Однотактный регулятор постоянного напряжения Советский патент 1981 года по МПК H02M3/28 

1

Предлоя ение относится к регуляторам напряженияI обеспечивающим регулирование постоянного напряжения на нагрузке, гальванически отделенной трансформатором от цепи входного ис-, точника напряжения.

Известны однотактные регуляторы напряжения с трансформаторным выходом и нагрузкой, подключенной на вторичной стороне.трансформатора через вьтрямитель и сглаживающий LCфильтр In.

Недостатком известньк однотактных регуляторов напряжения является ограниченный диапазон регулирования выходного напряжения и относительно большие массогабаритные показатели, обусловленные полной модуляцией напряжения, .поступающего на вход фильтра.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому устройству однотактный регулятор постоянного напряжения, содержащий трансформаТор, имеющий первичную обмотку, подключенную через управляемый ключ к входным выводам, вторичную обмотку, соединенную через выпрямительный диод и LC-фильтр с выходными вьшодами и обмотку вывода реактивной энергии, образующую с блокирующим диодом последовательную цепь 2.

Недостатки регулятора состоят в том, что он имеет ограниченный диапа10зон регулирования выходног.о напряжения и относительно большие массогабаритные показатели LC-фильтра, обусловленные полной модуляцией напряжения, поступающего на вход

15 фильтра.

Цель изобретения - увеличение диапазона регулирования выходного напряжения и улучшение массогабаритных показателей при одной и той же мощ20ности в нагрузке.

Поставленная цель достигается тем, что в однотактном регуляторе постоянного напряжения параллельно 3 одной из обмоток трансформатора включена дополнительная цепь, состоя щая из последовательно соединенных конденсатора и диода, шунтированного управляемым ключом, а последовательная цепь из об отки вьшода реактивной энергии с блокирующим диодом подключена параллельно входу LC-фильт ра. Предлагаемый однотактный регулято постоянного напряжения изображен на чертеже. В нем начало первичной обмотки 1 трансформатора 2 соединено с положительным полюсом входного источника напряжения, а конец первичной обмотки 1 через управляемый ключ 3 подключен к отрицательному полюсу входного источника напряжения. Параллель но первичной обмотке 1 включена дополнительная цепь из последовательно соединенных конденсатора 4 и диода шунтированного управляемым ключом 6 С началом вторичной обмотки 7 трансформатора соединен анод вьшрямительного диода 8, катод которого подклю чен к одному из вьшодов дросселя фильтра 9. Второй вьшод дросселя фильтра 9 через сопротивление нагруз ки 10, параллельно которому включен конденсатор фильтра 11, соединен с концом вторичной обмотки 7. Начало обмотки 12 вьшода реактивнрй энерги соединено с концом вторичной обмотKVI 7, а конец обмотки 12 связан с анодом блокирующего диода 13, катод которого подключен к катоду выпрями тельного диода В. Принцип действия предлагаемого регулятора напряжения рассмотрим исходя из предположения идеальности к.пючевык элементов, установившегося режима работы и непрерьтности измен ния магнитных потоков в сердечнике дросселя фильтра 9 и трансформатора 2. Обозначим через относительную (к периоду т) длительность включенн го состояния ключа 3 и будем считать, управляемый ключ 6 переключается синхронно и противофазно с ключом 3 Следовательно, на этапе Т замкнутого состояния ключа 3 управляемый ключ 6 разомкнут, а дополнительный диод 5 и блокирующий диод 13 находятся под обратным смещением. На этом промежутке времени, происходит передача энергии в нагрузку через прямосмещенный выпрямительный диод 8 и вторичную обмотку 7, Одновремен 4 но с этим идет процесс накопления магнитной энергии н сердечнике трансформатора 2. После выключения ключа 3 на этапе (1 - -у }} напряжение на обмотках трансформатора 2 изменяет знак. Вследствие этого выпрямительный диод 8 закрывается, а блокирующий диод 13 и диод 5 открываются. При этом замыкается также ключ 6. После указанных переключений параллельно к первичной обмотке I трансформатора 2 включается конденсатор 4, среднее значение напряжения на котором для принятых предположений определяется выражением U, Е (1 -у), в котором Е - величина напряже1шя входного источника. На рассматриваемом промежутке времени через обмотку 1 2 и блокирующий диод 13 происходит передача энергии, запасенной в сердечнике трансформатора 2, Если обозначить через п-) и п/ коэффициенты трансформации по обмоткам 7 и 12 соответственно, то на входе дросселя фильтра 9 на интервале Т действует напряжение Еп., а на этапе (1 )Т - напряжение той же полярности, ко равной En(1 Т ) Поэтому величина выходного напряжения регулятора определяется соотношением UH Е 1(пл + п) . Детальный анализ работы предлагаемого регулятора напряжения показывает, что на этапе (I - )Т через ковденсатор 4 протекает ток, представляющий собой разность токов пульсаций дросселя фильтра 9, приведенного к первичной обмотке 1, и тока намагничивания трансформатора 2, определяемого индуктивностью первичной обмотки 1. Ток конденсатора 4 в течение первой половины указанного промежутка времени протекает в одном направлении, а в течении второй половины - в противоположном. Именно поэтому необходимо шунтировать диод 5 управляемым ключом 6. Таким образом, предлага 2мый однотактный регулятор напряжения позволяет по сравнению с известным устройством увеличить диапазон регулирования выходного напряжения и улучшить массогабаритные показатели сглаж1тнающего LC-фильтра. Формула изобретения Однотактный регулятор иоспоннког напряжения, сониржаищп rp.-mci| - p 5имеюшш псрничиук) обмотку, ггодклн)чеииуш чсрег угг)анляемый ключ к вхо иьм вьгеодам, вторичную обмотку, соединенную через ныпрямительный диод и LC-фильтр с выходными выводами и обмотку вьшода реактивной энергии, образующую с блокирующим диодом последовательную цепь, отличаю щийся тем, что, с целью увеличе ния диапазона регулирования и улучшения массогабаритных показателей, введена дополнительная цепь, состоя щая из последовательно включенных конденсатора и диода, зашунтированного управляемым ключом, причем полнительная цепь подключена параллельно одной из обмоток трансформатора, а последовательная цепь из обмотки вывода реактивной мощное,и и блокирующего диода включена параллельно входу LC-фильтра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Сб. Электронная, техника в автоматике. Под ред. Конева Ю.И. М., Советское радио, 1977, № 9, с.83-97. 2.Сб. Электронная техника в автоматике. Под ред. Конева Ю.И. М., Советское радио, 1977, № 9, с. 87, рис. 4.

rti: