RU2815910C1 - Регулятор постоянного напряжения повышающего типа - Google Patents
Регулятор постоянного напряжения повышающего типа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815910C1 RU2815910C1 RU2023128318A RU2023128318A RU2815910C1 RU 2815910 C1 RU2815910 C1 RU 2815910C1 RU 2023128318 A RU2023128318 A RU 2023128318A RU 2023128318 A RU2023128318 A RU 2023128318A RU 2815910 C1 RU2815910 C1 RU 2815910C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitor
- linear inductance
- linear
- pole
- common
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 28
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 14
- 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 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 (2) содержит две обмотки (3, 4), первичная обмотка (3) из которых началом подключена к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, а концом через конденсатор (6) и 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 конденсатора (6), 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 регуляторы постоянного напряжения, повышающие выходное напряжение по отношению к входному постоянному напряжению [1].
Недостатком известных регуляторов постоянного напряжения, повышающих выходное напряжение по отношению к входному постоянному напряжению, является отсутствие возможности уменьшения импульсного тока через регулирующий ключ и повышения к.п.д..
Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому устройству повышающий регулятор постоянного напряжения [1].
Недостатком этого повышающего регулятора постоянного напряжения является невозможность уменьшения импульсного тока через регулирующий ключ и повышения к.п.д..
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 и концом первичной обмотки первой линейной индуктивности через конденсатора и 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 и регулирующего ключа с второй линейной индуктивностью.
На фиг.1, 2, 3 и 4 показаны принципиальные электрические схемы вариантов выполнения предлагаемого регулятора постоянного напряжения повышающего типа.
На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого 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 конденсатор 6 и 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, а катодом к общей точке соединения конденсатора 6 с второй линейной индуктивностью 7 и регулирующего ключа 1.
На фиг. 2 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого 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 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 регулятора постоянного напряжения повышающего типа, в которой последовательно с второй обмоткой магнитного элемента включена линейная индуктивность 11.
Принцип действия предлагаемого 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 и конденсатора 6, заряженного до напряжения V IN D/(1-2D), 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)/(1-2D), где I L - ток нагрузки и передача энергии из второй линейной индуктивности в нагрузку, образованную конденсатором 8 с параллельно включенной нагрузкой, при этом конденсатор 6 разряжается, а ток второй линейной индуктивности 7 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/(1-2D), 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/(1-2D), а на первичной обмотке 3 первой линейной индуктивности 2 устанавливается напряжение V C /n вследствие чего на входе Г-образного LC-фильтра образованного второй линейной индуктивностью 7 и конденсатора 8 с параллельно включенной нагрузкой 9 действует напряжение V IN +V C (1+1/n) в течение времени (1-D)T.
Таким образом, в предлагаемом регуляторе постоянного напряжения повышающего типа осуществляется передача энергии в нагрузку в течение времени (1-D)T.
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 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 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. 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 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 начала вторичной обмотки первой линейной индуктивности с конденсатором, второй полюс которого через регулирующий ключ подключен к общей шине и 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 и регулирующего ключа.
2. 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. Регулятор постоянного напряжения повышающего типа по п.1, отличающийся тем, что последовательно с первой обмоткой магнитносвязанного магнитного элемента включена линейная индуктивность.
4. Регулятор постоянного напряжения повышающего типа по п.1, отличающийся тем, что последовательно с второй обмоткой магнитносвязанного магнитного элемента включена линейная индуктивность.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2815910C1 true RU2815910C1 (ru) | 2024-03-25 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU267705A1 (ru) * | Ф. И. Александров, Ю. А. Тропина , Н. Н. Смирнов | Преобразователь постоянного напряжения с импульсным регулированием | ||
| US6175219B1 (en) * | 1998-08-27 | 2001-01-16 | Sony Corporation | Booster type converter with low power loss |
| RU2204192C2 (ru) * | 2000-11-04 | 2003-05-10 | Исхаков Владимир Альбертович | Повышающий преобразователь постоянного напряжения |
| RU2214671C2 (ru) * | 2001-06-28 | 2003-10-20 | Закрытое акционерное общество "Малое многопрофильное предприятие - Ирбис" | Повышающий преобразователь постоянного напряжения в постоянное |
| RU2734101C1 (ru) * | 2020-05-26 | 2020-10-13 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | Регулируемый повышающий преобразователь постоянного напряжения |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU267705A1 (ru) * | Ф. И. Александров, Ю. А. Тропина , Н. Н. Смирнов | Преобразователь постоянного напряжения с импульсным регулированием | ||
| US6175219B1 (en) * | 1998-08-27 | 2001-01-16 | Sony Corporation | Booster type converter with low power loss |
| RU2204192C2 (ru) * | 2000-11-04 | 2003-05-10 | Исхаков Владимир Альбертович | Повышающий преобразователь постоянного напряжения |
| RU2214671C2 (ru) * | 2001-06-28 | 2003-10-20 | Закрытое акционерное общество "Малое многопрофильное предприятие - Ирбис" | Повышающий преобразователь постоянного напряжения в постоянное |
| RU2734101C1 (ru) * | 2020-05-26 | 2020-10-13 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | Регулируемый повышающий преобразователь постоянного напряжения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| 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 | |
| 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 | |
| Taneri et al. | Analyzing and comparing of variable and constant switching frequency flyback DC-DC Converter | |
| CN114499194A (zh) | 电源控制装置 | |
| Li et al. | Coupled inductor based ZVS high step-up DC/DC converter in photovoltaic applications | |
| CN109713905B (zh) | CCM/DCM复用的单耦合电感多输出buck变换器 | |
| RU2815910C1 (ru) | Регулятор постоянного напряжения повышающего типа | |
| CN114744876B (zh) | 光伏发电用零电流纹波Buck-Boost变换器 | |
| RU2815076C1 (ru) | Импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа | |
| US20050135123A1 (en) | Low loss boost converter | |
| 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 | |
| RU2806668C1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2809337C1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2815911C1 (ru) | Высокоэффективный преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2812962C1 (ru) | Двухполярный регулятор постоянного напряжения | |
| RU2802595C1 (ru) | Однотактный преобразователь постоянного напряжения | |
| RU2822282C1 (ru) | Трансформаторный обратноходовой преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2809335C1 (ru) | Низковольтный преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2815073C1 (ru) | Двухполярный регулятор постоянного напряжения | |
| RU2818295C1 (ru) | Квазидвухтактный однотактный преобразователь постоянного напряжения | |
| RU2822283C1 (ru) | Трансформаторный широкодиапазонный обратноходовой преобразователь постоянного напряжения с пассивным клампированием |