ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ Советский патент 1970 года по МПК G05F3/06 H02M3/00 

-Известны силовые полупроводниковые преобразователи постоянного напряжения, в которых силовой полупроводниковый элемент работает в ключевом режиме. Регулирование напряжения в этих преобразователях осуществляется путем широтно-импульсной модуляции прямоугольных импульсов, поступающих на вход демодулятора, содержащего дроссель, конденсатор и вентили.

Назначение демодулятора состоит в том, чтобы осуществлять преобразование периодической однонаправленной последовательности импульсов в постоянное напряжение, которое является выходным напряжением источника.

Известны различно построенные схемы демодуляторов, состоящих из линейного дросселя с немагнитным зазором, вентиля п нагрузки.

Общим недостатком всех упомянутых импульсных источников питания с демодуляторами ширины импульсов является неудовлетворительная стабильность и повышенная пульсация выходного напряжения в режиме малых токов нагрузки. Кроме того, подобные повышающие схемы имеют дополнительный органический недостаток - существенное увеличение обратного напряжения на полупроводниковых элементах при уменьшении тока нагрузки, вследствие чего возможен выход из строя источника питания.

В описываемом преобразователе вместо обычно применяемого линейного дросселя с немагнитным зазором предлагается применять в качестве элемента демодулятора дроссель

с немагнитным зазором и нерегулируемым магнитным насыщающимся шунтом.

Новизна описываемого устройства состоит в том, что дроссель с нерегулируемым магнитным насыщающимся шунтом применен по

новому - в качестве элемента демодулятора силовой цепи импульсного источника питания постоянного тока. Такое применение придает известному объекту полезные свойства, которых данный объект не имел при использоваНИИ линейного дросселя с немагнитным зазором: обеспечивается высокая стабильность при изменяющемся токе нагрузки, снижаются пульсация выходного напряжения и рост обратного напряжения на полупроводниковых

элементах при уменьшении тока нагрузки. Отмеченный полол ительный эффект нового применения известного дросселя достигается без усложнения схемы источника питания и без снижения его к.п.д.

На фиг. 1 показана схема силовой цепи импульсного источника постоянного напряжения с последовательным включением дросселя и нагрузки; на фиг. 2 - та же цепь с пана фиг. 3 - та же цепь с параллельным включением прерывателя и нагрузки.

Схема силовой цепи импульсного источника постоянного тока содержит прерыватель 1, включенный на входе демодулятора 2 и создающий прямоугольные импульсы. Управляющее устройство 5, содержащее широтно-импульсный модулятор и усилитель (на схеме не показаны), включено в цепь обратной связи с выхода демодулятора 2 на прерыватель /. Демодулятор 2, показанный на фиг. 1, имеет последовательно соединенные линейный дроссель 4 с немагнитным зазором и нагрузку 5, шунтированную емкостью 6. Параллельно дросселю 4 и нагрузке 5 включен вентиль 7.

В схеме силовой цепи импульсного источника постоянного тока (см. фиг. 2) демодулятор 2 образован параллельным соединением дросселя 4 и нагрузки 5, шунтированной емкостью 6. Нагрузка 5 подключена к дросселю 4 через вентиль 7.

В схеме, изображенной на фип 3, тот же демодулятор включен последовательно с источником входного напряжения устройства (вольтодобавочная схема).

Все три варианта выполнения схемы, описанные выше, известны, когда в качестве дросселя 4 используется линейный дроссель с немагнитным зазором.

Предлагается в любой из таких схем применить в качестве элемента демодулятора (дросселя 4) дроссель с нерегулируемым насыщающимся магнитным шунтом. Его магнитопровод может быть выполнен из стандартных иластин трансформаторной стали, часть которых собрана с зазором, а другая часть пластин (например, 10-20% от общего числа пластин) - без зазора, образуя магнитный

шунт. Этим достигается существенное увеличение индуктивности в режиме малых постоянных токов дросселя без заметного снижения индуктивности в режиме больших токов.

Если ток дросселя больше некоторого значения (обычно равного 10-20% его максимальной величины), вызывающего насыщение магнитного шунта в зазоре, то дроссель

можно рассматривать как линейный элемент демодулятора. При уменьшении тока от указанного значения магнитный шунт дросселя выходит из состояния насыщения, и индуктивность дросселя возрастает. Благодаря увеличению индуктивности дросселя с уменьшением его тока исключается режим прерывистых токов дросселя, который является причиной ухудшения параметров источников питания с демодулятором в области малых токов нагрузки. Если же ток дросселя непрерывный, то выходная вольт-амперная характеристика демодулятора горизонтальна, а нестабильность источника питания минимальная. Описанное решение может быть использовано в выпрямительных устройствах, регуляторах, стабилизаторах и других преобразователях постоянного напряжения с импульсным регулированием.

Предмет изобретения

Применение дросселя с немагнитным зазором и магнитным насыщающимся шунтом в качестве силового элемента демодулятора импульсов силовой цепи преобразователя постоянного напряжения с импульсным регулированием, с целью повышения стабильности выходного напряжения и к.п.д. в области малых токов нагрузки.