Импульсный регулятор постоянного напряжения

 

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