RU2284633C1 - Регулируемый понижающий преобразователь постоянного напряжения - Google Patents
Регулируемый понижающий преобразователь постоянного напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2284633C1 RU2284633C1 RU2005106818/09A RU2005106818A RU2284633C1 RU 2284633 C1 RU2284633 C1 RU 2284633C1 RU 2005106818/09 A RU2005106818/09 A RU 2005106818/09A RU 2005106818 A RU2005106818 A RU 2005106818A RU 2284633 C1 RU2284633 C1 RU 2284633C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- discharge
- key
- output
- capacitor
- enabled
- Prior art date
Links
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Предлагаемое устройство относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в источниках электропитания. Регулируемый понижающий преобразователь постоянного напряжения содержит входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника постоянного напряжения и нагрузки, n подключенных своими первыми выводами к общему выводу (25) цепочек. Каждая цепочка состоит из последовательно соединенных разрядного диода (1), конденсатора (2) и управляемого разрядного ключа (3). Преобразователь содержит также (n-1) зарядных диодов (4), каждый из которых включен между разноименными выводами конденсаторов соответствующих смежных цепочек, управляемый зарядный ключ (5), включенный между входным выводом и зарядной шиной 6, управляемые регулирующие элементы (7-11), каждый из которых включен параллельно разрядному диоду (4) соответствующей цепочки и две группы коммутирующих элементов, причем каждый коммутирующий элемент первой группы (12-17) включен параллельно разрядному ключу (3) соответствующей цепочки, а каждый коммутирующий элемент второй группы (18-23) включен между зарядной шиной (6) и общей точкой соединения (24) конденсатора (2) и разрядного ключа (3) соответствующей цепочки. В преобразователь введены n групп из m коммутирующих элементов и (m-1) выходных выводов для подключения дополнительных нагрузок. Технический результат: преобразователь имеет более широкие функциональные возможности благодаря обеспечению его работы на несколько нагрузок с различными выходными напряжениями и обладает при этом значительно лучшими массогабаритными показателями. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в источниках и системах вторичного питания.
Известен регулируемый понижающий преобразователь постоянного напряжения, содержащий n цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных разрядного ключа, конденсатора и разрядного диода, (n-1) из которых соединены параллельно и подключены к выходным выводам, (n-1) зарядного диода, включенных между разноименными выводами конденсаторов смежных цепочек, а также зарядный ключ, включенный между конденсатором первой цепочки и входным выводом и регулирующий транзистор, включенный между разрядным диодом последней цепочки и выходным выводом преобразователя (а.с. № 987758, СССР, Н 02 М 3/335).
Данный преобразователь обладает широким диапазоном регулирования выходного напряжения. Однако его коэффициент полезного действия сравнительно невысок, вследствие потерь мощности на активном сопротивлении регулирующего транзистора. Другим недостатком указанного преобразователя является его способность работать только на одну нагрузку.
Кроме того, известен регулируемый понижающий преобразователь постоянного напряжения, являющийся прототипом предлагаемого изобретения и содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника постоянного напряжения и нагрузки, n подключенных своим первым выводом к общему выводу преобразователя цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных разрядного диода, конденсатора и разрядного ключа, (n-1) зарядных диодов, каждый из которых включен между разноименными выводами конденсаторов соответствующих смежных цепочек, управляемый зарядный ключ, включенный между входным выводом и зарядной шиной, управляемые регулирующие элементы, каждый из которых включен параллельно разрядному диоду соответствующей цепочки и две группы коммутирующих элементов, причем каждый коммутирующий элемент первой группы включен параллельно разрядному ключу соответствующей цепочки, а каждый коммутирующий элемент второй группы включен между зарядной шиной и общей точкой соединения конденсатора и разрядного ключа соответствующей цепочки.
Однако указанное устройство способно работать только на одну нагрузку, что существенно снижает его функциональные возможности.
Устранение этого недостатка путем применения отдельного преобразователя на каждую из нагрузок приводит к значительному ухудшению массогабаритных показателей.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя благодаря обеспечению его работы на несколько нагрузок с различными выходными напряжениями и при этом улучшение его массогабаритных показателей.
Поставленная задача достигается тем, что в регулируемый понижающий преобразователь, содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника постоянного напряжения и нагрузки, n подключенных своим первым выводом к общему выводу преобразователя цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных разрядного диода, конденсатора и управляемого разрядного ключа, (n-1) зарядных диодов, каждый из которых включен между разноименными выводами конденсаторов соответствующих смежных цепочек, управляемый зарядный ключ, включенный между входным выводом и зарядной шиной, управляемые регулирующие элементы, каждый из которых включен параллельно разрядному диоду соответствующей цепочки и две группы коммутирующих элементов, причем каждый коммутирующий элемент первой группы включен параллельно разрядному ключу соответствующей цепочки, каждый коммутирующий элемент второй группы включен между зарядной шиной и общей точкой соединения конденсатора и разрядного ключа соответствующей цепочки, введены n дополнительных групп из m коммутирующих элементов и (m-1) выходных выводов для подключения дополнительных нагрузок, причем в каждой группе первые выводы коммутирующих элементов соединены друг с другом и вторым выводом соответствующей цепочки, а их вторые выводы соединены с соответствующими выходными выводами преобразователя.
На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства. Предлагаемое устройство содержит n цепочек, состоящих из последовательно соединенных разрядного диода 1, конденсатора 2 и разрядного ключа 3. Отрицательный вывод конденсатора 2 предыдущей цепочки через зарядный диод 4 соединен с положительным выводом конденсатора 2 последующей цепочки. Зарядный ключ 5 соединяет положительный входной вывод с положительной зарядной шиной 6. Параллельно разрядным диодам и управляемым разрядным ключам 3 цепочек подключены соответственно управляемые регулирующие элементы 7-11 и коммутирующие элементы 12-17. Коммутирующие элементы 18-23 соединяют зарядную шину 6 с положительным выводом 24 конденсатора 2 каждой цепочки. Цепочки подсоединены параллельно между общим выводом преобразователя 25 и выходным выводами 26 и 27 через группы коммутирующих элементов (28, 29), (30, 31), (32, 33), (34, 35), (36, 37), (38, 39).
Преобразователь, имеющий две нагрузки, работает следующим образом. В исходном состоянии часть цепочек работает на первую нагрузку, подключенную к выводам (25, 26), а другая часть на вторую нагрузку, подключенную к выводам (25, 27). При этом благодаря определенному порядку коммутации элементов (7-23), (28-39) и периодической коммутации зарядного ключа 5 и разрядных ключей 3, работающих без перекрытия, осуществляется подзаряд k1 и k2 (целые числа) однотипных преобразователей, состоящих каждый соответственно из n1 и n2, последовательно соединенных конденсаторов, от первичного источника постоянного напряжения и их параллельный разряд на соответствующие нагрузки, обеспечивая на них различные уровни выходных напряжений Uвх/n1 и Uвх/n2. Увеличение k1 и k2 позволяет пропорционально увеличивать выходные токи нагрузок либо уменьшать их коэффициенты пульсации. Таким образом, процесс регулирования в преобразователе осуществляется изменением n1, n2 и k1, k2 путем управления коммутацией элементов (7-23) и (28-39). При этом особенность преобразователя заключается в том, что благодаря коммутации указанных элементов, цепочки могут отключаться от слаботочной нагрузки и подключаться к нагрузке, ток в которой увеличился и наоборот. Это позволяет более полно использовать установленную емкость силовой цепи преобразователя и, следовательно, улучшить его массогабаритные показатели. Выражение, связывающее k1, n1 и k2, n2 с общим числом цепочек преобразователя n имеет вид (k1n1+k2n2)≤n.
Рассмотрим работу преобразователя при n1=2 и n2=3 и общем числе цепочек n=6. В данном случае возможны различные значения k1 и k2. Например, состояние k1=1, k2=1 имеет 3 варианта реализации, которые достигаются соответственно открыванием следующих групп коммутирующих элементов (18, 8, 28, 30; 20, 11, 33, 35, 37), 19, 9, 30, 32; 21, 35, 37, 39) и (18, 8, 28, 30; 21, 35, 37, 39). При этом напряжение на первой нагрузке, подключенной к выводам (25, 26), будет равно Uвх/2, а на второй нагрузке, подключенной к выводам (25, 27) Uвх/3.
Далее возможны состояния преобразователя, при которых на отдельных интервалах времени все цепочки перегруппировываются и работают на каждую из нагрузок по отдельности, т.е. k1=3, k2=0 и k1=0, k2=2. Эти состояния достигаются открыванием соответственно следующих групп коммутирующих элементов (18, 8, 28, 30), (20, 10, 32, 34), (22, 36, 38) и (18, 9, 29, 31, 33), (21, 35, 37, 39).
При работе преобразователя возможны состояния, при которых часть цепочек отключены от обеих нагрузок. Например, один из вариантов реализации состояния k1=2, k2=0 осуществляется коммутацией элементов (18, 8, 28, 30) и (20, 10, 32, 34). В данном случае не задействованными оказались две последние цепочки. Однако коммутацией элементов (11, 16, 36) и (17, 38) конденсаторы этих цепочек подключаются параллельно выходным выводам (25, 26), уменьшая тем самым коэффициент пульсации напряжения на первой нагрузке.
Введение в схему преобразователя коммутирующих элементов (28-39) не только обеспечивает его работу на нагрузки с разными уровнями напряжений, но и дает возможность перегруппировки цепочек с одной нагрузки на другую при изменении их токов. Последнее обстоятельство позволяет существенно улучшить массогабаритные показатели преобразователя за счет более полного использования его установленной емкости. Так, например, для обеспечения рассмотренных выше состояний k1=3, n1=2 и k2=2, n2=3 с помощью двух отдельных преобразователей потребуется k1 n1+k2 n2=12 конденсаторно диодных цепочек, а в случае противофазно изменяющихся токов нагрузок, благодаря перегруппировке всех цепочек с одной нагрузки на другую, предлагаемый преобразователь содержит всего лишь k1 n1=k2 n2=6 конденсаторно диодных цепочек.
Таким образом, предлагаемый преобразователь не только способен работать на несколько нагрузок, но и в условиях изменения их токов, имеет значительно лучшие массогабаритные показатели за счет сокращения числа цепочек и, связанного с ним уменьшения суммарной емкости, а также количества применяемых ключей и диодов.
Claims (1)
- Регулируемый понижающий преобразователь постоянного напряжения, содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника постоянного напряжения и нагрузки, n подключенных своими первыми выводами к общему выводу преобразователя цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных разрядного диода, конденсатора и управляемого разрядного ключа, (n-1) зарядных диодов, каждый из которых включен между разноименными выводами конденсаторов соответствующих смежных цепочек, управляемый зарядный ключ, включенный между входным выводом и зарядной шиной, управляемые регулирующие элементы, каждый из которых включен параллельно разрядному диоду соответствующей цепочки и две группы коммутирующих элементов, причем каждый коммутирующий элемент первой группы включен параллельно разрядному ключу соответствующей цепочки, а каждый коммутирующий элемент второй группы включен между зарядной шиной и общей точкой соединения конденсатора и разрядного ключа соответствующей цепочки, отличающийся тем, что в него введены n дополнительных групп из m коммутирующих элементов и (m-1) выходных выводов для подключения дополнительных нагрузок, причем в каждой группе первые выводы коммутирующих элементов соединены друг с другом и вторым выводом соответствующей цепочки, а их вторые выводы соединены с соответствующими выходными выводами преобразователя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005106818/09A RU2284633C1 (ru) | 2005-03-09 | 2005-03-09 | Регулируемый понижающий преобразователь постоянного напряжения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005106818/09A RU2284633C1 (ru) | 2005-03-09 | 2005-03-09 | Регулируемый понижающий преобразователь постоянного напряжения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2284633C1 true RU2284633C1 (ru) | 2006-09-27 |
Family
ID=37436629
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005106818/09A RU2284633C1 (ru) | 2005-03-09 | 2005-03-09 | Регулируемый понижающий преобразователь постоянного напряжения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2284633C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2690839C1 (ru) * | 2018-09-17 | 2019-06-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Понижающий конденсаторный преобразователь напряжения |
-
2005
- 2005-03-09 RU RU2005106818/09A patent/RU2284633C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2690839C1 (ru) * | 2018-09-17 | 2019-06-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Понижающий конденсаторный преобразователь напряжения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10523121B2 (en) | Direct current-direct current converter | |
Ferrera et al. | A converter for bipolar DC link based on SEPIC-Cuk combination | |
US20200228005A1 (en) | Isolated converter with switched capacitors | |
US9780661B2 (en) | High efficiency DC-DC converter with active shunt to accommodate high input voltage transients | |
EP3262743B1 (en) | Power converter and power conversion method | |
KR101723094B1 (ko) | Mmc 컨버터의 서브모듈 제어기용 전원장치 | |
CN112997392B (zh) | 多相降压转换器和操作其的方法 | |
WO2021033412A1 (ja) | Dc/dc変換装置 | |
CN113794373B (zh) | 多电平直流转换器及供电系统 | |
US9780637B2 (en) | Buck converter with changeable relationship between output voltage and duty cycle, and buck converting apparatus using the same | |
KR20200033026A (ko) | 스위치드 커패시터 변환기 | |
RU2284633C1 (ru) | Регулируемый понижающий преобразователь постоянного напряжения | |
US20230155478A1 (en) | Switched capacitor voltage converter | |
JP2019097273A (ja) | 電力変換装置 | |
KR20190012034A (ko) | 단일 인덕터와 시분할 스위칭을 통한 리플저감형 인터리브드 dc/dc 컨버터 | |
CN113261189B (zh) | 混合功率转换器与方法 | |
US20220077782A1 (en) | L-Shaped DC/DC Converter | |
RU2394345C1 (ru) | Регулируемый повышающий преобразователь постоянного напряжения | |
US20200412273A1 (en) | Cascaded modular multilevel converter for medium-voltage power electronics systems | |
RU2734101C1 (ru) | Регулируемый повышающий преобразователь постоянного напряжения | |
US20200403505A1 (en) | Two-phase boost converter with reduced voltage stress, and inherent current balancing | |
RU2323515C1 (ru) | Регулируемый понижающий преобразователь постоянного напряжения | |
US10038224B2 (en) | Power supply device | |
KR102515718B1 (ko) | 매우 넓은 충전 전압 범위를 가지는 배터리 충전기 | |
RU2806898C1 (ru) | Регулируемый повышающий преобразователь постоянного напряжения |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100310 |