Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2815071C1 - Wide-range constant voltage regulator - Google Patents

Wide-range constant voltage regulator Download PDF

Info

Publication number
RU2815071C1
RU2815071C1 RU2023126373A RU2023126373A RU2815071C1 RU 2815071 C1 RU2815071 C1 RU 2815071C1 RU 2023126373 A RU2023126373 A RU 2023126373A RU 2023126373 A RU2023126373 A RU 2023126373A RU 2815071 C1 RU2815071 C1 RU 2815071C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pole
capacitor
constant voltage
linear
wide
Prior art date
Application number
RU2023126373A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Григорьевич Поликарпов
Владимир Анатольевич Поликарпов
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн"
Application granted granted Critical
Publication of RU2815071C1 publication Critical patent/RU2815071C1/en

Links

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, in particular to constant voltage regulators, and can be used in secondary power supply systems for control and stabilization of constant output voltage. Device comprises power control switch (1), two linear inductors (2, 3) connected in series through capacitor (4). First inductor (2) by the first pole is connected to the positive output of the input DC voltage source, and by the other pole through control switch (1) to the negative output of the input DC voltage source, which forms a common bus. Second linear inductor (3) is connected by the first pole to capacitor (4), and by the second pole — to output voltage generating capacitor (5) with load (6) connected in parallel, which second pole is connected to common bus. Device includes second power control switch (7), connected by one pole to positive terminal of input constant voltage source, and the second pole is connected to the common point of connection of capacitor (4) and second linear inductor (3).
EFFECT: formation of wide range of output voltage variation from positive to negative value.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к регуляторам постоянного напряжения и может быть использовано в системах вторичного электропитания для регулирования и стабилизации постоянного выходного напряжения.The invention relates to electrical engineering, in particular, to constant voltage regulators and can be used in secondary power supply systems to regulate and stabilize constant output voltage.

Известны регуляторы постоянного напряжения с двумя последовательно включенными линейными индуктивностями через конденсатор [1].There are known constant voltage regulators with two linear inductances connected in series through a capacitor [1].

Недостатком известных регуляторов постоянного напряжения с последовательно включенными линейными индуктивностями через конденсатор является отсутствие возможности формирования выходного напряжения, изменяющегося от положительного до отрицательного значения.A disadvantage of the known constant voltage regulators with series-connected linear inductances through a capacitor is the inability to generate an output voltage that varies from positive to negative values.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому устройству регулятор постоянного напряжения с двумя линейными индуктивностями, соединенными последовательно через конденсатор [1].The closest in technical essence to the proposed device is a constant voltage regulator with two linear inductances connected in series through a capacitor [1].

Недостатком этого регулятора постоянного напряжения является невозможность регулировать выходное напряжение от положительного до отрицательного значения.The disadvantage of this constant voltage regulator is that it cannot regulate the output voltage from positive to negative.

Цель изобретения - формирование широкого диапазона изменения выходного напряжения от положительного до отрицательного значения.The purpose of the invention is the formation of a wide range of output voltage changes from positive to negative values.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен второй силовой регулирующий ключ, включенный одним полюсом к положительному выводу источника входного постоянного напряжения, а вторым полюсом к общей точке соединения конденсатора и второй линейной индуктивности.This goal is achieved by introducing a second power control switch into the device, connected with one pole to the positive terminal of the input DC voltage source, and the second pole to the common connection point of the capacitor and the second linear inductance.

На фиг. 1, 2 и 3 показаны принципиальные электрические схемы вариантов выполнения предлагаемого широкодиапазонного регулятора постоянного напряжения.In fig. 1, 2 and 3 show schematic electrical diagrams of embodiments of the proposed wide-range constant voltage regulator.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого широкодиапазонного регулятора постоянного напряжения.In fig. Figure 1 shows a schematic electrical diagram of the proposed wide-range constant voltage regulator.

В нем (фиг. 1) силовой регулирующий ключ 1, две линейные индуктивности 2, 3, соединенные последовательно через конденсатор 4, первая индуктивность 2 первым полюсом подключена к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, а другим полюсом через регулирующий ключ 1 к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения образующему общую шину. Вторая линейная индуктивность 3 первым полюсом подключена к конденсатору 4, а вторым полюсом к образующему выходное напряжение конденсатору 5 с параллельно включенной нагрузкой 6, второй полюс которого подключен к общей шине. В устройство введен второй силовой регулирующий ключ 7 одним полюсом подключенный к положительному выводу источника входного постоянного напряжения, а вторым полюсом, подключенный к общей точке соединения конденсатора 4 и второй линейной индуктивности 3.In it (Fig. 1) a power regulating switch 1, two linear inductances 2, 3, connected in series through a capacitor 4, the first inductance 2 is connected with the first pole to the positive terminal of the input constant voltage source, and with the other pole through the regulating switch 1 to the negative terminal of the input a constant voltage source forming a common bus. The second linear inductance 3 is connected with the first pole to the capacitor 4, and the second pole to the capacitor 5 generating the output voltage with a parallel-connected load 6, the second pole of which is connected to the common bus. A second power control switch 7 is introduced into the device with one pole connected to the positive terminal of the input DC voltage source, and the second pole connected to the common connection point of the capacitor 4 and the second linear inductance 3.

На фиг. 2 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого широкодиапазонного регулятора постоянного напряжения, в котором две линейные индуктивности, включенные последовательно через конденсатор, объединены на общем магнитопроводе в виде двух обмоток, включенных встречно, образующих магнитносвязанный магнитный элемент.In fig. Figure 2 shows a schematic electrical diagram of the proposed wide-range constant voltage regulator, in which two linear inductances connected in series through a capacitor are combined on a common magnetic circuit in the form of two windings connected counter-currently, forming a magnetically coupled magnetic element.

На фиг. 3 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого широкодиапазонного регулятора постоянного напряжения, в котором последовательно со второй обмоткой магнитного элемента включена линейная индуктивность 8.In fig. Figure 3 shows a schematic electrical diagram of the proposed wide-range constant voltage regulator, in which linear inductance 8 is connected in series with the second winding of the magnetic element.

Принцип действия предлагаемого широкодиапазонного регулятора постоянного напряжения рассмотрим исходя из предположения идеальности ключевых элементов, установившегося режима работы и непрерывности изменения магнитного потока в сердечнике магнитного элемента.We will consider the principle of operation of the proposed wide-range constant voltage regulator based on the assumption of the ideality of the key elements, steady-state operating mode and continuity of change in the magnetic flux in the core of the magnetic element.

Обозначим через D относительную к периоду T длительность включенного состояния ключа 1.Let us denote by D the duration of the on state of key 1 relative to period T.

При замкнутом состоянии ключа 1 в течение времени DT напряжение на конденсаторе 4 равное V IN D/(1-D) отрицательным полюсом прикладывается через включенный ключ 1 к входу Г-образного LC-фильтра, составленного из индуктивности 3 и выходной емкости 5 с параллельно включенной нагрузкой 6. Одновременно с выключением ключа 1 включается ключ 7, который находится в проводящем состоянии в течение времени (1-D)T. В течение этого времени на входе того же Г-образного LC-фильтра действует положительное напряжение V IN равное источнику постоянного входного напряжения. Таким образом, в течение периода T на входе Г-образного LC-фильтра действует разнополярное напряжение, которое формирует выходное напряжение равное V IN (1-2D)/(1-D). Отсюда следует, что при D<0,5 выходное напряжение положительное, при D=0,5 равно нулю, а при D>0,5 отрицательное.When the switch 1 is closed during the time DT , the voltage on the capacitor 4 equal to V IN D/(1-D) with the negative pole is applied through the switched-on key 1 to the input of the L-shaped LC filter, composed of inductance 3 and output capacitance 5 with a parallel connection load 6. Simultaneously with switching off key 1, key 7 is switched on, which is in a conducting state for time (1-D)T . During this time, a positive voltage V IN equal to the source of constant input voltage acts at the input of the same L-shaped LC filter. Thus, during the period T , a multipolar voltage acts at the input of the L-shaped LC filter, which generates an output voltage equal to V IN (1-2D)/(1-D). It follows that when D < 0.5 the output voltage is positive, when D = 0.5 it is zero, and when D > 0.5 it is negative.

Использование магнитного элемента (фиг. 2), заменяющего две линейные индуктивности в виде одной магнитосвязанной цепи, состоящей из двух встречно включенных обмоток, разделенных конденсатором, позволяет упростить магнитные элементы в широкодиапазонном регуляторе постоянного напряжения и обеспечить условие для увеличения дифференциальной индуктивности обмоток магнитного элемента. При равенстве числа витков магнитносвязанных обмоток магнитного элемента включение линейной индуктивности 8 последовательно со второй обмоткой, подключенной к выходному конденсатору (фиг. 3), позволяет исключить пульсации тока в этой обмотке и, как следствие этого, исключить пульсации выходного напряжения.The use of a magnetic element (Fig. 2), replacing two linear inductances in the form of one magnetically coupled circuit, consisting of two back-to-back windings separated by a capacitor, makes it possible to simplify the magnetic elements in a wide-range constant voltage regulator and provide a condition for increasing the differential inductance of the windings of the magnetic element. If the number of turns of the magnetically coupled windings of the magnetic element is equal, connecting linear inductance 8 in series with the second winding connected to the output capacitor (Fig. 3) makes it possible to eliminate current pulsations in this winding and, as a consequence, to eliminate output voltage ripples.

Таким образом, предлагаемый широкодиапазонный регулятор постоянного напряжения по сравнению с известным устройством позволяет осуществить регулирование выходного напряжения от положительной до отрицательной величины с сохранением всех преимуществ известного устройства.Thus, the proposed wide-range constant voltage regulator, in comparison with the known device, makes it possible to regulate the output voltage from positive to negative values while maintaining all the advantages of the known device.

Источники информацииInformation sources

1. Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразователи в устройствах электропитания РЭА, “Радио и связь”, 1989, стр. 51, рис. 2.6., стр. 54, рис. 2.8.1. Polikarpov A.G., Sergienko E.F. Single-cycle converters in power supply devices REA, “Radio and Communications”, 1989, p. 51, fig. 2.6., page 54, fig. 2.8.

Claims (3)

1. Широкодиапазонный регулятор постоянного напряжения, содержащий две линейные индуктивности, соединенные последовательно через конденсатор, в котором первая линейная индуктивность первым полюсом подключена к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, другим полюсом через регулирующий ключ к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения, образующему общую шину, вторая линейная индуктивность первым полюсом подключена к конденсатору, вторым полюсом к образующему выходное напряжение выходному конденсатору с параллельно включенной нагрузкой, второй полюс которого подключен к общей шине, и силовой ключ, включенный к общей точке соединения второго полюса первой индуктивности с конденсатором, вторым полюсом подключенный к общей шине, отличающийся тем, что в широкодиапазонный регулятор постоянного напряжения введен второй силовой ключ, одним полюсом включенный к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, а вторым полюсом включенный к общей точке соединения второй линейной индуктивности с конденсатором. 1. A wide-range constant voltage regulator containing two linear inductances connected in series through a capacitor, in which the first linear inductance is connected with the first pole to the positive terminal of the input constant voltage source, and the other pole through the regulating switch to the negative terminal of the input constant voltage source, forming a common bus, the second linear inductance is connected with the first pole to the capacitor, the second pole is connected to the output capacitor generating the output voltage with a parallel-connected load, the second pole of which is connected to the common bus, and the power switch is connected to the common point of connection of the second pole of the first inductance with the capacitor, the second pole connected to common bus, characterized in that a second power switch is introduced into the wide-range constant voltage regulator, one pole connected to the positive terminal of the input constant voltage source, and the second pole connected to the common point of connection of the second linear inductance with the capacitor. 2. Широкодиапазонный регулятор постоянного напряжения по п.1, отличающийся тем, что две линейные индуктивности, включенные последовательно через конденсатор, объединены на общем магнитопроводе в виде двух обмоток, включенных встречно, образующих магнитносвязанный магнитный элемент.2. A wide-range constant voltage regulator according to claim 1, characterized in that two linear inductances connected in series through a capacitor are combined on a common magnetic circuit in the form of two windings connected counter-currently, forming a magnetically coupled magnetic element. 3. Широкодиапазонный регулятор постоянного напряжения по п.2, отличающийся тем, что последовательно со второй обмоткой магнитносвязанного магнитного элемента включена линейная индуктивность.3. Wide-range constant voltage regulator according to claim 2, characterized in that a linear inductance is connected in series with the second winding of the magnetically coupled magnetic element.
RU2023126373A 2023-10-15 Wide-range constant voltage regulator RU2815071C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2815071C1 true RU2815071C1 (en) 2024-03-11

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1172543A (en) * 1966-01-27 1969-12-03 Marconi Co Ltd Improvements in or relating to Switched Voltage Regulators
SU474799A1 (en) * 1973-04-13 1975-06-25 Московский Ордена Ленина Энергетический Институт Constant voltage regulator
SU970347A1 (en) * 1981-01-16 1982-10-30 Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта Dc voltage control
SU1145426A1 (en) * 1983-03-11 1985-03-15 Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова Pulse d.c.voltage regulator
RU2689804C1 (en) * 2018-07-23 2019-05-29 Иршат Лутфуллович Аитов Constant voltage pulse regulator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1172543A (en) * 1966-01-27 1969-12-03 Marconi Co Ltd Improvements in or relating to Switched Voltage Regulators
SU474799A1 (en) * 1973-04-13 1975-06-25 Московский Ордена Ленина Энергетический Институт Constant voltage regulator
SU970347A1 (en) * 1981-01-16 1982-10-30 Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта Dc voltage control
SU1145426A1 (en) * 1983-03-11 1985-03-15 Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова Pulse d.c.voltage regulator
RU2689804C1 (en) * 2018-07-23 2019-05-29 Иршат Лутфуллович Аитов Constant voltage pulse regulator

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразователи в устройствах электропитания РЭА, "Радио и связь", 1989, стр.51. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11894777B2 (en) Power conversion circuit and power conversion apparatus with same
CN108933515B (en) Flyback converter controller, flyback converter and operation method thereof
US11527959B2 (en) Control method of power conversion device
US11664728B2 (en) Power conversion device
RU2815071C1 (en) Wide-range constant voltage regulator
CN112865540A (en) Lossless clamping network of primary-side feedback type flyback converter and design method
US20230369984A1 (en) Dc/dc converter and control method thereof
US11831238B2 (en) Power conversion system
RU2826681C1 (en) Magnetically coupled single-cycle constant voltage converter
RU2812962C1 (en) Bipolar dc voltage regulator
RU2809337C1 (en) Dc-dc converter with active clamping
RU2815076C1 (en) Step-up constant voltage pulse regulator
RU2815075C1 (en) High-efficiency step-up pulse constant voltage regulator
RU2822283C1 (en) Transformer wide-range flyback dc voltage converter with passive clamping
RU2815910C1 (en) Step-up constant voltage regulator
RU2823796C1 (en) Transformer flyback constant voltage converter with passive clamping
RU2815911C1 (en) High-efficiency active-clamping constant voltage converter
RU2806668C1 (en) Dc-dc converter with active clamping
RU2815073C1 (en) Bipolar constant voltage regulator
RU2823795C1 (en) Transformer wide-range flyback constant voltage converter with active clamping
RU2822282C1 (en) Transformer flyback dc voltage converter with active clamping
RU2829317C1 (en) Low-voltage dc voltage converter with active clamping
RU2809335C1 (en) Dc-dc converter with active clamping
RU2826687C1 (en) Single-cycle constant voltage converter with direct transfer of energy to load
RU2823794C1 (en) Forward converter of constant voltage with energy transfer in pulse