Однотактный регулятор постоянного напряжения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Распубиик(22 Заявлено 01.04.81(21) 3267998/24-07с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 070383. Бюллетень Йо 9Дата опубликования описания 070383 1 И)М Кп.з С 05 Р 3/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий;: / московский ордена ленина и ордена Октябрьской РевозпЬии энергетический институт(71) Заявитель 1,54) ОДНОТАКТНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к электротехнике, в частности к регуляторам напряжения, позволяющим получить в нагрузках постоянные напряжения, галь ванически отделенные от цепи входного источника питания.Известны однотактные регуляторы постоянного напряжения, содержащие трансформатор, к вторичным обмоткам которого через выпрямительные диоды подключены 1.С-фильтры с нагрузкой ЦНедостатком известных однотактных регуляторов постоянного напряжения является сложность и связанная с этим пониженная их надежность.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является однотактный регулятор постоянного напряжения, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена через управляющий ключ к источнику напряжения, вторичные обмотки соединены с выводами для подключения нагрузок через выпрямители и С-фильтры и одна иэ обмоток зашунтирована последовательно соединенными конденсатором и блокирующим диодом 12). Недостатком такого регулятора является наличие дополнительного ключа,что усложняет регулятор и снижает его надежность.Целью изобретения является упрощение регулятора и повьыение его надеж. ности.Поставленная цель достигается тем, что в однотактном регуляторе постоянного напряжения, содержащем трансформатор, первичная обмотка которого подключена через управляющий ключ к источнику напряжения, вторичные обмотки соединены с выводами для подключения нагрузок через выпрями- . тель и С-фильтр, и одна иэ обмотокааунтирована послецовательно соеди ненными конденсатором и блокирующнм диодом, параллельно упомянутому конденсатору включен резистор.На чертеже представлена схема однотактного регулятора постоянного напряжения. Регулятор содержит трансформатор, , начало первичной обмотки 1 которого соединено с положительным полюсом входного источника напряжения, а конец первичной обмотки 1 через управляеьый ключ 3 подключен к отрицательному полюсу входного источника нанряПараллельно первичной обмотке 1 включена дополнительная цепь из последовательно соединенных блокирующего диода 4 и конденсатора 5, шунтированного резистором б. С началом вторичной обмотки 7 трансформатора соединенанод выпрямительного диода 8, катод которого подключен к одному из выводов дросселя Фильтра 9. Второйвод дросселя фильтра 9 через сопротивление нагрузки 10, параллельно ко- о торому включен конденсатор Фильтра 11 соединен с концом вторичной обмотки 7.Начало обмотки 12 вывода реактивной энергии соединено с концом вторичной обмотки 7, а конец обмотки 12 "15 связан с анодом блокирующего диода 13, катод которого подключен к катоду выпрямительного диода 8.Устройство работает следующим образом. ЮПринцип действия регулятора постоянного напряжения рассмотрим, исходя иэ предположения идеальности ключевых элементов установийдегося режима работы и непрерывности изменения маг нитных потоков в сердечнике дросселя фильтра 9 и трансформатора 2.Обозначим через р относительную (к периоду Т) длительность включенного состояния ключа 3. Тогда на этапе ЗО МТ замкнутого состояния ключа 3 диод 4 и блокирующий диод 13 находятся под обратным смещением. На этом промежутке времени происходит передача эиергии в нагрузку через прямосмещен-З 5 ный диод 8 и вторичную обмотку трансформатора 7, Одновременно с этим идет процесс накопления магнитной энергии в индуктивности намагничивания трансформатора 2.После выключения ключа 3 на этапе 4 О 1- 3)Т напряжение на обмотках трансФорматора 2 изменяет знак. Вследствие этого ныпрямительный диод 8 запирается, а блокирующий диод 13 и диод 4 открываются, После указанных переключений параллельно к первичной обмотке 1 трансформатора 2 включается конденсатор 5, среднее зНачение напряжения на котором для принятых предложений определяется выражением Ос=Е 3/Р ), 50 где Е - величина напряжения входного источника. На рассматриваемом промежутке времени через обмотку 12 и блокирующий диод 13 происходит передача энергии, запасенной в сердечнике 55 трансформатора 2.1Если обозначить через И и И 1 коэффициенты трансФормации по обмоткам 7 и 12 соответственно, то на выходе дросселя фильтра 9 на интервале 3 Т 60 действует напряжение ЕИ, а на этапе (1-7)Т - напряжение той же полярнос ти, но равное И ф(1-у). Поэтому величина выходного йапряжения регулятора опведеляется соотношением Он=Э МЯ 65 Дет альный ан али з работы регулятора постоянного напряжения показывает, что на этапе 1-Э Т через диод 4 протекает средний ток, в 1/1-3) раз превышающий ток через резистор б, Этот средний ток диода 4 суммируется с переменной составляющей, изменяющейся по линейному закону с. ид 6 21щ)т представляющей собой разность пульсаций тока намагничивания трансформатора 2 и пульсаций тока дросселя фильтра 9, приведенных к первичной обмотке 1, Указанный разностный ток пульсаций в первую половину промежутка. времени1-ф)Т имеет одно направление, а во вторую - противоположное. Для того, чтобы диод 4 оставался под прямым смещением в течение всего промежутка времени1- Г, необходимо, чтобы среднее значение тока через него на Рассматриваемом этапе было не меньше двойной амплитуды Ье разностного тока пульсаций.Поскольку разность токов пульсаций дросселя 9, приведенного к первичной обмотке 1, и тока намагничивания трансформатора 2 невелика, тотребуемый ток смещения диода 4 также мал, а следовательно, резистор бможет быть выбран достаточно высокоомным, Более того, роль Резистора бможет выполнять длительная нагрузкана регулятоР постоянного напряжения,например схема управления регулирующим ключом 3. Следовательно, введение резистора б не приведет к снижению КПД регулятора, а при определенных условиях может обеспечить и егоповышение, поскольку исключаетсявсиомогательный ключ со всеми присущими ему недостатками,Таким образом, предлагаемый одно- контактный регулятор постоянного напряжения обладает по сравнению с известным устройством простотой конструкции и повышенной надежностью.Формула изобретенияОднотактный регулятор постоянного напряжения, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена через управляющий ключ к источнику напряжения, вторичные обмотки соединены с выводами для подключения нагрузок через выпрямитель и С-Фильтр, и одна иэ обмоток зашунтирована последовательно соединенными конденсатором и блокирующим диодом, о т л и- чающий с я тем, что, с целью его У 1 трощения и повышения надежности, параллельно упомянутому конденсатору включен резистор.аказ 155 31 Тираж 872 По НИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб сно.4 ктная, А Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Мелешин В.И. Энергетическое соотношение в ключевых преобразователях постоянного напряжения. -"Электронная5 техника в автоматике", Под ред.Р.И.ЗЬнева. Вып. 9, М "Советское радио",1977, с. 83-97, рис.42. Авторское свидетельство СССРВ 892614, кл. Н ОД М 3/29, 1981.