Регулятор постоянного напряжения

(22) Заявлено 16.01.81 (21) 3237276/24-07с присоединением заявки Мо -(53) УДК 621.316. ,722 (088.8) " " ) Опубликовано 30.10.82. Бюллетень Мо 40 ло делам лзобратеннй и открытийДата опубликования описания 05,11,82 1 О. В. В. Сазонов, А. П, Макаров, А. С. Велижански и В.БЙБ.Иуруиц(71) Заявител йбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта 54) РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПР ИЯ ном диапазоне регули КПД вследствие доп мощности при соизмер самого регулятора и нЦель изобретения зона регулирования иПоставленная цель в известном регулятор жения, содержащем модулятор, выход кот равляемым входом клю денсатор и дроссель по ченных параллельно дроссель выполнен дв разноименные выводы к одному выходному в но, а их другие выводь ному выводу через клю в обратном направлен тным регулятоостоянного на- ротно-импульсого соединен с вого элемента, янного тока 31.егулятора пост в ограниченизвестор п изким егуля ржащ выход одом оссел извест ения Наиболее блром являетсяпряжения, соденый модулятор,управляемым вконденсатор и дрНедостатотоянного нап На фиг. схема регуля на фиг. 2 няющие прин Регуляторриведена функциональнаяпостоянного напряжения; временные диаграммы, поясип его работы.постоянного напряжения жит конденсатор 1, подклюельно источнику 2 питания 1 п ора ключ пост кряж ого сос Изобретение относится к электронике, в частности к преобразовательной технике и может быть использовано в регуляторах автономных систем электроснабжения (АСЭС), в которых в качестве первичных источников электроэнергии используются нерегулируе мые источники постоянного напряжения ограниченной мощности, например полупроводниковые фотопреобразователи, радиоизотопные генераторы.Известны автономные системы электроснабжения, в которых используются регуляторы постоянного напряжения, включенные параллельно источнику питания 1 и 2).Недостатки таких регуляторов заключаются в высоких потерях электрической мощности, рассеиваемой в виде тепла и значительных габаритах устройства в целом. рования и невысоком олнительных потерь имости сопротивления агрузки.- расширение диапаповышения КПД, достигается тем, что е постоянного напряширотно-импульсный орого соединен с упчевого элемента, констоянного тока, вклювыходным выводам, умя обмотками, одни которых подключены ыводу непосредствен-- к другому выходчевой элемент и диод ии, соответственно.(2) 40 45 р,1-)т)- (гщг (, )т (3)фггде Кг - суммарное активное сопротивление обмотки 8 и диода 9. Для установившегося режима РВ( уТ)ЬВ 1 - )")Т). Тогда из выражений (1) и (3) с учетом (2) получим(ч,-р )пу=(ч)(-у) . (4) Среднее значение тока, протекающего через дроссель в течение периода Т,1 щ" 1 щг )=гп(1(п+1) -11 (5) Полученные выражения справедливы для режима работы, когда энергия, запасенная 55 в дросселе в течение времени 3 Т, достаточи нагрузке 3, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 4, ключевой элемент 5, управляемый вход которого подключен к выходу ШИМ 4, дроссель постоянного тока 6, содержащий две обмотки 7 и 8, диод 9, выходные выводы,Начало обмотки 7 и конец обмотки 8 подключены к положительному выводу источника 2 питания, а конец обмотки 7 через ключевой элемент 5 и начало обмотки 8 через диод в обратном направлении - к отрицательному выводу источника 2 питания.Регулятор работает следующим образом.Когда ключ 5 замыкается на время уТ, где 1 - относительное время замкнутогосостояния ключа;Т - период переключений,к обмотке 7 дросселя прикладывается напряжение источника питания 1)(.Изменение индукции под действием этого напряжения за время уТ на основании закона Фарадея: где Р, - суммарное активное сопротивление ключа и обмотки;Гп(, - ток, протекающий по обмотке 7дросселя (предполагаем, что индуктивность дросселя значительна и величина его тока в течение рсмени Т остается постоянной),площадь поперечного сечениясердечника дросселя;Х, - число витков обмотки1 рп размыкании ключа на время (1 - 1 Т энергия, накопленная дросселем, через обмотку 8 и диод 9 поступает в источник 2. Согласно закона коммутации ток через Обмотку 8 равен: где п = - гч( Фг -п(с,(0 Визков Оомотки 8. Изменение индукции за время (1 - ) Т10 15 20 30 4на, чтобы поддерживать ток в обмотке 8 в течение интервала (1 - х) Т, т. е. для режима непрерывных токов дросселя. Критическое значение у, т. е. значение 1 г, при котором происходит переход от режима непрерывных токов к режиму прерывных токов, можно определить, приравнивая значение тока 1) к нулюкр п 1При 1 = У , когда среднее значение тока дросселя 1 за период Т равно нулю, в схеме имеет место режим холостого хода, т. е. шунтирования источника не происходит. На фиг. 2 а приведены временные диаграммы напряжения на ключе (1)к ) и тока дросселя 1( для этого режима. При ук х1 имеет место рабочий режим, когда 1 ь) О. Соответствующие временные диаграммы приведены на фиг. 26.Предлагаемый регулятор имеет более широкий диапазон регулирования напряжения, чем у известных схем. В схеме отсутствуют элементы, на которых теряется значительная активная мощность. В отличие от известной она содержит только один конденсатор, обеспечивающий необходимый уровень пульсаций на шинах источника питания. Изменяя с(отношение витков обмоток (и), можно Оздействовать на характер зависимости ), (у) и обеспечивать благоприятный режим работы элементов схемы.Регулятор может найти применение в АСЭС, где требуется производить регулирование напряжения и ограничение мощности источников, обладающих падающей вольтамперной характеристикой.Формула изобретенияРегулятор постоянного напряжения, содержащий широтно-импульсный модулятор, выход которого соединен с управляемым входом ключевого элемента, конденсатор и дроссель постоянного тока, включенных параллельно выходным выводам, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и повышения КПД, дроссель выполнен с двумя обмотками, первые разноименные выводы которых подключены к одному выходному выводу непосредственно, а их вторые выводы - к другому выходному выводу через ключевой элемент и диод в обратном направлении соответственно.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Великобритании1365149,кл. Н 2 Н 1971.2. Патент США3979656, кл. 6 05 Г 1/64,1976.3. ЕЬА Яс 1 еспт 111 Ч апс 1 (еч)1 п)ча ген(ех,1976, Чг,3, р. 221 - 229.Составитель Л. Фуфлыгин Редактор Е. Кинив Техред И. Верес Корректор В. Бутяга Заказ 7410/59 Тираж 914 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оз крытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4