Устройство для ослабления пульсаций напряжения постоянного тока на выходе выпрямителя

(19) 01 04 Н 02 М 1/ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ьскои РеКрасного ститут бников о СССР1979,(54) УСТРОЙСТВО дСАЦИЙ НАПРЯЖЕНИЯВЫХОДЕ ВЫПРЯМИТЕЛЯ(57) Изобретениезовательной технипользовано при поисточников питанияния - повышение К ЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ ПУЛЬОСТОЯННОГО ТОКА НА тносится к преобрае и может быть истроении вторичныхЦель изобрете- ПД, Устройство соОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпо делАм изоБРетений и ОтнРытий АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Томский ордена Октябрволюции и ордена ТрудовогоЗнамени политехнический иним. С.М.Кирова(56) Авторское свидетельст9 777782, кл. Н 02 М 1/14Патент США В 4241395,кл. Н 02 Л 1/02, 1980. держит сглаживающий дроссель 1, включенный между входным 2 и выходным 3выводами, конденсатор 4 фильтра и регулирующий элемент, выполненный помостовой схеме на управляемых ключах5, 6 и диодах 7, 8, включенных в соответствующие противоположные плечи.Регулирующий элемент и конденсатор 4включены параллельно между выходнымивыводами 3, 11. Входной 10 и выходной11 выводы образуют общий вывод. В диагональ моста регулирующего элементавключена обмотка дополнительногодросселя 9. Устройство снабжено интегратором 12, подключенным входом па- араллельно дросселю 1, компараторами13, 14, входы которых соединены с выходом интегратора 12, и формирователями 16, 17 сигналов управления, вхо- Сдами подключенными к выходам компараторов 13, 14, а выходами - к управляющим электродам ключей 5, б соответ1265938 ственно, Введение указанных элементовпозволяет путем суммирования и вычитания токов сглаживающего и дополнительного дросселей на определенныхинтервалах времени при помощи ключей5, 6.и диодов 7, 8 увеличить частоту 1Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении вторичных . источников питания.Цель изобретения - повьппение КПД.На фиг.1 представлена электрическая принципиальная схема предлагаемо- го устройства; на фиг.2 - диаграммы токов и напряжений.Устройство содержит сглаживающий дроссель 1, начало обмотки которогосоединено с входным выводом 2, а конец - с выходным выводом 3, конденсатором 4, регулирующий элемент,.состо" ящий из. управляемых ключей 5 и 6, которые совместно с диодами 7 и 8 образуют мост, причем диоды и ключи включены в противоположные плечи моста.Б диагональ моста включена обмоткадополнительного дросселя 9. Другойдиагональю указанный мост, а такжеконденсатор 4 включены между выходными выводами, Входной вывод 10 и выходной вывод 11 образуют общий вывод.Параллельно обмотке сглаживающего.дросселя 1 подключены входы интегратора 12, выход которого соединен свходами компараторов 13 и 14.,Вторыевходы компараторов связаны с выходамиисточника 15 опорных напряжений, авыходы - с входами формирователей 16и 17 сигналов управления, выходы которых соединены с управляющими электродами ключей 5 и 6. На фиг.2 обозначены; 1 1 , 14, 1 , Е., и Х 9, - токи на сглаживающем дросселе 1, выходном выводе 3, конденсаторе 4, ключе 5,диоде 7 и дополнительном дросселе 9соответственно, Б, - переменнаясоставляющая входного напряжения, 40О,- переменная составляющая выходного напряжения; П,ь - напряжениеинтегратора 12; Оц и Б,д - напряжепульсаций выходного напряжения и снизить амплитуду пульсаций. При этомвеличина тока, коммутируемого ключами, равная току дополнительного дросселя, значительно меньше тока нагрузки. 2 ил,2ния компараторов 13 и 14, Б - напряжение дополнительного дросселя 9;О, и Б, - постоянные напряжения,вырабатываемые источником 15 опорныхнапряжений; Т, 2 Т,,иинтервалы времени.Устройство работает следующим образом.В установившемся режиме переменнаясоставляющая входного напряжения Пвыделяется на обмотке сглаживающегодросселя 1, и ток сглаживающего дросселя 1, имеет форму, изображенную нафиг.2. Ток дополнительного дросселя 9поддерживается на постоянном уровнеЕ, что обеспечивается соответствующйм выбором интервалов замкнутого иразомкнутого состояний ключей 5 и 6,Источник 15 опорных напряжений вырабатывает постоянные напряжения Б ии Ц , имеющие противоположную полярность. Напряжение на выходе интегратора П, по форме повторяет переменную составляющую тока сглаживающегодросселя 1,На интервале времени 0, напряжения П О, и Ц сяза неравенством Ч,Б, (Ги при этомкомпаратор 13 включен, компаратор 14выключен и формирователи 16 и 17вырабатывают сигналы управления такимобразом, что ключ 5 находится в замкнутом состоянии, а ключ 6 - в разомкнутом. Ток дополнительного дросселя1 замыкается по цепи: обмотка дросселя 9 - диод 7 - ключ 5. Напряжений,приложенное к обмотке дросселя, близко к нулю, и энергия, накопленнаядросселем, сохраняется.На интервале времени с,с сс, вы-полняется,неравенство ПБ; обакомпаратора выключены, ключи 5 и 61 азомкнуты. При этом ток 1 замыкает1265938 4где 1 - амплитуда переменной составляющей тока дросселя 1, Т - периодвходного напряжения,ся по цепи: обмотка дросселя 9 - диод 7 - конденсатор 4 - ключ 6, Напряжение, приложенное к обмотке дросселя 9, приблизительно равно выходномуи имеет полярность, укаэанную на 5фиг.1 (без скобок), дроссель расходу"ет запасенную энергию. Ток конденсатора 4 равен сумме токов сглаживающего и дополнительного дросселей. На интервале времени й сС СсхемаО работает так же, как и на интервале 0.е,.На интервале Т (С с Сстановится справедливым неравенство П12 При этом включается компаратор 14, 15 ключ 6 замыкается, диоды 7 и 8 запираются, и ток 1 ч протекает по цепи: обмотка дросселя 9 - диод 7 - конденсатор 4 - ключ 5, Напряжение, приложенное к обмотке дросселя 9, близко с 0 к выходному и имеет полярность, указанную на фиг.1 (в скобках). Дроссель 9 накапливает энергию, Ток конденсатора 4 равен разности токов сглаживающего и дополнительного дросселей. 25На интервале времени й Т с Т схема работает аналогично интервалам 0 с (й с С, ис с с . В результате кривая тока 1 конденсатора 4 приобретает форму, изображенную на Аиг,2. ЗО Уровень тока дополнительного дросселя 1 , а также длительности интервалов т = 1 - с, и . = с -на которых дополнительный дроссель 9 соответственно накапливает и отдает энергию, определяемые значениями опорных напряжений П, и Б, выбираются из условия минимума пульсаций выходного напряжения ПКак видно из фиг,2, кривая тока 1,40 конденсатора 4 пересекает ось абсцисс в десяти точках за период входного напряжения, разбивая таким образом период на десять интервалов. Пульсации выходного напряжения минимальны 45 в случае, если абсолютные значения интервала тока конденсатора 4, определенные на каждом из этих интерва-, лов, равны между собой. Это достигается при выполнении условий 1 ч а 50 ъ 0,857 1 и еа Ф," = О, 353 Т,Уровень тока 1 ч дросселя 9 задается разностью интервалов лС = ив При выполнении указанных условий частота пульсаций выходного напряжения возрастает в пять раз, а амплитуда пульсаций снижается примерно в девятнадцать раз по сравнению с Г-образным индуктивно-емкостным фильтром, имеющим те же значения индуктивности сглаживающего дросселя и емкости конденсатора. формула изобретения Устройство для ослабления пульсаций напряжения постоянного тока на выходе выпрямителя, содержащее входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно выходного напряжения выпрямителя и нагрузки, сглаживающий дроссель, обмотка которого включена между входным и выходным выводами, включенные между выводами для подключения нагрузки конденсатор и регулирующий элемент, состоящий из двух управляемых ключей, двух диодов и дополнительного дросселя, обмотка которого включена в диагональ моста, образованного включенными в противоположные плечи моста диодами и ключами, причем катод первого и анод второго диодов соединены соответственно с выходным и общим выводами, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД, в него введены два формирователя сигналов управления, два компаратора, источник опорных на- пряжений и интегратор, входы которого подключены параллельно обмотке сгла- живающего дросселя,. а выход соединен с первыми входами компараторов, вторые входы которых соединены с выхода- . ми источника опорных напряжений, выходы компараторов соединены с входами формирователей сигналов управления, выходы которых подключены к управляющим электродам ключей./5 твенн лиграАическое предприятие, г. Узтород, ул. Проектная роизво аказ 5 б 78/55 Т ВНИИПИ Государст по делам изоб 113035, Иосква, Ж раж б 31енного комитета етений и открыт 5, Раушская наб