SU1003067A1

SU1003067A1 - One-cycle dc voltage regulator

Info

Publication number: SU1003067A1
Application number: SU813267998A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Григорьевич Поликарпов; Евгений Федорович Сергиенко
Original assignee: Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт
Priority date: 1981-04-01
Filing date: 1981-04-01
Publication date: 1983-03-07

Description

(54) ОДНОТАКТНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(54) SINGLE-DOWN VOLTAGE REGULATOR

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к регул торам напр жени , позвол ющим получить в нагрузках посто нные напр жени ,гальванически отделенные от цепи входного источника питани .The invention relates to electrical engineering, in particular, voltage regulators, which allow to obtain constant voltages in the loads, which are galvanically separated from the circuit of the input power source.

Известны однотактные регул торы посто нного напр жени , содержащие трансформатор, к вторичным обмоткам которого через выпр мительные диоды подключены LC-фильтры с нагрузкой IJ.Single-ended DC voltage regulators are known, containing a transformer, to whose secondary windings LC filters with an IJ load are connected to secondary windings.

Недостатком известных однотактных регул торов посто нного напр жени вл етс сложность и св занна с этим пониженна их надежность.A disadvantage of the known single-ended DC voltage regulators is the complexity and the associated reduced reliability.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс однотактный регул тор посто нного напр жени , содержащий трансформатор, первична обмотка которого подключена через управл ющий ключ к источнику напр жени , вторичные обмотки соединены с выводс1ми дл подключени нагрузок через выпр мители и LC-фильтры и одна из обмоток защунтирована последовательно соединенными конденсатором и блокирующим диодом 2.The closest to the technical essence of the invention is a single-ended DC voltage regulator containing a transformer, the primary winding of which is connected via a control key to the voltage source, the secondary windings are connected to the output for connecting the loads through rectifiers and LC filters and one from the windings, it is clamped by a series-connected capacitor and a blocking diode 2.

Недостатком такого регул тора вл етс наличие дополнительного .The disadvantage of such a regulator is the presence of an additional one.

что усложн ет регул тор и снижает его надежность.which complicates the controller and reduces its reliability.

Целью изобретени вл етс упрощение регул тора и повыиение его надеж ности.The aim of the invention is to simplify the controller and increase its reliability.

Поставленна цель достигаетс тем, что в однотактном регул торе посто нного напр жени , содержащем трансформатор первична обмотка ко10 торого подключена через управл ющий ключ к источнику напр жени , вторичные обмотки соединены с выводами дл подключени нагрузок через выпр ми- . тель и LC-фильтр, и одна из обмоток The goal is achieved by the fact that in a single-cycle DC voltage regulator containing a transformer the primary winding of which is connected via a control switch to the voltage source, the secondary windings are connected to the terminals for connecting the loads via a rectifier. tel and LC filter, and one of the windings

15 зашунтирована последовательно соединенными конденсатором и блокирующим диодом, параллельно упом нутому конденсатору включен резистор.15 is shunted by a series-connected capacitor and a blocking diode, and a resistor is connected in parallel with the capacitor.

На чертеже представлена схема од20 нот актного регул тора посто нного напр жени .The drawing shows a diagram of a single note regulator of a constant voltage.

Регул тор содержит трансформатор, начало первичной обмотки 1 которого The regulator contains a transformer, the beginning of the primary winding 1 of which

25 соединено с положительнык; полюсом входного источника напр жени , а конец первичной обмотки 1 через управл емый ключ 3 подключен к отрицательному полюсу входного источника напр 25 is connected to positive; the input voltage source, and the end of the primary winding 1 through the control key 3 is connected to the negative input voltage source

30 жени .30 wives.

Параллельно первичной обмотке 1 включена дополнительна цепь из последовательно соединенных блокирующего диода 4 и конденсатора 5, шунтированного резистором 6. С началом вторичной обмотки 7 трансформатора соединен анод выпр мительного диода 8, катод которого подключен к одному из ВЫВОДОВ дроссел фильтра 9. Второй вывод дроссел фильтра 9 через сопротивление нагрузки 10, параллельно которому включен конденсатор фильтра 11 соединен с концом вторичной обмотки 7Parallel to the primary winding 1, an additional circuit is connected from a series-connected blocking diode 4 and a capacitor 5 shunted by a resistor 6. With the beginning of the secondary winding 7 of the transformer, the anode of the rectifying diode 8 is connected, the cathode of which is connected to one of the filter 9 throttles through the resistance of the load 10, in parallel with which the capacitor of the filter 11 is connected to the end of the secondary winding 7

Начало обмотки 12 вывода реактивной энергии соединено с концом вторичной обмотки 7, а конец обмотки 12 св зан с анодом блокирующего диода 13, катод которого подключен к катоду выпр мительного диода 8.The beginning of the winding 12 of the output of reactive energy is connected to the end of the secondary winding 7, and the end of the winding 12 is connected with the anode of the blocking diode 13, the cathode of which is connected to the cathode of the rectifying diode 8.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Принцип действи регул тора посто нного напр жени рассмотрим, исход из предположени идеальности ключевых элементов установийиегос режима работы и непрерывности изменени магнитных потоков в сердечнике дроссел фильтра 9 и трансформатора 2.The principle of operation of the constant voltage regulator will be considered, based on the assumption that the key elements of the operating mode are established and that the magnetic fluxes in the throttle core of the filter 9 and the transformer 2 are changing continuously.

Обозначим через д относительную (к периоду т) длительность включенного состо ни ключа 3. Тогда на этапе 7т замкнутого состо ни ключа 3 диод 4 и блокирующий диод 13 наход тс под обратным смещением. На этом про межутке времени происходит передача энергии в нагрузку через пр мосмещенный диод 8 и вторичную обмотку трансформатора 7. Одновременно с этим идет процесс Накоплени магнитной энергии в индуктивности намагничивани трансформатора 2.Denote by g the relative (to the period m) duration of the on state of key 3. Then at stage 7t of the closed state of key 3, diode 4 and blocking diode 13 are under reverse bias. At this time interval, the energy is transferred to the load via the shifted diode 8 and the secondary winding of the transformer 7. At the same time, the process of accumulation of magnetic energy in the magnetizing inductance of the transformer 2 takes place.

После выключени ключа 3 на этапе (l- напр жение на обмотках трансформатора 2 измен ет знак. Вследствие этого выпр мительный диод 8 запираетс , а блокирующий диод 13 и диод 4 открываютс . После указанных переключений Параллельно к первичной обмотке 1 трансформатора 2 включаетс конденсатор 5, среднее значение напр жени на котором дл прин тых предложений определ етс выражением (./ где Е - величина напр жени входного источника. На рассматриваемом промежутке времени через обмотку 12 и блокирующий диод 13 происходит передача энергии, запасенной в сердечнике трансформатора 2.After switching off the key 3 at the stage (the l-voltage on the windings of the transformer 2 changes sign. As a result, the rectifying diode 8 is locked and the blocking diode 13 and the diode 4 are opened. After these switchings Parallel to the primary winding 1 of the transformer 2, a capacitor 5 turns on the average value of the voltage at which for the received sentences is determined by the expression (./ where E is the voltage value of the input source. During the considered period of time, energy is transmitted through the winding 12 and the blocking diode 13 hydrochloric core of the transformer 2.

Если обозначить через И-/ и H-i коэффициенты трансформации по обмоткам 7 и 12 соответственно, то на выходе дроссел фильтра 9 на интервале ЗТ действует напр жение ЕИ, а на этапе (1-2Г)т - напр жение той же пол рности , но равное Ьк Зг/в-. Поэтому величина выходного напр жени регул тора опдедел етс соотношением ((- + Детальный анализ работы регул тор rfocтo ннoгo напр жени показывает, что на этапе l-Tf Т через диод 4 протекает средний ток, в 1/(1-9)раз превышающий ток через резистор 6. Этот средний ток диода 4 суммируетс с переменной составл ющей, измен ющейс по линейному закону 1сН-7- jf иIf we denote by And- / and Hi the transformation ratios for windings 7 and 12, respectively, then at the output of the throttles of the filter 9, the voltage UI acts on the ST interval, and at the stage (1-2G) t - the voltage of the same polarity, but equal to Bk zg / in-. Therefore, the value of the output voltage of the regulator is determined by the relation ((- + Detailed analysis of the operation of the voltage regulator of the voltage) shows that at the stage l-Tf T the average current flowing through diode 4 is 1 / (1-9) times the current through resistor 6. This average current of diode 4 is summed with a variable component varying linearly with 1cH-7-jf and

представл ющей собой разность пульсаций тока намагничивани трансформатора 2 и пульсаций тока дроссел фильтра 9, приведенных к первичной обмотк 1. Указанный разностный ток пульсаци в первую половину промежутка времени ( 1-3)т имеет одно направление, а во вторую - противоположное. Дл того, чтобы диод 4 оставалс под пр мым смещением в течение всего промежутка времени ( I-)т, необходимо, чтобы среднее значение тока через него на рассматриваег зм этапе было не меньше двойной амплитуды Д1с разностного тока пульсаций.is the difference between the pulsations of the magnetization current of the transformer 2 and the pulsations of the current of the droplets of the filter 9, brought to the primary winding 1. The specified difference pulsation current in the first half of the time interval (1-3) t has one direction, and the second - the opposite. In order for diode 4 to remain under forward bias for the entire period of time (I-) t, it is necessary that the average value of the current through it in this phase should be not less than twice the amplitude D1c of the difference current of the pulsations.

Поскольку разность токов пульсаций дроссел 9, приведенного к первичной обмотке 1, и тока намагничивани трансформатора 2 невелика, то требуемый ток смещени диода 4 также мал, а следовательно, резистор 6 может быть выбран достаточно высокоомным . Более того, роль резистора 6 кюжет вь1полн ть длительна нагрузка на регул тор посто нного напр жени , например схема управлени регулирующим ключом 3. Следовательно, введение резистора 6 не приведет к снижению КПД регул тора, а при определенных услови х может обеспечить и его повышение, поскольку исключаетс вспомогательный ключ со всеми присущими ему недостатками.Since the difference between the pulsation currents of the droplets 9 brought to the primary winding 1 and the magnetizing current of the transformer 2 is small, the required bias current of the diode 4 is also small, and therefore the resistor 6 can be chosen sufficiently high impedance. Moreover, the role of the resistor 6 in the cuff is to carry out a continuous load on the DC regulator, for example, the control key for the regulating key 3. Therefore, the introduction of the resistor 6 will not lead to a decrease in the efficiency of the regulator, and under certain conditions since the auxiliary key is eliminated with all its inherent flaws.

Таким образом, предлагаемой одноконтактный регул тор посто нного напр жени обладает по сравнению с известным устройством простотой конструкции и повышенной надежностью.Thus, the proposed single-contact DC voltage regulator has, in comparison with a known device, simplicity of design and increased reliability.

Claims

1. Melanin V.I. Energy correlation in key DC-DC converters. - Electronic

ABOUT

illt

machinery in automatics, ed. iyu.I.1 neva. Issue 9, M., Soviet Radio, 1977, p. 83-97.

2. Copyright USSR 892614, cl. H 02 M 3/29, 1981.

t

fc

fj