ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2103792 (13) C1

(51) 6 H02M3/335 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94044766/09 
(22) Дата подачи заявки: 1994.12.20 
(45) Опубликовано: 1998.01.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Моин В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи. - М.: Энергоатомиздат, 1986, с.128. Источники электропитания РЭА/Под ред.Г.С.Найвельта. - М.: Радио и связь, 1986, с.406. 
(71) Заявитель(и): Макаров Александр Павлович 
(72) Автор(ы): Макаров Александр Павлович 
(73) Патентообладатель(и): Макаров Александр Павлович 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 

Использование: в преобразовательной технике. Импульсный регулятор постоянного напряжения содержит транзистор p-n-p типа, эмиттер которого подключен к положительному входному выводу регулятора, коллектор подключен к началу первичной обмотки трансформатора с линейной магнитной характеристикой, конец первичной обмотки трансформатора подключен к отрицательному входному выводу регулятора, конец вторичной обмотки трансформатора подключен к аноду диода, а его катод подключен к одному из выводов конденсатора, другой вывод конденсатора подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, LC-фильтр, вход которого, связанный с дросселем, подключен к катоду диода, выходной вывод LC-фильтра, связанный с другим концом дросселя образует выходной положительный вывод регулятора, другой выходной вывод LC-фильтра является отрицательным выходным выводом регулятора и соединен с входным отрицательным выводом, образуя общую отрицательную шину, катоды двух дополнительных вентилей подключены к началу вторичной обмотки трансформатора, причем анод первого вентиля подклинен к началу первичной обмотки трансформатора, а анод второго вентиля подключен к общей шине регулятора. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для регулирования выходного напряжения вверх и вниз от напряжения источника питания (в частности для Аб, 0,5 KU 1,5) при нестабильном входном и стабильном выходном напряжении, в автономных СЭП.

Известен комбинированный импульсный регулятор постоянного напряжения, объединяющий свойства ПН-регулятора (0 KU 1) и ПВ-регулятора (1 KU 3; 5), содержащий два ключевых элемента, дроссель, два вентиля и два конденсатора (авт. св. N 743137; Моин В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергоатомиздат, 1986, с. 128).

В этом регуляторе, когда требуется KU < 1 работает в импульсном режиме последовательный ключевой элемент, а когда требуется KU > 1 в импульсном режиме работает параллельный ключевой элемент, недостаток такого регулятора - в наличии двух ключевых элементов и некотором усложнении схемы согласования между устройством управления и управляющими входами силовых транзисторов, пониженные динамические характеристики при возмущениях (Iн, Uвх) в режиме ПВ. Наиболее близким решением является импульсный регулятор на базе однотактного преобразователя с обратным включением диода (Источники электропитания РЭА. Справочник./Под ред. Г.С. Найвельта - М.: Радио и связь, 1986, с. 406), в простейшем варианте состоящего из силового транзистора подключенного к первичной обмотке трансформатора по входу и вторичной обмотки трансформатора с последовательно включенным вентилем и параллельно включенном конденсаторе. В такой схеме электромагнитная энергия накапливается в течение замкнутого состояния ключа (T) , а передача энергии в нагрузку осуществляется в течение разомкнутого состояния ключа (1-)T , поэтому трансформатор в целом ряде случаев работает с большими подмагничивающими токами, что обуславливает повышенные массу и габариты трансформатора, пониженное быстродействие.

Целью изобретения является улучшение быстродействия, качества переходных процессов и массо-габаритных показателей импульсного регулятора постоянного напряжения с одним активным элементом (транзистором).

Указанная цель достигается тем, что в импульсном регуляторе постоянного напряжения, содержащем транзистор p-n-p типа, эмиттер которого подключен к положительному входному выводу регулятора, коллектор подключен к началу первичной обмотки трансформатора конец первичной обмотки трансформатора подключен к отрицательному входному выводу регулятора, конец вторичной обмотки подключен к аноду вентиля, а его катод подключен к одному из выводов конденсатора, другой вывод конденсатора подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, LC-фильтр, вход которого связанный с дросселем, подключен к катоду диода, выходной вывод LC-фильтра, связанными с другим концом дросселя образует выходной положительный вывод регулятора, другой выходной вывод LC-фильтра является отрицательным выходным выводом регулятора и соединен с входным отрицательным выводом, образуя общую отрицательную шину, к началу вторичной обмотки трансформатора подключены катоды двух дополнительных вентилей, анод первого вентиля подключен к началу первичной обметки трансформатора, а анод второго вентиля подключен к общей шине регулятора.

За счет предлагаемой новой схемотехнике энергия в нагрузку передается как на интервале [T] электрическим путем помимо трансформатора по пути VT _ VD _ C _ LC -фильтр, так и на интервале [(1-)T] из вторичной обмотки трансформатора при его перемагничивании.

Таким образом, до 50% и более энергии в нагрузку передается электрическим путем помимо трансформатора, что позволяет значительно улучшить массо-габаритные показатели трансформатора так-как в предлагаемой схеме для передачи энергии используются оба интервала работы ключа [T] и [(1-)T] быстродействие и отработка возмущений здесь более благоприятны, чем в аналоге и прототипе.

Таким образом, отличие в схемотехнике и перечисленные положительные эффекты позволяют сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 приведена схема импульсного регулятора постоянного напряжения с общей отрицательной шиной; на фиг. 2 - с общей положительной шиной между входными и выходными выводами.

Импульсный регулятор постоянного напряжения содержит транзистор 1 p-n-p типа, эмиттер которого подключен к положительному входному выводу регулятора, коллектор подключен к началу первичной обмотки 2 трансформатора 3 с линейной магнитной характеристикой, конец первичной обмотки трансформатора подключен к отрицательному входному выводу регулятора, конец вторичной обмотки 4 трансформатора подключен к аноду диода 5, а его катод подключен к одному из выводов конденсатора 6, другой вывод конденсатора подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, LC-фильтр 7,8, вход которого, связанный с дросселем 7, подключен к катоду диода 5, выходной вывод LC-фильтра, связанный с другим концом дросселя образует выходной положительный вывод регулятора, другой отрицательный выходной вывод LC-фильтра соединен с выходным и входным отрицательными выводами регулятора, образуя отрицательную шину 9, к началу вторичной обмотки 4 трансформатора подключены катоды двух дополнительных вентилей 10, 11, анод вентиля 10 подключен к началу первичной обмотки 2 трансформатора, а анод вентиля 11 подключен к общей шине 9 регулятора.

Работает импульсный регулятор следующим образом. При подаче управляющих импульсов на управляющий вход транзистора 1 он периодически замыкается и размыкается, при замыкании ключа 1 к обмотке 2 трансформатора 3 прикладывается входное напряжение (Uвх), в трансформаторе 3 накапливается электромагнитная энергия; через диод 10 входное напряжение совместно с напряжением на конденсаторе 6 прикладывается к дросселю 7 за вычетом напряжения на конденсаторе 8 и протекает ток близкий к току нагрузки.

При размыкании транзистора 1 энергия накопленная в трансформаторе 3 через вторичную обмотку 4 и диод 5 поступает в конденсатор 6; ток дросселя 7 замыкается по пути: диод 11, конденсатор 6, дроссель 7, конденсатор 8 и сопротивление нагрузки.

Для данного регулятора коэффициент передачи напряжения



n = 2/1 - коэффициент передачи трансформатора по напряжению.

Входной ток импульсного регулятора на интервале [T] складывается из тока дросселя 7 IVD 10= IL 7 - IH и тока первичной обмотки трансформатора



Постоянная составляющая тока подмагничивания трансформатора получается в 1,5 - 2 раза меньше, чем например, в однотактном преобразователе с обратным включением диода, что позволяет уменьшить массу и габариты трансформатора и получить более высокий КПД за счет того, что более 50% энергии передается не магнитным путем.

В предлагаемом импульсном регуляторе постоянного напряжения имеют место следующие технико-экономические преимущества.

1. Часть энергии в нагрузку передается электрическим путем ( 50%, без магнитного преобразования в трансформаторе), в 1,5 - 2 раза меньше величины постоянной составляющей тока подмагничивания в трансформаторе, что улучшает массо-габаритные показатели, увеличивает КПД.

2. Так как в предлагаемой схеме передача энергии в нагрузку осуществляется как на интервале [T], так и на интервале (1-)Т больше согласованность в работе устройства управления и регулятора при отработке возмущений и как следствие - лучше качество переходных процессов и быстродействие.

3. Регулировочная характеристика Ku() и dKu/d имеют большую величину, что способствует большему быстродействию и более легкому согласованию устройства управления и регулятора при стабилизации напряжения на нагрузке. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Импульсный регулятор постоянного напряжения, содержащий транзистор p-n-p-типа, эмиттер которого подключен к положительному входному выводу регулятора, коллектор подключен к началу первичной обмотки трансформатора с линейной магнитной характеристикой, конец первичной обмотки трансформатора подключен к отрицательному входному выводу регулятора, конец вторичной обмотки трансформатора подключен к аноду диода, а его катод подключен к одному из выводов конденсатора, другой вывод конденсатора подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, LC-фильтр, вход которого, связанный с дросселем, подключен к катоду диода, выходной вывод LC-фильтра, связанный с другим концом дросселя, образует выходной положительный вывод регулятора, другой выходной вывод LC-фильтра является отрицательным выходным выводом регулятора и соединен с входным отрицательным выводом, образуя общую отрицательную шину, отличающийся тем, что в него введены два дополнительных вентиля, катоды которых подключены к началу вторичной обмотки трансформатора, причем анод первого вентиля подключен к началу первичной обмотки трансформатора, а анод второго вентиля подключен к общей шине регулятора.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru