RU2815076C1 - Импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа - Google Patents
Импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815076C1 RU2815076C1 RU2023127794A RU2023127794A RU2815076C1 RU 2815076 C1 RU2815076 C1 RU 2815076C1 RU 2023127794 A RU2023127794 A RU 2023127794A RU 2023127794 A RU2023127794 A RU 2023127794A RU 2815076 C1 RU2815076 C1 RU 2815076C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitor
- linear
- linear inductance
- pole
- winding
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 abstract 1
- 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 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation 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 - уменьшение импульсного тока через регулирующий ключ, повышение кпд. Устройство содержит силовой регулирующий ключ (1), две линейные индуктивности (2, 7), соединенные последовательно через конденсатор (6), первая линейная индуктивность (9) содержит две обмотки (3, 4), первичная обмотка (3) из которых началом подключена к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, а концом через регулирующий ключ (1) к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения, образующему общую шину, и через конденсатор (6) к второй линейной индуктивности (7), которая вторым полюсом подключена к общей точке соединения, образующего выходное напряжение выходного конденсатора (8) с параллельно включенной нагрузкой (9), второй полюс которого подключен к общей шине. В устройство введен шунтирующий диод (5), анодом подключенный к концу вторичной обмотки (4) первой линейной индуктивности (2), начало которой подключено к общей точке соединения конца первичной обмотки (3) и регулирующего ключа (1), а катодом к общей точке соединения конденсатора (6) с второй линейной индуктивностью (7). 3 з.п. ф-лы, 4 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 уменьшения импульсного тока через регулирующий ключ и повышения кпд.
Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому устройству повышающий импульсный регулятор постоянного напряжения [1].
Недостатком этого повышающего импульсного регулятора постоянного напряжения является невозможность уменьшения импульсного тока через регулирующий ключ и повышения кпд.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство введена вторая линейная индуктивность, включенная одним полюсом через конденсатор к концу первичной обмотки первой линейной индуктивности, вторым полюсом к образующему выходное напряжение выходному конденсатору с параллельно включенной нагрузкой, второй полюс которого подключен к общей шине, общая точка соединения конденсатора с началом вторичной обмотки и концом первичной обмотки первой линейной индуктивности через регулирующий ключ подключена к общей шине, при этом шунтирующий диод, анодом подключен к концу вторичной обмотки первой линейной индуктивности, а катодом к общей точке соединения конденсатора с второй линейной индуктивностью.
На фиг. 1, 2, 3 и 4 показаны принципиальные электрические схемы вариантов выполнения предлагаемого импульсного регулятора постоянного напряжения повышающего типа.
На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого импульсного регулятора постоянного напряжения повышающего типа.
В нем (фиг. 1) силовой регулирующий ключ 1, две линейные индуктивности 2, 7, соединенные последовательно через конденсатор 6, первая линейная индуктивность 2 содержит две обмотки 3, 4, первичная обмотка 3 из которых началом подключена к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, а концом через регулирующий ключ 1 к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения, образующему общую шину и через конденсатор 6 к второй линейной индуктивности 7, которая вторым полюсом подключена к общей точке соединения образующего выходное напряжение выходного конденсатора 8 с параллельно включенной нагрузкой 9, второй полюс которого подключен к общей шине. В устройство введен шунтирующий диод 5, анодом подключенный к концу вторичной обмотки 4 первой линейной индуктивности 2, начало которой подключено к общей точке соединения конца первичной обмотки 3 и регулирующего ключа 1, а катодом к общей точке соединения конденсатора 6 с второй линейной индуктивностью 7.
На фиг. 2 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого импульсного регулятора постоянного напряжения повышающего типа, в которой 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 импульсного регулятора постоянного напряжения повышающего типа, в которой последовательно с первичной обмоткой магнитного элемента включена линейная индуктивность 10.
На фиг. 4 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого импульсного регулятора постоянного напряжения повышающего типа, в которой последовательно с второй обмоткой магнитного элемента включена линейная индуктивность 11.
Принцип действия предлагаемого 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 одновременно протекают два процесса - накопление магнитной энергии в первой линейной индуктивности 2 по первичной обмотке 3 от источника входного постоянного напряжения, в результате которого при n=1, где n-отношение витков вторичной обмотки 4 линейной индуктивности 2 к первичной обмотке 3, через регулирующий ключ 1 течет ток I L /(1-D), где I L - ток нагрузки и передача энергии из конденсатора 6, заряженного до напряжения nV IN D/(1-D), в нагрузку через Г-образный LC-фильтр образованный второй линейной индуктивностью 7 и конденсаторам 8 с параллельно включенной нагрузкой, при этом конденсатор 6 разряжается, а ток разряда конденсатора 6 равный току нагрузки I L течет навстречу прямому току через регулирующий ключ 1 в результате чего результирующий ток, который течет через регулирующий ключ 1, составляет I L (D)/(1-D), что меньше, чем в стандартном повышающем (Boost) регуляторе постоянного напряжения.
После выключения регулирующего ключа 1 происходит переполюсовка эдс на всех обмотках магнитных элементов и включение шунтирующего диода 5, находящегося в проводящем состоянии в течение времени (1-D)T, через который конденсатор 6, заряжается до напряжения nV IN D/(1-D), а на первичной обмотке 3 первой линейной индуктивности 2 устанавливается напряжение V C /n вследствие чего на входе Г-образного LC-фильтра действует напряжение V IN +V C (1+1/n) в течение времени (1-D)T.
Таким образом, в предлагаемом импульсном регуляторе постоянного напряжения повышающего типа осуществляется передача энергии в нагрузку в течение всего периода T, что повышает к.п.д. предлагаемого 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 импульсном регуляторе постоянного напряжения повышающего типа и обеспечить условие для увеличения дифференциальной индуктивности обмоток магнитного элемента.
При равенстве числа витков обмоток магнитносвязанного магнитного элемента включение линейной индуктивности 10 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.
Включение линейной индуктивности 11 магнитносвязанного магнитного элемента последовательно с второй обмоткой, подключенной к выходному конденсатору с параллельно включенной нагрузкой (фиг.4), позволяет исключить пульсации тока в этой обмотке и, как следствие этого, исключить пульсации напряжения на нагрузке.
Таким образом, предлагаемый 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.
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 (4)
1. Импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа, содержащий первую 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 импульсном регуляторе постоянного напряжения повышающего типа первая линейная индуктивность выполнена в виде двухобмоточной линейной индуктивности, первичная обмотка которой началом подключена к положительному выводу входного постоянного напряжения, концом к общей точке соединения регулирующего ключа с введенным конденсатором, другим полюсом подключенным к введенной второй линейной индуктивности, вторым полюсом подключенной к общей точке соединения образующего выходное напряжение выходного конденсатора с параллельно включенной нагрузкой, второй полюс которого подключен к общей шине, а шунтирующий диод, анодом подключенный к концу вторичной обмотки первой линейной индуктивности, начало которой соединено с концом первичной обмотки этой линейной индуктивности, катодом подключен к общей точке соединения конденсатора с второй линейной индуктивностью.
2. 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 магнитно-связанный магнитный элемент.
3. Импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа по п.1, отличающийся тем, что последовательно с первой обмоткой магнитно-связанного магнитного элемента включена дополнительная линейная индуктивность.
4. Импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа по п.1, отличающийся тем, что последовательно с второй обмоткой магнитно-связанного магнитного элемента включена дополнительная линейная индуктивность.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2815076C1 true RU2815076C1 (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 |
|---|---|---|
| CN108028605B (zh) | 具有保持操作的转换器 | |
| US7746670B2 (en) | Dual-transformer type of DC-to-DC converter | |
| US11394307B2 (en) | Resonant power converters and control methods for wide input and output voltage ranges | |
| US7385833B2 (en) | Snubber circuit for a power converter | |
| US8018740B2 (en) | LLC soft start by operation mode switching | |
| US11469674B2 (en) | Resonant DC-DC converter | |
| US20090303762A1 (en) | Power factor correction rectifier that operates efficiently over a range of input voltage conditions | |
| CN107546959B (zh) | 一种开关电源、电子设备及开关电源控制方法 | |
| JP2001268898A (ja) | 非線形インダクタを有する、燃料電池のためのｄｃ／ｄｃコンバータ | |
| Araujo et al. | Step-up converter with high voltage gain employing three-state switching cell and voltage multiplier | |
| Li et al. | Coupled inductor based ZVS high step-up DC/DC converter in photovoltaic applications | |
| RU2815076C1 (ru) | Импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа | |
| Ghasemi et al. | A new isolated SEPIC converter with coupled inductors for photovoltaic applications | |
| CN114744876B (zh) | 光伏发电用零电流纹波Buck-Boost变换器 | |
| RU2815910C1 (ru) | Регулятор постоянного напряжения повышающего типа | |
| CN115664223A (zh) | 一种准z源全桥变换器和控制方法 | |
| RU2815075C1 (ru) | Высокоэффективный импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа | |
| CN114499194A (zh) | 电源控制装置 | |
| CN113346755A (zh) | 一种车载隔离式双向dcdc变换器 | |
| RU2806668C1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2809337C1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2812962C1 (ru) | Двухполярный регулятор постоянного напряжения | |
| RU2815911C1 (ru) | Высокоэффективный преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2815073C1 (ru) | Двухполярный регулятор постоянного напряжения | |
| RU2815071C1 (ru) | Широкодиапазонный регулятор постоянного напряжения |