Изобретение относится к области систем электропитания и может быть использовано для электроснабжения потребителей постоянным напряжением с большим или меньшим значением, чем уровень первичного источника, в частности для получения высокого напряжения от низковольтных источников типа аккумуляторов, батарей и подобных. The invention relates to the field of power supply systems and can be used to supply consumers with constant voltage with a greater or lesser value than the level of the primary source, in particular to obtain high voltage from low voltage sources such as batteries, batteries and the like.
Известен повышающий преобразователь постоянного напряжения, который подробно рассмотрен в литературе, например: Северне Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания // пер. с англ. под ред. Л.Е.Смольникова. - М.: Энергоатомиздат, 1988, стр. 14; Четти П. Проектирование ключевых источников электропитания // пер. с англ. - М. : Энергоатомиздат, 1990, стр.15; Поликарпов А. Г., Сергиенко Е.Ф. Импульсные регуляторы и преобразователи постоянного напряжения. - М.: изд-во МЭИ, 1998, стр. 5. Known step-up DC-DC converter, which is discussed in detail in the literature, for example: Severne R., Bloom G. Pulse DC-DC converters for secondary power systems // Per. from English under the editorship of L.E.Smolnikova. - M .: Energoatomizdat, 1988, p. 14; Chetti P. Design of key power sources // Per. from English - M.: Energoatomizdat, 1990, p. 15; Polikarpov A.G., Sergienko E.F. Switching regulators and DC / DC converters. - M .: publishing house MPEI, 1998, p. 5.
Недостатком преобразователя является то, что в зависимости от скважности и нагрузки он может работать в двух режимах - непрерывного и прерывистого тока индуктивности. В этих режимах статические и динамические свойства преобразователя качественно различаются, поэтому для данного преобразователя трудно создать систему регулирования, работающую с одинаковой эффективностью в обоих режимах. The disadvantage of the converter is that, depending on the duty cycle and load, it can operate in two modes - continuous and intermittent inductance current. In these modes, the static and dynamic properties of the converter are qualitatively different; therefore, for this converter it is difficult to create a control system that works with the same efficiency in both modes.
Задачами настоящего изобретения является устранение указанного недостатка и расширение функциональных возможностей преобразователя. The objectives of the present invention is to remedy this drawback and expand the functionality of the Converter.
Для решения поставленных задач повышающий преобразователь постоянного напряжения имеет два входных и два выходных зажима для соединения соответственно с источником напряжения и нагрузкой и содержит входной управляемый ключ, индуктивность, диод и емкость, один вывод индуктивности соединен с первым входным зажимом, другой - с входным ключом и диодом, другой вывод входного ключа соединен со вторым входным зажимом и емкостью, другой вывод диода соединен с другим выводом емкости, один вывод емкости соединен с первым выходным зажимом, другой - с выходным ключом, другой вывод которого соединен со вторым выходным зажимом. To solve the tasks, the step-up DC-DC converter has two input and two output terminals for connecting to a voltage source and load, respectively, and contains an input controlled key, inductance, diode and capacitance, one inductance terminal is connected to the first input terminal, the other to the input key and a diode, another output of the input key is connected to the second input terminal and the capacitance, another output of the diode is connected to another output of the capacitance, one output of the capacitance is connected to the first output terminal, the other - with an output key, the other output of which is connected to the second output terminal.
Существо изобретения поясняется на чертеже. Схема преобразователя содержит два входных зажима 1 и 2, два выходных - 3 и 4, входной 5 и выходной 6 управляемые ключи, индуктивность 7, диод 8 и емкость 9. Один вывод индуктивности 7 соединен с входным зажимом 1, второй - с входным ключом 5 и диодом 8, другой вывод входного ключа 5 соединен с входным зажимом 2 и емкостью 9, другой вывод диода 8 соединен со вторым выводом емкости 9, один из выводов емкости 9 соединен с выходным зажимом 4, второй - с выходным ключом 6, другой вывод которого соединен с выходным зажимом 3. The invention is illustrated in the drawing. The converter circuit contains two input terminals 1 and 2, two output terminals 3 and 4, input 5 and output 6 control keys, inductance 7, diode 8 and capacitance 9. One output of inductance 7 is connected to input terminal 1, the second to input key 5 and diode 8, the other output of the input key 5 is connected to the input terminal 2 and the capacitance 9, the other output of the diode 8 is connected to the second output of the capacitor 9, one of the terminals of the capacitance 9 is connected to the output clamp 4, the second to the output key 6, the other output of which connected to the output terminal 3.
Работа схемы происходит следующим образом. При замыкании входного ключа 5 происходит заряд индуктивности 7, при его размыкании включается диод 8 и начинается колебательный заряд емкости 9, завершающийся в момент выключения диода при уменьшении тока до нуля. В этот момент или позже замыкается выходной ключ 6 и начинается процесс передачи энергии в нагрузку, завершающийся размыканием обоих ключей. На каждом интервале периодичности ток индуктивности становится равным нулю, такой режим является прерывистым, параметры индуктивности, емкости и частоты преобразования выбираются так, чтобы данный режим сохранялся независимо от скважности и нагрузки. В итоге предлагаемый преобразователь работает только в одном режиме, что отвечает одной из поставленных задач. The operation of the circuit is as follows. When the input key 5 is closed, the inductance 7 is charged, when it is opened, the diode 8 is turned on and the oscillatory charge of the capacitance 9 begins, which ends when the diode turns off when the current decreases to zero. At this moment or later, the output switch 6 closes and the process of transferring energy to the load begins, ending with the opening of both keys. At each periodicity interval, the inductance current becomes zero, this mode is intermittent, the parameters of the inductance, capacitance and conversion frequency are selected so that this mode is maintained regardless of duty cycle and load. As a result, the proposed converter only works in one mode, which meets one of the tasks.
За каждый интервал от индуктивности к емкости передается постоянная доза энергии, поэтому напряжение на емкости и нагрузке в переходном процессе изменяется до тех пор, пока передаваемая от источника к преобразователю мощность не станет равной мощности, потребляемой нагрузкой. При регулировании интервала замкнутого состояния выходного ключа среднее напряжение на нагрузке в установившемся режиме не меняется, так как оно определяется отношением мощности к интервалу периодичности, значения которых постоянны. Следовательно, преобразователь можно использовать для генерации высоковольтных импульсов напряжения с неизменным или регулируемым средним значением, чего нельзя достичь без выходного ключа. Таким образом, наличие выходного ключа расширяет функциональные возможности преобразователя. For each interval, a constant dose of energy is transferred from the inductance to the capacitance, therefore, the voltage on the capacitance and the load in the transient process changes until the power transmitted from the source to the converter becomes equal to the power consumed by the load. When adjusting the interval of the closed state of the output switch, the average voltage on the load in the steady state does not change, since it is determined by the ratio of power to the periodicity interval, the values of which are constant. Therefore, the converter can be used to generate high-voltage voltage pulses with a constant or adjustable average value, which cannot be achieved without an output switch. Thus, the presence of an output key expands the functionality of the converter.