SU970347A1 - Регул тор посто нного напр жени - Google Patents

Description

(54) РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относитс  к электронике, в частности к преобразовательной технике и может быть использовано в регул торах автономных систем электроснабжени  (АСЭС), в которых в качестве первичных источников электроэнергии используютс  нерегулируемые источники посто нного напр жени  ограниченной мощности, например полупроводниковые фотопреобразователи, радиоизотопные генераторы.

Известны автономные системы электроснабжени , в которых используютс  регул торы посто нного напр жени , включенные параллельно источнику питани  1 и 2.

Недостатки таких регул торов заключаютс  в высоких потер х электрической мощности , рассеиваемой в виде тепла и значительных габаритах устройства в целом.

Наиболее близким известным регул тором  вл етс  регул тор посто нного напр жени , содержащий щиротно-импульсный модул тор, выход которого соединен с управл емым входом ключевого элемента, конденсатор и дроссель посто нного тока 3.

Недостаток известного регул тора посто нного напр жени  состоит в ограниченном диапазоне регулировани  и невысоком КПД вследствие дополнительных потерь мощности при соизмеримости сопротивлени  самого регул тора и нагрузки.

Цель изобретени  - расширение диапазона регулировани  и повыщени  КПД.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном регул торе посто нного напр жени , содержащем широтно-импульсный модул тор, выход которого соединен с управл емым входом ключевого элемента, конденсатор и дроссель посто нного тока, включенных параллельно выходным выводам, дроссель выполнен двум  обмотками, одни разноименные выводы которых подключены к одному выходному выводу непосредственно , а их другие выводы - к другому выходному выводу через ключевой элемент и диод в обратном направлении, соответственно.

На фиг. 1 приведена функциональна  схема регул тора посто нного напр жени ; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие принцип его работы.

Регул тор посто нного напр жени  (фиг. 1) содержит конденсатор 1, подключенный параллельно источнику 2 питани 

и нагрузке 3, широтно-импульсный модул тор (ШИМ) 4, ключевой элемент 5, управл емый вход которого подключен к выходу ШИМ 4, дроссель посто нного тока б, содержащий две обмотки 7 и 8, диод 9, выходные выводы.

Начало обмотки 7 и конец обмотки 8 подключены к положительному выводу источника 2 питани , а конец обмотки 7 через ключевой элемент 5 и начало обмотки 8 через диод в обратном направлении - к отрицательному выводу источника 2 питани .

Регул тор работает следующим образом.

Когда ключ 5 замыкаетс  на врем  j, где - относительное врем  замкнутого

состо ни  ключа; Т - период переключений, к обмотке 7 дроссел  прикладываетс  напр жение источника питани  Ui.

Изменение индукции под действием этого напр жени  за врем  уТ на основании закона Фараде :

двИ ,

1

суммарное активное сопротивление ключа и обмотки; ток, протекающий по обмотке 7 дроссел  (предполагаем, что индуктивность дроссел  значительна и величина его тока в течение времени Т остаетс  посто нной); площадь поперечного сечени  сердечника дроссел ; -число витков обмотки 7. ыкаиип ключа на врем  (1 - у) Т акоплепна  дросселем, через оби диод 9 поступает

в источник

но закона

ток через коммутации равен:

ITTII п

(2)

W2

где п V,

V2 -ЧИСЛО ВИТКОВ обмотки 8. Изменение индукции за врем  (1 - У) Т

ДВ((1-у)Т) V,+R,I (1-у)Т,(3)

S W2

где R2 суммарное активное сопротивление обмотки 8 и диода 9. Дл  установивщегос  режима ДВ( Т) -- ЛВ((1-у)Т). Тогда из выражений (1) и (3) с учетом (2) получим

-jd-j-).

(4)

(Vi-RilTT,,)ny

Среднее значение тока, протекающего через дроссель в течение периода Т,

lL Tmy-Im2(l-y)Im| ( + ) У-0.(5)

Иолученные выражени  справедливы дл  режима работы, когда энерги , запасенна  в дросселе в течение времени КТ, достаточна , чтобы поддерживать ток в обмотке 8 в течение интервала (1-у)Т, т. е. дл  режима непрерывных токов дроссел . Критическое значение у, т. е. значение Y. при котором происходит переход от режима непрерывных токов к режиму прерывных токов, можно опприравнива  значение тока Ь к

ределить, нулю

у- J

кр п - I

При V , когда среднее значение тока дроссел  IL за период Т равно нулю, в схеме имеет место режим холостого хода, т. е. щунтировани  источника не происходит. На фиг. 2а приведены временные диаграммы напр жени  на ключе (1) ) и тока дроссел  Ii дл  этого режима. Ири Укр у 1

5 имеет место рабочий режим, когда . Соответствующие временные диаграммы приведены на фиг. 2 б.

Предлагаемый регул тор имеет более щирокий диапазон регулировани  напр жени , чем у известных схем. В схеме отсутствуют элементы, на которых тер етс  значительна  активна  мощность. В отличие от известной она содержит только один конденсатор, обеспечивающий необходимый уровень пульсаций на щинах источника питани . Из.мен  

: соотнощение витков об.моток (п), можно воздействовать на характер зависимости Ji (у) и обеспечивать благопри тный режим работы элементов схемы.

Регул тор может найти применение в АСЭС, где требуетс  производить регулирование напр жени  и ограничение мощности источников, обладающих падающей вольтамперной характеристикой.

Claims (3)

1.Патент Великобритании № 1365149, кл. Н 2 И 1971.

2.Патент США № 3979656, кл. G 05 F1/64 1976.

3.ESA Sciecntifig and te(jhni9al review, 1976, Vr, № 3, p. 221-229.