RU2217853C2 - Зарядно-разрядное устройство - Google Patents
Зарядно-разрядное устройство Download PDFInfo
- Publication number
- RU2217853C2 RU2217853C2 RU2001127450/09A RU2001127450A RU2217853C2 RU 2217853 C2 RU2217853 C2 RU 2217853C2 RU 2001127450/09 A RU2001127450/09 A RU 2001127450/09A RU 2001127450 A RU2001127450 A RU 2001127450A RU 2217853 C2 RU2217853 C2 RU 2217853C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diode
- drain
- transistor
- mis transistor
- filter capacitor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электропитания (СЭП) автономных объектов, использующих в качестве накопителей энергии аккумуляторные батареи. Зарядно-разрядное устройство содержит первый и второй конденсаторы фильтра, первый, второй и третий МДП-транзисторы, первый, второй и третий диоды, при этом сток первого МДП-транзистора и катод первого диода подсоединены к первому выводу первого конденсатора фильтра, исток первого МДП-транзистора и анод первого диода соединены с первым выводом дросселя, стоком второго МДП-транзистора и катодом второго диода, исток второго МДП-транзистора и анод второго диода подсоединены ко вторым выводам первого и второго конденсаторов фильтра, аноду третьего диода и общему проводу схемы, исток третьего МДП-транзистора подключен ко второму выводу дросселя и катоду третьего диода, а его сток соединен с первым выводом второго конденсатора фильтра, при этом выводы первого конденсатора фильтра предназначены для подключения аккумуляторной батареи, а выводы второго конденсатора фильтра для подключения источника питания и нагрузки, а также четвертый МДП-транзистор и четвертый диод, сток и анод которых подключены ко второму выводу дросселя, исток четвертого МДП-транзистора подключен к общему проводу схемы, а катод четвертого диода - к стоку третьего МДП-транзистора. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства. 2 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электропитания (СЭП) автономных объектов, использующих в качестве накопителей энергии аккумуляторные батареи.
Для построения СЭП со стабилизированной шиной электропитания автономных объектов с использованием аккумуляторной батареи с целью обеспечения высоких значений кпд и снижения габаритов и массы зарядно-разрядное устройство целесообразно выполнять с использованием однотактных схем непосредственного преобразования энергии с промежуточным накоплением энергии в дросселе.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является принятое за прототип зарядно-разрядное устройство [1], содержащее первый и второй конденсаторы фильтра, первый, второй и третий МДП-транзисторы, первый, второй и третий диоды, при этом сток первого МДП-транзистора и катод первого диода подсоединены к первому выводу первого конденсатора фильтра, исток первого МП-транзистора и анод первого диода соединены с первым выводом дросселя, стоком второго МДП-транзистора и катодом второго диода, исток второго МДП-транзистора и анод второго диода подсоединены ко вторым выводам первого и второго конденсаторов фильтра, аноду третьего диода и общему проводу схемы, исток третьего МДП-транзистора подключен ко второму выводу дросселя и катоду третьего диода, а его сток соединен с первым выводом второго конденсатора фильтра, при этом выводы первого конденсатора фильтра предназначены для подключения аккумуляторной батареи, а выводы второго конденсатора фильтра - для подключения источника питания и нагрузки.
Однако такое зарядно-разрядное устройство предназначено для работы в системе, где напряжение аккумуляторной батареи должно быть всегда выше напряжения шины.
Задачей, на решение которой направлено создание предлагаемого устройства, является расширение функциональных возможностей зарядно-разрядного устройства для обеспечения работы аккумуляторной батареи, конечное разрядное напряжение которой ниже, чем напряжение шины, а конечное зарядное напряжение выше напряжения шины, а также повышение кпд.
Задача решается тем, что в зарядно-разрядное устройство, содержащее первый и второй конденсаторы фильтра, первый, второй и третий МДП-транзисторы, первый, второй и третий диоды, при этом сток первого МДП-транзистора и катод первого диода подсоединены к первому выводу первого конденсатора фильтра, исток первого МДП-транзистора и анод первого диода соединены с первым выводом дросселя, стоком второго МДП-транзистора и катодом второго диода, исток второго МДП-транзистора и анод второго диода подсоединены ко вторым выводам первого и второго конденсаторов фильтра, аноду третьего диода и общему проводу схемы, исток третьего МДП-транзистора подключен ко второму выводу дросселя и катоду третьего диода, а его сток соединен с первым выводом второго конденсатора фильтра, при этом выводы первого конденсатора фильтра предназначены для подключения аккумуляторной батареи, а выводы второго конденсатора фильтра - для подключения источника питания и нагрузки, дополнительно введены четвертый МДП-транзистор и четвертый диод, сток и анод которых подключены ко второму выводу дросселя, исток четвертого МДП-транзистора подключен к общему проводу схемы, а катод четвертого диода - к стоку третьего МДП-транзистора.
На фиг. 1 представлена схема зарядно-разрядного устройства, на фиг.2 - эпюры напряжений на затворах транзисторов при различных режимах работы.
Устройство содержит четыре однотактных непосредственных преобразователя, работающих попеременно и использующих общий дроссель - два зарядных, один из которых, повышающий, предназначен для заряда батареи при UАБ > Uнагр, другой, понижающий, используется для заряда батареи при UАБ < Uнагр и два разрядных, один из которых предназначен для разряда при напряжении батареи UАБ > Uнагр, другой - для разряда при напряжении батареи UАБ < Uнагр, и состоит из первого 1 и второго 2 конденсаторов фильтра, первого 3, второго 4, третьего 5 МДП-транзисторов, первого 6, второго 7, третьего 8 диодов, дросселя 9. Устройство содержит соединенные с выводами первого конденсатора фильтра 1 клеммы 10, 11 для подключения аккумуляторной батареи 12 и клеммы 13, 14, соединенные с выводами второго конденсатора фильтра 2 и предназначенные для подключения нагрузки 16 и источника постоянного напряжения 15, а также четвертый МДП-транзистор 17 и четвертый диод 18.
Устройство работает следующим образом.
Силовые МДП-транзисторы 3, 4, 5, 17 преобразователей работают в режиме ШИМ или находятся в закрытом или открытом состоянии в зависимости от режимов работы системы.
Транзистор 3, диод 7, дроссель 9 образуют понижающий ШИМ-преобразователь, обеспечивающий разряд батареи на нагрузку при UАБ > Uнагр с одновременной стабилизацией выходного напряжения. При этом транзисторы 4, 17 постоянно закрыты, транзистор 5 постоянно открыт, шунтируя диод 18 для снижения потерь. Во время открытого состояния транзистора 3 происходит накопление энергии в дросселе 9 - ток разряда батареи протекает через открытый транзистор 3, дроссель 9, транзистор 5 в нагрузку 16, и последующая ее отдача во время закрытого состояния транзистора 3 в нагрузку 16 осуществляется по цепи: диод 7, дроссель 9, транзистор 5.
Транзистор 4, диод 6, дроссель 9 образуют повышающий ШИМ-преобразователь, позволяющий заряжать батарею при UАБ > Uнагр. При этом транзисторы 3, 17 постоянно закрыты, транзистор 5 постоянно открыт, шунтируя диод 18. Во время открытого состояния транзистора 4 происходит накопление энергии в дросселе 9, и последующая ее отдача в аккумуляторную батарею во время закрытого состояния транзистора 4 происходит по цепи: транзистор 5, дроссель 9, диод 6.
Транзистор 5, диод 8, дроссель 9 образуют понижающий ШИМ-преобразователь, обеспечивающий заряд батареи при UАБ <Uнагр. При этом транзисторы 4, 17 постоянно закрыты, транзистор 3 постоянно открыт, во время открытого состояния транзистора 5 происходит накопление энергии в дросселе 9 - ток заряда батареи протекает через открытый транзистор 5, дроссель 9. транзистор 3 в батарею 12 и последующая ее отдача во время закрытого состояния транзистора 5 в батарею 12 происходит по цепи: диод 8, дроссель 9, транзистор 3.
Транзистор 17, диод 18, дроссель 9 образуют повышающий ШИМ-преобразователь, обеспечивающий разряд батареи на нагрузку при UАБ < Uнагр с одновременной стабилизацией выходного напряжения. При этом транзисторы 4, 5 постоянно закрыты, транзистор 3 постоянно открыт, шунтируя диод 6. Во время открытого состояния транзистора 17 происходит накопление энергии в дросселе 9 - ток разряда батареи протекает через открытые транзисторы 3, 17, дроссель 9 и последующая ее отдача во время закрытого состояния транзистора 17 в нагрузку 16 осуществляется по цепи: транзистор 3, дроссель 9, диод 18.
Переключение режимов преобразователей происходит при достижении значения напряжения UАБ=Uнагр.
Применение непосредственных преобразователей с накоплением энергии в дросселе и МДП-транзисторов позволяет увеличить кпд и снизить габариты и массу устройства по сравнению с трансформаторными схемами как полного, так и частичного преобразования энергии за счет меньшего числа ключевых элементов и отсутствия выпрямителей, более высоких динамических характеристик МДП-транзисторов по сравнению с биполярными транзисторами и диодами, а также низких значений сопротивления канала сток-исток открытого МДП-транзистора, что является условием наличия низких статических потерь в широком диапазоне выходных токов преобразователя.
В настоящее время на предприятии ФНПЦ "Энергия" изготовлены опытные образцы предлагаемого устройства. Испытания подтвердили их работоспособность, надежность и высокий кпд.
Источники информации
1. Патент РФ 2165669, кл. Н 02 J 7/10, опубл. 20.04.2001 г., бюл. 11 (прототип).
1. Патент РФ 2165669, кл. Н 02 J 7/10, опубл. 20.04.2001 г., бюл. 11 (прототип).
Claims (1)
- Зарядно-разрядное устройство, содержащее первый и второй конденсаторы фильтра, первый, второй и третий МДП-транзисторы, первый, второй и третий диоды, при этом сток первого МДП-транзистора и катод первого диода подсоединены к первому выводу первого конденсатора фильтра, исток первого МДП-транзистора и анод первого диода соединены с первым выводом дросселя, стоком второго МДП-транзистора и катодом второго диода, исток второго МДП-транзистора и анод второго диода подсоединены ко вторым выводам первого и второго конденсаторов фильтра, аноду третьего диода и общему проводу схемы, исток третьего МДП-транзистора подключен ко второму выводу дросселя и катоду третьего диода, а его сток соединен с первым выводом второго конденсатора фильтра, при этом выводы первого конденсатора фильтра предназначены для подключения аккумуляторной батареи, а выводы второго конденсатора фильтра для подключения источника питания и нагрузки, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены четвертый МДП-транзистор и четвертый диод, сток и анод которых подключены ко второму выводу дросселя, исток четвертого МДП-транзистора подключен к общему проводу схемы, а катод четвертого диода - к стоку третьего МДП-транзистора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001127450/09A RU2217853C2 (ru) | 2001-10-09 | 2001-10-09 | Зарядно-разрядное устройство |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001127450/09A RU2217853C2 (ru) | 2001-10-09 | 2001-10-09 | Зарядно-разрядное устройство |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001127450A RU2001127450A (ru) | 2003-07-20 |
RU2217853C2 true RU2217853C2 (ru) | 2003-11-27 |
Family
ID=32026924
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001127450/09A RU2217853C2 (ru) | 2001-10-09 | 2001-10-09 | Зарядно-разрядное устройство |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2217853C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2658624C1 (ru) * | 2017-02-13 | 2018-06-22 | Закрытое акционерное общество "Орбита" | Зарядно-разрядное устройство |
RU2660443C1 (ru) * | 2017-04-07 | 2018-07-06 | Закрытое акционерное общество "Орбита" | Зарядно-разрядное устройство |
RU193411U1 (ru) * | 2018-09-05 | 2019-10-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Устройство защиты аккумуляторной батареи |
-
2001
- 2001-10-09 RU RU2001127450/09A patent/RU2217853C2/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЧЕТТИ П. Проектирование ключевых источников электропитания. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 202-210. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2658624C1 (ru) * | 2017-02-13 | 2018-06-22 | Закрытое акционерное общество "Орбита" | Зарядно-разрядное устройство |
RU2660443C1 (ru) * | 2017-04-07 | 2018-07-06 | Закрытое акционерное общество "Орбита" | Зарядно-разрядное устройство |
RU193411U1 (ru) * | 2018-09-05 | 2019-10-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Устройство защиты аккумуляторной батареи |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Nouri et al. | A novel interleaved nonisolated ultrahigh-step-up DC–DC converter with ZVS performance | |
KR101252532B1 (ko) | 동기식 프리휠링 mosfet를 구비한 부스트 및 업다운 스위칭 레귤레이터 | |
US9479072B2 (en) | Flyback converter | |
US11563337B2 (en) | High efficiency wireless charging system and method | |
Moon et al. | A modified topology of two-switch buck-boost converter | |
Stillwell et al. | Design of a 1 kV bidirectional DC-DC converter with 650 V GaN transistors | |
Yu et al. | An ultrahigh step-down DC–DC converter based on switched-capacitor and coupled inductor techniques | |
Fu et al. | A phase shift controlled current-fed Quasi-Switched-Capacitor isolated dc/dc converter with GaN HEMTs for photovoltaic applications | |
US6580252B1 (en) | Boost circuit with normally off JFET | |
Sanchis-Kilders et al. | Soft switching bidirectional converter for battery discharging-charging | |
Biswas et al. | Design of GaN-based multilevel switched capacitor converters—Benefits and challenges | |
KR101140336B1 (ko) | 절연형 벅 부스트 dc?dc 컨버터 | |
Jin et al. | 30.6 A 98.6%-peak-efficiency 1.47 A/mm2-current-density buck-boost converter with always reduced conduction loss | |
Yu et al. | A novel nonisolated GaN-Based bidirectional DC–DC converter with high voltage gain | |
US8384363B2 (en) | Buck DC-to-DC converter and method | |
RU2217853C2 (ru) | Зарядно-разрядное устройство | |
US11870343B1 (en) | Switched capacitor recirculating converter circuits | |
RU2165669C1 (ru) | Зарядно-разрядное устройство | |
Chen et al. | High step-up interleaved converter with three-winding coupled inductors and voltage multiplier cells | |
Su et al. | 12.6 90% Peak efficiency single-inductor-multiple-output DC-DC buck converter with output independent gate drive control | |
Zhao et al. | DC-DC power conversions and system design considerations for battery operated system | |
Chang et al. | Modeling and implementation of high-gain coupled-inductor switched-capacitor step-up DC-DC converter | |
US8508205B2 (en) | Buck DC-to-DC converter and method | |
Huang et al. | Single-inductor dual buck-boost output (SIDBBO) converter with adaptive current control mode (ACCM) and adaptive body switch (ABS) for compact size and long battery life in portable devices | |
JP2021180553A (ja) | Dc/dc変換装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20060704 |
|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20100628 |