SU1642562A1 - Преобразователь посто нного напр жени в посто нное - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в качестве бестрансформаторного низковольтного источника питани . Цель изобретени  - повышение КПД и расширение области применени . Преобразователь включает блок 1 делени  напр жени , входом через индуктивный элемент 18, соединенный последовательно с ключевым элементом 2, и ключевой элемент 3, соединенный с входными выводами 6, 7 дл  подключени  источника посто нного тока. Выход блока 1 через ключевые элементы 4 , 5 соединен с выходными выводами 8, 9 дл  подключени  нагрузки 23. Введение дополнительного диода 24, включенного между выходами ключевых элементов 2, 3 , обеспечивает регулирование выходного напр жени  изменением уровн  зар да конденсаторов 10 блока 1. Это позвол ет уменьшить потери мощности на ключевых элементах 4, 5 (разр дных) и улучшить качество выходного напр жени . 2 ил.(

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в качестве бестрансформаторного низковольтного источника питани .

Цель изобретени  - повышение КПД и расширение области применени .

На фиг. 1 приведена электрическа  схема предлагаемого преобразовател ; на фиг. 2 даны временные диаграммы, по сн ющие его работу.

Преобразователь содержит блок делени  напр жени  1, управл емые ключевые элементы (ключи) 2, 3 и 4, 5, а также входные 6, 7 и выходные 8, 9 выводы. Блок делени  напр жени  1 содержит несколько параллельно соединенных цепочек, кажда  из которых . состоит из последовательно соединенных конденсатора 10 и двух диодов (неуправл емых вентилей) 11 и 12. Вентиль 11 каждой цепочки блока делени  напр жени  1 катодом подключен к положительному выходному выводу 13 блока, а анодом к положительной обкладке конденсатора 10. Вентиль 12 в каждой цепочке анодом подключен к отрицательному выходному выводу 14 блока, а катодом к отрицательной обкладке конденсатора 10.

5

Ј

N5

:л з:

S3

Каждый из диодов (вентилей) 15 включен между разноименными обкладками конденсаторов 10 смежных цепочек , например, между точками 16-и 17.

Положительный входной вывод 6 через управл емый ключ 2 соединен с одним из зажимов индуктивного элемента 18 в точке 19. Другой его зажим в точке 20 соединен с положительной ю обкладкой конденсатора 10 первой цепочки блока делени  напр жени  1. Отрицательный входной вывод 7 через управл емый ключ 3 соединен с отрицательной обкладкой конденсатора tO 15 последней цепочки блока делени  напр жени  1 в точке 21.

Положительный и отрицательный выходные выводы 8 и 9 соединены соответственно с положительным   отрица- 20 тельным выходными выводами 13, 14 блока делени  напр жени  через управл емые ключи 4 и 5. Конденсатор 22 фильтра включен параллельно нагрузке 23 между выходными выводами 8 и 25 9. Дополнительный вентиль 24 .подключен анодом к отрицательной обкладке конденсатора последней цепочки блока делени  напр жени  1 в точке 21, а катодом к точке 19 соединени  индук- зо тивного элемента 18 и управл емого ключа 2.

Преобразователь посто нного напр жени  в посто нное (конвектор) работает следующим образом.

В нулевой момент времени (см. фиг.2) открываютс  ключи 2, 3 (зар дные ) под действием управл ющего сигнала U«np(2,3) и соединенные последовательно конденсаторы 10 зар жаютс  через индуктивный элемент 18

ю

величина емкости

конденсатора 10, L - величина индуктивности элемента 18.

Индуктивность элемента 18 выбирает с  из услови  обеспечени  добротности О зар дного контура:

,

где R - суммарное сопротивление зар дного контура.

Напр жение UKJ на обкладках конденсато ра 10 измен етс  по следующему закону

ш

и.

. i dt&

МО С„ J

-|(1 -со3т 1 Л|ЬСЮ/Ы

Регулировка выходного напр жени  осуществл етс  изменением времени открытого состо ни  ключей (2,3) в пределах от О до

w-M«v.

При этом среднее напр жение на конденсаторах 10 измен етс  от нулевого

2Е значени  до ) В момент

времени Ц зар дные ключи (2,3) за40

и вентили 15 синусоидальным током i., равным

45

где

Р

N

крываютс  и если t, : Цмдхев/ ч kCw /, то энерги , накопленна  в индуктив- ном элементе (дросселе) 18, идет на подзар д конденсаторов блока 1 через вентиль 24.

В момент времени t«, когда ток подзар дки становитс  равым нулю под действием сигнала управлени  и«Пр (4,5) открываютс  ключи 4, 5 разр дные и конденсаторы блока, соединенные в параллель, разр жаютс  на нагрузку. В последующие периоды коммутации ключей описанные процессы повтор ютс . -Таким образом, в предлагаемом конверторе зар дные и разр дные , ключи практически работают в режиме насыщени , а регулировка вы- р дного контура/ 50 ходного напр жени  обеспечиваетс 

-число цепочек в бло- изменением уровн  зар да конденсато- ке падени  иапр же- РОВ 10 блока делени  напр жени  1. ни  1;Причем в данном конвекторе КПД оста-напр жение источни- етс  высоким и не зависит от уровн  ка посто нного тока, 55 регулируемого выходного напр жени , подключенного к - а регулировка выходного напр жени  в входным выводам 6 широких пределах (от нул  до величи- и , близкой к 2E/N) осуществл етс 

N dUgftzi E .

-сг; «

- характеристическое сопротивление заю

величина емкости

конденсатора 10, L - величина индуктивности элемента 18.

Индуктивность элемента 18 выбираетиз услови  обеспечени  добротности ар дного контура:

,

R - суммарное сопротивление зар дного контура.

р жение UKJ на обкладках конденсато10 измен етс  по следующему закону

ш

и.

. i dt&

МО С„ J

-|(1 -со3т 1 Л|ЬСЮ/Ы

Регулировка выходного напр жени  осуществл етс  изменением времени открытого состо ни  ключей (2,3) в пределах от О до

w-M«v.

При этом среднее напр жение на конденсаторах 10 измен етс  от нулевого

2Е значени  до ) В момент

времени Ц зар дные ключи (2,3) запри неизменном периоде частоты коммутации „ Это позвол ет получить высокое качество выходного регулируемого напр жени  и, следовательно, расширить область применени  конвертора .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь посто нного на- пр жени  в посто нное, содержащий четыре управл емых ключевых элемента , индуктивный элемент, конденсатор фильтра, включенный между выходными выводами дл  подключени  нагрузки, и блок делени  напр жени , состо щий из параллельно соединенных цепочек, кажда  из которых выполнена в виде последовательно соединенных первого диода, конденсатора и второго диода, и разноименные обкладки конденсаторов каждой пары смежных цепочек соединены между собой через соответствующий третий диод, причем обша  точка соединени 

   0

   конденсатора и первого диода первой цепочки через последовательно соединенные индуктивный и первый ключевой элементы и обща  точка соединени  конденсатора и второго диода последней цепочки через второй ключевой элемент соединены с входными выводами дл  подключени  соответствующих полюсов источника посто нного тока, обща  точка соединени  катодов первых диодов и обща  точка соединени  анодов вторых диодов указанных цепочек соедиj йены соответственно через третий и четвертый ключевые элементы с соответствующими выходными выводами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД и расширени 

   0 области применени , в него введен дополнительный диод, анодом подключенный к общей точке соединени  конденсатора и второго диода последней цепочки, а катодом к общей точке

   5 соединени  первого ключевого и индуктивного элементов.

   Vyn/(2$

   Ъ

   UynpfrM

   ViO

   V

   23

   t

   ЛЛ.,

   II

   Фие.1