RU2702762C1 - Импульсный регулятор постоянного напряжения - Google Patents
Импульсный регулятор постоянного напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2702762C1 RU2702762C1 RU2018146360A RU2018146360A RU2702762C1 RU 2702762 C1 RU2702762 C1 RU 2702762C1 RU 2018146360 A RU2018146360 A RU 2018146360A RU 2018146360 A RU2018146360 A RU 2018146360A RU 2702762 C1 RU2702762 C1 RU 2702762C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- terminal
- output
- reactor
- load
- capacitor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано, например, в источниках питания для многоуровневых автономных инверторов напряжения, электротехнологических установок микродугового оксидирования вентильных металлов и сплавов, электроэрозионной обработки сверхтвердых металлов, электроавтомобилей, устройств с питанием от солнечных батарей и др. Сущность изобретения: импульсный регулятор постоянного напряжения состоит из входного источника питания, входного реактора, подключенного первым выводом к плюсовой клемме входного источника питания, а вторым выводом к первому выводу последовательной цепи, содержащей буферный конденсатор, выходной реактор и подключенной вторым выводом к минусовой клемме входного источника питания, силового транзистора, подключенного коллектором к первому выводу последовательной цепи, эмиттером к минусовой клемме входного источника питания, а затвором к драйверу управления, нагрузочной цепи, содержащей нагрузку, накопительный конденсатор и подключенной через силовой диод параллельно выходному реактору, причем в устройство дополнительно введены вторая последовательная цепь со вторым буферным конденсатором, вторым реактором и второй нагрузочной цепью, третий конденсатор и третья нагрузка, при этом первый вывод второго реактора подключен непосредственно к общей клемме соединения второго вывода входного реактора, первого вывода первого буферного конденсатора и коллектора силового транзистора, а второй вывод подключен к минусовой клемме входного источника питания через второй буферный конденсатор, третий конденсатор одним выводом подключен к минусовой клемме накопительного конденсатора второй нагрузочной цепи, другим к плюсовой клемме накопительного конденсатора первой нагрузочной цепи, а третья нагрузка подключена между минусовой клеммой входного источника питания и плюсовой клеммой накопительного конденсатора второй нагрузочной цепи. Технический результат – увеличение коэффициента передачи. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано, например, в источниках питания для многоуровневых автономных инверторов напряжения, электротехнологических установок микродугового оксидирования вентильных металлов и сплавов, электроэрозионной обработки сверхтвердых металлов, электроавтомобилей, устройств с питанием от солнечных батарей и др.
Известно устройство импульсного регулятора постоянного напряжения (В.И. Антонов, Б.А. Глебов Импульсный регулятор напряжения, патент на изобретение РФ №2653580, МПК Н02М 1/16, Н02М 1/42, Н02М 3145, G05F 1/70 бюл. №14, 15.05.2018 г.) содержащий силовые транзисторы, силовые управляемые ключи, линейный трансформатор с тремя обмотками, дополнительный дроссель, в цепь которого и обмоток трансформатора включены силовые транзисторные диоды, конденсаторы входного и выходного фильтров, связанные с выводами обмоток трансформатора, дросселем и нагрузкой.
Недостатками данного импульсного регулятора напряжения являются повышенная сложность и снижение КПД регулятора из-за повышенного числа силовых диодов, транзисторов, числа обмоток трансформатора и дросселя, особенно на повышенных частотах и при получении повышенного напряжения на нагрузке, относительно низкий коэффициент передачи первичного напряжения.
Устройством, наиболее близким к предлагаемому, является 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 источника питания, входного реактора, подключенного первым выводом к плюсовой клемме входного источника питания, а вторым выводом к первому выводу последовательной цепи, содержащей буферный конденсатор, выходной реактор и подключенной вторым выводом к минусовой клемме входного источника питания, силового транзистора, подключенного коллектором к первому выводу последовательной цепи, эмиттером к минусовой клемме входного источника питания, а затвором к драйверу управления, нагрузочной цепи, содержащей нагрузку, накопительный конденсатор и подключенной через силовой диод параллельно выходному реактору.
Недостатками данного регулятора являются относительно низкий коэффициент передачи первичного напряжения, один вывод выходного напряжения, снижение КПД из-за повышенных потерь при получении высоких значений напряжения на нагрузке.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение КПД устройства.
Технический результат - увеличение коэффициента передачи первичного напряжения Кп.н.=Uвых/Uвх в среднем в два раза, увеличение числа нагрузок с различными уровнями выходного напряжения относительно входного без использования дополнительных силовых управляемых ключей (транзисторов), что позволяет расширить функциональные возможности, упростить конструкцию и повысить КПД устройства при получении высоких значений напряжения на нагрузке.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что импульсный регулятор постоянного напряжения, состоящий из входного источника питания, входного реактора, подключенного первым выводом к плюсовой клемме входного источника питания, а вторым выводом к первому выводу последовательной цепи, содержащей буферный конденсатор, выходной реактор и подключенной вторым выводом к минусовой клемме входного источника питания, силового транзистора, подключенного коллектором к первому выводу последовательной цепи, эмиттером к минусовой клемме входного источника питания, а затвором к драйверу управления, нагрузочной цепи, содержащей нагрузку, накопительный конденсатор и подключенной через силовой диод параллельно выходному реактору, в отличие от прототипа, содержит вторую последовательную цепь со вторым буферным конденсатором, вторым реактором и второй нагрузочной цепью, третий конденсатор и третью нагрузку, при этом первый вывод второго реактора подключен непосредственно к общей клемме соединения второго вывода входного реактора, первого вывода первого буферного конденсатора и коллектора силового транзистора, а второй вывод, которого подключен к минусовой клемме входного источника питания через второй буферный конденсатор, третий конденсатор одним выводом подключен к минусовой клемме накопительного конденсатора второй нагрузочной цепи, другим к плюсовой клемме накопительного конденсатора первой нагрузочной цепи, а третья нагрузка подключена между минусовой клеммой входного источника питания и плюсовой клеммой накопительного конденсатора второй нагрузочной цепи.
Существо изобретения поясняется рис. 1, на которой изображена схема импульсного регулятора постоянного напряжения.
Импульсный регулятор постоянного напряжения содержит входной источник питания постоянного напряжения 1, плюсовая клемма которого соединена с первым выводом входного реактора 2, а между вторым выводом и общей минусовой клеммой источника питания 1 подключен совмещенный (или полевой) транзистор 3, к затвору которого подключен выход блока управления (драйвера) 4. Параллельно транзистору 3 подключены две последовательные цепочки, состоящие из первого буферного конденсатора 5, первого выходного реактора 6 и второго буферного конденсатора 7, второго выходного реактора 8, причем параллельно первому 6 и второму 8 выходным реакторам через диоды 9 и 10 подключены две нагрузочные цепи, состоящие соответственно из параллельно соединенных конденсаторов 11 и 12 с нагрузками 13 и 14, причем между минусовой клеммой второй нагрузочной цепи 12, 14 и плюсовой клеммой первой нагрузочной цепи 11, 13 подключен третий конденсатор 15, а третья нагрузка 16 подключена между минусовой клеммой входного источника питания 1 и плюсовой клеммой накопительного конденсатора 12 второй нагрузочной цепи, при этом нагрузки 13, 14, 16 подключены к накопительным конденсаторам через индивидуальные выключатели 17, 18, 19, позволяющие выполнять независимую коммутацию нагрузок 13, 14, 16.
Устройство работает следующим образом: управление импульсным регулятором осуществляется с помощью драйвера управления 4, при этом используется широтно-импульсный режим, то есть при постоянной частоте (периоде Т) отпирания транзистора 3, в процессе регулирования, изменяется только длительность (tu) открытого состояния транзистора. Входной ток Iвх источника питания 1, в процессе работы регулятора, течет непрерывно, как при закрытом, так и при открытом транзисторе 3. При этом в интервале закрытого состояния транзистора 3 заряжаются буферные конденсаторы 5 и 7 соответственно через выходные реакторы 6и 8 с полярностью указанной на рис. 1, где направление тока заряда через реакторы 6 и 8 показано пунктирной стрелкой. В интервале открытого состояния транзистора 3 буферные конденсаторы 5 и 7 разряжаются через выходные реакторы 6 и 8 и при напряжении на них выше, чем на конденсаторах 11, 12 включаются соответственно диоды 9 и 10, заряжая накопительные конденсаторы 11 и 12 и питая цепи нагрузок 13 (U1), 14 (U2), 16 (U3). Разделительный конденсатор 15 позволяет потенциально развязать минусовой вывод нагрузки 14 от плюсового вывода нагрузки 13, при этом выполняет и роль накопительного конденсатора совместно с конденсаторами 11, 12 для нагрузки 16. Полярность конденсатора 15 показана на рис. 1 при tu=0÷0,5Т, причем при tu=0,5T U15→0, несколько возрастая при tu→0, что позволяет дополнительно повысить Кпн для U3 при малых значения tu. В результате напряжение U3 на нагрузке 16 более чем в два раза выше, чем у прототипа при любых реальных значениях tu/T.
Заявляемое изобретение позволяет повысить коэффициент передачи первичного напряжения в два раза, расширить функциональные возможности за счет увеличения числа нагрузок с различными регулируемыми уровнями напряжения на нагрузках без использования дополнительных силовых транзисторов (ключей), повысить КПД устройства при получении особенно высоких значений напряжений на нагрузках.
Claims (1)
- Импульсный регулятор постоянного напряжения, состоящий из входного источника питания, входного реактора, подключенного первым выводом к плюсовой клемме входного источника питания, а вторым выводом к первому выводу последовательной цепи, содержащей буферный конденсатор, выходной реактор и подключенной вторым выводом к минусовой клемме входного источника питания, силового транзистора, подключенного коллектором к первому выводу последовательной цепи, эмиттером к минусовой клемме входного источника питания, а затвором к драйверу управления, нагрузочной цепи, содержащей нагрузку, накопительный конденсатор и подключенной через силовой диод параллельно выходному реактору, отличающийся тем, что содержит вторую последовательную цепь со вторым буферным конденсатором, вторым реактором и второй нагрузочной цепью, третий конденсатор и третью нагрузку, при этом первый вывод второго реактора подключен непосредственно к общей клемме соединения второго вывода входного реактора, первого вывода первого буферного конденсатора и коллектора силового транзистора, а второй вывод подключен к минусовой клемме входного источника питания через второй буферный конденсатор, третий конденсатор одним выводом подключен к минусовой клемме накопительного конденсатора второй нагрузочной цепи, другим к плюсовой клемме накопительного конденсатора первой нагрузочной цепи, а третья нагрузка подключена между минусовой клеммой входного источника питания и плюсовой клеммой накопительного конденсатора второй нагрузочной цепи.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146360A RU2702762C1 (ru) | 2018-12-24 | 2018-12-24 | Импульсный регулятор постоянного напряжения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146360A RU2702762C1 (ru) | 2018-12-24 | 2018-12-24 | Импульсный регулятор постоянного напряжения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2702762C1 true RU2702762C1 (ru) | 2019-10-11 |
Family
ID=68280085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018146360A RU2702762C1 (ru) | 2018-12-24 | 2018-12-24 | Импульсный регулятор постоянного напряжения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2702762C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4607319A (en) * | 1982-03-25 | 1986-08-19 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Flyback DC/DC converter with low ripple in the output capacitor |
RU2542749C2 (ru) * | 2013-05-24 | 2015-02-27 | Закрытое акционерное общество "Связь инжиниринг" | Корректор коэффициента мощности |
RU158535U1 (ru) * | 2014-12-16 | 2016-01-10 | Роберт Кристофер Диксон | Преобразователь постоянного напряжения в постоянное |
RU2651950C2 (ru) * | 2014-01-31 | 2018-04-24 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Блок управления источником электропитания |
RU2653580C2 (ru) * | 2016-04-06 | 2018-05-15 | Акционерное общество "Связь инжиниринг" | Импульсный регулятор напряжения |
-
2018
- 2018-12-24 RU RU2018146360A patent/RU2702762C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4607319A (en) * | 1982-03-25 | 1986-08-19 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Flyback DC/DC converter with low ripple in the output capacitor |
RU2542749C2 (ru) * | 2013-05-24 | 2015-02-27 | Закрытое акционерное общество "Связь инжиниринг" | Корректор коэффициента мощности |
RU2651950C2 (ru) * | 2014-01-31 | 2018-04-24 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Блок управления источником электропитания |
RU158535U1 (ru) * | 2014-12-16 | 2016-01-10 | Роберт Кристофер Диксон | Преобразователь постоянного напряжения в постоянное |
RU2653580C2 (ru) * | 2016-04-06 | 2018-05-15 | Акционерное общество "Связь инжиниринг" | Импульсный регулятор напряжения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9698690B2 (en) | Control method and control circuit for four-switch buck-boost converter | |
US9806618B2 (en) | Power converting device and power conditioner using the same | |
Ghosh et al. | High gain DC-DC step-up converter with multilevel output voltage | |
Hu et al. | Switched-inductor-based non-isolated large conversion ratio, low components count DC-DC regulators | |
EP4054065A1 (en) | Voltage conversion circuit and power supply system | |
Donadi et al. | Review of DC-DC Converters in Photovoltaic Systems for MPPT Systems | |
WO2015008456A1 (ja) | Dc/dcコンバータ | |
RU2702762C1 (ru) | Импульсный регулятор постоянного напряжения | |
KR101220910B1 (ko) | 병렬형 능동 스위칭 소자를 구비한 영전압 방전회로 | |
Karami et al. | Analysis of an irradiance adaptative PV based battery floating charger | |
Srun et al. | A high voltage gain DC-DC converter design based on charge pump circuit configuration with a voltage controller | |
Pradhan et al. | Design and simulation of dc-dc converter used in solar charge controllers | |
KR20120125767A (ko) | 풀브릿지 스위칭 회로를 구비한 이차전지의 충방전 회로 | |
ChandraShekar et al. | Design and Simulation of Improved Dc-Dc Converters Using Simulink For Grid Connected Pv Systems | |
KR101197078B1 (ko) | 능동 스위칭 소자를 구비한 영전압 방전회로 장치 | |
RU2653580C2 (ru) | Импульсный регулятор напряжения | |
Antonov et al. | A direct current converter for power supply systems with alternative energy sources | |
RU2713464C1 (ru) | Регулятор постоянного напряжения и способ управления им | |
RU158535U1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения в постоянное | |
RU2689804C1 (ru) | Импульсный регулятор постоянного напряжения | |
RU2677629C1 (ru) | Энергопреобразующая аппаратура для систем электропитания постоянного тока аэрокосмических аппаратов | |
RU2408968C1 (ru) | Повышающе-понижающий непосредственный преобразователь частоты | |
US11437844B1 (en) | Booster for energy storage device | |
RU2746272C1 (ru) | Способ регулирования выходного напряжения повышающего преобразователя постоянного напряжения | |
RU2815075C1 (ru) | Высокоэффективный импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201225 |