Стабилизатор напряжения постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для стабилизации напряжения источников постоянного тока. Для повышения надежности работы стабилизатора напряжения и возможности принудительного регулирования выходного напряжения в стабилизаторе напряжения постоянного тока, содержащем автономный инвертор, трансформатор и выпрямитель, в котором однофазный трансформатор содержит среднюю точку в первичной и вторичной обмотках, причем первый входной вывод стабилизатора соединен с коллекторами первого и второго транзисторов высокочастотного инвертора, средней точкой вторичной обмотки трансформатора и первым входом системы управления, второй входной вывод стабилизатора соединен со средней точкой первичной обмотки трансформатора, вторым выходом стабилизатора и вторым входом системы управления, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с началом и концом первичной обмотки трансформатора соответственно, а их управляющие входы соединены с выходами системы управления, начало и конец вторичной обмотки трансформатора через первый и второй диоды соединены и являются первым выходом стабилизатора, система управления содержит генератор пилообразного напряжения, делитель напряжения, формирователь импульсов, распределитель импульсов, первый и второй усилители импульсов, согласно изобретению делитель напряжения выполнен в виде магнитодиода, а система управления содержит RL-цепь, магнитопровод с воздушным зазором, дополнительную разомкнутую катушку, источник постоянного тока, резистор, причем первый и второй входы генератора пилообразного напряжения использованы в качестве первого и второго входов системы управления, третий и четвертый входы которой являются первым и вторым выводами RL-цепи, первый вывод которой соединен с первым выходом стабилизатора напряжения, второй вывод которой соединен со вторым выходом стабилизатора напряжения, выход генератора пилообразного напряжения соединен первым входом формирователя импульсов, выход формирователя импульсов соединен через распределитель импульсов с первым и вторым усилителями импульсов, выходы которых являются выходами системы управления, в воздушном зазоре магнитопровода, являющегося сердечником катушки в RL-цепи и дополнительной разомкнутой катушки, размещен магнитодиод, подключенный в прямом направлении к источнику постоянного тока последовательно с резистором, при этом анод и катод магнитодиода соединены со вторым и третьим входами формирователя импульсов. 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для стабилизации напряжения источников постоянного тока.

Известен стабилизатор напряжения постоянного тока (Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. 1992 г., рис. 4.21, 207 стр.), содержащий автономный инвертор, трансформатор и управляемый выпрямитель, выполняющий функции регулировочного устройства - вольтодобавочного выпрямителя.

Известен магнитодиод (см. Жеребцов И.П. Основы электроники. 1990 г., 174-175 стр.), являющийся полупроводниковым диодом, у которого вольт-амперная характеристика изменяется под действием магнитного поля.

Наиболее близким по техническому решению является устройство стабилизации напряжения постоянного тока (см. патент на изобретение RU 2444832), содержащее автономный инвертор, выпрямитель, однофазный трансформатор со средней точкой в первичной и вторичной обмотках, причем первый входной вывод стабилизатора соединен с коллекторами первого и второго транзисторов высокочастотного инвертора, средней точкой вторичной обмотки трансформатора и первым входом системы управления, второй входной вывод стабилизатора соединен со средней точкой первичной обмотки трансформатора, вторым выходом стабилизатора и вторым входом системы управления, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с началом и концом первичной обмотки трансформатора соответственно, а их управляющие входы соединены с выходами системы управления, начало и конец вторичной обмотки трансформатора через первый и второй диоды соединены и являются первым выходом стабилизатора, система управления содержит генератор пилообразного напряжения, делитель напряжения, формирователь импульсов, распределитель импульсов, первый и второй усилители импульсов.

Недостаток прототипа: низкие показатели надежности работы стабилизатора, невозможность принудительного регулирования выходного напряжения стабилизатора.

Техническим результатом является повышение надежности работы стабилизатора напряжения и возможность принудительного регулирования выходного напряжения.

Технический результат достигается тем, что в стабилизаторе напряжения постоянного тока, содержащем автономный инвертор, выпрямитель, однофазный трансформатор со средней точкой в первичной и вторичной обмотках, причем первый входной вывод стабилизатора соединен с коллекторами первого и второго транзисторов высокочастотного инвертора, средней точкой вторичной обмотки трансформатора и первым входом системы управления, второй входной вывод стабилизатора соединен со средней точкой первичной обмотки трансформатора, вторым выходом стабилизатора и вторым входом системы управления, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с началом и концом первичной обмотки трансформатора соответственно, а их управляющие входы соединены с выходами системы управления, начало и конец вторичной обмотки трансформатора через первый и второй диоды соединены и являются первым выходом стабилизатора, система управления содержит генератор пилообразного напряжения, делитель напряжения, формирователь импульсов, распределитель импульсов, первый и второй усилители импульсов, согласно изобретению делитель напряжения выполнен в виде магнитодиода, а система управления содержит RL-цепь, магнитопровод с воздушным зазором, дополнительную разомкнутую катушку, источник постоянного тока, резистор, причем первый и второй входы генератора пилообразного напряжения использованы в качестве первого и второго входов системы управления, третий и четвертый входы которой являются первым и вторым выводами RL-цепи, первый вывод которой соединен с первым выходом стабилизатора напряжения, второй вывод которой соединен со вторым выходом стабилизатора напряжения, выход генератора пилообразного напряжения соединен с первым входом формирователя импульсов, выход формирователя импульсов соединен через распределитель импульсов с первым и вторым усилителями импульсов, выходы которых являются выходами системы управления, в воздушном зазоре магнитопровода, являющегося сердечником катушки в RL-цепи и дополнительной разомкнутой катушки, размещен магнитодиод, подключенный в прямом направлении к источнику постоянного тока последовательно с резистором, при этом анод и катод магнитодиода соединены со вторым и третьим входами формирователя импульсов.

Обоснование критериев охраноспособности изобретения

В ходе анализа предложенного устройства авторами было доказано, что применение в системе управления стабилизатора напряжения постоянного тока магнитодиода в совокупности с магнитопроводом, у которого имеется воздушный зазор, увеличивает надежность и чувствительность системы. Уникальность принципа системы управления стабилизатора среди смежных и других областей техники подчеркивает соответствие критерию «изобретательский уровень».

Новизна обусловлена тем, что предлагаемая совокупность существенных признаков не известна из сведений об уровне техники, а именно: выполнение функций делителя напряжения с помощью магнитодиода, установка в системе управления RL-цепи, магнитопровода с воздушным зазором, дополнительной разомкнутой катушки, источника постоянного тока, резистора у стабилизатора напряжения постоянного тока.

Промышленная применимость подтверждается возможностью применения в линиях электропередачи постоянного тока и в автономных системах электропитания промышленности и сельского хозяйства.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображена функциональная схема стабилизатора напряжения постоянного тока, а на фигуре 2 - диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы системы управления стабилизатором.

Стабилизатор напряжения постоянного тока содержит автономный инвертор 1, однофазный трансформатор 2 и выпрямитель 3, при этом однофазный трансформатор 2 содержит среднюю точку в первичной и вторичной обмотках, причем первый входной вывод стабилизатора соединен с коллекторами первого и второго транзисторов 4 и 5 высокочастотного инвертора 1, средней точкой вторичной обмотки трансформатора 2 и первым входом системы управления 6, второй входной вывод стабилизатора соединен со средней точкой первичной обмотки трансформатора 2, вторым выходом стабилизатора и вторым входом системы управления 6, эмиттеры первого и второго транзисторов 4 и 5 соединены с началом и концом первичной обмотки трансформатора 2 соответственно, а их управляющие входы соединены с выходами системы управления 6, начало и конец вторичной обмотки трансформатора 2 через первый и второй диоды 7 и 8 соединены и являются первым выходом стабилизатора, система управления 6 содержит генератор пилообразного напряжения 9, формирователь импульсов 10, распределитель импульсов 11, первый и второй усилители импульсов 12 и 13. Функции делителя напряжения выполняет магнитодиод 14, а система управления 6 содержит RL-цепь 15, магнитопровод 16 с воздушным зазором, дополнительную разомкнутую катушку 17, источник постоянного тока 18, резистор 19, причем первый и второй входы генератора пилообразного напряжения 9 использованы в качестве первого и второго входов системы управления 6, третий и четвертый входы которой являются первым и вторым выводами RL-цепи 15, первый вывод которой соединен с первым выходом стабилизатора напряжения, второй вывод которой соединен со вторым выходом стабилизатора напряжения, выход генератора пилообразного напряжения 9 соединен с первым входом формирователя импульсов 10, выход формирователя импульсов 10 соединен через распределитель импульсов 11 с первым и вторым усилителями импульсов 12 и 13, выходы которых являются выходами системы управления 6, в воздушном зазоре магнитопровода 16, являющегося сердечником катушки в RL-цепи 15 и дополнительной разомкнутой катушки 17, размещен магнитодиод 14, подключенный в прямом направлении к источнику постоянного тока 18 последовательно с резистором 19, при этом анод и катод магнитодиода 14 соединены со вторым и третьим входами формирователя импульсов 10.

Стабилизатор напряжения постоянного тока работает следующим образом.

С выхода генератора пилообразного напряжения 9, вход которого соединен с входными выводами стабилизатора, сигнал UГПН (фиг. 2, а) поступает на первый вход формирователя импульсов 11, на второй вход которого сигнал поступает от магнитодиода 17 UМД (фиг. 2, а), подключенного в прямом направлении к источнику постоянного напряжения 18 последовательно с резистором 19. Когда UГПН>UМД, на выходе формирователя импульсов 11 формируется управляющий сигнал UФИ (фиг. 2, б), который через распределитель импульсов 12 и усилители импульсов 13 и 14 поступает на управляющие электроды транзисторов 4 или 5. К примеру, если напряжение на выходных выводах стабилизатора уменьшится, то и уменьшится ток в RL-цепи, следовательно, уменьшится магнитный поток через магнитопровод, что вызовет уменьшение напряжения магнитодиода UМД (фиг. 2, в), таким образом, уменьшится угол управления транзисторами 4 и 5 с α1 до α2 (фиг. 2, б, г). Временной интервал открытого состояния транзисторов 4 и 5 увеличится, значит, увеличится выходное напряжение выпрямителя UВ и соответственно выходное напряжение стабилизатора UВЫХ.

Повышение надежности работы устройства обусловлено гальванической развязкой системы управления и выходов стабилизатора напряжения постоянного тока посредством магнитодиода, RL-цепи, магнитопровода с воздушным зазором, дополнительной разомкнутой катушки, источника постоянного тока, резистора.

Также в устройстве возможно принудительное регулирование выходного напряжения посредством подключения некоторой ЭДС к зажимам дополнительной разомкнутой катушки, при этом ток, протекающий в дополнительной разомкнутой катушке, индуцирует магнитный поток в магнитопроводе, который в зависимости от полярности подключаемой ЭДС может как увеличивать, так и уменьшать магнитный поток, падающий на магнитодиод, что будет вызывать или увеличение, или уменьшение временного интервала открытого состояния транзисторов, а значит, увеличится/уменьшится выходное напряжение в устройстве.

Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий автономный инвертор, выпрямитель, однофазный трансформатор со средней точкой в первичной и вторичной обмотках, причем первый входной вывод стабилизатора соединен с коллекторами первого и второго транзисторов высокочастотного инвертора, средней точкой вторичной обмотки трансформатора и первым входом системы управления, второй входной вывод стабилизатора соединен со средней точкой первичной обмотки трансформатора, вторым выходом стабилизатора и вторым входом системы управления, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с началом и концом первичной обмотки трансформатора соответственно, а их управляющие входы соединены с выходами системы управления, начало и конец вторичной обмотки трансформатора через первый и второй диоды соединены и являются первым выходом стабилизатора, система управления содержит генератор пилообразного напряжения, делитель напряжения, формирователь импульсов, распределитель импульсов, первый и второй усилители импульсов, отличающийся тем, что делитель напряжения выполнен в виде магнитодиода, а система управления содержит RL-цепь, магнитопровод с воздушным зазором, дополнительную разомкнутую катушку, источник постоянного тока, резистор, причем первый и второй входы генератора пилообразного напряжения использованы в качестве первого и второго входов системы управления, третий и четвертый входы которой являются первым и вторым выводами RL-цепи, первый вывод которой соединен с первым выходом стабилизатора напряжения, второй вывод которой соединен со вторым выходом стабилизатора напряжения, выход генератора пилообразного напряжения соединен с первым входом формирователя импульсов, выход формирователя импульсов соединен через распределитель импульсов с первым и вторым усилителями импульсов, выходы которых являются выходами системы управления, в воздушном зазоре магнитопровода, являющегося сердечником катушки в RL-цепи и дополнительной разомкнутой катушки, размещен магнитодиод, подключенный в прямом направлении к источнику постоянного тока последовательно с резистором, при этом анод и катод магнитодиода соединены со вторым и третьим входами формирователя импульсов.



 

Похожие патенты:

Предлагаемое устройство относится к силовой преобразовательной технике и предназначено для преобразования и регулирования энергии, потребляемой от источника постоянного тока, и передачи преобразованной энергии ее приемнику с использованием трансформаторной связи между цепями источника и приемника энергии.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве преобразователя постоянного напряжения в постоянное для систем вторичного электропитания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования и регулирования энергии, потребляемой от источника постоянного тока, и передачи преобразованной энергии ее приемнику с использованием трансформаторной связи между цепями источника и приемника энергии.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к многоканальным преобразователям систем вторичного электропитания с трансформаторами постоянного напряжения (ТПН).

Настоящее изобретение относится к цепи (101) питания, которая содержит: мостовую схему (103), множество резонансных контуров (107, 107', 107''), соединенных с мостовой схемой (103), причем каждый резонансный контур (107, 107', 107'') может соединяться с соответствующей цепью (109, 109', 109'') нагрузки, которая содержит одну или более нагрузок (111), множество блоков (129) переключения питания, соединенных между мостовой схемой (103) и соответствующей цепью (109) нагрузки последовательно одной или более нагрузкам (111) соответствующей цепи (109, 109', 109'') нагрузки для соединения и отсоединения соответствующей цепи (109) нагрузки от мостовой схемы (103), и блок (131) управления для управления блоками (129) переключения питания синхронно с резонансным током (Ires) резонансного контура (107), соответствующего одному из упомянутых блоков (129) переключения питания, при этом на каждую цепь (109, 109', 109'') нагрузки предусмотрен резонансный контур (107, 107', 107'') и блок (129) переключения питания.

Изобретение относится к электротехнике и к импульсной силовой электронике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в переменное - инверторам и регуляторам напряжения, и предназначено для использования в автономных системах электропитания и в электроприводах перспективных авиакосмических летательных аппаратах с преимущественно или полностью электрифицированным приводным оборудованием.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в переменное - инвертора-хм и регулятора-хм напряжения автономных систем электропитания и электроприводов перспективных авиакосмических летательных аппаратов с преимущественно или полностью электрифицированным приводным оборудованием.

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования и регулирования энергии, потребляемой от источника постоянного тока, и передачи преобразованной энергии ее приемнику с использованием трансформаторной связи между цепями источника и приемника энергии.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для стабилизации напряжения источников постоянного тока. .

Изобретение относится к преобразовательной технике, и может быть использовано в автономных источниках вторичного электропитания, и направлено на повышение быстродействия двухтактного транзисторного преобразователя в режиме заряда емкости выходного фильтра с повышением КПД и надежности его работы.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах питания для преобразования постоянного напряжения в постоянное с блоком управления, реализующим широтно-импульсную модуляцию. Техническим результатом изобретения является уменьшение динамических потерь, повышение кпд преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в полумостовой преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий подключенные параллельно к первому и второму входным выводам (11, 12) соединенные последовательно первый (2) и второй (3) силовые ключи и соединенные последовательно первый (4) и второй (5) конденсаторы, трансформатор (9, первый (10) и второй (11) диоды, фильтр (12), элемент (13) обратной связи, блок (15) управления. Введены индуктивность (8) и соединенные встречно третий (6) и четвертый (7) силовые ключи и подключенные параллельно первичной (91) обмотке трансформатора (9). 4 ил.

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и предназначено для преобразования и регулирования энергии, потребляемой от источника постоянного тока, и передачи преобразованной энергии ее приемнику с использованием трансформаторной связи между цепями источника и приемника энергии. Техническим результатом является снижение энергии коммутационных потерь в транзисторах коммутатора тока первичной обмотки трансформатора при их запирании, что повышает надежность их работы и способствует увеличению энергетической эффективности преобразования энергии. Двухтактный DC/DC-преобразователь содержит основной дроссель с силовой обмоткой; трансформатор с первичной и вторичной обмотками; мостовой транзисторный (ключевой) коммутатор тока первичной обмотки трансформатора; выпрямитель тока вторичной обмотки; конденсатор выходного фильтра; первый и второй диоды; дополнительный дроссель; дополнительный конденсатор. В двухтактном DC/DC-преобразователе между вторым и первым выводами силовой обмотки основного дросселя включен дополнительный конденсатор и первый диод, которые соединены последовательно; связь общей точки дополнительного конденсатора и первого диода со второй шиной питания осуществлена через последовательную цепь в виде второго диода и обмотки дополнительного дросселя; вентильные проводимости первого и второго диодов, соединенных последовательно, совпадают. В другом варианте схемы в основной дроссель введена вторая обмотка, связанная магнитно с его силовой обмоткой, и вторая обмотка основного дросселя включена в упомянутую последовательную цепь и соединена последовательно с обмоткой дополнительного дросселя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в бытовых приборах, зарядных устройствах и других приборах. Техническим результатом является уменьшение потерь переключающей способности МОП-транзисторов. Схема обратноходового импульсного источника питания и драйвер подсветки, в котором она используется, включают: трансформатор с первичной обмоткой, вторичной обмоткой и вспомогательной обмоткой, расположенной на одной стороне с первичной обмоткой; выходной выпрямитель, соединенный с выходным выводом схемы обратноходового импульсного источника питания от вторичной обмотки трансформатора; переключающий транзистор, предназначенный для управления напряжением на первичной обмотке; контроллер, предназначенный для подачи сигнала ШИМ для возбуждения затвора переключающего транзистора; цепь фиксации задержки, предназначенную для фиксации потенциала затвора переключающего транзистора на низком потенциале, так что переключающий транзистор включается на впадине волны затухающих колебаний потенциала стока. МОП-транзистор может быть включен на впадине волны потенциала затухающих колебаний на его стоке, и потерю переключающей способности МОП-транзистора можно уменьшить путем расположения цепи фиксации задержки в схеме обратноходового импульсного источника питания и добавления вспомогательной обмотки в трансформатор. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для стабилизации напряжения источников постоянного тока. Для повышения надежности работы стабилизатора напряжения и возможности принудительного регулирования выходного напряжения в стабилизаторе напряжения постоянного тока, содержащем автономный инвертор, трансформатор и выпрямитель, в котором однофазный трансформатор содержит среднюю точку в первичной и вторичной обмотках, причем первый входной вывод стабилизатора соединен с коллекторами первого и второго транзисторов высокочастотного инвертора, средней точкой вторичной обмотки трансформатора и первым входом системы управления, второй входной вывод стабилизатора соединен со средней точкой первичной обмотки трансформатора, вторым выходом стабилизатора и вторым входом системы управления, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с началом и концом первичной обмотки трансформатора соответственно, а их управляющие входы соединены с выходами системы управления, начало и конец вторичной обмотки трансформатора через первый и второй диоды соединены и являются первым выходом стабилизатора, система управления содержит генератор пилообразного напряжения, делитель напряжения, формирователь импульсов, распределитель импульсов, первый и второй усилители импульсов, согласно изобретению делитель напряжения выполнен в виде магнитодиода, а система управления содержит RL-цепь, магнитопровод с воздушным зазором, дополнительную разомкнутую катушку, источник постоянного тока, резистор, причем первый и второй входы генератора пилообразного напряжения использованы в качестве первого и второго входов системы управления, третий и четвертый входы которой являются первым и вторым выводами RL-цепи, первый вывод которой соединен с первым выходом стабилизатора напряжения, второй вывод которой соединен со вторым выходом стабилизатора напряжения, выход генератора пилообразного напряжения соединен первым входом формирователя импульсов, выход формирователя импульсов соединен через распределитель импульсов с первым и вторым усилителями импульсов, выходы которых являются выходами системы управления, в воздушном зазоре магнитопровода, являющегося сердечником катушки в RL-цепи и дополнительной разомкнутой катушки, размещен магнитодиод, подключенный в прямом направлении к источнику постоянного тока последовательно с резистором, при этом анод и катод магнитодиода соединены со вторым и третьим входами формирователя импульсов. 2 ил.

Наверх