RU2802914C1 - Преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение - Google Patents
Преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение Download PDFInfo
- Publication number
- RU2802914C1 RU2802914C1 RU2023102269A RU2023102269A RU2802914C1 RU 2802914 C1 RU2802914 C1 RU 2802914C1 RU 2023102269 A RU2023102269 A RU 2023102269A RU 2023102269 A RU2023102269 A RU 2023102269A RU 2802914 C1 RU2802914 C1 RU 2802914C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- voltage
- series
- transformer
- terminals
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям переменного напряжения в постоянное напряжение, и может быть использовано в системах вторичного электропитания для коррекции коэффициента мощности, преобразования и регулирования постоянного выходного напряжения. Технический результат изобретения – формирование постоянного выходного напряжения из переменного входного напряжения, осуществление гальванической развязки между входными и выходными цепями, объединение цепи управления встречно последовательных управляемых ключей, улучшение показателей корректора коэффициента мощности, упрощение цепи управления. Устройство содержит регулирующий ключ (3), реализованный в виде встречно последовательного включения полевых транзисторов (MOSFET), управляющие электроды которых объединены в общую точку, подключенную к цепи управления (10). Силовой трансформатор (2), первичная обмотка (1) которого через регулирующий ключ (3) подключена к источнику переменного напряжения, а вторичная обмотка (4) через выпрямительные диоды (5,8) подключена к последовательно включенным конденсаторам фильтра (6,7), параллельно которым включена нагрузка (9). В предлагаемом преобразователе переменного напряжения в постоянное напряжение начало первичной обмотки (1) трансформатора (2) соединено с первым полюсом входного источника переменного напряжения, а конец первичной обмотки (1) через управляемый встречно последовательный ключ (3) подключен ко второму полюсу входного источника переменного напряжения. С началом вторичной обмотки (4) трансформатора (2) соединен анод выпрямительного диода (5), катод которого подключен к одному из выводов конденсатора (6). Второй вывод конденсатора (6) подключен к концу обмотки (4). Конец обмотки (4) подключен к одному из выводов конденсатора (7), второй вывод которого подключен к аноду выпрямительного диода (8), катод которого подключен к началу обмотки (4). Параллельно последовательно включенным конденсаторам (6) и (7) включена нагрузка (9). 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям переменного напряжения в постоянное напряжение, и может быть использовано в системах вторичного электропитания для коррекции коэффициента мощности, преобразования и регулирования постоянного выходного напряжения.
Известны регуляторы переменного напряжения в постоянное напряжение с непосредственным подключением нагрузки через выпрямительные диоды и сглаживающий емкостной фильтр [патент США US 6,282,109 B1 с датой публикации сведений о выдаче патента 28.08.2001].
Недостатком известных регуляторов переменного напряжения в постоянное является отсутствие гальванической развязки между источником входного синусоидального напряжения и постоянного выходного напряжения, а также раздельное управление ключами, включенных в цепь переменного напряжения, что усложняет цепь управления.
Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому устройству регулятор переменного синусоидального напряжения в постоянное выходное напряжение, содержащий обмотку дросселя, подключенную через встречно последовательные управляемые ключи к зажимам источника переменного синусоидального напряжения, выпрямительные диоды, подключенные анодами к выходным зажимам встречно последовательных управляемых ключей, катоды которых подключены к емкостному фильтру и нагрузке [фиг.1 патент США US 6,282,109 B1 с датой публикации сведений о выдаче патента 28.08.2001].
Недостатки этого регулятора состоят в том, что в нем отсутствует гальваническая развязка входной и выходной цепи регулятора, а также раздельное управление ключами, что усложняет устройство управления ключами.
Цель изобретения – формирование постоянного выходного напряжения из переменного входного напряжения, осуществление гальванической развязки между входными и выходными цепями, объединение цепи управления встречно последовательных управляемых ключей, улучшение показателей корректора коэффициента мощности, упрощение цепи управления.
Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе переменного напряжения в постоянное напряжение к первичной обмотке дросселя, включённой последовательно с источниками переменного напряжения и встречно последовательными управляемыми ключами, введена вторичная обмотка, которая через выпрямительные диоды подключена к емкостному фильтру и нагрузке, а управляющие электроды встречно последовательных ключей объединены и общим электродом подключены к устройству управления.
На фиг.1 и 2 показаны принципиальные электрические схемы вариантов выполнения предлагаемого преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение. На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение; на фиг.2 представлена принципиальная электрическая схема преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение с введением дополнительной линейной индуктивности.
В нем (фиг.1) начало первичной обмотки 1 трансформатора 2 соединено с первым полюсом входного источника переменного напряжения, а конец первичной обмотки 1 через управляемый встречно последовательный ключ 3 подключен ко второму полюсу входного источника переменного напряжения. С началом вторичной обмотки 4 трансформатора 2 соединен анод выпрямительного диода 5, катод которого подключен к одному из выводов конденсатора 6. Второй вывод конденсатора 6 подключен к концу обмотки 4. Конец обмотки 4 подключен к одному из выводов конденсатора 7, второй вывод которого подключен к аноду выпрямительного диода 8, катод которого подключен к началу обмотки 4. Параллельно последовательно включенным конденсаторам 6 и 7 включена нагрузка 9. Управляющие электроды встречно последовательного ключа 3 объединены в общую точку и подключены к широтно-импульсному контроллеру 10, второй вывод которого подключен к общей точке соединения встречно последовательных ключей 3.
На фиг.2 параллельно вторичной обмотке 4 трансформатора 2 включена линейная индуктивность 11.
Принцип действия предлагаемого преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение рассмотрим исходя из предположения идеальности ключевых элементов, установившегося режима работы и непрерывности изменения магнитного потока в сердечнике трансформатора 2. Обозначим через D относительную к периоду T длительность включенного состояния ключа 3.
Допустим, что в момент рассмотрения работы преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение от источника переменного напряжения поступает положительная полуволна синусоидального напряжения. В этом случае на этапе замкнутого состояния DT ключа 3 полевой транзистор (MOSFET) ключа 3 работает в нормальном ключевом режиме (в рассматриваемом случае верхний), а второй (нижний) в режиме синхронного выпрямителя. На этом промежутке времени происходит передача энергии в нагрузку через прямосмещенный выпрямительный диод 5 и вторичную обмотку 4.
Величина тока через выпрямительный диод 5 определяется балансом зарядов конденсатора 6 на интервалах времени DT и (1-D)T, т.е. на интервалах времени включенного и выключенного состояния ключа 3. На баланс зарядов можно воздействовать введением дополнительной линейной индуктивности 11, включенной параллельно вторичной обмотке 4 трансформатора 2 (Фиг.2). Данное воздействие отражается на форме тока, протекающего через ключ 3 и, как следствие, воздействует на коэффициент мощности.
После выключения ключа 3 на интервале времени (1-D)T напряжение на обмотках трансформатора 2 изменяет знак. Вследствие этого выпрямительный диод 5 закрывается, а диод 8 открывается и накопленная энергия в трансформаторе 2 на интервале времени DT выводится в конденсатор 7 через выпрямительный диод 8 и вторичную обмотку 4 трансформатора 2.
При изменении полярности источника входного напряжения все описанные выше процессы повторяются с той лишь разницей, что нижний полевой транзистор (MOSFET) ключа 3 работает в нормальном ключевом режиме, а верхний в режиме синхронного выпрямителя. При изменившейся полярности источника входного напряжения прямая передача энергии в выходную цепь конденсатор 7 идет через выпрямительный диод 8 и вторичную обмотку 4 трансформатора 2 в течение интервала времени DT, а выведение энергии из трансформатора в течение интервала времени (1-D)T идет через диод 5 обмотку 4 в конденсатор 6.
Сумма напряжений на конденсаторах 6 и 7 является выходным напряжением на нагрузке 9.
Таким образом, предлагаемый преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение позволяет по сравнению с известным устройством осуществить электрическую развязку выходного постоянного напряжения от переменного входного напряжения, а также упростить управление встречно последовательным регулирующим ключом 3 путем объединения управляющих электродов в общую точку.
Claims (2)
1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение, содержащий электромагнитный элемент, имеющий первичную обмотку, подключенную через встречно последовательно включенные первый и второй полевые транзисторы к входным выводам источника переменного напряжения, первый и второй выпрямительные диоды, соединенные с выходными зажимами конденсаторов фильтра, и управляющий контроллер, отличающийся тем, что электромагнитный элемент выполнен в виде трансформатора, содержащего вторичную обмотку, которая через последовательно включенный первый диод подключена к зажимам первого конденсатора фильтра, через второй последовательно включенный диод, осуществляющий выведение реактивной энергии трансформатора, подключена к зажимам второго конденсатора фильтра, включенного последовательно с первым конденсатором фильтра, параллельно цепи из последовательно включенных первого и второго конденсаторов фильтра включена нагрузка, управляющие электроды первого и второго полевых транзисторов объединены в общую точку, к которой подключен один из выводов управляющего контроллера, другой вывод которого подключен к точке соединения истоков первого и второго встречно последовательно соединенных полевых транзисторов.
2. Преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение по п.1, отличающийся тем, что параллельно одной из обмоток трансформатора включена линейная индуктивность.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2802914C1 true RU2802914C1 (ru) | 2023-09-05 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2806673C1 (ru) * | 2023-09-11 | 2023-11-02 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" | Корректор коэффициента мощности со стабилизацией постоянного выходного напряжения |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3906337A (en) * | 1973-04-05 | 1975-09-16 | Bbc Brown Boveri & Cie | Arrangement for feeding a DC load circuit from single phase or polyphase AC voltage mains with economizing of idle power consumption of load alternating current |
| US6282109B1 (en) * | 2000-04-28 | 2001-08-28 | Simon Fraidlin | Controller for a non-isolated power factor corrector and method of regulating the power factor corrector |
| RU2230425C1 (ru) * | 2003-01-31 | 2004-06-10 | Ульяновский государственный технический университет | Реверсивный преобразователь на диодно-транзисторных модулях |
| RU112543U1 (ru) * | 2011-05-23 | 2012-01-10 | Аркадий Анатольевич Степанов | Регулируемый инверторный выпрямитель |
| RU193360U1 (ru) * | 2019-05-07 | 2019-10-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Повышающе-понижающий ШИМ выпрямитель |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3906337A (en) * | 1973-04-05 | 1975-09-16 | Bbc Brown Boveri & Cie | Arrangement for feeding a DC load circuit from single phase or polyphase AC voltage mains with economizing of idle power consumption of load alternating current |
| US6282109B1 (en) * | 2000-04-28 | 2001-08-28 | Simon Fraidlin | Controller for a non-isolated power factor corrector and method of regulating the power factor corrector |
| RU2230425C1 (ru) * | 2003-01-31 | 2004-06-10 | Ульяновский государственный технический университет | Реверсивный преобразователь на диодно-транзисторных модулях |
| RU112543U1 (ru) * | 2011-05-23 | 2012-01-10 | Аркадий Анатольевич Степанов | Регулируемый инверторный выпрямитель |
| RU193360U1 (ru) * | 2019-05-07 | 2019-10-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Повышающе-понижающий ШИМ выпрямитель |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2806673C1 (ru) * | 2023-09-11 | 2023-11-02 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" | Корректор коэффициента мощности со стабилизацией постоянного выходного напряжения |
| RU2817315C1 (ru) * | 2023-09-14 | 2024-04-16 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" | Магнитносвязанный корректор коэффициента мощности со стабилизацией постоянного выходного напряжения |
| RU2817329C1 (ru) * | 2023-09-18 | 2024-04-16 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" | Магнитно-связанный корректор коэффициента мощности с пассивным клампирующим элементом и стабилизацией постоянного выходного напряжения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10833594B2 (en) | System and method of controlling a power converter having an LC tank coupled between a switching network and a transformer winding | |
| Leu et al. | A novel dual-inductor boost converter with ripple cancellation for high-voltage-gain applications | |
| Leu et al. | A novel current-fed boost converter with ripple reduction for high-voltage conversion applications | |
| WO2012009261A2 (en) | Reset voltage circuit for a forward power converter | |
| KR101377124B1 (ko) | 단일 스위치 절연형 공진 컨버터 및 이를 이용한 인터리빙 단일 스위치 절연형 공진 컨버터 | |
| US11451161B2 (en) | Power switcher, power rectifier, and power converter including cascode-connected transistors | |
| Aldosari et al. | A three-level isolated AC–DC PFC power converter topology with a reduced number of switches | |
| US11356029B2 (en) | Rectifying circuit and switched-mode power supply incorporating rectifying circuit | |
| RU2802914C1 (ru) | Преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение | |
| RU2805046C1 (ru) | Корректор коэффициента мощности | |
| US9825550B1 (en) | Bi-directional power converter for converting power between alternating current and direct current | |
| JPS5849112B2 (ja) | 転流回路 | |
| RU2807665C1 (ru) | Корректор коэффициента мощности | |
| RU2806674C1 (ru) | Корректор коэффициента мощности | |
| RU2806673C1 (ru) | Корректор коэффициента мощности со стабилизацией постоянного выходного напряжения | |
| RU2815911C1 (ru) | Высокоэффективный преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2809337C1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| KR102472262B1 (ko) | 3상 교류용 절연형 스위칭 전원 | |
| KR102472259B1 (ko) | 3상 교류용 절연형 스위칭 전원 | |
| RU2806668C1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2809335C1 (ru) | Низковольтный преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| KR20100055233A (ko) | 전력변환장치용 3상 전류형 하프-브리지 ｄｃ-ｄｃ 컨버터 | |
| RU2809839C1 (ru) | Низковольтный полумостовой преобразователь постоянного напряжения | |
| JP2004282896A (ja) | 直流変換装置 | |
| JP7372203B2 (ja) | 電源装置 |