Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве бестрансформаторного низковольтного источника питания. Цель изобретения - повышение КПД и расширение области применения. Преобразователь включает блок 1 деления напряжения, входом через индуктивный элемент 18, соединенный последовательно с ключевым элементом 2, и ключевой элемент 3, соединенный с входными выводами 6, 7 для подключения источника постоянного тока. Выход блока 1 через ключевые элементы 4 , 5 соединен с выходными выводами 8, 9 для подключения нагрузки 23. Введение дополнительного диода 24, включенного между выходами ключевых элементов 2, 3 , обеспечивает регулирование выходного напряжения изменением уровня заряда конденсаторов 10 блока 1. Это позволяет уменьшить потери мощности на ключевых элементах 4, 5 (разрядных) и улучшить качество выходного напряжения. 2 ил.(

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 M 3 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и ll5lQPCNOMV СВИДВТЮЪСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4674573/07 (22) 06.04.89 (46) 15.04.91. Бюл. N- 14 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) Л.Г.Зотов (53) 621.314.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 756568, кл. Н 02 М 3/18, 1978.

Авторское свидетельство СССР и 1181092, кл. Н 02 М 7/10, 1984. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве бестрансформаторного низковольтного источника питания. Цель изобретения - повышение КПД и расширение области применения. ПреобраИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве бестрансформаторного низковольтного источника питания.

Цель изобретения — повышение КПД и расширение области применения.

На фиг. 1 приведена электрическая схема предлагаемого преобразователя, на фиг. 2 даны временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит блок деления напряжения 1, управляемые ключевые элементы (ключи) 2, 3 и 4, 5, а также входные 6, 7 и выходные 8, 9 выводы. Блок деления напряжения 1 со.,Я0„„1642562 А 1

2 зователь включает блок 1 деления напряжения, входом через индуктивный элемент 18, соединенный последовательно с ключевым элементом 2, и ключевой элемент 3, соединенный с входными выводами 6, 7 для подключения источника постоянного тока.

Выход блока 1 через ключевые элементы 4, 5 соединен с выходными выводами 8, 9 для подключения нагрузки 23.

Введение дополнительного диода 24, включенного между выходами ключевых элементов 2, 3, обеспечивает регулирование выходного напряжения изменением уровня заряда конденсаторов 10 блока 1. Зто позволяет уменьшить потери мощности на ключевых элементах 4, 5 (разрядных) и улучшить качество выходного напряжения.

2 ил. (держит несколько параллельно соединенных цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных конденсатора 10 и двух диодов (неуправляемых вентилей) 11 и 12. Вентиль 11 каждой цепочки блока деления напряжения 1 катодом подключен к положительному выходному выводу 13 блока, а анодом к положительной обкладке конденсатора 10 ° Вентиль 12 в каждой цепочке анодом подключен к отрицательному выходному выводу 14 блбка, а катодом к отрицательной обкладке конденсатора 10.

1642562

М dUy.

LN где () Е з

Каждый из диодов (вентилей) 15 включен между разноименными обкладками конденсаторов 10 смежных цепочек, например, между точками 16 и 17.

Положительный входной вывод 6 через управляемый ключ 2 соединен с од-, ним из зажимов индуктивного элемента 18 в точке 19. Другой его зажим в точке 20 соединен с положительной 10 обкладкой конденсатора 10 первой цепочки блока. деления напряжения 1.

Отрицательный входной вывод 7 через управляемый ключ 3 соединен с отри цательной обкладкой конденсатора 10 15 последней цепочки блока деления напряжения 1 в точке 21.

Положительный и отрицательный вы: ходные выводы 8 и 9 соединены соот» ветственно с положительным и отрицательным выходными выводами 13, 14 блока деления напряжения через управляемые ключи 4 и 5. Конденсатор

22 фильтра включен параллельно нагруз ке 23 между выходными выводами 8 и 25

9. Дополнительный вентиль 24 подключен анодом к отрицательной обкладке конденсатора последней цепочки блока деления напряжейия 1 в точке 21, а катодом к точке 19 соединения индук 30 тивного элемента 18 и управляемого ключа 2.

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное (конвектор) работает следующим образом.

В нулевой момент времени (см. фиг.2) открываются ключи 2, 3 (зарядные) под действием управляющего сигнала U®„ (2,3) и соединенные по следовательно конденсаторы 10 зарякаются через индуктивный элемент 18 и вентили 15 синусоидальным током i, равным

Е

Й . ° 81п у 45 ьс /к характеристическое. сопротивление зарядного контура, 50 число цепочек в блоке падения напряжения 1; напряжение источника постоянного тока, 55 подключенного к входным выводам 6 и 7, С,о - величина емкости конденсатора 10, Ь вЂ” величина индуктивности элемента 18.

Индуктивность элемента 18 выбирает. ся из условия обеспечения добротности

0 зарядного контура". q= t где R — суммарное сопротивление зарядного контура.

Напряжение U на обкладках конденсатора 10 изменяется по следующему закону

"с ) idt

К с„) о ф (1. cos )

t ьс уо

Регулировка выходного напряжения осу. ществляется изменением времени открытого состояния ключей (2,3) в преде-. лах от 0 до с, „,-В т ьс„(и .

При этом среднее напряжение на конденсаторах 10 изменяется от нулевого

2Е значения до UС, + 1 . В момент

1ОМакО времени t зарядные ключи (2,3) закрияаютсяи еслис,с с 1, «7 LC /Û, то энергия, накопленная в индуктивном элементе (дросселе) 18, идет на подзаряд конденсаторов блока 1 через вентиль 24.

В момент времени t, когда ток подзарядки становится равым нулю под действием сигнала управления U „< (4,5) открываются ключи 4, 5 разрядные и конденсаторы блока, соеди- . ненные в параллель, разряжаются на нагрузку..В последующие периоды ком" мутации ключей описанные процессы повторяются. Таким образом, в предлагаемом конверторе зарядные и разрядные ключи практически работают в режиме насыщения, а регулировка вы" ходного напряжения обеспечивается изменением уровня заряда конденсаторов 10 бпока делення напряжения 1.

Причем в данном конвекторе КПД остается высоким и не зависит от уровня регулируемого выходного напряжения, а регулировка выходного напряженйя в широких пределах (от нуля до величи» ны, близкой к 2Е/11) осуществляется

5 li6 при неизменном периоде частоты коммутации. Это позволяет получить высокое качество выходного регулируемого напряжения и, следовательно, расширить область применения конверторе. формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий четыре управляемых ключевых элемента, индуктивный элемент, конденсатор фильтра, включенный между выходными выводами для подключения нагрузки, и блок деления напряжения, состоящий из параллельно соединенных цепочек, каждая из которых выполнена в виде последовательно соединенных первого диода, конденсатора и второго диода, и разноименные обкладки конденсаторов каждой пары смежных цепочек соединены между собой через соответствующий третий диод, причем общая точка соединения

42562 6, конденсатора и первого диода первой цепочки через последовательно соединенные индуктивный и пер5 вый ключевой элементы и общая точка соединения конденсатора и второго диода последней цепочки через второй ключевой элемент соединены с входными выводами для подключения соответствующих полюсов источника постоянного тока, общая точка соединения катодов первых диодов и общая точка соединения анодов вторых диодов указанных цепочек соединены соответственно через третий и четвертый ключевые элементы с соответствующими выходными выводами, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения

20 области применения, в него введен дополнительный диод, анодом подключенный к общей точке соединения конденсатора и второго диода последней цепочки, а катодом к общей точке

25 соединения первого ключевого и индуктивного элементов.

164?562 аулу(2

Рдар(4, Составитель Л. Устинкина

Редактор В.Фельдман Техред С.Мигунова Корректор Н.Ревская

Заказ 1434 Тираж 392 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101