WO2017043994A1 - Устройство для получения постоянного напряжения (варианты) - Google Patents

Устройство для получения постоянного напряжения (варианты) Download PDF

Info

Publication number
WO2017043994A1
WO2017043994A1 PCT/RU2015/000571 RU2015000571W WO2017043994A1 WO 2017043994 A1 WO2017043994 A1 WO 2017043994A1 RU 2015000571 W RU2015000571 W RU 2015000571W WO 2017043994 A1 WO2017043994 A1 WO 2017043994A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
output
input
converter
constant voltage
Prior art date
Application number
PCT/RU2015/000571
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Юрий Игоревич РОМАНОВ
Станислав Владимирович МАЛЕЦКИЙ
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Драйв"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Драйв" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Драйв"
Priority to EP15903691.2A priority Critical patent/EP3349090A4/en
Priority to US15/757,180 priority patent/US10320302B2/en
Priority to RU2018108216A priority patent/RU2688659C1/ru
Priority to CN201580083026.XA priority patent/CN108139764B/zh
Priority to JP2018512200A priority patent/JP6539410B2/ja
Priority to PCT/RU2015/000571 priority patent/WO2017043994A1/ru
Publication of WO2017043994A1 publication Critical patent/WO2017043994A1/ru
Priority to US16/293,873 priority patent/US10727752B2/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/59—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H02M1/15—Arrangements for reducing ripples from dc input or output using active elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load

Definitions

  • the proposed technical solutions relate to the field of electrical engineering and can be used to create constant voltage sources that provide a stable constant voltage at the load in a wider range of output voltages, with a significant decrease in the magnitude of the pulse component in the output voltage and in the output current.
  • control circuit connected by its first input to the output of the output constant voltage regulator, by its second input to the output of the second resistive voltage divider, and by its output to the control input of the DC to DC voltage converter.
  • control circuit connected by its first input to the output of the output constant voltage generator.
  • the load connected by one of its output to the positive terminal of the pulse voltage to DC voltage converter; - a regulatory body with one of its output (first input), designed to connect to another output of the load;
  • control circuit connected by its first input to the output of the output constant voltage regulator, the second input to the output of the regulatory body, and by its output to the control input of the DC-DC to pulse voltage converter.
  • an output DC voltage regulator connected by its respective terminals to the outputs of the pulse voltage to DC voltage converter; - a control circuit connected by its first input to the output of the output constant voltage regulator, and by its output to the control input of the DC-DC to pulse voltage converter.
  • control circuit connected by its first input to the output of the output constant voltage generator.
  • the technical result that cannot be achieved by any of the similar technical solutions described above is to provide a stable constant voltage at the load in a wider range of output voltages, with a significant decrease in the value of the pulsating pulsed component in the output voltage and in the output current.
  • the reason for the impossibility of achieving the above technical result is that in known devices of a similar purpose, the issues of ensuring stable constant voltage at the load in a wider range of output voltages with a significant decrease in the value of the pulsating pulsed component in the output voltage and in the output current did not receive due attention, as it was considered that the achieved values of the range of stable constant voltage at the load and the value of the pulsating th component of the output voltage and the output current is quite satisfy the requirements of the present time.
  • the device for producing a constant voltage comprising a constant voltage source, a constant voltage to voltage converter, connected by its inputs to the outputs of a constant voltage source, a pulse voltage to DC converter with a positive terminal designed to connect to one of the load terminals, connected by its inputs and outputs the converter voltage pulse into a DC voltage
  • the regulator with a first input for connecting to the other terminal of the load
  • proportional controller which is connected to its output to a control (second) the input of the regulatory body
  • the output DC voltage regulator connected by its respective terminals to the outputs of the pulse voltage to DC voltage converter
  • the control circuit connected by its first input to the output of the output constant voltage converter and its output to the control input of the DC voltage to pulse voltage converter, is equipped with feedback node connected one of its output to the input of the proportional controller and its other output to the output the regulator, the second input of the control circuit is connected to the first input of the regulator for connecting the other load terminal
  • the introduction of the feedback node and its connection, as well as connecting the second input of the control circuit to the first input of the regulatory body, designed to connect another output of the load, according to the first embodiment of the proposed technical solution, allows, as a result of controlling the process of converting DC voltage to pulse voltage by means of a control signal coming from the output of the control circuit, carry out the conversion of direct voltage to pulse and obtain a pulse voltage of pulses with a certain duration, which is supplied to the inputs of the converter a pulse voltage into a DC voltage, and after appropriate transformation and filtering produces at its output a rectified voltage.
  • the specified rectified voltage flows through the load to the first input of the regulatory body, as a result of which direct current flows through the load and the regulatory body.
  • From the output of the regulatory body through the feedback node to the input of the proportional controller receives feedback voltage proportional to the current, 0571 flowing through the load.
  • the feedback voltage is compared with the voltage of the output current setter, as a result of which a control voltage is generated at the output of the proportional controller, which is fed to the second (control) input of the regulatory body and ensures that the current flows through the load of a given value, and also provides pulsed pulsed suppression component of the current in the load (and, accordingly, the voltage on the load) due to the action of deep negative feedback.
  • the rectified voltage from the load is supplied to the output constant voltage regulator, from which part of the specified rectified voltage is supplied to the control circuit.
  • the control circuit As a result of comparing part of the specified rectified voltage with the reference voltage, a control signal is generated that is fed to the control input of the DC-DC to pulse voltage converter.
  • a stable constant voltage at the load is provided in a wider range of output voltages, at 1 a significant decrease in the value of the pulsating pulsed component in the output voltage and in the output current.
  • the device for producing a constant voltage comprising a constant voltage source, a constant voltage to voltage converter, connected by its inputs to the outputs of a constant voltage source, a pulse voltage to DC converter voltage with positive terminals designed to be connected to one of the load terminals, the regulator with the first a stroke designed to connect another output terminal of the load, a proportional regulator connected by its output to the control (second) input of the regulator, an output DC voltage regulator connected by its respective terminals to the outputs of the pulse voltage to DC converter, and a control circuit connected to its first input to the output of the output dc voltage regulator, equipped with a feedback unit connected by one of its output to the proportional input ln regulator, and its other output to the output of the regulatory body, while the outputs of the DC-to-DC converter are connected to the inputs of the voltage-to-voltage converter through the first galvanic isolation unit, the output of the control circuit is connected to the control input of the
  • the galvanic isolation node through the second node allows, as a result of controlling the process of converting direct voltage to pulse voltage, by means of a control signal coming from the output of the second galvanic isolation node (which ensures the transmission of the control signal without electrical contact between the control circuit and converter of direct voltage to pulse voltage), and the supply of the pulse voltage generated at the formation of a direct voltage into a pulse voltage, through the first galvanic isolation unit (which provides the transfer of the pulse voltage without electrical contact between the DC voltage converter to a pulse voltage and a pulse voltage to DC converter) to the input
  • the specified rectified voltage flows through the load to the first input of the regulatory body, as a result of which direct current flows through the load and the regulatory body.
  • From the output of the regulatory body through the feedback node to the input of the proportional controller receives feedback voltage proportional to the current flowing through the load.
  • the feedback voltage is compared with the voltage of the output current setter, as a result of which a control voltage is generated at the output of the proportional controller, which is fed to the second (control) input of the regulatory body and ensures that the current flows through the load of a given value, and also provides pulsed pulsed suppression component of the current in the load (and, accordingly, the voltage on the load) due to the action of deep negative feedback.
  • the rectified voltage from the load is supplied to the output constant voltage regulator, from which part of the specified rectified voltage is supplied to the control circuit.
  • the control circuit as a result of comparing a part of the specified rectified voltage with the reference voltage, a control signal is generated that passes through the second galvanic isolation unit (which ensures the transmission of the control signal without electrical contact between the control circuit and the DC-DC to pulse voltage converter) to the control input of the DC-voltage converter to impulse voltage.
  • PT / RU2015 / 000571 formed during the conversion of direct voltage to pulse voltage through the first galvanic isolation unit (which ensures the transfer of pulse voltage without electrical contact between the DC-to-voltage converter and the pulse-to-voltage converter) to the input of the pulse-to-voltage converter voltage, and also after appropriate conversion and filtering get a stable rectified voltage n load, whose value is determined by the output DC voltage setting unit and can be set within wide limits, up to hundreds of volts and more.
  • FIG. 1 and 2 are schematic diagrams of devices for producing direct voltage
  • FIG. 3 and 4 timing charts stresses on the load, both borrowed from the description of US patent N26747420B2 (prototype), and obtained as a result of testing the second variant of the proposed device for producing constant voltage.
  • the proposed device for producing constant voltage contains:
  • a constant voltage source (1) which is obtained by any known method, for example, using a half-wave rectification circuit with a filter;
  • a converter (2) of direct voltage to a pulse voltage made, for example, in the form of a generator (3) of rectangular pulses of constant frequency, connected by one of its output (4) (the first input of the converter (2) of direct voltage to a pulse voltage) to a positive terminal ( 5) a constant voltage source (1) and connected to its other terminal (6) (the second input of the DC / DC converter (2) to pulse voltage) to the negative terminal (7) of the constant voltage source (1), source (8) voltage connected by one of its terminal (9) to the positive terminal (5) of the constant voltage source (1) and its other terminal (10) to the negative terminal (7) of the constant voltage source (1) controlled by a switch (11) connected by its the input (12) to the output (13) of the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency, an operational amplifier (14) connected by its output (15) to the control input (16) of the controlled key (11) and its inverting ("-") input (17) to the output (18) of the source (8) of the reference voltage, the first capacitor (19 ) connected by one of its casing (20) to the output (21) of
  • a converter (41) of the pulse voltage to direct voltage made, for example, in the form of a diode (42) connected by its cathode (43), (the first input of the converter (41) of the pulse voltage to constant voltage) to the source (40) "MOGG- transistor (37) (first output of the converter (2) DC to pulse voltage), and its anode (44) (second input of the converter (41) pulse voltage to DC) to the second (24) terminal of the transformer primary winding (25) ( second output of the converter (2) DC impulse voltage), a choke (45) connected by its own terminal (46) to the cathode (43) of the diode (42), and a capacitor (47) connected by its own plate (48) to the negative terminal (7) of the source (1) ) DC voltage and its other lining (49) to another terminal (50) of the inductor (45), which is the positive output of the pulse voltage to DC / DC converter (41), designed to be connected to one of the load terminals; T RU2015 / 000571
  • a regulatory body (53) made, for example, in the form of a controlled transistor (54) connected to its collector (55) (which is the first input of the regulatory body (53), designed to connect another output (56) of the load (51)) to another load output (51) and connected by its emitter (57) through the measuring resistor (58) to the negative terminal (7) of the DC voltage source (1);
  • a proportional controller made, for example, in the form of a constant voltage source (60), a first resistor (61) connected by its own terminal (62) to the positive input (63) of a constant voltage source (60), second (alternating) a resistor (64) connected by one terminal (65) to another terminal (66) of the first resistor (61), a third resistor (67) connected by one terminal (68) to the other input (69) of the second (variable) resistor (64) ) and its other conclusion (70) to the negative input (71) of the constant voltage source (60) as well as to the negative input (7) of the constant voltage source (1), and the operational amplifier (72), connected with its non-invert 1-pin (“+") input (73) to the third input (74) of the second (variable) resistor (64) , with its inverting ("-") input (75) (through the resistor (76)) to the positive input (77) of the reference voltage source (78), and with its output (79) (output of the proportional controller (59)) to
  • - feedback unit (82) made in the form of a resistor and connected with its own input (83) to the input of the proportional controller (59) (to the inverting ("-") input (75) of the operational amplifier (72)) and its other output ( 84) to the conclusion (57) of the emitter of the controlled transistor (54) (output of the regulatory body (53));
  • a setter (85) of the output DC voltage implemented, for example, in the form of a first (variable) resistor (86) connected by its own output (87) to the output (50) of the inductor (45) of the pulse voltage to DC converter (41), the second resistor (88) connected by one of its output (89) to another terminal (90) and the third output (91) of the first (variable) resistor (86), and connected by its other output (92) to the negative terminal (7) of the source ( 1) constant voltage;
  • control circuit (93) made, for example, in the form of a first operational amplifier (94) connected by its non-inverting
  • the proposed device for producing a constant voltage operates as follows.
  • the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency Upon receipt of direct voltage from the terminals (5) and (7) of the source (1) of constant voltage to the corresponding inputs (4) and (6) of the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency (inputs of the converter (2) of direct voltage to pulse voltage), the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency generates rectangular pulses of constant frequency, which come from the output (13) of the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency to the "information" input (12) of the controlled key (11), and when the control contacts are closed key (11) rectangular pulses of constant frequency come from its output (21) through the circuit: the first capacitor (19) is the primary winding (terminals (23) and (24)) of the transformer (25) is the secondary winding (terminals (28) and (29)) of the transformer (25) - the second capacitor (26) and a parallel-connected diode (31) and a resistor (34) to the gate (39) and the source (40) of the MOS transistor (37).
  • the MOS transistor (37) converts the DC voltage coming from the output (5) of the constant voltage source (1) to the drain (38) of the MOS transistor (37) into a pulse voltage, and these pulses come from the source ( 40) "MOSFET" transistor (37) to the first input of the pulse voltage converter (41) to direct voltage (to the output (46) of the inductor (45)), the output of which (output (50) of the inductor (45)), after the corresponding conversion (diode (42) and filtering (inductor (45) and capacitor (47)), a constant voltage begins to grow.
  • the obtained constant voltage is also supplied to the first output (87) of the variable resistor (86), which is the input of the constant output voltage adjuster (85).
  • a part of this voltage which is determined by the position of the engine of the first (variable) resistor (86), from the output of the setter (85) of the output constant voltage (from the output (91) of the resistor (86)) is supplied to the inverting ("-") input (98) of the first operational amplifier (94) (to the first input of the control circuit (93)), to the non-inverting ("+") input (95) of which voltage is supplied from the positive terminal (96) of the first reference voltage source (97).
  • a control voltage is generated at the output (106) of the first operational amplifier (94), which is output from the output (106) of the first operational amplifier (94) to the first input (105) of the adder (104) of the control circuit (93).
  • the specified control voltage is supplied to the control input of the DC / DC converter (2) to a pulse voltage (to the non-inverting (ON) input ("+") of the operational amplifier (14)).
  • the control voltage received at the non-inverting (ON) input (“+") of the operational amplifier (14) is compared with the voltage of the reference voltage source (8) coming from its output (18) to the inverting ("-") input (17) of the operational amplifier ( fourteen).
  • the voltage obtained as a result of the comparison comes from the output (15) of the operational amplifier (14) to the control input (16) of the managed key (11), which closes or opens its contacts and thereby changes the duty cycle of the pulses entering the gate (39) of the MOGG transistor (37) of the DC / DC converter (2) to the pulse voltage in the circuit:
  • the first capacitor (19) is the primary winding of the transformer (25) - secondary winding of the transformer (25) - the second capacitor (26) and parallel connected diode (31) and resistor (34).
  • the duty cycle of rectangular pulses of constant frequency passing through the circuit increases: the first capacitor (19) - the primary winding of the transformer (25) - the secondary winding of the transformer (25) - the second capacitor (26) and a parallel-connected diode (31) and resistor (34) - to the gate (39) of the MOSFET transistor (37), due to which, after they arrive from the source (40) of the MOSFET transistor (37) to the input of the pulse voltage to DC converter (41) (output (46) of the inductor (50) and their conversion to constant voltage, constant voltage to load e (51) is reduced to a predetermined value.
  • the constant voltage at the load (51) stabilizes (with small ripples) at the level of a predetermined value, which is determined by the output constant voltage switch (85) and can be set over a wide range, up to hundreds of volts and more.
  • the indicated voltage drop through the feedback node (82) is fed to the invert ("-") input (75) of the operational amplifier (72) of the proportional controller (59) and is summed with the voltage of the reference voltage source (78) of the proportional controller (59), which is supplied through the fourth resistor (76) of the proportional controller (59) to the same inverting ("-") input (75) of the operational amplifier (72).
  • the non-inverting ("+") input (73) of the operational amplifier (72) of the proportional controller (59) receives the voltage from the output current adjuster of the proportional controller (59) from the output (74) of the second (variable) resistor (64) of the proportional controller (59) (obtained by dividing the voltage of the DC source (60) between the first (61), second (variable) (64) and third (67) resistors output current proportional controller (59)).
  • the proportional controller (59) By increasing the proportional controller (59) at the non-inverting (+) input of the operational amplifier (72) of the operational amplifier (72), the constant voltage (which comes from the output (74) of the second (variable) resistor (64) of the output current generator and is formed due to the movement the engine of the second (variable) resistor (64) - as a result of leakage DC circuit: the positive terminal (63) of the DC source (60), the first resistor (61), the second (variable) resistor (64), the third resistor (67), the negative terminal (71) of the DC source (60)) , the control voltage at the output (79) of the operational amplifier (72) of the proportional controller (59) will also increase.
  • a power proportional to the collector (55) - emitter (57) of the controlled transistor (54) is dissipated current through a controlled transistor (54) and the voltage drop at the specified 2015/000571 transition.
  • the voltage from the collector (55) of the controlled transistor (54) is supplied to the inverting ("-") input (103) of the second operational amplifier (99) of the control circuit (93), to the non-inverting ("+") input (100) of which voltage a second reference voltage source (102) of the control circuit (93).
  • the output voltage (108) of the second operational amplifier (99) generates a control voltage that is supplied to the second input (107) of the adder (104) of the control circuit (93).
  • the specified control voltage is supplied to the control input of the DC / DC converter (2) to a pulse voltage (to the non-inverting (ON) input ("+") of the operational amplifier (14 )).
  • the control voltage supplied to the non-inverting (ON) input (“+") of the operational amplifier (14) is compared with the voltage of the direct voltage source (8) coming from its output (18) to the inverting ("+") input (17) of the operating amplifier (14).
  • the voltage obtained as a result of the comparison comes from the output (15) of the operational amplifier (14) to the control input (16) of the controlled key (11), which closes or opens its contacts and thereby changes the duty cycle of the pulses arriving at the gate (39) " MOSFET transistor (37) of the DC / DC converter (2).
  • the collector (55) - emitter (57) of the controlled transistor (54) exceeds the specified value, after comparing it with the voltage of the second (102) source of the reference voltage of the control circuit (93), the output of the operational amplifier (99) is formed decreasing control voltage, which through the adder (104) is supplied to the non-inverting (ON) input ("+") of the operational amplifier (14).
  • the logical zero voltage acts on the control input (16) of the controlled key (11), due to which the contacts of the controlled key (11) open.
  • the duty cycle of rectangular pulses of constant frequency passing through the circuit increases: the first capacitor (19) - the primary winding of the transformer (25) - the secondary winding of the transformer (25) - the second capacitor (26) and a parallel-connected diode (31) and resistor (34) - to the gate (39) of the MOSFET transistor (37), due to which, after they arrive from the source (40) of the MOSFET transistor (37) to the input of the pulse voltage to DC converter (41) (output (46) of the inductor (45) and their conversion to direct voltage, voltage drop on the transition to the collector (55) -emitter (57) of the controlled transistor (54) of the regulatory body (53) is reduced to a predetermined value that is the minimum possible to ensure the operability of the controlled transistor (54) .
  • the power dissipated at the junction of the collector (55) - emitter (57) controlled transistor (54) is the smallest possible at a given load current.
  • the constant voltage at the junction of the collector (55) - emitter (57) of the controlled transistor (54) is stabilized at a level that is minimally possible to ensure the operability of the controlled transistor (54), and which is determined by the voltage of the second reference voltage source (102), included in the control circuit (93), which ensures the minimum dissipation power at the junction of the collector (55) - emitter (57) of the controlled transistor (54), i.e., the minimum energy loss.
  • the proposed device for producing a constant voltage by introducing negative feedback between the regulatory body and the proportional regulator, provides stable constant voltage at the load in a wider range of output voltages, with a significant decrease in the value of the pulsating pulse component in the output voltage and in the output current, as well as with minimal energy loss.
  • the proposed device for producing constant voltage according to the second embodiment of the proposed technical solution (see Fig. 2) contains:
  • a constant voltage source (1) which is obtained by any known method, for example, using a half-wave rectification circuit with a filter;
  • a converter (2) of direct voltage to a pulse voltage made, for example, in the form of a generator (3) of rectangular pulses of constant frequency, connected by one of its output (4) (the first input of the converter (2) of direct voltage to a pulse voltage) to a positive terminal ( 5) a constant voltage source (1) and its other output (6) (the second input of the DC / DC converter (2) to pulse voltage) to the negative terminal (7) of the constant voltage source (1), reference voltage source (8), p connected by one of its output (9) to the positive terminal (5) of the constant voltage source (1) and its other terminal (10) to the negative terminal (7) of the constant voltage source (1) controlled by a switch (11) connected to its input (12) ) to the output (13) of the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency, the operational amplifier (14) connected by its output (15) to the control input (16) of the controlled key (1 1) and its non-inverting ("+") input (17 ) to the output (18) of the reference voltage source (8), and the "MOGG transistor (19) connected of their gate (20) to the output
  • the first galvanic isolation node made, for example, in the form of a transformer (24) connected by one terminal (25) of its primary winding to the drain (26) of the MTF transistor (19) and another terminal (27) of its primary winding to a positive terminal ( 5) a source (1) of constant voltage;
  • a converter (28) of the pulse voltage to DC made, for example, in the form of a diode (29) connected by its anode (30) (input of the converter (28) of the pulse voltage to DC) to one of the terminals (31) of the transformer secondary winding (24) of the first galvanic isolation unit, a capacitor (32), connected by its own plate (33) to the cathode (34) of the diode (29) (moreover, the cathode (34) of the diode (29) is a positive terminal of the pulse voltage to DC converter (28) voltage intended for connection to one of the load terminals) and connected by its other terminal (35) to the other terminal (36) of the transformer secondary winding (24) of the first galvanic isolation unit and to the housing (common point of connection of the structural elements of the output part of the device galvanically isolated from the input part) ;
  • - regulatory body (39) made, for example, in the form of a controlled transistor (40) connected to its collector (41) (the first input of the regulatory body (39), designed to connect to another output (42) of the load (37)), measuring a resistor (43) connected by one of its terminals (44) to the emitter (45) of the transistor (40) and its other output (46) to the housing (common point of connection of structural elements of the output part of the device, galvanically isolated from the input part);
  • a setter (47) of the output DC voltage made, for example, in the form of a first (variable) resistor (48) connected by its own output (49) to the positive terminal (cathode (34) of the diode (29)) of the pulse voltage converter (28) to a constant voltage, designed to connect one of the terminals (38) of the load (37), the second resistor (51) connected by one of its terminals (52) to another terminal (53) and the third terminal (50) of the first (variable) resistor (48 ), and connected by its other terminal (54) to the housing (common connection point structural elements of the output part of the device, galvanically isolated from the input part);
  • a proportional controller made, for example, in the form of a constant voltage source (56), a first resistor (57) connected by its own terminal (58) to a positive terminal (59) of a constant voltage source (56), second (alternating) a resistor (60) connected by one terminal (61) to another terminal (62) of the first resistor (57), a third resistor (63) connected by one terminal (64) to another terminal (65) of the second (variable) resistor (60 ) and its other conclusion (66) to the negative terminal (67) of the constant voltage source (56) an op amp, and an operational amplifier (68) connected by its non-inverting ("+") input (69) to the third terminal (70) of the second (variable) resistor (60), and its inverting ("-") input (71) to the positive terminal (72) the voltage source (73) of the reference voltage (through the resistor (74)), and connected by its output (75) (the output of the proportional controller (55)) to the base (76) of the controlled transistor (40)
  • - feedback unit (78) made in the form of a resistor and connected with one of its output (79) to the input of the proportional controller (55) (to the inverting ("-") input (71) of the operational amplifier (68)) and its other output ( 80) to the output (45) of the emitter of the controlled transistor (40) (output of the regulatory body (39));
  • control circuit (81) made, for example, in the form of a first operational amplifier (82) connected by its non-inverting
  • the second node (98) of galvanic isolation made, for example, in the form of a light-emitting semiconductor diode (99) connected to its anode (100) (input of the second node (98) of galvanic isolation) to the output (97) of the adder (92) of the control circuit ( 81) and its cathode (101) to the housing (the common point of connection of the structural elements of the output part of the device, galvanically isolated from the input part), and a phototransistor (102) connected by its own terminal (103) to the negative terminal (7) of the source (1) DC voltage, and connected to another m with its output (104) through the resistor (105) to the positive terminal (5) of the DC voltage source (1), as well as to the control input of the DC / DC converter (2) to a pulse voltage, i.e. to the inverting (106) input (“-") of the operational amplifier (14) of the DC / DC converter (2) to a pulse voltage.
  • a pulse voltage i.e. to the inverting (106) input
  • the proposed device for producing a constant voltage operates as follows.
  • the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency Upon receipt of direct voltage from the terminals (5) and (7) of the source (1) of constant voltage to the corresponding inputs (4) and (6) of the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency (inputs of the converter (2) of direct voltage to pulse voltage), the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency generates rectangular pulses of constant frequency, which come from the output (13) of the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency to the "information" input (12) of the controlled key (11), and when the control contacts are closed key (11) rectangular pulses of constant frequency come from its output (21) to the gate (20) of the MOS transistor (19) and from its drain (26) to the output (25) of the primary winding of the transformer (24) of the first galvanic isolation unit.
  • the specified control voltage is supplied to the control input of the DC / DC converter (2) to a pulse voltage (to the inverting (106) input ("-") operational amplifier (14)).
  • the control voltage received at the input ("-") of the operational amplifier (14) at the inverting amplifier (14) is compared with the voltage of the reference voltage source (8) coming from its output (18) to the non-inverting ("+") input (17) of the operational amplifier ( fourteen).
  • the voltage obtained as a result of the comparison comes from the output (15) of the operational amplifier (14) to the control input (16) of the managed key (11), which closes or opens its contacts, and thereby changes the duty cycle of the pulses arriving at the gate (20) "MTF - transistor (19) of the converter (2) DC to pulse voltage.
  • a growing constant voltage is formed at the output (50) of the resistor (48) (the output of the output constant voltage generator (47)), and after comparing it with the voltage of the first reference voltage source (85) control circuit (81) at the output (94) of the operational amplifier (82), a decreasing control voltage is generated, which is supplied to the second (98) galvanic isolation unit.
  • a growing control voltage is generated, which is supplied to the inverting (106) input ("-") of the operational amplifier (14) of the DC / DC converter (2) to a pulse voltage.
  • the constant voltage at the load (37) is stabilized (with small ripples) at the level of a predetermined value, which is determined by the output constant voltage switch (47) and can be set over a wide range, up to hundreds of volts or more.
  • the pulse voltage is into a constant voltage (cathode (34) of the diode (29)), through the load (37) and a controlled transistor (40) and a measuring resistor connected in series with it (43) of the regulator (39), the load current flows, creating a voltage drop on the measuring resistor (43).
  • the specified voltage drop through the feedback node (78) is supplied to the inverting ("-") input (71) of the operational amplifier (68) of the proportional controller (55) and is summed with the voltage of the reference voltage source (73) of the proportional controller (55), which is supplied through the fourth resistor (74) of the proportional controller (55) to the same inverting ("-") input (71) of the operational amplifier (68).
  • the non-inverting ("+") input (69) of the operational amplifier (68) of the proportional controller (55) receives voltage from the output (70) of the second (variable) resistor (60) of the proportional controller (55) with proportional controller output current adjuster (55) (obtained by dividing the voltage of the constant voltage source (56) between the first (57), second (variable) (60) and third (63) resistors of the output current proportional regulator regulator (55).
  • the proportional controller (55) increases at the non-inverting ("+") input (69) of the operational amplifier (68), the constant value voltage (which comes from the output (70) of the second (variable) resistor (60) of the output current setter and is formed due to the movement of the engine of the second (variable) resistor (60) as a result of the flow of direct current along the circuit: positive terminal (59) of the source ( 56) DC voltage, the first resistor (57), the second (variable) resistor (60), the third resistor (63), the negative terminal (67) of the DC source (56))), the control voltage at the output (75) of the operational amplifier ( 68) the proportional controller (55) will also increase vatsya.
  • the voltage from the collector (41) of the controlled transistor (40) is supplied to the inverting ("-") input (91) of the second operational amplifier (87) (second input of the control circuit (81)), to the non-inverting ("+") input (88) which receives voltage from the positive terminal (89) of the second source (90) of the reference voltage.
  • a control voltage is generated at the output (96) of the second operational amplifier (87), which is output from the output (96) of the second operational amplifier (87) to the second input (95) of the adder (92) of the control circuit (81).
  • the specified control voltage is supplied to the control input of the DC-DC converter (2) to a pulse voltage (to the inverting (106) input ( "-") of the operational amplifier (14)).
  • the control voltage received at the inverting (106) input (“-") of the operational amplifier (14) is compared with the voltage of the direct voltage source (8) coming from its output (18) to the non-inverting ("+") input (17) of the operational amplifier ( fourteen).
  • the voltage obtained as a result of the comparison comes from the output (15) of the operational amplifier (14) to the control input (16) of the managed key (11), which closes or opens its contacts and thereby changes the duty cycle of the pulses arriving at the gate (20) " MOS transistor (19) of the converter (2) DC to pulse voltage.
  • the collector (41) - emitter (45) of the controlled transistor (40) is above the specified value, after its comparison with the voltage of the second reference voltage source (90), a decreasing control voltage is generated at the output (96) of the operational amplifier (87), which is supplied to the second (98) galvanic isolation unit.
  • a growing control voltage is generated, which is supplied to the inverting (106) input ("-") of the operational amplifier (14) of the DC / DC converter (2) to a pulse voltage.
  • the constant voltage at the junction of the collector (41) - emitter (45) of the controlled transistor (40) is stabilized at a level that is the minimum possible to ensure the operability of the controlled transistor (40), and which is determined by the voltage of the second reference voltage source (90), included in the control circuit (81), which ensures minimum power dispersion at the junction of the collector (41) - emitter (45) of the controlled transistor (40), i.e. the minimum energy loss.
  • the proposed device for producing a constant voltage by introducing negative feedback between the regulatory body and the proportional regulator provides stable constant voltage across the load in a wider range of output voltages, with a significant decrease in the value of the pulsating pulse component in the output voltage and output current, as well as with minimal energy loss, while the input and output at buildings are galvanically isolated.
  • FIG. four A load stress timing diagram derived from the description of US Patent No. N.> 6747420B2 is shown in FIG. four.
  • the regulator transistor can be a bipolar, MOS transistor, or IGBT transistor;
  • the DC-to-pulse voltage converter can be made in the form of a PWM modulator chip, etc.
  • the output voltage control can be realized by changing the corresponding reference voltage of the control circuit, for example, using a pulse-width modulation to control voltage converter; either converting a control protocol code (e.g., DALI) into a control voltage; or any other conversion of the control action into a control voltage.
  • a control protocol code e.g., DALI
  • a constant constant voltage at the load is provided in a wider range of output voltages, with a significant decrease in the value of the pulsating pulsed component in the output voltage and in the output current, that is, the claimed technical result is achieved.
  • the claimed technical result is achieved both in the presence of galvanic isolation between the input and output of the device, and in its absence.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Предлагаемые варианты устройств предназначены для получения высокостабильного постоянного напряжения в широком диапазоне выходных напряжений. Получение высокостабильного постоянного напряжения обеспечивается путем формирования управляющего сигнала, изменяющего скважность импульсов при преобразовании постоянного напряжения в импульсное, с учетом величины задания постоянного напряжения в нагрузке, а также стабилизации постоянного тока и уменьшения импульсных составляющих в составе постоянного тока за счет использования отрицательной обратной связи.

Description

Устройство для получения постоянного напряжения
(варианты)
Предлагаемые технические решения относятся к области электротехники и могут быть использованы для создания источников постоянного напряжения, обеспечивающих стабильное постоянное напряжение на нагрузке в более широком диапазоне выходных напряжений, при существенном уменьшении величины импульсной составляющей в выходном напряжении и в выходном токе.
Аналогичные технические решения известны, см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР N° 1229742, которое содержит нижеследующую совокупность существенных признаков:
- выпрямитель (источник постоянного напряжения);
- преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам источника постоянного напряжения;
- преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение (DLC-фильтр);
- первый резистивный делитель напряжения, подсоединённый своими соответствующими выводами к выходам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение (DLC-фильтра);
- линейный стабилизатор, подсоединённый своими входами к выходам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение;
- второй резистивный делитель напряжения, подсоединённый одним своим выводом к выходу линейного стабилизатора и другим своим выводом к отрицательному выводу источника постоянного напряжения; 1
- нагрузку, подсоединённую первым своим выводом к выходу линейного стабилизатора напряжения и вторым своим выводом к отрицательному выводу источника постоянного напряжения;
- схему управления, подсоединённую своим первым входом к выходу задатчика выходного постоянного напряжения, своим вторым входом к выходу второго резистивного делителя напряжения и своим выходом к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение.
Общими признаками первого предлагаемого варианта устройства для получения постоянного напряжения и вышеохарактеризованного аналогичного технического решения являются:
- источник постоянного напряжения;
- преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам источника постоянного напряжения;
- преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, подсоединённый своими соответствующими входами к соответствующим выходам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение;
- задатчик выходного постоянного напряжения (первый резистивный делитель), подсоединённый своими соответствующими выводами к выходам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение;
- схема управления, подсоединённая своим первым входом к выходу задатчика выходного постоянного напряжения и своим выходом к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение. Общими признаками второго предлагаемого варианта устройства для получения постоянного напряжения вышеохарактеризованного аналогичного технического решения являются:
- источник постоянного напряжения;
- преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам источника постоянного напряжения;
- преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение;
- задатчик выходного постоянного напряжения, подсоединённый своими соответствующими выводами к выходам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение;
- схема управления, подсоединённая своим первым входом к выходу задатчика выходного постоянного напряжения.
Известно также аналогичное техническое решение, см. патент США на изобретение N°6747420B2, которое выбрано в качестве ближайшего аналога, прототипа и которое содержит нижеследующую совокупность существенных признаков:
- источник постоянного напряжения;
- преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам источника постоянного напряжения;
- преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, с положительным выводом, предназначенным для подсоединения к одному из выводов нагрузки, подсоединённый своими входами к выходам преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение;
- нагрузку, подсоединённую одним своим выводом к положительному выводу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение; - регулирующий орган с одним своим выводом (первый вход), предназначенным для подсоединения к другому выводу нагрузки;
- пропорциональный регулятор, подсоединённый своим выходом к управляющему (второму) входу регулирующего органа;
- задатчик выходного постоянного напряжения, подсоединённый своими соответствующими выводами к выходам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение;
- схему управления, подсоединённую своим первым входом к выходу задатчика выходного постоянного напряжения, вторым входом к выходу регулирующего органа, а своим выходом к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение.
Общими признаками первого предлагаемого варианта технического решения и прототипа являются:
- источник постоянного напряжения;
- преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своим входом к выходу источника постоянного напряжения;
- преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, с положительным выводом, предназначенным для подсоединения к одному из выводов нагрузки, подсоединённый своими соответствующими входами к соответствующим выходам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение;
- регулирующий орган с одним своим выводом (первый вход), предназначенным для подсоединения к другому выводу нагрузки;
- пропорциональный регулятор, подсоединённый своим выходом к управляющему (второму) входу регулирующего органа;
- задатчик выходного постоянного напряжения, подсоединённый своими соответствующими выводами к выходам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение; - схема управления, подсоединённая своим первым входом к выходу задатчика выходного постоянного напряжения, и своим выходом к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение.
Общими признаками второго предлагаемого варианта технического решения и прототипа являются:
- источник постоянного напряжения;
- преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам источника постоянного напряжения;
- преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение с положительным выводом, предназначенным для подсоединения к одному из выводов нагрузки;
регулирующий орган с первым входом, предназначенным для подсоединения к другому выводу нагрузки;
- пропорциональный регулятор, подсоединённый своим выходом к управляющему (второму) входу регулирующего органа;
- задатчик выходного постоянного напряжения, подсоединённый своими соответствующими выводами к выходам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение;
- схема управления, подсоединённая своим первым входом к выходу задатчика выходного постоянного напряжения.
Технический результат, который невозможно достичь ни одним из выше охарактеризованных аналогичных технических решений, заключается в обеспечении стабильного постоянного напряжения на нагрузке в более широком диапазоне выходных напряжений, при существенном уменьшении величины пульсирующей импульсной составляющей в выходном напряжении и в выходном токе. Причиной невозможности достижения вышеуказанного технического результата является то, что в известных устройствах аналогичного назначения вопросам обеспечения стабильного постоянного напряжения на нагрузке в более широком диапазоне выходных напряжений при существенном уменьшении величины пульсирующей импульсной составляющей в выходном напряжении и в выходном токе должного внимания не уделялось, так как считалось, что достигнутые значения диапазона стабильного постоянного напряжения на нагрузке и величина пульсирующей импульсной составляющей в выходном напряжении и в выходном токе вполне удовлетворяют требованиям настоящего времени.
Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача создания устройств для получения стабильного постоянного напряжения на нагрузке в более широком диапазоне выходных напряжений, при существенном уменьшении величины пульсирующей импульсной составляющей в выходном напряжении и в выходном токе, является актуальной на сегодняшний день.
Технический результат, указанный выше, согласно первому варианту предлагаемого технического решения, достигается тем, что устройство для получения постоянного напряжения, содержащее источник постоянного напряжения, преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам источника постоянного напряжения, преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение с положительным выводом, предназначенным для подсоединения к одному из выводов нагрузки, подсоединённый своими входами к выходам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, регулирующий орган с первым входом, предназначенным для подсоединения к другому выводу нагрузки, пропорциональный регулятор, подсоединённый своим выходом к управляющему (второму) входу регулирующего органа, задатчик выходного постоянного напряжения, подсоединённый своими соответствующими выводами к выходам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, и схему управления, подсоединённую своим первым входом к выходу задатчика выходного постоянного напряжения и своим выходом к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, снабжено узлом обратной связи, подсоединённым одним своим выводом к входу пропорционального регулятора и другим своим выводом к выходу регулирующего органа, при этом второй вход схемы управления подсоединён к первому входу регулирующего органа, предназначенному для подсоединения другого вывода нагрузки.
Введение узла обратной связи и его подсоединения, а также подсоединение второго входа схемы управления к первому входу регулирующего органа, предназначенному для подсоединения другого вывода нагрузки, согласно первому варианту предлагаемого технического решения, позволяют, в результате управления процессом преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение посредством сигнала управления, поступающего с выхода схемы управления, осуществить преобразование постоянного напряжения в импульсное и пол чить импульсное напряжение с определённой длительностью импульсов, которое поступает на входы преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение и после его соответствующего преобразования и фильтрации обеспечивает получение на его выходе выпрямленного напряжения.
Указанное выпрямленное напряжение поступает через нагрузку на первый вход регулирующего органа, вследствие чего через нагрузку и регулирующий орган протекает постоянный ток. С выхода регулирующего органа через узел обратной связи на вход пропорционального регулятора поступает напряжение обратной связи, пропорциональное току, 0571 протекающему через нагрузку. В пропорциональном регуляторе происходит сравнение напряжения обратной связи с напряжением задатчика выходного тока, в результате чего на выходе пропорционального регулятора формируется управляющее напряжение, которое поступает на второй (управляющий) вход регулирующего органа и обеспечивает протекание через нагрузку тока заданной величины, а также обеспечивает подавление пульсирующей импульсной составляющей тока в нагрузке (и, соответственно, напряжения на нагрузке) за счёт действия глубокой отрицательной обратной связи.
Для установления требуемого уровня выходного напряжения на нагрузке, выпрямленное напряжение с нагрузки подаётся на задатчик выходного постоянного напряжения, с которого часть указанного выпрямленного напряжения подаётся на схему управления. В схеме управления в результате сравнения части указанного выпрямленного напряжения с опорным напряжением формируется сигнал управления, поступающий на управляющий вход преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение. В результате вышеописанного процесса управления преобразованием постоянного напряжения в импульсное напряжение и подачи импульсного напряжения, сформированного при преобразовании постоянного напряжения в импульсное напряжение, на вход преобразователя импульсного напряжения в постоянное, а также после соответствующего преобразования и фильтрации получают стабильное выпрямленное напряжение на нагрузке, значение которого определяется задатчиком выходного постоянного напряжения и может быть установлено в широких пределах, вплоть до сотен вольт и более.
Таким образом, обеспечивается стабильное постоянное напряжение на нагрузке в более широком диапазоне выходных напряжений, при 1 существенном уменьшении величины пульсирующей импульсной составляющей в выходном напряжении и в выходном токе.
В чём и проявляется достижение вышеуказанного технического результата согласно первому варианту предлагаемого технического решения.
Технический результат, указанный выше, согласно второму варианту предлагаемого технического решения, достигается тем, что устройство для пол чения постоянного напряжения, содержащее источник постоянного напряжения, преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам источника постоянного напряжения, преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение с положительным выводам, предназначенным для подсоединения к одному из выводов нагрузки, регулирующий орган с первым входом, предназначенным для подсоединения другого вывода нагрузки, пропорциональный регулятор, подсоединённый своим выходом к управляющему (второму) входу регулирующего органа, задатчик выходного постоянного напряжения, подсоединённый своими соответствующими выводами к выходам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, и схему управления, подсоединённую своим первым входом к выходу задатчика выходного постоянного напряжения, снабжено узлом обратной связи, подсоединённым одним своим выводом к входу пропорционального регулятора, а другим своим выводом к выходу регулирующего органа, при этом выходы преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение подсоединены к входам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение через первый узел гальванической развязки, выход схемы управления подсоединён к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение через второй узел гальванической развязки, а второй вход схемы управления подсоединён к первому входу регулирующего органа, предназначенному для подсоединения другого вывода нагрузки.
Введение узла обратной связи, а также его подсоединения и подсоединение второго входа схемы управления к первому входу регулирующего органа, предназначенному для подсоединения другого вывода нагрузки, и подсоединение выходов преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение к входам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение через первый узел гальванической развязки, так же, как и подсоединение выхода схемы управления к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение через второй узел гальванической развязки, согласно второму варианту предлагаемого технического решения, позволяют, в результате управления процессом преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение посредством сигнала управления, поступающего с выхода второго узла гальванической развязки (который обеспечивает передачу сигнала управления без электрического контакта между схемой управления и преобразователем постоянного напряжения в импульсное напряжение), и подачи импульсного напряжения, сформированного при преобразовании постоянного напряжения в импульсное напряжение, через первый узел гальванической развязки (который обеспечивает передачу импульсного напряжения без электрического контакта между преобразователем постоянного напряжения в импульсное напряжение и преобразователем импульсного напряжения в постоянное напряжение) на вход упомянутого преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, осуществить преобразование постоянного напряжения в импульсное и получить импульсное напряжение с определённой длительностью импульсов, которое поступает на входы преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение и после его соответствующего преобразования и фильтрации обеспечивает получение на его выходе выпрямленного напряжения.
Указанное выпрямленное напряжение поступает через нагрузку на первый вход регулирующего органа, вследствие чего через нагрузку и регулирующий орган протекает постоянный ток. С выхода регулирующего органа через узел обратной связи на вход пропорционального регулятора поступает напряжение обратной связи, пропорциональное току, протекающему через нагрузку. В пропорциональном регуляторе происходит сравнение напряжения обратной связи с напряжением задатчика выходного тока, в результате чего на выходе пропорционального регулятора формируется управляющее напряжение, которое поступает на второй (управляющий) вход регулирующего органа и обеспечивает протекание через нагрузку тока заданной величины, а также обеспечивает подавление пульсирующей импульсной составляющей тока в нагрузке (и, соответственно, напряжения на нагрузке) за счёт действия глубокой отрицательной обратной связи.
Для установления требуемого уровня выходного напряжения на нагрузке, выпрямленное напряжение с нагрузки подаётся на задатчик выходного постоянного напряжения, с которого часть указанного выпрямленного напряжения подаётся на схему управления. В схеме управления в результате сравнения части указанного выпрямленного напряжения с опорным напряжением формируется сигнал управления, поступающий через второй узел гальванической развязки (который обеспечивает передачу сигнала управления без электрического контакта между схемой управления и преобразователем постоянного напряжения в импульсное напряжение) на управляющий вход преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение. В результате вышеописанного процесса управления преобразованием постоянного напряжения в импульсное напряжение и подачи импульсного напряжения, P T/RU2015/000571 сформированного при преобразовании постоянного напряжения в импульсное напряжение, через первый узел гальванической развязки (который обеспечивает передачу импульсного напряжения без электрического контакта между преобразователем постоянного напряжения в импульсное напряжение и преобразователем импульсного напряжения в постоянное напряжение) на вход преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, а также после соответствующего преобразования и фильтрации получают стабильное выпрямленное напряжение на нагрузке, значение которого определяется задатчиком выходного постоянного напряжения и может быть установлено в широких пределах, вплоть до сотен вольт и более.
Таким образом, обеспечивается стабильное постоянное напряжение на нагрузке в более широком диапазоне выходных напряжений, при существенном уменьшении величины пульсирующей импульсной составляющей в выходном напряжении и в выходном токе.
В чём и проявляется достижение вышеуказанного технического результата согласно второму варианту предлагаемого технического решения.
Проведённый анализ известных технических решений показал, что ни одно из них не содержит как всей совокупности существенных признаков каждого из вариантов предлагаемых технических решений, так и отличительных признаков, что позволило сделать вывод о наличии критериев патентоспособности "новизна" и "изобретательский уровень" предлагаемых для патентования вариантов устройств для получения постоянного напряжения.
Предлагаемые устройства для получения постоянного напряжения поясняются нижеследующими описаниями и чертежами, где на фиг. 1 и 2 представлены принципиальные схемы устройств для получения постоянного напряжения, а на фиг. 3 и 4 временные диаграммы напряжений на нагрузке, как заимствованные из описания к патенту США N26747420B2 (прототип), так и полученные в результате испытаний второго варианта предлагаемого устройства для получения постоянного напряжения.
Предлагаемое устройство для получения постоянного напряжения, согласно первому варианту предлагаемого технического решения (см. фиг.1) содержит:
источник (1) постоянного напряжения, которое получают любым известным способом, например, с использованием двухполупериодной схемы выпрямления с фильтром;
- преобразователь (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, выполненный, например, в виде генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты, подсоединённого одним своим выводом (4) (первый вход преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение) к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения и подсоединённый другим своим выводом (6) (второй вход преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения, источника (8) опорного напряжения, подсоединённого одним своим выводом (9) к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения и другим своим выводом (10) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения, управляемого ключа (11), подсоединённого своим входом (12) к выходу (13) генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты, операционного усилителя (14), подсоединённого своим выходом (15) к управляющему входу (16) управляемого ключа (11) и своим инвертирующим ("-") входом (17) к выходу (18) источника (8) опорного напряжения, первого конденсатора (19), подсоединённого одной своей обкладкой (20) к выходу (21) управляемого ключа (11) и другой своей обкладкой (22) через выводы (23) и (24) первичной обмотки трансформатора (25) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения, второго конденсатора (26), подсоединённого одной своей обкладкой (27) через выводы (28) и 29) вторичной обмотки трансформатора (25) к аноду (30) диода (31), подсоединённого своим катодом (32) к другой обкладке (33) второго конденсатора (26), резистора (34), подсоединённого одним своим выводом (35) к катоду (32) диода (31) и другим своим выводом (36) к аноду (30) диода (31), и "МОП"-транзистора (37), подсоединённого своим стоком (38) к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения, своим затвором (39) к катоду (32) диода (31) и своим истоком (40) к аноду (30) диода (31);
- преобразователь (41) импульсного напряжения в постоянное напряжение, выполненный, например, в виде диода (42), подсоединённого своим катодом (43), (первый вход преобразователя (41) импульсного напряжения в постоянное напряжение) к истоку (40) "МОГГ-транзистора (37) (первый выход преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение), и своим анодом (44) (второй вход преобразователя (41) импульсного напряжения в постоянное напряжение) к второму (24) выводу первичной обмотки трансформатора (25) (второй выход преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение), дросселя (45), подсоединённого одним своим выводом (46) к катоду (43) диода (42), и конденсатора (47), подсоединённого одной своей обкладкой (48) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения и другой своей обкладкой (49) к другому выводу (50) дросселя (45), являющемуся положительным выходом преобразователя (41) импульсного напряжения в постоянное напряжение, предназначенным для подсоединения к одному из выводов нагрузки; T RU2015/000571
- нагрузку (51), подсоединённую одним своим выводом (52) к другому выводу (50) дросселя (45) (к положительному выходу преобразователя (41) импульсного напряжения в постоянное напряжение);
- регулирующий орган (53), выполненный, например, в виде управляемого транзистора (54), подсоединённого своим коллектором (55) (являющимся первым входом регулирующего органа (53), предназначенным для подсоединения другого вывода (56) нагрузки (51)) к другому выводу нагрузки (51) и подсоединённого своим эмиттером (57) через измерительный резистор (58) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения;
- пропорциональный регулятор (59), выполненный, например, в виде источника (60) постоянного напряжения, первого резистора (61), подсоединённого одним своим выводом (62) к положительному вьшоду (63) источника (60) постоянного напряжения, второго (переменного) резистора (64), подсоединённого одним своим выводом (65) к другому выводу (66) первого резистора (61), третьего резистора (67), подсоединённого одним своим выводом (68) к другому вьшоду (69) второго (переменного) резистора (64) и другим своим выводом (70) к отрицательному вьшоду (71) источника (60) постоянного напряжения, а также к отрицательному вьшоду (7) источника (1) постоянного напряжения, и операционного усилителя (72), подсоединённого своим неинвертирую1пим ("+") входом (73) к третьему вьшоду (74) второго (переменного) резистора (64), своим инвертирующим ("-") входом (75) (через резистор (76)) к положительному вьшоду (77) источника (78) опорного напряжения, и своим выходом (79) (выход пропорционального регулятора (59)) к базе (80) управляемого транзистора (54) (второй вход регулирующего органа (53)), при этом отрицательный (81) вывод источника (78) опорного напряжения подсоединён к отрицательному вьшоду (7) источника (1) постоянного напряжения; 00571
- узел (82) обратной связи, вьшолненный в виде резистора и подсоединённый одним своим вьшодом (83) к входу пропорционального регулятора (59) (к инвертирующему ("-") входу (75) операционного усилителя (72)) и другим своим выводом (84) к выводу (57) эмиттера управляемого транзистора (54) (выход регулирующего органа (53));
- задатчик (85) выходного постоянного напряжения, вьшолненный, например, в виде первого (переменного) резистора (86), подсоединённого одним своим выводом (87) к выводу (50) дросселя (45) преобразователя (41) импульсного напряжения в постоянное напряжение, второго резистора (88), подсоединённого одним своим выводом (89) к другому выводу (90) и третьему выводу (91) первого (переменного) резистора (86) , и подсоединённого другим своим выводом (92) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения;
- схему (93) управления, выполненную, например, в виде первого операционного усилителя (94), подсоединённого своим неинвертирующим
("+") входом (95) к положительному выводу (96) первого источника (97) опорного напряжения, и своим инвертирующим ("-") входом (98) (первый вход схемы управления (93) к выводу (91) первого (переменного) резистора (86) (выход задатчика (85) выходного постоянного напряжения), второго операционного усилителя (99), подсоединённого своим неинвертирующим ("+") входом (100) к положительному выводу (101) второго источника (102) опорного напряжения, и подсоединённого своим инвертирующим ("-") входом (103) (второй вход схемы (93) управления) к коллектору (55) управляемого транзистора (54) (первый вход регулирующего органа (53), предназначенный для подсоединения другого вывода нагрузки (51)), сумматора (104), подсоединённого своим первым входом (105) к выходу (106) первого операционного усилителя (94), и подсоединённого своим вторым входом (107) к выходу (108) второго операционного усилителя (99), и подсоединённого своим выходом (109) (выход схемы (93) управления), к управляющему входу (ПО) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, который является неинвертирующим ("+") входом операционного усилителя (14), при этом отрицательный вывод (111) первого источника (97) опорного напряжения и отрицательный вывод (112) второго источника (102) опорного напряжения присоединены к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения.
Предлагаемое устройство для получения постоянного напряжения, согласно первому варианту (см. фиг. 1), работает следующим образом.
При поступлении постоянного напряжения с выводов (5) и (7) источника (1) постоянного напряжения на соответствующие входы (4) и (6) генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты (входы преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение), генератор (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты вырабатывает прямоугольные импульсы постоянной частоты, которые поступают с выхода (13) генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты на «информационный» вход (12) управляемого ключа (11), и при замкнутых контактах управляемого ключа (11) прямоугольные импульсы постоянной частоты поступают с его выхода (21) по цепи: первый конденсатор (19) - первичная обмотка (выводы (23) и (24)) трансформатора (25) - вторичная обмотка (выводы (28) и (29)) трансформатора (25) - второй конденсатор (26) и параллельно включённые диод (31) и резистор (34) на затвор (39) и исток (40) МОП"-транзистора (37).
В результате "МОП"-транзистор (37) преобразует постоянное напряжение, поступающее с вывода (5) источника (1) постоянного напряжения на сток (38) МОП"-транзистора (37), в импульсное напряжение, и эти импульсы поступают с истока (40) "МОП"-транзистора (37) на первый вход преобразователя (41) импульсного напряжения в постоянное напряжение (на вывод (46) дросселя (45)), на выходе которого (вывод (50) дросселя (45)), после соответствующего преобразования (диод (42) и фильтрации (дроссель (45) и конденсатор (47)) начинает расти постоянное напряжение.
После появления постоянного напряжения на выходе преобразователя (41) импульсного напряжения в постоянное напряжение (вывод (50) дросселя (45)), оно поступает на первый вывод (52) нагрузки (51).
Полученное постоянное напряжение поступает также на первый вывод (87) переменного резистора (86), являющийся входом задатчика (85) постоянного выходного напряжения.
Часть этого напряжения, которая определяется положением движка первого (переменного) резистора (86), с выхода задатчика (85) выходного постоянного напряжения (с вывода (91) резистора (86)) поступает на инвертирующий ("-") вход (98) первого операционного усилителя (94) (на первый вход схемы (93) управления), на неинвертирующий ("+") вход (95) которого поступает напряжение с положительного вывода (96) первого источника (97) опорного напряжения. В результате сравнения этих напряжений на выходе (106) первого операционного усилителя (94) формируется управляющее напряжение, которое с выхода (106) первого операционного усилителя (94) поступает на первый вход (105) сумматора (104) схемы (93) управления.
С выхода (109) сумматора (104) схемы управления (93) указанное управляющее напряжение поступает на управляющий вход преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение (на неинвертирующий (ПО) вход ("+") операционного усилителя (14)).
Поступившее на неинвертарующий (ПО) вход ("+") операционного усилителя (14) управляющее напряжение сравнивается с напряжением источника (8) опорного напряжения, поступающим с его выхода (18) на инвертирующий ("-") вход (17) операционного усилителя (14). Напряжение, полученное в результате сравнения, поступает с выхода (15) операционного усилителя (14) на управляющий вход (16) управляемого ключа (11), который замыкает или размыкает свои контакты и тем самым меняет скважность импульсов, поступающих на затвор (39) "МОГГ-транзистора (37) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение по цепи: первый конденсатор (19) - первичная обмотка трансформатора (25) - вторичная обмотка трансформатора (25) - второй конденсатор (26) и параллельно включённые диод (31) и резистор (34).
При увеличении напряжения на нагрузке (51) свыше заданного значения, на выводе (91) резистора (86) (выход задатчика (85) выходного постоянного напряжения) формируется растущее постоянное напряжение, при этом после его сравнения с напряжением первого источника (97) опорного напряжения схемы управления (93) на выходе операционного усилителя (94) формируется уменьшающееся управляющее напряжение, которое через сумматор (104) поступает на неинвертируюнщй (ПО) вход ("+") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение). В результате сравнения уменьшающегося управляющего напряжения с напряжением источника (8) опорного напряжения, на управляющий вход (16) управляемого ключа (11) воздействует напряжение логического нуля, из-за чего контакты управляемого ключа (11) размыкаются. Поэтому увеличивается скважность прямоугольных импульсов постоянной частоты, проходящих по цепи: первый конденсатор (19) - первичная обмотка трансформатора (25) - вторичная обмотка трансформатора (25) - второй конденсатор (26) и параллельно включённые диод (31) и резистор (34) - на затвор (39) МОП"- транзистора (37), благодаря чему после поступления их с истока (40) МОП"-транзистора (37) на вход преобразователя (41) импульсного напряжения в постоянное напряжение (вывод (46) дросселя (50) и их преобразования в постоянное напряжение, постоянное напряжение на нагрузке (51) уменьшается до заданной величины. При уменьшении напряжения на нагрузке (51) ниже заданного значения, все управляющие напряжения формируются с противоположными знаками, благодаря чему контакты управляемого ключа (11) замыкаются, скважность прямоугольных импульсов постоянной частоты увеличивается, и постоянное напряжение на нагрузке (51) увеличивается до заданной величины.
Таким образом, постоянное напряжение на нагрузке (51) стабилизируется (с небольшими пульсациями) на уровне заданной величины, которая определяется задатчиком (85) выходного постоянного напряжения и может быть установлено в широких пределах, вплоть до сотен вольт и более.
При поступлении на нагрузку (51) выпрямленного напряжения с выхода преобразователя (41) импульсного напряжения в постоянное напряжение (вывод (50) дросселя (45)), через нагрузку (51) и последовательно с ней включённые управляемый транзистор (54) и измерительный резистор (58) регулирующего органа (53) течёт ток нагрузки, создавая на измерительном резисторе (58) падение напряжения. Указанное падение напряжения через узел обратной связи (82) поступает на инверттфующий ("-") вход (75) операционного усилителя (72) пропорционального регулятора (59) и суммируется с напряжением источника (78) опорного напряжения пропорционального регулятора (59), которое поступает через четвёртый резистор (76) пропорционального регулятора (59) на тот же инвертирующий ("-") вход (75) операционного усилителя (72). На неинвертирующий ("+") вход (73) операционного усилителя (72) пропорционального регулятора (59) с вывода (74) второго (переменного) резистора (64) пропорционального регулятора (59) поступает напряжение с задатчика выходного тока пропорционального регулятора (59) (полученное в результате деления напряжения источника (60) постоянного напряжения между первым (61), вторым (переменным) (64) и третьим (67) резисторами задатчика выходного тока пропорционального регулятора (59)). В результате сравнения напряжений на неинвертирующем ("+") входе (73) и инвертирующем ("-") входе (75) операционного усилителя (72), на выходе (79) операционного усилителя (72) формируется управляющее напряжение отрицательной обратной связи, которое поступает на базу (80) управляемого транзистора (54) (второй вход регулирующего органа (53)).
При увеличении тока, протекающего через нагрузку (51), увеличивается падение напряжения на измерительном резисторе (58) регулирующего органа (53). При этом возрастает уровень напряжения на инвертирующем ("-") входе (75) операционного усилителя (72) пропорционального регулятора (59) и, соответственно, уменьшается управляющее напряжение на выходе (79) операционного усилителя (72) пропорционального регулятора (59), которое поступает на базу (80) управляемого транзистора (54) (вход регулирующего органа (53)) и уменьшает ток через управляемый транзистор (54), благодаря чему обеспечивается подавление пульсирующей импульсной составляющей тока в нагрузке (51).
При уменьшении тока, протекающего через нагрузку (51), падение напряжения на измерительном резисторе (58) регулирующего органа (53) уменьшается, и, соответственно, управляющее напряжение на выходе (79) операционного усилителя (72) пропорционального регулятора (59) увеличивается, благодаря чему ток через управляемый транзистор (54) и через нагрузку (51) увеличивается до заданной величины. При этом также обеспечивается подавление пульсирующей импульсной составляющей в выходном токе и в выходном напряжении.
При увеличении на неинвертирующем ("+") входе (73) операционного усилителя (72) пропорционального регулятора (59) величины постоянного напряжения (которое поступает с вывода (74) второго (переменного) резистора (64) задатчика выходного тока и формируется - благодаря перемещению движка второго (переменного) резистора (64) - в результате протекания постоянного тока по цепи: положительный вывод (63) источника (60) постоянного напряжения, первый резистор (61), второй (переменный) резистор (64), третий резистор (67), отрицательный вывод (71) источника (60) постоянного напряжения), управляющее напряжение на выходе (79) операционного усилителя (72) пропорционального регулятора (59) будет также увеличиваться. При поступлении этого растущего управляющего напряжения на базу (80) управляемого транзистора (54) (второй вход регулирующего органа (53)) увеличивается ток через управляемый транзистор (54), а, следовательно, и через нагрузку (51), и через измерительный резистор (58) регулирующего органа (53). При этом растущее управляющее напряжение с измерительного резистора (58) (с выхода регулирующего органа (53)) через узел обратной связи (82) поступает на инвертирующий ("-") вход (75) операционного усилителя (72) пропорционального регулятора (59), и увеличивается до тех пор, пока напряжение на инвертирующем ("-") входе (75) операционного усилителя (72) не станет равным напряжению на неинвертирующем ("+") входе (73) операционного усилителя (72), поступающему с задатчика выходного тока. А это произойдёт при возросшем токе нагрузки, величина которого будет определяться величиной постоянного напряжения, которое поступает с вывода (74) второго (переменного) резистора (64) задатчика выходного тока.
Таким образом, постоянный ток через нагрузку (51) стабилизируется (за счёт действия отрицательной обратной связи через узел обратной связи (82)), с небольшими пульсациями, на уровне величины, заданной задатчиком выходного тока.
При протекании тока через нагрузку (51) и последовательно с ней включённые управляемый транзистор (54) и измерительный резистор (58) регулирующего органа (53), на переходе коллектор (55) - эмиттер (57) управляемого транзистора (54) рассеивается мощность, пропорциональная току через управляемый транзистор (54) и падению напряжения на указанном 2015/000571 переходе. Напряжение с коллектора (55) управляемого транзистора (54) поступает на инвертирующий ("-") вход (103) второго операционного усилителя (99) схемы управления (93), на неинвертирующий ("+") вход (100) которого поступает напряжение с второго источника (102) опорного напряжения схемы управления (93). В результате сравнения этих напряжений на выходе (108) второго операционного усилителя (99) формируется управляющее напряжение, которое поступает на второй вход (107) сумматора (104) схемы управления (93).
С выхода (109) сумматора (104) (с выхода схемы управления (93)) указанное управляющее напряжение поступает на управляющий вход преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение (на неинвертирующий (ПО) вход ("+") операционного усилителя (14)).
Управляющее напряжение, поступившее на неинвертирующий (ПО) вход ("+") операционного усилителя (14), сравнивается с напряжением источника (8) постоянного напряжения, поступающим с его выхода (18) на инвертирующий ("+") вход (17) операционного усилителя (14). Напряжение, полученное в результате сравнения, поступает с выхода (15) операционного усилителя (14) на управляющий вход (16) управляемого ключа (11), который замыкает или размыкает свои контакты и тем самым меняет скважность импульсов, поступающих на затвор (39) "МОП"-транзистора (37) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение.
При увеличении падении напряжения на переходе коллектор (55) - эмиттер (57) управляемого транзистора (54) свыше заданного значения, после его сравнения с напряжением второго (102) источника опорного напряжения схемы управления (93), на выходе операционного усилителя (99) формируется уменьшающееся управляющее напряжение, которое через сумматор (104) поступает на неинвеглнрующий (ПО) вход ("+") операционного усилителя (14). В результате сравнения уменьшающегося управляющего напряжения с напряжением источника (8) опорного напряжения, на управляющий вход (16) управляемого ключа (11) воздействует напряжение логического нуля, из-за чего контакты управляемого ключа (11) размыкаются. Поэтому увеличивается скважность прямоугольных импульсов постоянной частоты, проходящих по цепи: первый конденсатор (19) - первичная обмотка трансформатора (25) - вторичная обмотка трансформатора (25) - второй конденсатор (26) и параллельно включённые диод (31) и резистор (34) - на затвор (39) МОП"- транзистора (37), благодаря чему после поступления их с истока (40) МОП"-транзистора (37) на вход преобразователя (41) импульсного напряжения в постоянное напряжение (вывод (46) дросселя (45) и их преобразования в постоянное напряжение, падение напряжения на переходе коллектор (55)-эмиттер (57) управляемого транзистора (54) регулирующего органа (53) уменьшается до заданной величины, которая является минимально возможной для обеспечения работоспособности управляемого транзистора (54). При этом мощность, рассеиваемая на переходе коллектор (55) - эмиттер (57) управляемого транзистора (54), является минимально возможной при заданном токе нагрузки.
Таким образом, постоянное напряжение на переходе коллектор (55) - эмиттер (57) управляемого транзистора (54) стабилизируется на уровне, который является минимально возможным для обеспечения работоспособности управляемого транзистора (54), и который определяется напряжением второго источника (102) опорного напряжения, входящего в состав схемы управления (93), что обеспечивает минимальную мощность рассеивания на переходе коллектор (55) - эмиттер (57) управляемого транзистора (54), т.е минимальные энергетические потери.
Следовательно, предлагаемое устройство для получения постоянного напряжения, согласно первому варианту предлагаемого технического решения, за счёт введения отрицательной обратной связи между регулирующим органом и пропорциональным регулятором, обеспечивает стабильное постоянное напряжение на нагрузке в более широком диапазоне выходных напряжений, при существенном уменьшении величины пульсирующей импульсной составляющей в выходном напряжении и в выходном токе, а также при минимальных энергетических потерях.
Предлагаемое устройство для получения постоянного напряжения, согласно второму варианту предлагаемого технического решения (см. фиг. 2) содержит:
- источник (1) постоянного напряжения, которое получают любым известным способом, например, с использованием двухполупериодной схемы выпрямления с фильтром;
- преобразователь (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, выполненный, например, в виде генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты, подсоединённого одним своим выводом (4) (первый вход преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение) к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения и другим своим выводом (6) (второй вход преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения, источника (8) опорного напряжения, подсоединённого одним своим выводом (9) к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения и другим своим выводом (10) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения, управляемого ключа (11), подсоединённого своим входом (12) к выходу (13) генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты, операционного усилителя (14), подсоединённого своим выходом (15) к управляющему входу (16) управляемого ключа (1 1) и своим неинвертирующим ("+") входом (17) к выходу (18) источника (8) опорного напряжения, и "МОГГ-транзистора (19), подсоединённого своим затвором (20) к выходу (21) управляемого ключа (И) и подсоединённого своим истоком (22) через резистор (23) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения;
- первый узел гальванической развязки, выполненный, например, в виде трансформатора (24), подсоединённого одним выводом (25) своей первичной обмотки к стоку (26) МОГ -транзистора (19) и другим выводом (27) своей первичной обмотки к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения;
- преобразователь (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, выполненный, например, в виде диода (29), подсоединённого своим анодом (30) (вход преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение) к одному из выводов (31) вторичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки, конденсатора (32), подсоединённого одной своей обкладкой (33) к катоду (34) диода (29) (причём катод (34) диода (29) является положительным выводом преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, предназначенным для подсоединения к одному из выводов нагрузки) и подсоединённого другим своим выводом (35) к другому выводу (36) вторичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки и к корпусу (общей точке соединения конструктивных элементов выходной части устройства, гальванически развязанной от входной части);
- нагрузку (37), подсоединённую одним своим выводом (38) к положительному выводу (катод (34) диода (29)) преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, предназначенному для подсоединения одного из выводов (38) нагрузки (37);
- регулирующий орган (39), выполненный, например, в виде управляемого транзистора (40), подсоединённого своим коллектором (41) (первый вход регулирующего органа (39), предназначенный для подсоединения к другому выводу (42) нагрузки (37)), измерительного резистора (43), подсоединённого одним своим выводом (44) к эмиттеру (45) транзистора (40) и другим своим выводом (46) к корпусу (общей точке соединения конструктивных элементов выходной части устройства, гальванически развязанной от входной части);
- задатчик (47) выходного постоянного напряжения, выполненный, например, в виде первого (переменного) резистора (48), подсоединённого одним своим выводом (49) к положительному выводу (катоду (34) диода (29)) преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, предназначенному для подсоединения одного из выводов (38) нагрузки (37), второго резистора (51), подсоединённого одним своим выводом (52) к другому выводу (53) и третьему выводу (50) первого (переменного) резистора (48), и подсоединённого другим своим выводом (54) к корпусу (общей точке соединения конструктивных элементов выходной части устройства, гальванически развязанной от входной части);
- пропорциональный регулятор (55), выполненный, например, в виде источника (56) постоянного напряжения, первого резистора (57), подсоединённого одним своим выводом (58) к положительному выводу (59) источника (56) постоянного напряжения, второго (переменного) резистора (60), подсоединённого одним своим выводом (61) к другому выводу (62) первого резистора (57), третьего резистора (63), подсоединённого одним своим выводом (64) к другому выводу (65) второго (переменного) резистора (60) и другим своим выводом (66) к отрицательному выводу (67) источника (56) постоянного напряжения, и операционного усилителя (68), подсоединённого своим неинвертирующим ("+") входом (69) к третьему выводу (70) второго (переменного) резистора (60), своим инвертирующим ("-") входом (71) к положительному выводу (72) источника (73) опорного напряжения (через резистор (74)), и подсоединённого своим выходом (75) (выход пропорционального регулятора (55)) к базе (76) управляемого транзистора (40) (второй вход регулирующего органа (39)), причём отрицательный вывод (77) источника (73) опорного напряжения подсоединён к корпусу (общей точке соединения конструктивных элементов выходной части устройства, гальванически развязанной от входной части);
- узел (78) обратной связи, выполненный в виде резистора и подсоединённый одним своим выводом (79) к входу пропорционального регулятора (55) (к инвертирующему ("-") входу (71) операционного усилителя (68)) и другим своим выводом (80) к выводу (45) эмиттера управляемого транзистора (40) (выход регулирующего органа (39));
- схему (81) управления, выполненную, например, в виде первого операционного усилителя (82), подсоединённого своим неинвертирующим
("+") входом (83) к положительному выходу (84) первого источника (85) опорного напряжения и своим инвертирующим ("-") входом (86) (первый вход схемы (81) управления) к выходу задатчика (47) выходного постоянного напряжения (к выводу (50) первого (переменного) резистора (48) задатчика (47) выходного постоянного напряжения), второго операционного усилителя (87), подсоединённого своим неинвертирующим ("+") входом (88) к положительному выводу (89) второго источника (90) опорного постоянного напряжения и подсоединённого своим инвертирующим ("-") входом (91) (второй вход схемы (81) управления) к коллектору (41) управляемого транзистора (40) (первый вход регулирующего органа (39), предназначенный для подсоединения другого вьшода (42) нагрузки (37)), сумматора (92), подсоединённого своим первым входом (93) к выходу (94) первого операционного усилителя (82), и подсоединённого своим вторым входом (95) к выходу (96) второго операционного усилителя (87), при этом отрицательный вывод (107) первого источника (85) опорного напряжения и отрицательный вывод (108) второго источника (90) опорного напряжения ггоисоединены к корпусу (общей точке соединения конструктивных элементов выходной части устройства, гальванически развязанной от входной части), а выход (97) сумматора (92) является выходом схемы управления (81);
- второй узел (98) гальванической развязки, выполненный, например, в виде светоизлучающего полупроводникового диода (99), подсоединённого своим анодом (100) (вход второго узла (98) гальванической развязки) к выходу (97) сумматора (92) схемы управления (81) и своим катодом (101) к корпусу (общей точке соединения конструктивных элементов выходной части устройства, гальванически развязанной от входной части), и фототранзистора (102), подсоединённого одним своим выводом (103) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения, и подсоединённого другим своим выводом (104) через резистор (105) к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения, а также к управляющему входу преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, т.е. к инвертирующему (106) входу ("-") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение.
Предлагаемое устройство для получения постоянного напряжения, согласно второму варианту (см. фиг. 2), работает следующим образом.
При поступлении постоянного напряжения с выводов (5) и (7) источника (1) постоянного напряжения на соответствующие входы (4) и (6) генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты (входы преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение), генератор (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты вырабатывает прямоугольные импульсы постоянной частоты, которые поступают с выхода (13) генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты на «информационный» вход (12) управляемого ключа (11), и при замкнутых контактах управляемого ключа (11) прямоугольные импульсы постоянной частоты поступают с его выхода (21) на затвор (20) МОП"-транзистора (19) и с его стока (26) на вывод (25) первичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки.
При появлении прямоугольных импульсов постоянной частоты на выводах (31, 36) вторичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки и поступлении их на входы (на анод (30) диода (29) и на обкладку (35) конденсатора (32)) преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, происходит их преобразование в постоянное напряжение. После появления постоянного напряжения на положительном выходе (катод (34) диода (29)) преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение), оно поступает на первый вывод (38) нагрузки (37) и на первый вывод (49) переменного резистора (48), являющийся входом задатчика (47) выходного постоянного напряжения.
Часть этого напряжения, которая определяется положением движка первого (переменного) резистора (48), с выхода задатчика (47) выходного постоянного напряжения (с вывода (50) резистора (48)) поступает на инвертирующий ("-") вход (86) первого операционного усилителя (82) (на первый вход схемы (81) управления), на неинвертирующий ("+") вход (83) которого поступает напряжение с положительного вывода (84) первого источника (85) опорного напряжения. В результате сравнения этих напряжений на выходе (94) первого операционного усилителя (82) формируется управляющее напряжение, которое с выхода (94) первого операционного усилителя (82) поступает на первый вход (93) сумматора (92) схемы управления (81).
С выхода (97) сумматора (92) схемы управления (81) через второй (98) узел гальванической развязки указанное управляющее напряжение поступает на управляющий вход преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение (на инвертирующий (106) вход ("-") операционного усилителя (14)). Поступившее на инвертирующей (106) вход ("-") операционного усилителя (14) управляющее напряжение сравнивается с напряжением источника (8) опорного напряжения, поступающим с его выхода (18) на неинвертирующий ("+") вход (17) операционного усилителя (14). Напряжение, полученное в результате сравнения, поступает с выхода (15) операционного усилителя (14) на управляющий вход (16) управляемого ключа (11), который замыкает или размыкает свои контакты, и тем самым меняет скважность импульсов, поступающих на затвор (20) "МОГ - транзистора (19) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение.
При увеличении напряжения на нагрузке (37) свыше заданного значения, на выводе (50) резистора (48) (выход задатчика (47) выходного постоянного напряжения) формируется растущее постоянное напряжение, при этом после его сравнения с напряжением первого источника (85) опорного напряжения схемы (81) управления на выходе (94) операционного усилителя (82) формируется уменьшающееся управляющее напряжение, которое поступает на второй (98) узел гальванической развязки. На выходе (104) второго (98) узла гальванической развязки при этом формируется растущее управляющее напряжение, которое поступает на инвертирующий (106) вход ("-") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение. В результате сравнения уменьшающегося управляющего напряжения с напряжением источника (8) опорного напряжения (вывод 18), на управляющий вход (16) управляемого ключа (11) воздействует напряжение логического нуля, из-за чего контакты управляемого ключа (11) размыкаются. Поэтому увеличивается скважность прямоугольных импульсов постоянной частоты на выводах (31, 36) вторичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки, и после поступления их на входы преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение и их преобразования в постоянное напряжение, постоянное напряжение на нагрузке (37) уменьшается.
При уменьшении напряжения на нагрузке (37) ниже заданного значения все управляющие напряжения формируются с противоположными знаками, благодаря чему контакты управляемого ключа (11) замыкаются, скважность прямоугольных импульсов постоянной частоты на выводах (31, 36) вторичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки уменьшается, и постоянное напряжение на нагрузке (37) увеличивается до заданной величины.
Таким образом, постоянное напряжение на нагрузке (37) стабилизируется (с небольшими пульсациями) на уровне заданной величины, которая определяется задатчиком (47) выходного постоянного напряжения и может быть установлено в широких пределах, вплоть до сотен вольт и более.
При поступлении на нагрузку (37) выпрямленного напряжения с положительного вывода преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение (катод (34) диода (29)), через нагрузку (37) и последовательно с ней включённые управляемый транзистор (40) и измерительный резистор (43) регулирующего органа (39) течёт ток нагрузки, создавая на измерительном резисторе (43) падение напряжения. Указанное падение напряжения через узел обратной связи (78) поступает на инвертарующий ("-") вход (71) операционного усилителя (68) пропорционального регулятора (55) и суммируется с напряжением источника (73) опорного напряжения пропорционального регулятора (55), которое поступает через четвёртый резистор (74) пропорционального регулятора (55) на тот же инвертирующий ("-") вход (71) операционного усилителя (68). На неинвертирующий ("+") вход (69) операционного усилителя (68) пропорционального регулятора (55) с вывода (70) второго (переменного) резистора (60) пропорционального регулятора (55) поступает напряжение с задатчика выходного тока пропорционального регулятора (55) (полученное в результате деления напряжения источника (56) постоянного напряжения между первым (57), вторым (переменным) (60) и третьим (63) резисторами задатчика выходного тока пропорционального регулятора (55)). В результате сравнения напряжений на неинвертирующем ("+") входе (69) и инвертирующем ("-") входе (71) операционного усилителя (68) на выходе (75) операционного усилителя (68) формируется управляющее напряжение отрицательной обратной связи, которое поступает на базу (76) управляемого транзистора (40) (второй вход регулирующего органа (39)).
При увеличении тока, протекающего через нагрузку (37), увеличивается падение напряжения на измерительном резисторе (43) регулирующего органа
(39) . При этом возрастает уровень напряжения на инвертирующем ("-") входе (71) операционного усилителя (68) пропорционального регулятора (55) и, соответственно, уменьшается управляющее напряжение на выходе (75) операционного усилителя (68) пропорционального регулятора (55), которое поступает на базу (76) управляемого транзистора (40) (второй вход регулирующего органа (39)) и уменьшает ток через управляемый транзистор
(40) , благодаря чему обеспечивается подавление пульсирующей импульсной составляющей тока в нагрузке (37).
При уменьшении тока, протекающего через нагрузку (37), падение напряжения на измерительном резисторе (43) регулирующего органа (39) уменьшается, и, соответственно, управляющее напряжение на выходе (75) операционного усилителя (68) пропорционального регулятора (55) увеличивается, благодаря чему ток через управляемый транзистор (40) и через нагрузку (37) увеличивается до заданной величины. При этом также обеспечивается подавление пульсирующей импульсной составляющей тока в выходном токе и в выходном напряжении.
При увеличении на неинвертирующем ("+") входе (69) операционного усилителя (68) пропорционального регулятора (55) величины постоянного напряжения (которое поступает с выхода (70) второго (переменного) резистора (60) задатчика выходного тока и формируется - благодаря перемещению движка второго (переменного) резистора (60) - в результате протекания постоянного тока по цепи: положительный вывод (59) источника (56) постоянного напряжения, первый резистор (57), второй (переменный) резистор (60), третий резистор (63), отрицательный вывод (67) источника (56) постоянного напряжения)), управляющее напряжение на выходе (75) операционного усилителя (68) пропорционального регулятора (55) будет также увеличиваться. При поступлении этого растущего управляющего напряжения на базу (76) управляемого транзистора (40) (второй вход регулирующего органа (39)) увеличивается ток через управляемый транзистор (40), а, следовательно, и через нагрузку (37), и через измерительный резистор (43) регулирующего органа (39). При этом растущее напряжение с измерительного резистора (43) (с выхода регулирующего органа (39)) через узел обратной связи (78) поступает на инвертирующий ("-") вход (71) операционного усилителя (68) пропорционального регулятора (55), и увеличивается до тех пор, пока напряжение на инвертирующем ("-") входе (71) операционного усилителя (68) не станет равным напряжению на неинвертирующем ("+") входе (69) операционного усилителя (68), поступающему с задатчика выходного тока. А это произойдёт при возросшем токе нагрузки, величина которого будет определяться величиной постоянного напряжения, которое поступает с вывода (70) второго (переменного) резистора (60) задатчика выходного тока.
Таким образом, постоянный ток через нагрузку (37) стабилизируется (за счёт действия отрицательной обратной связи через узел обратной связи (78)), с небольшими пульсациями, на уровне величины, заданной задатчиком выходного тока.
При протекании тока через нагрузку (37) и последовательно с ней включённые управляемый транзистор (40) и измерительный резистор (43) регулирующего органа (39), на переходе коллектор (41) - эмиттер (45) управляемого транзистора (40) рассеивается мощность, пропорциональная току через управляемый транзистор (40) и падению напряжения на указанном переходе. Напряжение с коллектора (41) управляемого транзистора (40) поступает на инвертирующий ("-") вход (91) второго операционного усилителя (87) (второй вход схемы (81) управления), на неинвертирующий ("+") вход (88) которого поступает напряжение с положительного вывода (89) второго источника (90) опорного напряжения. В результате сравнения этих напряжений на выходе (96) второго операционного усилителя (87) формируется управляющее напряжение, которое с выхода (96) второго операционного усилителя (87) поступает на второй вход (95) сумматора (92) схемы управления (81).
С выхода (97) сумматора (92) (с выхода схемы управления (81)) через второй (98) узел гальванической развязки указанное управляющее напряжение поступает на управляющий вход преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение (на инвертирующий (106) вход ("-") операционного усилителя (14)).
Поступившее на инвертирующий (106) вход ("-") операционного усилителя (14) управляющее напряжение сравнивается с напряжением источника (8) постоянного напряжения, поступающим с его выхода (18) на неинвертирующий ("+") вход (17) операционного усилителя (14). Напряжение, полученное в результате сравнения, поступает с выхода (15) операционного усилителя (14) на управляющий вход (16) управляемого ключа (11), который замыкает или размыкает свои контакты и тем самым меняет скважность импульсов, поступающих на затвор (20) "МОП - транзистора (19) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение.
При увеличении падения напряжения на переходе коллектор (41) - эмиттер (45) управляемого транзистора (40) свыше заданного значения, после его сравнения с напряжением второго источника (90) опорного напряжения, на выходе (96) операционного усилителя (87) формируется уменьшающееся управляющее напряжение, которое поступает на второй (98) узел гальванической развязки. На выходе (104) второго (98) узла гальванической развязки при этом формируется растущее управляющее напряжение, которое поступает на инвертирующий (106) вход ("-") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение.
В результате сравнения растущего управляющего напряжения с напряжением на выводе (18) источника (8) опорного напряжения, на управляющий вход (16) управляемого ключа (1 1) воздействует напряжение логического нуля, из-за чего контакты управляемого ключа (1 1) размыкаются. Поэтому увеличивается скважность прямоугольных импульсов постоянной частоты на выводах (31, 36) вторичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки, и после поступления их на входы преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение и их преобразования в постоянное напряжение, падение напряжение на переходе коллектор (41) - эмиттер (45) управляемого транзистора (40) уменьшается до заданной величины, которая является минимально возможной для обеспечения работоспособности управляемого транзистора (40). При этом мощность, рассеиваемая на переходе коллектор (41) - эмиттер (45) управляемого транзистора (40), является минимально возможной при заданном токе нагрузки.
Таким образом, постоянное напряжение на переходе коллектор (41) - эмиттер (45) управляемого транзистора (40) стабилизируется на уровне, который является минимально возможным для обеспечения работоспособности управляемого транзистора (40), и который определяется напряжением второго источника (90) опорного напряжения, входящего в состав схемы управления (81), что обеспечивает минимальную мощность рассеивания на переходе коллектор (41) - эмиттер (45) управляемого транзистора (40), т.е минимальные энергетические потери.
Следовательно, предлагаемое устройство для получения постоянного напряжения, согласно второму варианту предлагаемого технического решения, за счёт введения отрицательной обратной связи между регулирующим органом и пропорциональным регулятором обеспечивает стабильное постоянное напряжение на нагрузке в более широком диапазоне выходных напряжений, при существенном уменьшении величины пульсирующей импульсной составляющей в выходном напряжении и в выходном токе, а также при минимальных энергетических потерях, при этом вход и выход устройства являются гальванически развязанными.
Для подтверждения достижения более стабильного постоянного напряжения в предлагаемых вариантах технических решений были проведены экспериментальные проверки, результаты которых поясняются временными диаграммами напряжений на нагрузке, см. фиг. 3 (реализовано устройство, соответствующее второму варианту предлагаемого технического решения).
Временная диаграмма напряжения на нагрузке, заимствованная из описания к патенту США на изобретение N.>6747420B2, представлена на фиг. 4.
Результаты сравнения временных диаграмм показывают, что стабильность постоянного напряжения на нагрузке по сравнению с техническим решением, представленном в патенте США на изобретение N°6747420B2, существенно увеличена, а его пульсирующая импульсная составляющая сведена практически к нулю.
Что и подтверждает достижение вышеуказанного технического результата.
Функциональные блоки, входящие в состав устройства, могут быть реализованы различным образом. Так, транзистор регулирующего органа может быть и биполярным, и МОП-транзистором, и БТИЗ-транзистором; преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение может быть выполнен в виде микросхемы ШИМ-модулятора, и т.п.
Управление выходным напряжением может быть реализовано посредством изменения соответствующего опорного напряжения схемы управления, например, с помощью преобразователя широтно-импульсной модуляции в управляющее напряжение; либо преобразования кода управляющего протокола (например, DALI) в управляющее напряжение; либо любым иным преобразованием управляющего воздействия в управляющее напряжение.
То же самое относится и к задатчику выходного тока.
При любом способе реализации функциональных блоков, входящих в состав устройства, обеспечивается стабильное постоянное напряжение на нагрузке в более широком диапазоне выходных напряжений, при существенном уменьшении величины пульсирующей импульсной составляющей в выходном напряжении и в выходном токе, то есть достигается заявленный технический результат.
Заявленный технический результат достигается как при наличии гальванической развязки между входом и выходом устройства, так и при её отсутствии.

Claims

Формула изобретения (варианты)
1. Устройство для получения постоянного напряжения, содержащее источник постоянного напряжения, преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам источника постоянного напряжения, преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, с положительным выводом, предназначенным для подсоединения к одному из выводов нагрузки, подсоединённый своими соответствующими входами к соответствующим выходам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, регулирующий орган с первым входом, предназначенным для подсоединения другого вывода нагрузки, пропорциональный регулятор, подсоединённый своим выходом к второму входу регулирующего органа, задатчик выходного постоянного напряжения, подсоединённый своими соответствующими выводами к выходам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, и схему управления, подсоединённую своим первым входом к выходу задатчика выходного постоянного напряжения и своим выходом к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, отличающееся тем, что оно снабжено узлом обратной связи, подсоединённым одним своим выводом к входу пропорционального регулятора и другим своим выводом к выходу регулирующего органа, причём второй вход схемы управления подсоединён к первому входу регулирующего органа, предназначенному для подсоединения другого вывода нагрузки.
2. Устройство для получения постоянного напряжения, содержащее источник постоянного напряжения, преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам источника постоянного напряжения, преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение с положительным выводом, предназначенным для подсоединения к одному из выводов нагрузки, регулирующий орган с первым входом, предназначенным для подсоединения другого вывода нагрузки, пропорциональный регулятор, подсоединённый своим выходом к второму входу регулирующего органа, задатчик выходного постоянного напряжения, подсоединённый своими соответствующими выводами к выходам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, и схему управления, подсоединённую своим первым входом к выходу задатчика выходного постоянного напряжения, отличающееся тем, что оно снабжено узлом обратной связи, подсоединённым одним своим выводом к входу пропорционального регулятора и другим своим выводом к выходу регулирующего органа, при этом выходы преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение подсоединены к входам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение через первый узел гальванической развязки, выход схемы управления подсоединён к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение через второй узел гальванической развязки, а второй вход схемы управления подсоединён к первому входу регулирующего органа, предназначенному для подсоединения другого вывода нагрузки.
PCT/RU2015/000571 2015-09-09 2015-09-09 Устройство для получения постоянного напряжения (варианты) WO2017043994A1 (ru)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15903691.2A EP3349090A4 (en) 2015-09-09 2015-09-09 DEVICE FOR GENERATING CONTINUOUS ELECTRICAL VOLTAGE (AND VARIANTS)
US15/757,180 US10320302B2 (en) 2015-09-09 2015-09-09 Device for producing constant voltage (variants)
RU2018108216A RU2688659C1 (ru) 2015-09-09 2015-09-09 Устройство для получения постоянного напряжения (варианты)
CN201580083026.XA CN108139764B (zh) 2015-09-09 2015-09-09 用于获得dc电压的装置
JP2018512200A JP6539410B2 (ja) 2015-09-09 2015-09-09 直流電圧を得るための装置
PCT/RU2015/000571 WO2017043994A1 (ru) 2015-09-09 2015-09-09 Устройство для получения постоянного напряжения (варианты)
US16/293,873 US10727752B2 (en) 2015-09-09 2019-03-06 Device for producing constant voltage (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2015/000571 WO2017043994A1 (ru) 2015-09-09 2015-09-09 Устройство для получения постоянного напряжения (варианты)

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US15/757,180 A-371-Of-International US10320302B2 (en) 2015-09-09 2015-09-09 Device for producing constant voltage (variants)
US16/293,873 Division US10727752B2 (en) 2015-09-09 2019-03-06 Device for producing constant voltage (variants)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017043994A1 true WO2017043994A1 (ru) 2017-03-16

Family

ID=58240283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000571 WO2017043994A1 (ru) 2015-09-09 2015-09-09 Устройство для получения постоянного напряжения (варианты)

Country Status (6)

Country Link
US (2) US10320302B2 (ru)
EP (1) EP3349090A4 (ru)
JP (1) JP6539410B2 (ru)
CN (1) CN108139764B (ru)
RU (1) RU2688659C1 (ru)
WO (1) WO2017043994A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2018005505A (es) * 2017-01-10 2018-11-09 Closed Up Joint Stock Company Drive Metodo de conversion de voltaje dc a voltaje de impulsos.

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1742807A1 (ru) * 1990-10-15 1992-06-23 Научно-исследовательский институт электротехники Ключевой стабилизатор посто нного напр жени
US6747420B2 (en) * 2000-03-17 2004-06-08 Tridonicatco Gmbh & Co. Kg Drive circuit for light-emitting diodes
RU2303281C1 (ru) * 2006-01-10 2007-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) Вторичный источник питания

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4063307A (en) * 1976-06-28 1977-12-13 Teletype Corporation Direct current power converter with start-up and protection circuits
US4124884A (en) * 1977-03-07 1978-11-07 Bell Telephone Laboratories, Incorporated DC to DC converter with regulated input impedance
DE3109612A1 (de) * 1981-03-13 1982-09-23 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Spannungswandler
US4400767A (en) * 1981-06-30 1983-08-23 Honeywell Information Systems Inc. Self start flyback power supply
US4383293A (en) * 1981-11-16 1983-05-10 Acme Electric Corporation Isolated DC current sense circuit
SU1229742A1 (ru) 1984-09-28 1986-05-07 Предприятие П/Я М-5178 Стабилизатор напр жени с непрерывно-импульсным регулированием
GB9206022D0 (en) * 1992-03-19 1992-04-29 Astec Int Ltd Push-pull inverter
DE19756233A1 (de) * 1997-12-17 1999-07-01 Siemens Ag Strom-Spannungs-Regler
DE19942794A1 (de) * 1999-09-08 2001-03-15 Philips Corp Intellectual Pty Konverter mit Hochsetzstelleranordnung
US6445598B1 (en) * 1999-12-09 2002-09-03 Sanken Electric Co., Ltd. Dc-dc converter
US6313616B1 (en) * 2000-09-21 2001-11-06 Home Touch Lighting Systems Llc Switching buck converter with floating regulator
JP3391384B2 (ja) * 2000-12-04 2003-03-31 サンケン電気株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP3371962B2 (ja) * 2000-12-04 2003-01-27 サンケン電気株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバ−タ
JP3494223B2 (ja) * 2001-12-03 2004-02-09 サンケン電気株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバ−タ
JP4096201B2 (ja) * 2002-09-04 2008-06-04 サンケン電気株式会社 Ｄｃ−ｄｃ変換器
US6944034B1 (en) * 2003-06-30 2005-09-13 Iwatt Inc. System and method for input current shaping in a power converter
JP4210850B2 (ja) * 2004-03-12 2009-01-21 サンケン電気株式会社 スイッチング電源装置
JP4251128B2 (ja) * 2004-09-30 2009-04-08 ヤマハ株式会社 スイッチング電源装置
JP5032893B2 (ja) * 2007-06-07 2012-09-26 新日本無線株式会社 昇圧回路
JP4210868B2 (ja) * 2007-06-15 2009-01-21 サンケン電気株式会社 スイッチング電源装置
WO2010003448A1 (de) * 2008-07-07 2010-01-14 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben mindestens einer led
US8792257B2 (en) * 2011-03-25 2014-07-29 Power Systems Technologies, Ltd. Power converter with reduced power dissipation
RU2510764C2 (ru) * 2012-08-07 2014-04-10 Закрытое Акционерное Общество "Драйв" Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки
US9595875B2 (en) * 2013-07-29 2017-03-14 Texas Instruments Incorporated Voltage converter compensation apparatus and methods
US9239584B2 (en) * 2013-11-19 2016-01-19 Tower Semiconductor Ltd. Self-adjustable current source control circuit for linear regulators
CN106605182B (zh) * 2014-05-12 2018-03-02 驱动封闭合资股份公司 用于产生流入负载的电源电路的直流电流的装置
US10038374B2 (en) * 2014-08-26 2018-07-31 Drive Cjsc Apparatus for producing unvarying direct load current
US10707765B2 (en) * 2016-02-24 2020-07-07 Infineon Technologies Austria Ag Power supply systems and feedback through a transformer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1742807A1 (ru) * 1990-10-15 1992-06-23 Научно-исследовательский институт электротехники Ключевой стабилизатор посто нного напр жени
US6747420B2 (en) * 2000-03-17 2004-06-08 Tridonicatco Gmbh & Co. Kg Drive circuit for light-emitting diodes
RU2303281C1 (ru) * 2006-01-10 2007-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) Вторичный источник питания

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3349090A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20190267904A1 (en) 2019-08-29
JP6539410B2 (ja) 2019-07-03
CN108139764A (zh) 2018-06-08
US10320302B2 (en) 2019-06-11
US20180278166A1 (en) 2018-09-27
CN108139764B (zh) 2020-09-08
US10727752B2 (en) 2020-07-28
EP3349090A1 (en) 2018-07-18
EP3349090A4 (en) 2019-06-12
JP2018526963A (ja) 2018-09-13
RU2688659C1 (ru) 2019-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8634213B2 (en) Power supply circuit with a control terminal for different functional modes of operation
US9837841B2 (en) Switching power supply device
US9131568B2 (en) Light-emitting diode driving apparatus and semiconductor device
US9391523B2 (en) Controller with constant current limit
JP6962687B2 (ja) スイッチング電源装置
US11228249B2 (en) Power converter circuit with a main converter and an auxiliary converter
US9673697B2 (en) AC/DC power conversion methods and apparatus
CN107534386B (zh) 直流电压转换器
RU2510764C2 (ru) Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки
RU153218U1 (ru) Вторичный источник электропитания с гальванически развязанным управлением
US10444775B2 (en) Apparatus for producing unvarying direct load current
US9590615B1 (en) Integrated circuit and switching power-supply device performing output control through switching operation
RU2672669C2 (ru) Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки (варианты)
WO2017043994A1 (ru) Устройство для получения постоянного напряжения (варианты)
TWI674742B (zh) 直流電壓-脈衝電壓轉換器
RU2675626C1 (ru) Устройство управления преобразователем постоянного напряжения в постоянный ток
RU2541519C1 (ru) Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения
TWI682615B (zh) 直流電壓-脈衝電壓轉換裝置
KR20180125949A (ko) 직류전압 - 펄스전압 변환방법
RU2637491C1 (ru) Источник электропитания приемопередающего модуля
US6777919B1 (en) Switched power supply converter for broad range of input voltages
Kasar et al. Design and Implementation of Isolated Multi-Output DC-DC Power Supply with Fixed and Programmable Voltage Levels

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15903691

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018512200

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15757180

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2018108216

Country of ref document: RU

Ref document number: 2015903691

Country of ref document: EP