RU2689804C1 - Импульсный регулятор постоянного напряжения - Google Patents
Импульсный регулятор постоянного напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2689804C1 RU2689804C1 RU2018127086A RU2018127086A RU2689804C1 RU 2689804 C1 RU2689804 C1 RU 2689804C1 RU 2018127086 A RU2018127086 A RU 2018127086A RU 2018127086 A RU2018127086 A RU 2018127086A RU 2689804 C1 RU2689804 C1 RU 2689804C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- reactor
- input
- transistor
- diode
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007745 plasma electrolytic oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
- H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано в регулируемых и стабилизированных источниках питания. Техническим результатом является увеличение коэффициента передачи первичного напряжения, упрощение конструкции и повышение КПД. Устройство содержит входной источник питания постоянного напряжения, входной реактор, транзистор, два буферных конденсатора, два диода, выходной реактор, два накопительных конденсатора, три нагрузки, драйвер управления. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано в регулируемых и стабилизированных источниках питания, например: многоуровневых автономных инверторов; установок микродугового оксидирования вентильных металлов и сплавов, электроэрозионной обработки сверхтвердых металлов, электроавтомобилей, устройств с питанием от солнечных батарей, а также в корректорах коэффициента мощности при питании от промышленной сети 50 Гц и др.
Известно устройство импульсного регулятора постоянного напряжения (В. Климов, С. Климова, Ю. Карпиленко. Корректоры коэффициента мощности однофазных источника бесперебойного питания. // Силовая электроника, 2009, №3. стр 40-42), состоящий из двух цепей, содержащих соединенные последовательно индуктивность, диоды, а также конденсаторы и управляющие транзисторы.
Недостатками такого устройства являются: повышенная сложность и относительно низкий коэффициент передачи первичного напряжения и КПД из-за повышенного числа транзисторов, диодов.
Известно также импульсный регулятор постоянного напряжения (Основы силовой электроники: Учеб. пособие. - Изд. 2-е, испр. и доп. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003, схема «SEPIC» рис. 7.2.13, стр. 355, состоящий из входного и дополнительного реакторов, буферного и накопительного конденсаторов, транзисторного ключа и диода, включенного последовательно в нагрузочную цепь.
Недостатками регулятора по схеме «SEPIC» рис. 7.2.13 являются: относительно низкий коэффициент передачи первичного напряжения, импульсный характер выходного тока регулятора и относительно повышенные потери при получении высоких напряжений на нагрузке.
Устройством, наиболее близким к предлагаемому является импульсный регулятор постоянного напряжения (Основы силовой электроники: Учеб. пособия. - Изд. 2-е, испр. и доп. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003, схема Гука рис. 7.2.11 стр. 353), состоящий из входного и дополнительного реакторов, буферного и накопительного конденсаторов, транзисторного ключа и диода, включенного параллельно цепи, состоящей из последовательно соединенных дополнительного реактора и нагрузочной цепи.
Недостатками данного регулятора являются: относительно низкий коэффициент передачи первичного напряжения, один вывод выходного напряжения с обратной полярностью относительно входного и повышенные потери при высоких значениях напряжения на нагрузке.
Задача изобретения - повышение коэффициента передачи напряжения первичного источника питания, расширение функциональных возможностей, упрощение конструкции и повышение КПД устройства.
Технический результат - увеличение коэффициента передачи первичного напряжения (Кп.н=Uвых/Uвх) более чем в два раза; увеличение числа выводов с различными полярностями и уровнями выходного напряжения относительно входного без использования дополнительных силовых управляемых ключевых элементов, что позволяет расширить функциональные возможности, упростить конструкцию и повысить КПД устройства при получение высоких значений напряжения на нагрузке.
Поставленная задача достигается тем, что импульсный регулятор постоянного напряжения, состоящий: из входного источника питания постоянного напряжения, последовательной цепи, подключенной к плюсовой и минусовой клеммам входного источника питания, состоящей из входного реактора, буферного конденсатора, выходного реактора, а также нагрузочной цепи, состоящей из накопительного конденсатора с параллельно соединенной нагрузкой; транзистора и диода, подключенных эмиттером транзистора и катодом диода к общей минусовой клемме входного источника питания, а коллектором транзистора и анодом диода, к клемме соединения входного реактора с первым выводом буферного конденсатора и анодом диода к клемме соединения входного реактора с вторым выводом буферного конденсатора и выводом выходного реактора, а управляющей вывод транзистора подключен к драйверу управления, в отличие от прототипа, содержит: дополнительную последовательную цепь, состоящую из второго буферного конденсатора и второго диода, при этом анод второго диода подключен к клемме соединения входного реактора с плюсовым выводом первого буферного конденсатора и коллектором транзистора, а катодом второго диода к плюсовой клемме соединения цепи нагрузки с плюсовым выводом второго буферного конденсатора, а минусовой вывод которого подключен к общей минусовой клемме соединения входного источника питания, а параллельно нагрузочной цепи включены две дополнительные, последовательно соединенные, нагрузки, общий вывод которых подключен к общей минусовой клемме входного источника питания, причем накопительный конденсатор для всех трех нагрузок выполнен из двух последовательно соединенных, конденсаторов и подключенных параллельно первой и дополнительным нагрузкам, а выходной реактор выполнен из двух магнитосвязанных секций, которые соединены между собой последовательно и включены в общие, соответственно, плюсовой и минусовой выводы всех трех нагрузочных цепей.
Существо изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема импульсного регулятора постоянного напряжения.
Импульсный регулятор постоянного напряжения (фиг.) содержит входной источник питания постоянного напряжения 1, например (выпрямитель, аккумуляторы, солнечные батареи и др.), плюсовая клемма которого соединения с входным реактором 2 между вторым выводом которого и общей минусовой клеммой источника 1 подключен совмещенный (или полевой) транзистор 3, параллельно которому подключены две последовательные цепочки, состоящие из первого буферного конденсатора 4, первого диода 5 и второго буферного конденсатора 6, второго диода 7, к общим клеммам соединения элементов 4, 5 и 6, 7 подключены первые выводы двух равных магнитосвязанных секций выходного реактора 8, вторые выводы которых подключены к двух последовательно соединенным накопительным конденсаторам 9, 10 и соответственно к минусовым и плюсовым выводам первой 11 и дополнительным 12, 13 нагрузкам, а общая клемма накопительного конденсатора 9, 10 соединена с общей минусовой (или плюсовой) клеммой входного источника питания и двух дополнительных нагрузок 12, 13. Управление импульсным регулятором осуществляется с помощью драйвера управления 14, выход которого подключен к затвору транзистора 3.
Устройство работает следующим образом: управление импульсным регулятором осуществляется с помощью драйвера управления 14, при этом используется широтно-импульсный режим, то есть при постоянной частоте отпирания транзистора 3, в процессе регулирования, изменяется только длительность открытого состояния транзистора. В интервале закрытого состояния транзистора 3, конденсаторы 4 и 6 заряжаются через диоды 5 и 7 до напряжения, несколько превышающего напряжения Uвх источника питания 1. Далее в интервале открытого состояния 3, диоды 5, 7 запираются и к трем нагрузочным цепям, состоящих из сопротивлений нагрузок 11, 12, 13 и общих для них накопительных конденсаторов 9, 10 прикладываются суммарные значения напряжения на буферных конденсаторах 4, 6, то есть (u4+u6) и происходит разряд (перезаряд) конденсаторов 4, 6 по цепи: транзистор 3, буферный конденсатор 6, выходной реактор 8 (первая секция), накопительные конденсаторы 10, 9 и нагрузки 11, 12, 13, вторая секция реактора 8 и буферный конденсатор 4. Далее транзистор 3 запирается и повторяется процесс заряда конденсаторов 4, 6. Так как процесс заряда 4, 6 носит колебательный характер, то, в общем случае (u4+u6)>2Uвх. В результате напряжение на нагрузках 11 и суммарное значение на нагрузках 12, 13 превышает более чем в два раза Uвх источника питания во всем диапазоне регулирования. Соединение общей минусовой клеммы входного источника питания 1 с общим выводом нагрузок 12, 13 позволяет получить разнополярные выходные напряжения -u12 и +u13 с различными уровнями.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить коэффициент передачи первичного напряжения практически в два раза, тем самым расширить функциональные возможности за счет одновременного получения нескольких выводов с различными уровнями и полярностями выходных напряжений, повысить КПД устройства при получении высоких значений напряжения на нагрузке.
Claims (1)
- Импульсный регулятор постоянного напряжения, состоящий из входного источника питания постоянного напряжения, последовательной цепи, подключенной к плюсовой и минусовой клеммам входного источника питания и состоящей из входного реактора, буферного конденсатора, выходного реактора, нагрузочной цепи, состоящей из накопительного конденсатора с параллельно соединенной нагрузкой, транзистора и диода, подключенных эмиттером транзистора и катодом диода к общей минусовой клемме входного источника питания, а коллектором и анодом - соответственно к клеммам соединений входного реактора с плюсовым выводом буферного конденсатора и выходного реактора с минусовым выводом буферного конденсатора, а управляющий вывод транзистора подключен к драйверу управления, отличающийся тем, что содержит дополнительную цепь, состоящую из второго буферного конденсатора и второго диода, при этом анод второго диода подключен к клемме соединения входного реактора с плюсовым выводом первого буферного конденсатора и коллектором транзистора, а катодом второго диода к плюсовой клемме соединения цепи нагрузки с плюсовым выводом второго буферного конденсатора, а минусовой вывод которого подключен к общей минусовой клемме соединения входного источника питания, при этом параллельно нагрузочной цепи включены две дополнительные, последовательно соединенные нагрузки, общий вывод которых подключен к общей минусовой клемме входного источника питания, причем накопительный конденсатор для всех трех нагрузок выполнен из двух последовательно соединенных конденсаторов, подключенных параллельно первой и дополнительным нагрузкам, а выходной реактор выполнен из двух магнитосвязанных секций, которые соединены между собой последовательно и включены в общие, соответственно плюсовой и минусовой, выводы всех трех нагрузочных цепей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127086A RU2689804C1 (ru) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Импульсный регулятор постоянного напряжения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127086A RU2689804C1 (ru) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Импульсный регулятор постоянного напряжения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2689804C1 true RU2689804C1 (ru) | 2019-05-29 |
Family
ID=67037508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018127086A RU2689804C1 (ru) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Импульсный регулятор постоянного напряжения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2689804C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2815071C1 (ru) * | 2023-10-15 | 2024-03-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" | Широкодиапазонный регулятор постоянного напряжения |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1334126A1 (ru) * | 1986-03-28 | 1987-08-30 | Предприятие П/Я М-5164 | Импульсный стабилизированный источник посто нного напр жени |
RU2103792C1 (ru) * | 1994-12-20 | 1998-01-27 | Александр Павлович Макаров | Импульсный регулятор постоянного напряжения |
GB2370655A (en) * | 2000-07-18 | 2002-07-03 | Coutant Lambda Ltd | DC switching regulator circuit |
US7239118B2 (en) * | 2002-06-27 | 2007-07-03 | Nxp B.V. | DC regulator with pulse period modulation |
RU2505913C1 (ru) * | 2012-07-16 | 2014-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Импульсный регулятор постоянного напряжения |
-
2018
- 2018-07-23 RU RU2018127086A patent/RU2689804C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1334126A1 (ru) * | 1986-03-28 | 1987-08-30 | Предприятие П/Я М-5164 | Импульсный стабилизированный источник посто нного напр жени |
RU2103792C1 (ru) * | 1994-12-20 | 1998-01-27 | Александр Павлович Макаров | Импульсный регулятор постоянного напряжения |
GB2370655A (en) * | 2000-07-18 | 2002-07-03 | Coutant Lambda Ltd | DC switching regulator circuit |
US7239118B2 (en) * | 2002-06-27 | 2007-07-03 | Nxp B.V. | DC regulator with pulse period modulation |
RU2505913C1 (ru) * | 2012-07-16 | 2014-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Импульсный регулятор постоянного напряжения |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2815071C1 (ru) * | 2023-10-15 | 2024-03-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" | Широкодиапазонный регулятор постоянного напряжения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9806618B2 (en) | Power converting device and power conditioner using the same | |
EP4054065B1 (en) | Voltage conversion circuit and power supply system | |
Bayoumi | Dual-input DC-DC converter for renewable energy | |
RU2454779C1 (ru) | Двунаправленный понижающий преобразователь постоянного напряжения | |
Dadras et al. | A High Performance DC/DC Converter Application to Obtain the Maximum Output Power of Solar Cells | |
Yurchenko et al. | Power supply of autonomous systems using solar modules | |
US9948172B2 (en) | Power converter for eliminating ripples | |
RU2689804C1 (ru) | Импульсный регулятор постоянного напряжения | |
JP2014204457A (ja) | 電力変換装置 | |
US9843272B2 (en) | Power converter capable of outputting a plurality of different levels of voltages | |
JP7096194B2 (ja) | 直列接続された太陽電池又はその他の電源用の動作点制御回路装置 | |
Hora et al. | Low input voltage charge pump for thermoelectric energy harvesting applications in 65nm CMOS technology | |
KR101197078B1 (ko) | 능동 스위칭 소자를 구비한 영전압 방전회로 장치 | |
RU2653580C2 (ru) | Импульсный регулятор напряжения | |
RU2702762C1 (ru) | Импульсный регулятор постоянного напряжения | |
RU2368937C1 (ru) | Регулятор переменного напряжения | |
RU2813728C1 (ru) | Устройство для экстремального отбора электрической энергии от солнечной батареи | |
RU2566687C2 (ru) | Обратимый инвертирующий преобразователь постоянного напряжения | |
RU2447575C1 (ru) | Генератор импульсов с инверсией напряжения | |
RU2820214C1 (ru) | Суммирующий мощность повышающий преобразователь постоянного напряжения | |
Nabati et al. | Increasing Voltage Gain by New Structure of Inductive Switching DC-DC Converter | |
RU2507669C1 (ru) | Регулятор переменного напряжения | |
RU71044U1 (ru) | Зарядное устройство аккумуляторной батареи для питания аппаратуры телеметрии поляризованных установок дренажной защиты | |
Naaz et al. | A DC-DC Boost Converter using PWM with 65% efficiency | |
RU81013U1 (ru) | Универсальный преобразователь постоянного тока в постоянный |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200724 |