Импульсный регулятор постоянного напряжения

 

1. тШУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОСТРЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий входные выводы для подключенияисточника постоянного напряжения, к одному из которых подключен регулирующий ключ, и сглаживающий Г -образный фильтр, состоящий из первичной обмотки дросселя, включенной с регулирующим ключом последовательно в цепь нагрузки, и конденсатора, включенного параллельно цепи нагруз Е 9iки , причем один из входных вьгоодов является общим с одним из выходных выводов для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью уменьщения пульсаций выходного напряжения и улучщения массогабаритных показателей, дроссель фильтра дополнительно снабжен вторичной обмоткой, соединенной началом с началом первичной обмотки дросселя , а концом - через введенный вспомогательньш конденсатор с общим выводом. 2.Регулятор по п 1, о т л ичающийся тем, что последовательно в цепь нагрузки введен (Л дополнительный индуктивный элемент, включенный между концом первичной обмотки дросселя и конденсатором фильтра. 3.Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что между концами первичной и вторичной обмоток дросселя включен введенный доts9 полнительный конденсатор. О 4; Од 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1120464

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 3361122/24-07 (22) 04. 12.81 (46) 23.10.84. Бюл. ¹ 39 (72) А.Г. Поликарпов и F..Ô. Сергиенко (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.316.722(088.8) (56) 1. Авторское -свидетельство СССР № 161818, кл. Н 02 М 1/14, 1964.

2. Виленкин А. Г. Импульсные транзисторные стабилизаторы напряжения.

М., "Энергия",. 1970, с. 4-8, рис.1 — 1. (54)(57) I И1П1УЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий входные выводы для подключения источника постоянного напряжения, к одному из которых подключен регулирующий ключ, и сглаживающий Г -образный фильтр, состоящий из первичной обмотки дросселя, включенной с регулирующим ключом последовательно в цепь нагрузки, и конденсатора, включенного параллельно цепи нагруз3(50 Н 02 М 3/135, С 05 F 3/08 ки, причем один из входных выводов является общим с одним из выходных выводов для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения пульсаций выходного напряжения и улучшения массогабаритных показателей, дроссель фильтра дополнительно снабжен вторичной обмоткой, соединенной началом с началом первичной обмотки дросселя, а концом — через введенный вспомогательный конденсатор с общим выводом.

2. Регулятор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что последовательно.в цепь нагрузки введен дополнительный индуктивный элемент, включенный между концом первичной обмотки дросселя и конденсатором фильтра.

3. Регулятор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что между концами первичной и вторичной обмоток дросселя включен введенный дополнительный конденсатор .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регуляторам напряжения, позволяющим получить

B нагрузке постоянное регулируемое напряжение. 5

Известен преобразователь, использующий сглаживающий Г-образный фильтр, состоящий из двух обмоток, расположенных на магнитопроводе, причем однй концы обмоток объединены и 10 подключены к входному выводу, другой конец первой обмотки соединен с одним из выходных выводов, а другой конец второй обмотки через конденсатор подключен ко второму выходному выводу (1) .

Однако в этом устройстве не устраняется основной недостаток Г-образного фильтра, а именно, существенное подмагничивание сердечника дрос- jp селя фильтра током нагрузки.

Наиболее близким к изобретению является импульсный регулятор постоянного напряжения, содержащий входные выводы для подключения источни- 25 ка постоянного напряжения, к одному из которых подключен регулирующий ключ, и сглаживающий .Г-образный . фильтр, состоящий из первичной обмотки дросселя, включенной с указанным регулирующим ключом последовательно в цепь нагрузки, и конденсатора, включенного параллельно цепи нагрузки, причем один из входных выводов является общим с одним из выходных выводов для подключения нагрузки f2) .

Недостатком известного устройства являются большие величины пульсаций выходного напряжения и массогабаритных показателей сглаживающего фильтра.

Целью изобретения является уменьшение пульсаций выходного напряжения и улучшение массогабаритных показателей. 15

Поставленная цель достигается тем, что в импульсном регуляторе постоянного напряжения, содержащем входные выводы для подключения источника постоянного напряжения, к одно- О му из которых подключен регулирующий ключ, и сглаживающий Г-образный фильтр, состоящий из первичной обмотки дросселя, включенной с регулирующим ключом последовательно в цепь 5 нагрузки, и конденсатора, включенного параллельно цепи нагрузки, причем один из входных выводов являет464 2 ся общим с одним из выходных выводов для подключения нагрузки, дроссель фильтра дополнительно снабжен вторичной обмоткой, соединенной. началом с началом первичной обмотки дросселя, а концом - через введенный вспомогательный конденсатор с общим выводом.

Кроме того, в импульсн6м регуляторе постоянного напряжения последовательно в цепь нагрузки введен до-. полнительный индуктивный элемент, включенный между концом первичной обмотки дросселя и конденсатором фильтра.

Причем между концами первичной и вторичной обмоток дросселя включен введенный дополнительный конденсатор °

На фиг. 1 и 3 представлена принципиальная схема импульсного регулятора постоянного напряжения. В регуляторе источник входного напряжения

Е через регулирующий ключ 1 связан с началом первичной обмотки 2 дросселя 3, конец которой через конденсатор фильтра 4 и нагрузку 5, включенных параллельно, подключен к общей шине. Начало вторичной обмотки б соединено с началом первичной обмотки

2, а конец ее через вспомогательный конденсатор 7 подключен к общей шине. К. общей точке соединения начал обмоток 2 и 6 катодом подключен шунтирующий диод 8, а анодом — к общей шине (фиг. 1).

Последовательно в цепь нагрузки (фиг. 2) введен дополнительный индуктивный элемент 9, включенный между концом первичной обмотки дросселя и конденсатором фильтра.

Схема импульсного регулятора (фиг. 3) - с включением между концами первичной и вторичной обм6тками дросселя дополнительного конденсатора 10.

Импульсный регулятор постоянного напряжения работает следующим образом.

В установившемся режиме непрерывного тока в обмотке 2 дросселя 3 изменение тока в обмотке 2 определяется Ь; = (Е - Vi()t /Ь, где ц — время включенного состояния регулирующего ключа 1, L — индуктивность обмотки 2, V — напряжение на нагрузке (фиг. 1 и 2). Данное изменение тока, протекая через конденсатор

Работа устройства по фиг. 3 аналогична работе устройства по фиг. 1, однако здесь трудно обеспечить ра-, венство изменений токов из-за невозможности плавно изменять коэффициент связи или коэффициент трансформации между обмотками 2 и 6 дросселя 3 и легко обеспечить условие перекомпенсации, когда изменение тока 6 i в силовой ветви меньше компенсирующего изменения тока gi. Поэтому пульсации напряжения на конденсаторе 4 значительно меньше пульсации напряжения на конденсаторе 7 и находятся в противофазе по отношению к последним. Теперь малые пульсации выходного напряжения на конденсаторе 4 могут быть легко скомпенсированы противофазным напряжением на конденсаторе 7 путем подачи части этого напряжения на выходные клеммы, что и достигается, введением конденсатора 10. При этом требуемая величина конденсатора 10 на два-три порядка меньше величин конденсаторов 4 и 7. Отклонение величины конденсатора 10 и от номинального значения, при котором достигается полная компенсация пульсаций выходного напря жения, приведет к изменению знака фазы выходных пульсаций и появлению самих пульсаций выходного напряжения.

Поскольку возможна компенсация изменений тока через обмотку 2, то можно уменьшить число витков обмотки 2, а следовательно, уменьшить массогабаритные показатели дросселя

3 и всего фильтра в целом.

Таким образом, использование вторичной обмотки 6 в дросселе 3, конденсаторов 7 и 10 позволяет существенно уменьшить или практически свес ти к нулю пульсации выходного напряжения.

Предлагаемый сглаживающий фильтр в импульсном регуляторе посТоянного напряжения может быть использован и при других законах изменения напряжения на его входе, например, после управляемого и неуправляемого выпрямителей, а также в различных преобразователях напряжения. з 1120464 фильтра 4, вызывает пульсации напряжения на нагрузке 5. Уменьшение изменения тока 6, приведет и к уменьшению пульсаций выходного напряжения. Это достигается введением дополнительной обмотки 6 и конденсатора 7. Варьируя, коэффициентом связи между обмотками 2 и 6 при равном их числе витков или уменьшая число витков обмотки 6 по отношению к обмот- 10 ке 2> в контур, составленный из элементов 2-6-7-4, вносится ЭДС Е, которая на индуктивностях рассеяния обмоток дросселя K L создает встречное изменение тока bi = Я t„/ 15 / 5L, стремящееся уменьшить ток протекающий через конденсатор фильтра 4. При равенстве измерений токов hi = di пульсации тока через конденсатор фильтра 4 равны ну- 20 лю и, следовательно, пульсации напряжения на нагрузке также равны нулю. При этом пульсации напряжения на конденсаторе 7 возрастают. Однако конденсатор 7 находится вне кон-25 тура нагрузки и поэтому это увеличение пульсаций не имеет существенного значения для нагрузки.

Поскольку возможна компенсация изменений токов через обмотку 2, -то можно уМеньшить число витков обмотки 2 за счет увеличения gi, а следовательно, и уменьшить массогабаритные показатели дросселя 3. Так

° I как выполнение условия 5 i = Li

35 затруднительно только за счет индуктивностей рассеяния обмоток дросселя, в силу трудности получения требуемой величины индуктивности, между первичной обмоткой дросселя

2 и конденсатором 4 введена дополнительная внешняя индуктивность 9 (фиг. 2) . Введение нндуктивности 9 позволяет упростить дроссель 3 и одновременно обеспечить выполнение условия 6 i

Таким образом, использование вторичной обмотки 6 и конденсатора 7. в дросселе 3 позволяет уменьшить или свести к нулю пульсации тока

s силовой цепи, перенеся их во вспомогательную цепь, отделенную от нагрузки.

Введение дополнительного индуктивного элемента 9 упрощает изготовление дросселя фильтра.

1120464

Редактор Л. Лосева Техред З.Палий Корректор О. Билак

Заказ 7757/43 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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