Импульсный регулятор постоянного напряжения

Импульсный регулятор постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕШМ, держащий включенное между входными выводами цепочку, состоящую из последовательно соединенных обмотки входного дрос селя, первого разделительного коиден .сатора и первичной обмотки изолирующего трансформатора, параллельно втори ноЙ обмотке которого включена цепочка из последовательно соединенных второго разделительного конденсатора и Г-образного ЬС-филЬтра, состоящего из обмотки сглаживающего дросселя и конденсатора, включенного между вьЬсодными выводами для подклю|чения нагрузки, причем параллель11О цепи из первого разделительного KOWденсатора и первичной обмотки изолируквдего трансфо$матсра включен регулирующий ключевой элемент, а паралг лельно цепи из второго разделительного конденсатора и вторичной обмот ки изолирующего трансформатора ВКЛИР чен шунтирующий диод, о тлича щ и и с я тем, что, с целью обеспечения одновременного снижения пульса адй выходного напряжения и входного тока и улучшения массогабаритных поi казателей, входной дроссель и сглаживающий дроссель 1,С-фнльтра тельно снабжены втapичны aI обмотками, каждая из которых включена согласно по отношению к своей первичной обмотке ,, причем вторичная обмотка входно; го дросселя включена параллельно пер вичной обмотке изолируннцего трансфор матора,. а вторичная обмотка сгйажи1 ю ваняцего дросселя включена параллельно вторичной обмотке изолирующего трансформатора. 2. Регулятор по п. 1, о т л и - чающийс тем, что, с целью 5Л упрощения конструкции дросселей, последовательно в цепь вторичной обмотки по меньшей мере одного из указанных дросселей включен дополнительный подстраиваемый индуктивный элемент.,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН а93 09

4(53

OllHCAHNE HS06PE ТЕН4 и ситсисисии свидстс(ъстви ( (т;. (.с ( (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ АЗССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ (21) 3534488/24-07 (22) 07.03.83 (46) 23.03.85. Бюл. 33 .3 (72) А.Ф.Девочкин, А.Г.Поликарпов и E.Ô.Ñåðãèåíêo (73) Московский ордена Ленина и орде" на Октябрьской Революции энергетический институт (53) 623.314.3(088.8) (56) 1. Поликарпов А.Г. Импульсные . регуляторы постоянного напряжения для вторичных источников питания.

Труды МЭИ. Вып, 275. Энергетическая и информационная электроника.

М., 1975, с. 69-75, рис.1.

2. Isolation and multiple output

extensions of à nev optimum topolojgr

svitching DC- o-DC converter BD

middlebrook and Slobodan Cuk PESC 78

Розг Electronic Specialist Conference, 1978. (54)(57) 1. ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР.ПО-.

СТОЯННОГО НАПРЯ333КНИЯ, со держащий включенную между входными выводами цепочку, состоящую из последовательно соединенных обмотки входного дрос" селя, первого разделительйого конденсатора и первичной обмотки изолирукг щего трансформатора, параллельно

:вторичной обмотке которого включена цепочка из последовательно соединенных второго разделительного «онденсатора и Г-образного 3.С-фильтра, сос. тоящего из обмотки сглаживающего дросселя и конденсатора, включеййого . между вйходными выводами для подклю, чения нагрузки, причем параллельно цепи нз первого разделительного конденсатора и первичной обмотки изолирующего трансформатсра включен регулирующий ключевой элемент, а парал лельно ценя из второго разделительного конденсатора и вторичной обмот" ки изолирующего трансформатора Велю "(. чен шунтирующий диод, о т л и ч а ю " щ и и с s тем,,что, с целью обеснечения одновременного снижения пульса" цнй выходного напряжения и входного тока и улучшения массогабаритных показателей, входной дроссель и сгла- I живакиций дроссель 3,С-фильтра дополни-. тельно снабжены вторичными обмотками, каждая из которых включена согласно по отношению к своей первичной обмот.ке, нрнчем вторичная обмотка входно- р

;го дросселя включена параллельно пер;, вячной обмотке изолирующего трансформатора, а вторичная обмотка сглаживающего дросселя .включена параллельно вторичной обмотке изолирующего трансформатора.

2. Регулятор по н.3, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции дросселей, последовательно в цепь вторичной обмотки по меньшей мере одного из указанных дросс лей включен дополни" тельный лодстраиваемый индуктивный ®р элемент.

1 11362

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регуляторам постоянного напряжения, позволяющим получить регулируемые напряжения на нагрузке.

Известен регулятор постоянного напряжения, содержащий входной дроссель, регулирующий ключ, разделитель ный конденсатор, сглаживающий дроссель, конденсатор фильтра, шунтирую щий диод и нагрузку jlj . .Недостатком этого устройства яв"ляется отсутствие трансформаторной гальванической развязки нагрузки и первичного источника электропитания. .Наиболее близким к изобретению является импульсный регулятор постоянного напряжения, содержащий включенную между входными выводамн цепочку, состоящую из последовательно соединенных обмотки входного дрос селя, первого разделительного конденсатора и первичной обмотки изолирующего трансформатора, параллельно вторичной обмотке которого включена цепочка из последовательно соединенных второго разделительного конденсатора и Г-образного 1,С-фильтра, состоящего из обмотки сглаживающего дросселя и конденсатора, включенно30 го между выходными выводами для под" ключения нагрузки, причем параллель. но цепи иэ первого разделительного конденсатора и первичной обмотки изолирующего трансформатора включен регулирующий ключевой элемент, а параллельно цепи из второго разделительного конденсатора и вторичной обмотки изолирующего трансформатора включен шунтирующий диод $2), Недостаток известного устройства 4О состоит в том, что снижение пульсаций выходного напряжения в ием достигается использованием сложных магнитопроводов дросселей, что ведет к ухудшению массвгабаритных показателей устройства. Кроме того, в устройстве невозможно одновременно сни-. зить пульсации тока в его входной и. выходной цепях.

Целью изобретения является обеспе»5О чение одновременного снижения пульсаций выходного напряжения и входного тока, улучшение массогабаритных показателей, упрощение конструкции дросселей. 55

Поставленная цель достигается тем, что в импульсном регуляторе постоянного напряжения, содержащем включенную между входными выводами цепочку, состоящую из последовательно соединенных обмотки входного дросселя, первого разделительного конденсатора и первичной обмотки изолирующего трансформатора, параллельно вторичной обмотке которого включена цепочка из последовательно соединенных второго разделительного конденсатора и Г-образного С-фильтра, состоящего из обмотки сглаживающего дросселя и конденсатора, включенного между выходными выводами для подключения нагрузки, причем параллельно цепи из первого. разделительного конденсатора и первичной обмотки изолирующего трансформатора включен регулирующий ключевой элемент, а параллельно цепи из второго разделительного конденсатора и вторичной обмотки изолирующего трансформатора включен шунтнрующий диод, входной дроссель и сглаживающий дроссель L,С-фильтра дсполнительно снабжены вторичными обмотками, каждая иэ которых включена согласно по отношени1о к своей первичной обмот" ке, причем вторичная обмотка входного дросселя включена параллельно первичной обмотке изолирующего транс" форматора, а вторичная обмотка сглаживающего дросселя включена параллельно вторичной обмотке пзолнрующего трансформатора.

Кроме того, последовательно в цепь вторичной обмотки по меньшей мере одного из указанных дросселей включен дополнительный подстраиваемый индуктивный элемент.

1а фиг.1 и 2 представлены схемы импульсного регулятора.

В устройстве по фиг.1 положительная шина источника входного напряже-. ния соединена с началом первичной обмотки 1 входного дросселя 2, конец которой через входной разделительный конденсатор 3 соединен с началом первичной обмотки 4 изолирующего трансформатора 5. Конец первичной обмотки 4 соединен с отрицательной, шириной источника входного напряжения.

Общая точка соединения обмотки I дросселя 2 с конденсатором 3 через регулирующий ключ б соединена с о †. рицательной шиной. Вторичная обмотка 7 входного дросселя 2 включена параллельно первичной обмотке 4 трансформатора 5 таким образом, что ее конец соединен с началом обмотки 4.

3 ll3

Вторичная обмотка 8 изолирующего трансформатора 5 своим началом через выходной разделительный конденсатор 9 связана с концом первичной обмотки 10 сглаживающего дросселя ll, начало которой через соединенные параллельно конденсатор 12 фильтра и нагрузку 13 соединено с концом вторичной обмотки 8 изолирующего трансформатора 5. Общая точка соединения выходного разделительного конденсатора 9 и первичной обмотки 1О сглаживающего дросселя 11 через шунтирующий диод !4 связана с концом обмотки 8, причем диод 14 анодом подключен к общей точке соединения укаэанных элементов, а катодом — к концу обмотки 8. Вторичная обмотка 15 сглаживающего дросселя 1! включена параллельно вторичной обмотке 8 изолирующего трансформатора 5 таким образом, что ее начало соединено с кои. цом, а конец — с началом вторичной обмотки 8.

В устройство, представленное на фиг.2, введены индуктивные элемен-. ты 16 и 17, первый из которых включен последовательно с вторичной обмоткой 7 входного дросселя 2, а вто. рая - последовательно с вторичной обмоткой 15 сглаживающего дросселя 11.

Принцип работы импульсного регулятора постоянного напряжения в установившемся режиме заключается в следующем.

При замыкании регулирующего клю" ча 6 одновременно протекают два процесса: накопление магнитной энер", гни в индуктивности входного дросселя 2 и передача энергии иэ раздели тельных входного и выходного конденсаторов 3 и 9 через изолирующий трансформатор 5 в сглаживающий фильтр, составленный из сглаживающего дросселя 11 и конденсатора 12

-фильтра и нагрузки 13. При этом шунтирующий диод 14 находится в выключенном состоянии. При выключении регулирующего ключа б также одновременно протекают два процесса: передачи магнитной энергии, накопленной во входном дрос селе 2, в входной разделительный конденсатор 3 и через изолирующий трансформатор 5 в выходной раздели тельный конденсатор 9. При этом аунтирующий диод 14 включен и магнитная энергия иэ сглаживающего дросселя 11

6275 4 передается в нагрузку 13 через включенный шунтирующий диод 14.

Влияние вторичных обмоток обоих дросселей на величину пульсаций тока в их первичных обмотках и, как результат, на величину пульсаций входного тока и выходного напряжения регулятора объясняется тем, что при приложении к первичной и вторичной

1О обмоткам пропорционапьных по величине напряжений иа этапах замкнутого и разомкнутого состояний регулирующего ключа производные токов в .них подчиняются зависимостям

dii

VL -UM

ХЯ и

Ф

1 2

УЬ.., -V,M

LL -И

4 ае

3 Р б

L ко, +L ll - ПОЛИЫЕ Иидух тИВ НО С тИ первичной и вто„иуной обмоток, равные сумме их индуктивностей намагничивания и индуктивностей рассеяния.

Введя обозначения для и --—

ГГ, коэффициента трансформации, Ь 1., — коэффициента связи меж

L, Lg ду обмотками, уравнения для скоростей изменения токов в обмотках мож" но переписать в виде: й, u, 55

%к ъ а

dt 1

20 аь аь где <, — производные токов соответственно в первичной и вторичной обмотках дросселя;

V Vg - напряжения, приложенные соответственно к первичной и вторичной обмоткам дросселя иа этапе замкнутого или разомкнутого состояний регулирующего, ключа3

И L,, Sa - asaaaaaa иидуктивHocTb обмоток; ется необходимое соотношение параметров дросселей в диапазоне их значений:

1l пт —, 5 к .

3 l!36275 где Ъ 4 tU - коэффициент пропорциональности напряжений, приложенных K обмоткам дросселя.

Производные токов в обеих обмотках могут принимать положительные, отрицательные и нулевые значения в зависимости от соотношения коэффициентов К, Q Q .а следовательно, в зависимости от соотношения величин >О индуктивностей рассеяния и приложен". ных напряжений.

В предлагаемом регуляторе для обоих дросселей используется соотноfj шеййе и, когда производные токов в нх первичных обмотках равны нулюв

Работа предлагаемого регулятора характеризуется практически полным отсутствжм пульсаций входного тока и выходного напряжения при значитель. но меньших, по сравнению с другимн типами регуляторов, суммарных габари.тах входного и сглаживающего дросселей и конденсатора Фильтра.

В,случае необходимости изменения

Фазы пульсаций в первичных обмотках дросселей иа отрицательную используДля реализации укаэанных режимов необходимо в конструкции дросселей заложить соответствующее соотношение между составляющими индуктивностей обмоток L, Li, L<, L < что требует высокой очности йэготовления дросселей и усложняет их конст рукцию,поэтому с целью упрощения кон. струкции входного и выходного дроссе. лей последовательно по крайней мере с одной из их обмоток подключается по одной дополнительной подстранваемой индуктивности, играющих, в этом случае, роль индуктивностей рассеяния. Поскольку по вторичньаи обмоткам входного 2 и сглаживающего l) дросселей текут переменные токи, не превышающие токов пульсаций B дросселях при отсутствии вторичных обмоток, Tcf эти обмотки. могут быть выполнены тонким проводом, а следовательно,.не влияют существенно на массогабаритные показа ели дросселей.

)136275

Составитель Т.Добровольскис

Редактор А.Шишкина Техред 3.Палий Корректор И.Эрдейи

Заказ 10298/42 Тиран 646. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4