 12 конденсатора 2 каждой цепочки.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии все коммутирующие элементы 9-25 разомкнуты, кроме элемента 20, который замкнут. При этом периодическая коммутация зарядного ключа 7 и разрядных ключей 3, работающих без перекрытия, обеспечивает подзаряд всех конденсаторов цепочек, соединенных последовательно, от первичного источника постоянного тока и их параллельный заряд на нагрузку. В данном состоянии преобразователь имеет коэффициент трансформации, приблизительно равный п, причем все m конденсаторов силовой цепи участвуют в процессе преобразования. В результате уровень пульсации выходного напряжения находится в заданных пределах. В дальнейшем регулировка коэффициента трансформации в пределах 1-п осуществляется выбором алгоритма коммутации элементов 9-25, при котором все конденсаторы силовой Цепи участвуют в преобразовании. Благодаря этому пульсация выходного напряжения поддерживается в заданных пределах, независимо от коэффициента трансформации и, следовательно, устраняется необходимость искусственного завышения емкости силовой цепи. Если суммарная емкость силовой цепи прототипа

равна пс, то в предлагаемом устройстве она уменьшается в 1 + m/n раз. Дополнительное улучшение массогабаритных показателей достигается за счет уменьшения также в 1 +

m/n раз требуемой мощности разрядных ключей и диодов цепочек. Кроме того, маломощные полупроводниковые элементы имеют, как правило, лучшие частотные свойства. В результате частота преобразо0 вания увеличивается, а это ведет к дополнительному уменьшению величины суммарной емкости силовой цепи.

В предлагаемом преобразователе каждое из состояний с коэффициентом транс5 формации Ктр п имеет несколько вариантов реализации. Так, состояние с одной отключенной цепочкой, характеризуемое коэффициентом трансформации п - 1, достигается двумя способами - отключением последней,

0 либо первой цепочки. В первом случае необходимо замкнуть коммутирующие элементы 13, 19 и 20, а во втором - элементы 9, 14 и 21. В обоих случаях конденсатор отключенной цепочки подключается параллельно

5 нагрузке к выводам 4 и 5. Следующее состояние с коэффициентом трансформации п - 2 достигается тремя путями - отключением двух последних цепочек (замкнуты элементы 12, 13 и 18-20), отключением двух первых

0 цепочек) замкнуты элементы 9, 10, 14, 15 и 22), либо отключением первой и последней цепочек (замкнуты элементы 9, 13, 14, 19 и 21). В данном случае конденсаторы обеих отключаемых из зарядной цепи цепочек так5 же подключаются параллельно к выводам 4 и 5.

Последующие состояния с коэффициентом трансформации п - 3 и п - 4 имеют соответственно 5 и 8 вариантов реализации.

0 В отличие от приведенных выше указанные состояния реализуются не только параллельным подключением к выходу конденсаторов свободных цепочек, но и параллельной работой однотипных преоб5 разователей на общую нагрузку. Например, один из вариантов состояния с коэффициентом трансформации п - 4 (замкнуты элементы 10, 20, 24, 11, 12, 16 и 17) реализуется параллельной работой на общую нагрузку

0 двух преобразователей, состоящих соответственно из двух первых и двух последних цепочек, а конденсаторы двух центральных цепочек подключаются параллельно нагрузке.

5 Наличие нескольких вариантов в реализации каждого из состояний можно использовать для выравнивания временной загрузки элементов всех цепочек, при этом, чередуя во времени варианты реализации состояний, можно добиться выравнивания

коэффициентов загрузки элементов силовой цепи и, как следствие, повышения надежности преобразователя.

Формула изобретения Регулируемый понижающий преобразователь постоянного напряжения, содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника постоянного напряжения и нагрузки, п па- раллельно подключенных к выходным выводам цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных разрядного диода, конденсатора и управляемого разрядного ключа, п -1 зарядных диодов, каждый из которых включен между разноименными выводами конденсаторов соответствующих смежных цепочек, управ0

5

ляемый зарядный ключ, включенный между входным выводом и зарядной шиной, а также управляемые регулирующие элементы, каждый из которых включен параллельно разрядному диоду соответствующей цепочки, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, в него дополнительно введены две группы коммутирующих элементов, причем каждый коммутирующий элемент первой группы включен параллельно разрядному клюиу соответствующей цепочки, а каждый коммутирующий элемент второй группы включен между зарядной шиной и общей точкой соединения соответствующего зарядного диода с конденсатором последующей из указанных цепочек.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного питания. Цель изо2 бретения - улучшение массогабаритных показателей. Устройство состоит из п разрядных цепочек, включенных параллельно нагрузке. Каждая цепочка состоит из последовательно соединенных разрядного диода 1, конденсатора 2 и разрядного ключа 3. Между разноименными обкладками конденсаторов смежных цепочек включены зарядные диоды 6. Введение в устройство двух групп коммутирующих элементов 9-13 и 20-25 позволяет более полно использовать установленную емкость конденсаторов силовой цепи. Коммутирующие элементы 9- 13 включены параллельно разрядным диодам 1, а коммутирующие элементы 20-25 соединяют зарядную с соответствующими выводами конденсаторов цепочек. 1 ил. mf И О О ч ю ю