импульсный регулятор напряжения повышающего типа

Формула изобретения

1. Импульсный регулятор напряжения повышающего типа, содержащий входной, общий и выходной выводы для подключения соответственно источника питания и нагрузки, дроссель, одним выводом подключенный к входному выводу, другим выводом через первый диод к выходному выводу, управляемый ключ, одним выводом подключенный к общему выводу, управляющим выводом - к выходу источника управляющих сигналов, конденсатор выходного фильтра, включенный между общим и выходным выводами, отличающийся тем, что в регулятор дополнительно введены трансформатор тока, второй и третий диоды, причем начало первичной обмотки трансформатора тока соединено со свободным выводом управляемого ключа, конец - с точкой соединения дросселя и первого диода, начало вторичной обмотки трансформатора тока соединено с входным выводом, конец через второй диод, включенный встречно первому диоду, соединен с выходным выводом и через третий диод, включенный согласно второму диоду, соединен с общим выводом.

2. Импульсный регулятор напряжения повышающего типа по п.1, отличающийся тем, что на сердечнике трансформатора тока введена дополнительная обмотка, включенная между дросселем и точкой соединения первого диода и первичной обмотки трансформатора тока встречно первичной обмотке трансформатора тока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания.

Известен импульсный регулятор напряжения повышающего типа, содержащий входной, общий и выходной выводы для подключения соответственно источника питания и нагрузки, дроссель, одним выводом подключенный к входному выводу, другим выводом через диод - к выходному выводу, управляемый ключ, одним выводом подключенный к общему выводу, вторым выводом подключенный в точку соединения дросселя и диода, а управляющим выводом - к выходу источника управляющих сигналов, конденсатор выходного фильтра, включенный между общим и выходным выводами [1].

При замыкании ключа к дросселю прикладывается напряжение источника питания и ток в дросселе увеличивается, при размыкании ключа открывается диод и ток дросселя замыкается через нагрузку и конденсатор фильтра, при этом к дросселю прикладывается разность входного и выходного напряжений и ток дросселя уменьшается.

Недостатком такого регулятора является импульсная подзарядка конденсатора выходного фильтра, что требует применения конденсатора большой емкости и является причиной больших пульсаций выходного напряжения.

Задача, решаемая изобретением, - уменьшение пульсаций выходного напряжения.

Поставленная задача решена за счет того, что в известный импульсный регулятор напряжения повышающего типа, содержащий входной, общий и выходной выводы для подключения соответственно источника питания и нагрузки, дроссель, одним выводом подключенный к входному выводу, другим выводом через первый диод - к выходному выводу, управляемый ключ, одним выводом подключенный к общему выводу, управляющим выводом - к выходу источника управляющих сигналов, конденсатор выходного фильтра, включенный между общим и выходным выводами, дополнительно введены трансформатор тока, второй и третий диоды, причем начало первичной обмотки трансформатора тока соединено со свободным выводом управляемого ключа, конец - с точкой соединения дросселя и первого диода, начало вторичной обмотки трансформатора тока соединено с входным выводом, конец - через второй диод, включенный встречно первому диоду, соединен с выходным выводом и через третий диод, включенный согласно второму диоду, соединен с общим выводом.

Возможно уменьшение габаритов сердечника трансформатора тока, что достигается введением дополнительной обмотки на сердечнике трансформатора тока, включенной между дросселем и точкой соединения первого диода и первичной обмотки трансформатора тока встречно первичной обмотке трансформатора тока.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого импульсного регулятора напряжения повышающего типа; на фиг.2 - то же, с дополнительной обмоткой на сердечнике трансформатора тока; на фиг.3 - кривые токов и напряжений.

Импульсный регулятор напряжения повышающего типа (фиг.1) содержит входной 1, общий 2 и выходной 3 выводы для подключения соответственно источника питания 4 и нагрузки 5, дроссель 6, первый диод 7, управляемый ключ 8, источник управляющих сигналов 9, конденсатор выходного фильтра 10, трансформатор тока 11, второй диод 12 и третий диод 13.

На фиг.2 представлен вариант импульсного регулятора напряжения повышающего типа, в котором последовательно с дросселем 6 включена дополнительно введенная обмотка 14, намотанная на сердечнике трансформатора тока 11 и служащая для подмагничивания постоянным током сердечника трансформатора тока 11.

Импульсный регулятор напряжения повышающего типа (фиг.1) работает следующим образом.

Источник управляющих сигналов 9 замыкает и размыкает управляемый ключ 8, поддерживая на нагрузке 5 требуемое напряжение за счет изменения скважности замкнутого состояния управляемого ключа 8. В установившемся режиме перед замыканием управляемого ключа 8 ток дросселя 6 протекает по цепи: дроссель 6, первый диод 7, конденсатор выходного фильтра 10 и нагрузка 5, источник питания 4, при этом происходит передача накопленной в дросселе 6 энергии в конденсатор выходного фильтра 10 и нагрузку 5, ток в дросселе 6 уменьшается.

В момент времени t₀ (см. фиг.3) источник управляющих сигналов 9 замыкает управляемый ключ 8, первый диод 7 запирается и ток дросселя 6 замыкается по пути: дроссель 6, первичная обмотка трансформатора тока 11, управляемый ключ 8, источник питания 4. Во вторичной обмотке трансформатора тока 11 возникает ток, который замыкается по пути: вторичная обмотка трансформатора тока 11, второй диод 12, конденсатор выходного фильтра 10 и нагрузка 5, источник питания 4. При этом ко вторичной обмотке трансформатора тока 11 приложена разность выходного и входного напряжений. На этом промежутке времени ток дросселя 6 увеличивается.

При размыкании управляемого ключа 8 в момент времени t₁ ток дросселя 6 замыкается через первый диод 7, конденсатор выходного фильтра 10 и нагрузку 5, источник питания 4. В этот же момент времени запирается второй диод 12, ток намагничения сердечника трансформатора тока 11 замыкается через источник питания 4 и третий диод 13. При этом ко вторичной обмотке трансформатора тока 11 прикладывается напряжение источника питания 4, сердечник трансформатора тока 11 перемагничивается и в момент времени t₂ возвращается в исходное состояние, соответствующее моменту времени t₀.

В момент времени t₃ источник управляющих сигналов 9 замыкает управляемый ключ 8, и начинается следующий период работы импульсного регулятора напряжения повышающего типа.

Таким образом, благодаря введению дополнительного трансформатора тока 11 ток подзарядки конденсатора выходного фильтра 10 протекает как при разомкнутом, так и при замкнутом управляемом ключе 8, что приводит к уменьшению пульсаций выходного напряжения. В частном случае, когда число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора тока 11 равны между собой, ток подзарядки конденсатора фильтра 10 неразрывен и даже при отсутствии конденсатора выходного фильтра 10 пульсации напряжения на нагрузке 5 могут быть незначительными.

Для уменьшения габаритов сердечника трансформатора тока 11, возможности использовать в качестве сердечника трансформатора тока 11 магнитные материалы с петлей гистерезиса, близкой к прямоугольной, на сердечнике трансформатора тока 11 введена дополнительная обмотка 14, включенная последовательно с дросселем 6 (фиг.2). В результате подмагничивания постоянным током рабочий перепад индукции сердечника трансформатора тока 11 может быть увеличен более чем в 2 раза (практически до 2B_s, где B_s - индукция насыщения магнитного материала сердечника трансформатора тока 11), соответственно и сечение сердечника трансформатора тока 11 может быть уменьшено более чем в 2 раза.

Наиболее целесообразно применение данного изобретения в импульсных регуляторах напряжения повышающего типа, корректорах мощности, источниках бесперебойного питания.

Источник информации

1. Источники вторичного электропитания. / С.С. Букреев, В.А. Головацкий, Г.Н. Гулякович и др. Под ред. Ю.И. Конева. М.: Радио и связь, 1983, стр. 80.