Однотактный регулятор постоянного напряжения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Распубиик

<щ 1003067 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 01.04.81(21} 3267998/24-07 с присоединением заявки Йо(23} ПриоритетОпубликовано 070383. Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 070383

f54)M Na з

G 05 F 3/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314 ° б (088.8) (72) Авторы изобретения

A.Ã.Ïîëèêàðïîâ и Е.Ф.Сергиенко;

;:/

/ московский ордена ленина и ордена Октябрьской Ревозп Ьии энергетический институт (71) Заявитель (54) ОДНОТАКТНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регуляторам напряжения, позволяющим получить в нагрузках постоянные напряжения, галь. ванически отделенные от цепи входного источника питания.

Известны однотактные регуляторы постоянного напряжения, содержащие трансформатор, к вторичным обмоткам которого через выпрямительные диоды подключены L C- фильтры с н агру э кой P 1), Недостатком известных однотактных регуляторов постоянного напряжения является сложность и связанная с этим пониженная их надежность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является однотактный регулятор постоянного напряже ния, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена через управляющий ключ к источнику напряжения, вторичные обмотки соединены с выводами для подключения нагрузок через выпрямители и LC-фильтры и одна нэ обмоток зашунтирована последовательно соединенными конденсатором и блокирующим диодом (2).

Недостатком такого регулятора является наличие дополнительного клк ча, что усложняет регулятор и снижает его надежно ст ь .

Целью изобретения является упрощение регулятора и повьыение его надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в однотактном регуляторе постоянноro напряжения, содержащем трансформатор, первичная обмотка которого подключена через управляющий ключ к источнику напряжения, вторичные обмотки соединены с выводами для подключения нагрузок через выпрями- . тель и LC-фильтр, и одна иэ обмоток зашунтирована последовательно соединенными конденсатором и блокирующнм диодом, параллельно упомянутому конденсатору включен резистор.

На чертеже представлена схема однотактного регулятора постоянного напряжения.

Регулятор содержит трансформатор,, начало первичной обмотки 1 которого соединено с положительным полюсом входного источника напряжения, а конец первичной обмотки 1 через управляеьый ключ 3 подключен к отрицательному полюсу входного источника набуря

З0 женин

100306 7

Параллельно первичной обмотке 1 включена дополнительная цепь из последовательно соединенных блокирующего диода 4 и конденсатора 5, шунтированного резистором б. С началом вторичной обмотки 7 трансформатора соединен анод выпрямительного диода 8, катод которого подключен к одному из выводов дросселя фильтра 9. Второй вод дросселя фильтра 9 через сопротивление нагрузки 10, параллельно ко- о торому включен конденсатор фильтра 11 соединен с концом вторичной обмотки 7.

Начало обмотки 12 вывода реактивной энергии соединено с концом вторичной обмотки 7, а конец обмотки 12 "15 связан с анодом блокирующего диода

13, катод которого подключен к катоду выпрямительного диода 8.

Устройство работает следующим образом. ю

Принцип действия регулятора постоянного напряжения рассмотрим, исходя иэ предположения идеальности ключевых элементов установийлегося режима работы и непрерывности изменения маг- 25 нитных потоков в сердечнике дросселя фильтра 9 и трансформатора 2.

Обозначим через р относительную (к периоду Т) длительность включенного состояния ключа 3. Тогда на этапе ЗО

7Т замкнутого состояния ключа 3 диод

4 и блокирующий диод 13 находятся под обратным смещением. На этом промежутке времени происходит передача эиергии в н агру зку через прямосмещен- 35 ный диод 8 и вторичную обмотку трансформатора 7. Одновременно с этим идет процесс накопления магнитной энергии в индуктивности намагничивания трансформатора 2. после выключения ключа 3 на этапе 40 (1- 3)Т напряжение на обмотках трансформатора 2 изменяет знак. Вследствие этого ныпрямительный диод 8 запирается, а блокирующий диод 13 и диод 4 открываются. После указанных переклю-45 чений параллельно к первичной обмотке

1 трансформатора 2 включается конденсатор 5, среднее значение напряжения на котором для принятых предложений определяет ся выражением c = E /(-®,, 50 где Š— величина напряжения входного источника. На рассматриваемом промежутке времени через обмотку 12 и блокирующий диод 13 происходит передача энергии, запасенной в сердечнике 55 трансформатора 2.

Если обозначить через И и hZ коэффициенты трансформации по обмоткам

7 и 12 соответственно, то на выходе дросселя фильтра 9 на интервале 3 T 6р действует напряжение Eh<, а на этапе (1-Я )Т - напряжение той же полярнос« ти, но равное ЕИ /(1-у). Поэтому величина выходного йапряжения регулятора опведеляется соотношением Он = Э (И +Я

Дет альный ан али з работы регулятора

rfo стоя нного н апряже ния по к азывает, что на этапе 1-3 Т через диод 4 протекает средний ток, в 1/(1-3 ) раз превышающий ток через резистор б.

Этот средний ток диода 4 суммируется с переменной составляющей, изменяющейся по линейному закону - и

„ гг

I (ц)т представляющей собой разность пульсаций тока намагничивания трансформатора 2 и пульсаций тока дросселя фильтра 9, приведенных к первичной обмотке

1. Указанный разностный ток пульсаций в первую половину промежутка. времени (1-$)T имеет одно направление, а во вторую — противоположное. Для того, чтобы диод 4 оставался под прямым смещением в течение всего промежутка времени (1- Г, необходимо, чтобы среднее значение тока через него на

Рассматриваемом этапе было не меньше двойной амплитуды Ь|с разностного тока пульсаций.

Поскольку разность токов пульсаций дросселя 9, приведенного к первичной обмотке 1, и тока намагничивания трансформатора 2 невелика, то требуемый ток смещения диода 4 также мал, а следовательно, резистор б может быть выбран достаточно высокоомным. Более того, роль резистора б может выполнять длительная нагрузка на регулятор постоянного напряжения, например схема управления регулирующим ключом 3. Следовательно, введение резистора б не приведет к снижению КПД регулятора, а при определенных условиях может обеспечить и его повышение, поскольку исключается воиомогательный ключ со всеми присущими ему недостатками.

Таким образом, предлагаемый одноконтактный регулятор постоянного напряжения обладает по сравнению с известным устройством простотой конструкции и повышенной надежностью.

Формула изобретения

Однотактный регулятор постоянного напряжения, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена через управляющий ключ к источнику напряжения, вторичные обмотки соединены с выводами для подключения нагрузок через выпрямитель и LC-фильтр, и одна иэ обмоток зашунтирована последовательно соединенными конденсатором и блокирующим диодом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью

его уПрощения и повышения надежности, параллельно упомянутому конденсатору включен резистор.

100 3067

Составитель Т. Доброволь скис

Редактор В.Данко Техред Т.Маточка Корректор A.Äçÿòêî

Заказ 1552/31 Тираж 872 Подписное вНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д.4/5 г.ужгород, ул.Проектная, А

Филиал ППП "Патент", Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мелешин В.И. Энергетическое соотношение в ключевых преобразователях постоянного напряжения. -"Электронная

5 техника в автоматике", Под ред.Р.И.1b нева. Вып. 9, М., "Советское радио", 1977, с. 83-97, рис.4..

2. Авторское свидетельство СССР

9 892614, кл. H 02 М 3/29, 1981.