RU2815075C1 - Высокоэффективный импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа - Google Patents
Высокоэффективный импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815075C1 RU2815075C1 RU2023127014A RU2023127014A RU2815075C1 RU 2815075 C1 RU2815075 C1 RU 2815075C1 RU 2023127014 A RU2023127014 A RU 2023127014A RU 2023127014 A RU2023127014 A RU 2023127014A RU 2815075 C1 RU2815075 C1 RU 2815075C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitor
- pole
- voltage
- common
- voltage regulator
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 9
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 101100001674 Emericella variicolor andI gene Proteins 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, в частности к регуляторам постоянного напряжения, и может быть использовано в системах вторичного электропитания для регулирования и стабилизации постоянного выходного напряжения. Технический результат изобретения - формирование постоянного выходного напряжения повышающего типа высокой эффективности (КПД). Устройство содержит силовой регулирующий ключ (1), две линейные индуктивности (2,3), соединенные последовательно через конденсатор (4), первая индуктивность (2) первым полюсом подключена к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, а другим полюсом через конденсатор (4) и регулирующий ключ (1) к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения, образующему общую шину. Вторая линейная индуктивность (3) первым полюсом подключена к общей точке соединения регулирующего ключа (1) и конденсатора (4), а вторым полюсом - к образующему выходное напряжение конденсатору (5) с параллельно включенной нагрузкой (6), второй полюс которого подключен к общей шине. В устройство введен шунтирующий диод (7), анодом подключенный к общей точке соединения первой индуктивности (2) с конденсатором (4), а катодом к образующему выходное напряжение конденсатору (5) с параллельно включенной нагрузкой (6), второй полюс которого подключен к общей шине. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к регуляторам постоянного напряжения, и может быть использовано в системах вторичного электропитания для регулирования и стабилизации постоянного выходного напряжения.
Известны импульсные регуляторы постоянного напряжения, повышающие выходное напряжение по отношению к входному постоянному напряжению [1].
Недостатком известных импульсных регуляторов постоянного напряжения, повышающих выходное напряжение по отношению к входному постоянному напряжению, является отсутствие возможности формирования постоянного выходного напряжения с высокой степенью эффективности (КПД).
Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому устройству повышающий импульсный регулятор постоянного напряжения [1].
Недостатком этого повышающего импульсного регулятора постоянного напряжения является невозможность получения высокой эффективности (КПД).
Цель изобретения - формирование постоянного выходного напряжения повышающего типа высокой эффективности (КПД).
Поставленная цель достигается тем, что в устройство введена вторая линейная индуктивность, включенная одним полюсом через конденсатор к первой линейной индуктивности, общая точка соединения второй линейной индуктивности с конденсатором через регулирующий ключ подключена к общей шине, вторым полюсом к образующему выходное напряжение выходному конденсатору с параллельно включенной нагрузкой, второй полюс которого подключен к общей шине, при этом шунтирующий диод анодом подключен к общей точке соединения первой индуктивности с конденсатором, а катодом к конденсатору, образующему постоянное выходное напряжение с параллельно включенной нагрузкой.
На фиг. 1, 2 и 3 показаны принципиальные электрические схемы вариантов выполнения предлагаемого высокоэффективного импульсного регулятора постоянного напряжения повышающего типа.
На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого высокоэффективного импульсного регулятора постоянного напряжения повышающего типа.
В нем (фиг. 1) силовой регулирующий ключ 1, две линейные индуктивности 2,3, соединенные последовательно через конденсатор 4, первая индуктивность 2 первым полюсом подключена к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, а другим полюсом через конденсатор 4 и регулирующий ключ 1 к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения образующему общую шину. Вторая линейная индуктивность 3 первым полюсом подключена к общей точке соединения ключа 1 и конденсатора 4, а вторым полюсом к образующему выходное напряжение конденсатору 5 с параллельно включенной нагрузкой 6, второй полюс которого подключен к общей шине. В устройство введен шунтирующий диод 7, анодом подключенный к общей точке соединения первой индуктивности 2 с конденсатором 4, а катодом к образующему выходное напряжение конденсатору 5 с параллельно включенной нагрузкой 6, второй полюс которого подключен к общей шине.
На фиг. 2 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого высокоэффективного импульсного регулятора постоянного напряжения повышающего типа, в котором две линейные индуктивности, включенные последовательно через конденсатор объединены на общем магнитопроводе в виде двух обмоток, включенных встречно, образующих магнитносвязанный магнитный элемент.
На фиг. 3 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого высокоэффективного импульсного регулятора постоянного напряжения повышающего типа, в котором последовательно с первой обмоткой магнитного элемента включена линейная индуктивность 8.
Принцип действия предлагаемого высокоэффективного импульсного регулятора постоянного напряжения повышающего типа рассмотрим исходя из предположения идеальности ключевых элементов, установившегося режима работы и непрерывности изменения магнитных потоков в сердечниках линейных индуктивностей.
Обозначим через D относительную к периоду T длительность включенного состояния ключа 1.
При замкнутом состоянии ключа 1 в течение времени DT напряжение на конденсаторе 4 равное V IN D/(1-2D) положительным полюсом через включенный ключ 1 подключатся к общей шине, что приводит к накоплению магнитной энергии в индуктивности 2 от источника входного постоянного напряжения и конденсатора 4, вследствие чего конденсатор 4 разряжается и одновременно с этим процессом идет процесс накопления магнитной энергии в индуктивности 3 через включенный ключ 1 от выходного постоянного напряжения. После выключения регулирующего ключа 1 происходит переполюсовка ЭДС на индуктивностях 2,3, приводящая к включению шунтирующего диода 7, находящегося в проводящем состоянии в течение времени (1-D)T. На этом интервале времени, накопленная энергия в индуктивности 2 выводится в выходную цепь, а накопленная энергия в индуктивности 3 выводится в конденсатор 4, вследствие чего конденсатор 4 заряжается.
В результате изложенных процессов в индуктивностях устанавливаются средние токи: I L (1-D)/(1-2D) в индуктивности 2 и I L (D)/(1-2D) в индуктивности 3, где I L - ток нагрузки, а на конденсаторах 4 и 5 устанавливаются средние напряжения: V IN D/(1-2D) на конденсаторе 4 и V IN (1-D)/(1-2D) на конденсаторе 5 образующего с параллельно включенной нагрузкой 6 выходное напряжение. Рассредоточение энергии по нескольким накопителям энергии, индуктивностям 2,3, конденсаторам 4,6 в процессе преобразования потребляемой мощности от источника входного постоянного напряжения в выходную мощность, позволяет получить высокую эффективность (КПД) предлагаемого высокоэффективного импульсного регулятора постоянного напряжения повышающего типа.
Использование магнитного элемента (фиг. 2), заменяющего две линейные индуктивности в виде одной магнитосвязанной цепи, состоящей из двух встречно включенных обмоток, разделенных конденсатором, позволяет упростить магнитные элементы в высокоэффективном импульсном регуляторе постоянного напряжения повышающего типа и обеспечить условие для увеличения дифференциальной индуктивности обмоток магнитного элемента. При равенстве числа витков магнитносвязанных обмоток магнитного элемента включение линейной индуктивности 8 последовательно с первой обмоткой, подключенной к источнику входного постоянного напряжения (фиг. 3), позволяет исключить пульсации тока в этой обмотке и, как следствие этого, исключить пульсации тока, потребляемого от источника входного постоянного напряжения.
Таким образом, предлагаемый высокоэффективный импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа по сравнению с известным устройством позволяет осуществить высокоэффективное преобразование потребляемой энергии от источника входного постоянного напряжения с сохранением всех преимуществ известного устройства.
Источники информации
1. Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразователи в устройствах электропитания РЭА, “Радио и связь”, 1989, стр.61, рис.1.2., стр.38, рис.1.26.
Claims (3)
1. Высокоэффективный импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа, содержащий линейную индуктивность, первым полюсом подключенную к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, другим полюсом через регулирующий ключ к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения, образующему общую шину, шунтирующий диод, подключенный анодом к общей точке соединения линейной индуктивности с регулирующим ключом, а катодом к образующему выходное напряжение выходному конденсатору с параллельно включенной нагрузкой, второй полюс которого подключен к общей шине, отличающийся тем, что в высокоэффективный импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа введена вторая линейная индуктивность, одним полюсом включенная к общей точке соединения регулирующего ключа с введенным конденсатором, другим к положительному выводу выходного постоянного напряжения, а шунтирующий диод, анодом подключенный к общей точке соединения первой индуктивности с введенным конденсатором, катодом подключен к положительному выводу выходного постоянного напряжения.
2. Высокоэффективный импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа по п.1, отличающийся тем, что две линейные индуктивности, включенные последовательно через конденсатор, объединены на общем магнитопроводе в виде двух обмоток, включенных встречно, образующих магнитносвязанный магнитный элемент.
3. Высокоэффективный импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа по п.1, отличающийся тем, что последовательно с первой обмоткой магнитносвязанного магнитного элемента включена линейная индуктивность.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2815075C1 true RU2815075C1 (ru) | 2024-03-11 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU505010A1 (ru) * | 1973-01-15 | 1976-02-28 | Московский Ордена Ленина Энергетический Институт | Регул тор посто нного напр жени |
| SU892614A1 (ru) * | 1980-04-11 | 1981-12-23 | Московский Ордена Ленина Энергетический Институт | Однотактный регул тор посто нного напр жени |
| US4355352A (en) * | 1979-08-03 | 1982-10-19 | Bloom Gordon E | DC to DC Converter |
| SU1192065A1 (ru) * | 1984-01-04 | 1985-11-15 | Mo Energeticheskij Institut | ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий трансформатор, первичная обмдтка которого через управляемый ключ соединена с одним из входных выводов |
| US4809148A (en) * | 1987-10-21 | 1989-02-28 | British Columbia Telephone Company | Full-fluxed, single-ended DC converter |
| RU2802595C1 (ru) * | 2023-02-02 | 2023-08-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" | Однотактный преобразователь постоянного напряжения |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU505010A1 (ru) * | 1973-01-15 | 1976-02-28 | Московский Ордена Ленина Энергетический Институт | Регул тор посто нного напр жени |
| US4355352A (en) * | 1979-08-03 | 1982-10-19 | Bloom Gordon E | DC to DC Converter |
| SU892614A1 (ru) * | 1980-04-11 | 1981-12-23 | Московский Ордена Ленина Энергетический Институт | Однотактный регул тор посто нного напр жени |
| SU1192065A1 (ru) * | 1984-01-04 | 1985-11-15 | Mo Energeticheskij Institut | ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий трансформатор, первичная обмдтка которого через управляемый ключ соединена с одним из входных выводов |
| US4809148A (en) * | 1987-10-21 | 1989-02-28 | British Columbia Telephone Company | Full-fluxed, single-ended DC converter |
| RU2802595C1 (ru) * | 2023-02-02 | 2023-08-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" | Однотактный преобразователь постоянного напряжения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lakshmi et al. | Nonisolated high gain DC–DC converter for DC microgrids | |
| US7746670B2 (en) | Dual-transformer type of DC-to-DC converter | |
| Taneri et al. | Analyzing and comparing of variable and constant switching frequency flyback DC-DC Converter | |
| CN111656661A (zh) | 恒频dc / dc功率转换器 | |
| US20190372382A1 (en) | Dc charging system for storage battery of electric vehicle | |
| CN215934730U (zh) | 一种高升压比的dc-dc变换器 | |
| Xu et al. | A high step up SEPIC-based partial-power converter with wide input range | |
| RU2815075C1 (ru) | Высокоэффективный импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа | |
| Ghasemi et al. | A new isolated SEPIC converter with coupled inductors for photovoltaic applications | |
| RU2815910C1 (ru) | Регулятор постоянного напряжения повышающего типа | |
| RU2815076C1 (ru) | Импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа | |
| RU2812962C1 (ru) | Двухполярный регулятор постоянного напряжения | |
| CN114142729A (zh) | 一种含耦合电感的交错高降压比变换器 | |
| Singh et al. | Design and control of two stage battery charger for low voltage electric vehicle using high gain buck-boost PFC AC-DC converter | |
| RU2806668C1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2815073C1 (ru) | Двухполярный регулятор постоянного напряжения | |
| RU2809337C1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2815911C1 (ru) | Высокоэффективный преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| JP2004023982A (ja) | 昇圧型充電装置 | |
| RU2815071C1 (ru) | Широкодиапазонный регулятор постоянного напряжения | |
| RU2818295C1 (ru) | Квазидвухтактный однотактный преобразователь постоянного напряжения | |
| RU2809335C1 (ru) | Низковольтный преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2807665C1 (ru) | Корректор коэффициента мощности | |
| Desai et al. | Design and Analysis of High Gain DC-DC Converter | |
| RU2806674C1 (ru) | Корректор коэффициента мощности |