RU2510764C2 - Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки - Google Patents

Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки Download PDF

Info

Publication number
RU2510764C2
RU2510764C2 RU2012133772/07A RU2012133772A RU2510764C2 RU 2510764 C2 RU2510764 C2 RU 2510764C2 RU 2012133772/07 A RU2012133772/07 A RU 2012133772/07A RU 2012133772 A RU2012133772 A RU 2012133772A RU 2510764 C2 RU2510764 C2 RU 2510764C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
output
converter
input
source
Prior art date
Application number
RU2012133772/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012133772A (ru
Inventor
Юрий Игоревич Романов
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Драйв"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Драйв" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Драйв"
Priority to RU2012133772/07A priority Critical patent/RU2510764C2/ru
Priority to PCT/RU2013/000785 priority patent/WO2014025291A1/ru
Priority to US14/420,657 priority patent/US9696745B2/en
Priority to DE202013012128.9U priority patent/DE202013012128U1/de
Publication of RU2012133772A publication Critical patent/RU2012133772A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2510764C2 publication Critical patent/RU2510764C2/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1588—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load comprising at least one synchronous rectifier element
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для создания средств электропитания. Устройство содержит источник постоянного напряжения, преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединенный своими входами к выходам источника постоянного напряжения, преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, подсоединенный своими входами к выходам преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединенный своим выходом к первому управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, стабилизатор постоянного тока, подсоединенный своим первым входом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, своим вторым входом к положительному выходу источника постоянного напряжения и своим первым выходом к одному из выводов нагрузки, подсоединенной другим своим выводом к отрицательному выходу источника постоянного напряжения, и содержит схему управления, подсоединенную своим первым входом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, своим вторым входом к второму выходу стабилизатора постоянного тока, своим первым выходом к второму (отрицательному) выводу источника постоянного напряжения и своим вторым выходом к второму управляющему входу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение. Технический результат - стабилизация мощности рассеяния в стабилизаторе постоянного тока при изменении сопротивления нагрузки. 1 ил.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники и может быть использовано для создания средств электропитания, имеющих более высокие значения коэффициента полезного действия (КПД).
Аналогичные технические решения известны, см., например, патент РФ на полезную модель №93611, который содержит нижеследующую совокупность существенных признаков:
- преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение;
- емкостной фильтр, подсоединенный своими выводами к выходам преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение;
- понижающий преобразователь постоянного напряжения в постоянное напряжение, подсоединенный своими входами к выводам емкостного фильтра;
- стабилизатор постоянного тока, выполненный в виде стабилизатора напряжения и резистора, подсоединенного одним своим выводом к выходу стабилизатора напряжения;
- нагрузку, подсоединенную одним своим выводом к другому выводу резистора стабилизатора постоянного тока и другим своим выводом к отрицательному выводу преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение.
Общими признаками предлагаемого технического решения и выше охарактеризованного технического решения являются:
- источник постоянного напряжения;
- стабилизатор постоянного тока;
- нагрузка, подсоединенная одним своим выводом к выходу стабилизатора постоянного тока и другим выводом к отрицательному выходу источника постоянного напряжения.
Известно также аналогичное техническое решение, см. патент РФ на полезную модель №99593, который выбран в качестве ближайшего аналога-прототипа и который содержит нижеследующую совокупность существенных признаков:
- выпрямительный диодный мост;
- стабилизатор тока, выполненный в виде стабилизатора напряжения, подсоединенного одним своим выводом (входом) к положительному выходу выпрямительного диодного моста и резистора, подсоединенного одним своим выводом к выходу стабилизатора напряжения и другим своим выводом к соответствующему входу (управляющему) стабилизатора напряжения;
- нагрузку, подсоединенную одним своим выводом к выходу стабилизатора тока и другим своим выводом к отрицательному выводу выпрямительного диодного моста.
Общими признаками предлагаемого технического решения и прототипа являются:
- источник постоянного напряжения;
- стабилизатор постоянного тока;
- нагрузка, подсоединенная одним своим выводом к выходу стабилизатора постоянного тока и другим своим выводом к отрицательному выходу источника постоянного напряжения.
Технический результат, который невозможно достичь ни одним из выше охарактеризованных аналогичных технических решений, заключается в стабилизации падения напряжения на стабилизаторе постоянного тока, что приводит к снижению мощности рассеяния в стабилизаторе постоянного тока при изменении сопротивления нагрузки.
Причиной невозможности достижения вышеуказанного технического результата является то, что вопросам стабилизации падения напряжения на стабилизаторе постоянного тока, приводящего к снижению мощности рассеяния в стабилизаторе постоянного тока, при получении постоянного тока в цепи питания изменяемой нагрузки, приводящего к высоким значениям КПД, должного внимания не уделялось.
Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача по созданию устройств для получения постоянного тока, протекающего в цепи нагрузки, не зависящего от изменения нагрузки, обеспечивающего стабилизацию падения напряжения на стабилизаторе постоянного тока и тем самым снижение тепловой мощности рассеяния в стабилизаторе постоянного тока, не зависящей от изменения величины нагрузки, и, соответственно, получение более высокого КПД, а также расширение арсенала технических средств, реализующих свое назначение, связанное с получением постоянного тока, протекающего в цепи нагрузки, не зависящего от изменения нагрузки, является актуальной на сегодняшний день.
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, содержащее источник постоянного напряжения, стабилизатор постоянного тока и нагрузку, подсоединенную одним своим выводом к первому выходу стабилизатора постоянного тока и другим своим выводом к отрицательному выходу источника постоянного напряжения, снабжено преобразователем постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединенным своими входами к выходам источника постоянного напряжения, преобразователем импульсного напряжения в постоянное напряжение, подсоединенным своими входами к выходам преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение и своим выходом к первому управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение и к первому входу стабилизатора постоянного тока, и схемой управления, подсоединенной своим первым входом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, своим вторым входом к второму выходу стабилизатора постоянного тока, своим первым выходом к отрицательному выводу источника постоянного напряжения и своим вторым выходом к второму управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение.
Введение преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение и схемы управления и их подсоединения, как указано выше, позволяют осуществить преобразование постоянного напряжения в импульсное напряжение и получить импульсное напряжение с определенной длительностью импульсов, которое поступает на входы преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение и после его соответствующего преобразования и фильтрации обеспечивает на его выходе получение постоянного напряжения, которое поступает на первый вход стабилизатора постоянного тока, а затем в виде стабильной величины постоянного тока в цепь питания нагрузки. При этом за счет сравнения напряжения источника (18, см. фиг.1) опорного напряжения, питающегося через резистор (17) от плюсового вывода источника (1) постоянного напряжения, с напряжением на истоке "МОГГ-транзистора (15) стабилизатора (14) постоянного тока и получения управляющего напряжения на выходе операционного усилителя (16), воздействующего на затвор "МОГГ-транзистора (15), обеспечивается равенство напряжений в точке соединения истока "МОГГ-транзистора (15) и резистора (19) и напряжения на неинвертирующем входе ("+") операционного усилителя (16), что и обеспечивает протекание постоянной величины тока в нагрузке (20), при изменении ее величины (например, при изменении температуры при ее нагревании), а также позволяет осуществить стабилизацию напряжения на стоке - истоке "МОГГ-транзистора (15) за счет сравнения напряжения, поступающего со стока "МОГГ-транзистора (15) стабилизатора (14) постоянного тока на инвертирующий вход ("-") операционного усилителя (22) схемы управления (21), с напряжением, поступающим на неинвертирующий вход "+" операционного усилителя (22) схемы управления (21) с источника (23) опорного напряжения (питающегося через резистор (24) от положительного вывода источника (1) постоянного напряжения), второй вывод которого соединен с вторым выходом стабилизатора (14) постоянного тока (исток "МОГГ-транзистора (15)). При этом обеспечивается равенство напряжений на инвертирующем ("-") и на неинвертирующем ("+") входах операционного усилителя (22) схемы управления (21) за счет подачи усиленной разности на затвор "МОГГ-транзистора (25) схемы управления (21), который обеспечивает подсоединение отрицательного вывода источника (1) постоянного напряжения через его сток к второму управляющему входу преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, и через резистор (9) к инвертирующему входу ("-") операционного усилителя (7). В результате сравнения напряжения, поступающего в данный момент времени на инвертирующий вход ("-") операционного усилителя (7) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, с напряжением, поступающим с источника (5) опорного напряжения на неинвертирующий вход ("+") операционного усилителя (7) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, на выходе операционного усилителя (7) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение формируется их разность, которая, воздействуя на управляющий вход управляемого ключа (6), изменяет скважность импульсов, поступающих на затвор "МОГГ-транзистора (4) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, и обеспечивает поступление импульсного напряжения с измененной скважностью импульсов со стока "МОГГ-транзистора (4) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение на вход преобразователя (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение, которое в результате его последующего преобразования и фильтрации обеспечивает на выходе преобразователя (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение необходимое измененное выходное напряжение, которое при любом изменении величины нагрузки (20) обеспечивает на стоке-истоке "МОГГ-транзистора (15) стабилизатора (14) постоянного тока напряжение, равное величине напряжения на неинвертирующем ("+") входе операционного усилителя (22) схемы управления (21), поступающего с источника (23) опорного напряжения. Таким образом обеспечиваются стабилизация напряжения на стоке-истоке "МОГГ-транзистора (15) и стабилизация тока, протекающего в нагрузке (20), независимо от изменения величины нагрузки (20). В результате этого мощность рассеяния на "МОГГ-транзисторе (15) также стабилизируется и практически не зависит от изменения нагрузки, что в конечном итоге приводит к значительному увеличению коэффициента полезного действия, в чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата.
Проведенный анализ предлагаемого устройства для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, показал, что ни одно из известных устройств не содержит как всей совокупности существенных признаков, так и отличительных признаков, что позволило сделать вывод о наличии критериев патентоспособности "новизна" и "изобретательский уровень" предлагаемого устройства для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки.
Предлагаемое устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, поясняется нижеследующим описанием и чертежом фиг.1, где представлена функциональная схема предлагаемого технического решения. Предлагаемое устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, содержит:
- источник (1) постоянного напряжения, которое получают любым известным способом, например, с использованием двухполупериодной схемы выпрямления с фильтром;
- преобразователь (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, выполненный в виде генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты, подсоединенного своими выводами (являющимися первым и вторым входами преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение) параллельно первому и второму выводам источника (1) постоянного напряжения, "МОГГ-транзистора (4), подсоединенного своим истоком к первому выводу источника (1) постоянного напряжения, источника (5) опорного напряжения, подсоединенного своими входами параллельно выводам генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты, управляемого ключа (6), подсоединенного своим входом к выходу генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты и своим выходом к затвору "МОГГ-транзистора (4), операционного усилителя (7), подсоединенного своим выходом к управляющему входу управляемого ключа (6), своим неинвертирующим входом ("+") к выходу источника (5) опорного напряжения, первого резистора (8), подсоединенного одним своим выводом к инвертирующему ("-") входу операционного усилителя (7), другой вывод первого резистора (8) является первым управляющим входом преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, и второго резистора (9), подсоединенного одним своим выводом к инвертирующему ("-") входу операционного усилителя (7), при этом другой вывод второго резистора (9) является вторым управляющим входом преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение;
- преобразователь (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение, выполненный в виде диода (11), подсоединенного своим катодом (являющимся первым входом преобразователя (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение) к первому выходу преобразователя (2) постоянного напряжения к импульсное напряжение и своим анодом (являющимся вторым входом преобразователя (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение) к второму выходу преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, дросселя (12), подсоединенного одним своим выводом к первому выходу преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, и конденсатора (13), подсоединенного одной своей обкладкой к другому выводу дросселя (12) и к первому управляющему входу (к другому выводу первого резистора (8)) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, и другой своей обкладкой к второму выходу источника (1) постоянного напряжения (при этом точка соединения дросселя (12) и конденсатора (13) является выходом преобразователя (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение);
- стабилизатор (14) постоянного тока, выполненный в виде "МОГГ-транзистора (15), подсоединенного своим стоком (являющимся первым входом стабилизатора (14) постоянного тока) к выходу преобразователя (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение, операционного усилителя (16), подсоединенного своим инвертирующим входом ("-") к истоку "МОГГ-транзистора (15) (являющемуся вторым выходом стабилизатора (14) постоянного тока), своим выходом подсоединенного к затвору "МОГГ-транзистора (15), источника (18) опорного напряжения, питающегося через резистор (17) от плюсового вывода источника (1) постоянного напряжения, подсоединенного одним своим выводом к неинвертирующему входу ("+") операционного усилителя (16), подсоединенного другим своим выводом к одному из выводов резистора (19), подсоединенного другим своим выводом к истоку "МОГГ-транзистора (15) (при этом точка соединения источника (18) опорного напряжения и резистора (19) является первым выходом стабилизатора (14) постоянного тока);
- нагрузку (20), подсоединенную одним своим (первым) выводом к первому выходу стабилизатора (14) постоянного тока и другим своим выводом (вторым) к отрицательному (второму) выходу источника (1) постоянного напряжения;
- схему (21) управления, выполненную в виде операционного усилителя (22), подсоединенного своим инвертирующим входом ("-") (являющимся первым входом схемы (21) управления) к выходу преобразователя (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение, своим неинвертирующим входом ("+") подсоединенного к источнику (23) опорного напряжения схемы управления (21) (второй вывод которого является вторым входом схемы (21) управления и подсоединен к второму выходу стабилизатора (14) постоянного тока), и резистора (24), подсоединенного одним своим выводом к неинвертирующему ("+") входу операционного усилителя (22) и другим своим выводом к положительному (первому) выводу источника (1) постоянного напряжения, "МОП "-транзистора (25), подсоединенного своим затвором к выходу операционного усилителя (22), своим истоком к отрицательному выводу (второму) источника (1) постоянного напряжения и своим стоком (являющимся вторым выходом схемы (21) управления) к второму управляющему входу преобразователя (2) импульсного напряжения в постоянное напряжение (другой вывод второго резистора (9) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение).
Предлагаемое устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, работает следующим образом.
При поступлении постоянного напряжения с выводов источника (1) постоянного напряжения на входы преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, его генератор (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты начинает вырабатывать импульсы, которые поступают на информационный вход управляемого ключа (6), а так как напряжение на инвертирующем входе ("-") операционного усилителя (7) меньше, чем напряжение на неинвертирующем входе ("+") операционного усилителя (7), то на его выходе будет такое напряжение, при котором управляемый ключ (6) будет открыт и импульсы с генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты будут поступать на затвор "МОГГ-транзистора (4), который преобразует постоянное напряжение источника (1) постоянного напряжения в импульсное напряжение, и эти импульсы поступают со стока "МОП"-транзистора (4) на первый вход преобразователя (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение, на выходе которого после соответствующего преобразования и фильтрации "LC''-фильтром (дроссель (12) и конденсатор (13)) начинает расти постоянное напряжение, которое поступает на первый управляющий вход преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение через первый резистор (8) на инвертирующий вход ("-") операционного усилителя (7), на неинвертирующий вход ("+") которого поступает напряжение с источника (5) опорного напряжения. До тех пор, пока напряжение на инвертирующем входе ("-") будет меньше, чем на неинвертирующем ("+") входе операционного усилителя (7), на его выходе будет такое напряжение, при котором управляемый ключ (6) будет открыт, и, соответственно, импульсы с генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты будут проходить на затвор транзистора (4), и на выходе преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение будут импульсы напряжения с переменной длительностью, которые после поступления, преобразования и фильтрации в преобразователе (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение приведут к росту выходного напряжения преобразователя (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение. Полученное увеличивающееся постоянное напряжение на выходе преобразователя (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение поступает на первый вход стабилизатора (14) постоянного тока (на сток "МОГГ-транзистора (15)), где с помощью стабилизатора напряжения, выполненного на операционном усилителе (16), "МОГТ-транзисторе (15), источнике (18) опорного напряжения, питающемся через резистор (17) от плюсового вывода источника (1) постоянного напряжения, стабилизируется напряжение на резисторе (19) стабилизатора (14) постоянного тока, в результате чего через резистор (19) будет протекать ток, не зависящий ни от напряжения на входе стабилизатора (14) постоянного тока, ни от нагрузки (20), а его величина будет определяться номиналом резистора (19) и величиной напряжения опорного источника (18) стабилизатора (14) постоянного тока. При этом, если напряжение опорного источника (18), подключенного к неинвертирующему (+) входу операционного усилителя (16) стабилизатора (14) постоянного тока, будет больше, чем напряжение на инвертирующем "-" входе операционного усилителя (16), подключенном к истоку "МОП"-транзистора (15) и резистору (19) стабилизатора (14) постоянного тока, то на выходе операционного усилителя (16), подсоединенного к затвору "МОГГ-транзистора (15), будет такое напряжение, при котором "МОП"-транзистор (15) открывается, и напряжение на резисторе (19) будет расти до тех пор, пока напряжение на резисторе (19) не станет равным по величине напряжению опорного источника (18). В этот момент напряжение на выходе операционного усилителя (16) и соответственно на истоке "МОГГ-транзистора (15) перестанет расти и будет такой величины, при которой напряжение в точке соединения истока "МОГГ-транзистора (15) и резистора (19) будет равно напряжению на неинвертирующем ("+") входе операционного усилителя (16), величина которого равна напряжению источника (18) опорного напряжения, и это состояние будет поддерживаться при изменении входного напряжения стабилизатора (14) постоянного тока и при изменении нагрузки (20). Тем самым при изменении величины нагрузки (20), в нагрузке (20) будет течь постоянный стабилизированный ток, величина которого определяется значением выходного напряжения источника (18) опорного напряжения и величиной резистора (19). По мере роста напряжения на входе стабилизатора (14) постоянного тока, напряжение на стоке-истоке "МОГГ-транзистора (15) стабилизатора (14) постоянного тока будет расти и на "МОП"-транзисторе (15) будет выделяться все увеличивающаяся тепловая мощность. Для стабилизации тепловой мощности, выделяющейся на "МОП "-транзисторе (15), вне зависимости от изменения нагрузки (20) и от изменения входного напряжения стабилизатора (14) постоянного тока, необходимо стабилизировать напряжение на стоке-истоке "МОП"-транзистора (15). Для этого на инвертирующий вход ("-") операционного усилителя (22) схемы управления (21) подается напряжение со стока "МОП"-транзистора (15), а на неинвертирующий вход ("+") операционного усилителя (22) схемы управления (21) подается напряжение с одного вывода источника (23) опорного напряжения, подсоединенного своим другим выводом к истоку "МОП"-транзистора (15) стабилизатора (14) постоянного тока, т.е. подается напряжение со второго выхода стабилизатора (14) постоянного тока. При этом источник (23) опорного напряжения питается через резистор (24) от плюсовою вывода источника (1) постоянного напряжения. В результате сравнения этих напряжений на выходе операционного усилителя (22) схемы управления (21) формируется напряжение, которое поступает на затвор "МОП"-транзистора (25) схемы управления (21) и обеспечивает подсоединение отрицательного вывода источника (1) постоянного напряжения через его сток к второму управляющему входу преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, т.е. через второй резистор (9) к инвертирующему ("-") входу операционного усилителя (7) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение. И до тех пор, пока напряжение на инвертирующем входе ("-") операционного усилителя (22) схемы управления (21) будет меньше, чем напряжение на неинвертирующем входе ("+") операционного усилителя (22) схемы управления (21), на выходе операционного усилителя (22), подсоединенного к затвору транзистора (25) схемы управления (21), будет высокое напряжение, при котором транзистор (25) схемы управления (21) будет открыт и соответственно второй резистор (9) преобразователя постоянного (2) напряжения в импульсное напряжение через транзистор (25) схемы управления будет подсоединен к минусовому выводу источника (1) постоянного напряжения, в результате чего напряжение на инвертирующем входе ("-") операционного усилителя (7) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение будет меньше, чем напряжение на неинвертирующем входе ("+") операционного усилителя (7), и на его выходе будет такое напряжение, при котором управляемый ключ (6) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение будет открыт, и импульсы с генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты преобразователя (2) постоянного напряжения к импульсное напряжение будут проходить на затвор "МОП "-транзистора (4), и на входе преобразователя (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение будут импульсы напряжения с переменной скважностью, которые после преобразования и фильтрации в преобразователе (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение приведут к росту выходного напряжения этого преобразователя. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока напряжение на стоке "МОГГ-транзистора (15) стабилизатора (14) постоянного тока относительно его истока не станет равным или больше величины напряжения источника (23) опорного напряжения схемы управления (21). Как только это произойдет, то напряжение на инвертирующем входе ("-") операционного усилителя (22) схемы управления (21) станет больше, чем напряжение на неинвертирующем входе ("+") операционного усилителя (22) схемы управления (21), и на его выходе, соединенном с затвором транзистора (25) схемы управления (21), будет такое напряжение, при котором он начнет закрываться, в результате чего напряжение на инвертирующем входе ("-") операционного усилителя (7) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение возрастет и станет больше, чем напряжение на неинвертирующем входе ("+") операционного усилителя (7) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение. В результате чего на выходе операционного усилителя (7) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение будет такое управляющее напряжение, при котором управляемый ключ (6) будет закрыт и импульсы с генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты перестанут проходить на затвор "МОП "-транзистора (4) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение. В результате чего напряжение на выходе преобразователя (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение перестанет расти и начнет уменьшаться, по этой причине напряжение на инвертирующем входе ("-") операционного усилителя (7) снова станет меньше, чем напряжение на неинвертирующем входе ("+") операционного усилителя (7) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, и весь процесс будет повторяться. То есть операционный усилитель (7) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение осуществляет сравнение этих напряжений и создает на своем выходе управляющее напряжение, которое поступает на управляющий вход управляемого ключа (6), который замыкает или размыкает свои контакты и тем самым меняет скважность импульсов, поступающих на затвор "МОГГ-транзистора (4), который преобразует постоянное напряжение источника (1) постоянного напряжения в импульсное напряжение, и эти импульсы поступают со стока "МОГГ-транзистора (4) на вход преобразователя (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение, на выходе которого после его соответствующего преобразования и фильтрации "LC"-фильтром (дроссель (12) и конденсатор (13)) снова начинает расти постоянное напряжение, которое поступает на первый управляющий вход преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение через первый резистор (8) на инвертирующий вход ("-") операционного усилителя (7), на неинвертирующий вход ("+") которого поступает напряжение с источника (5) опорного напряжения. До тех пор, пока напряжение на инвертирующем входе ("-") будет меньше, чем на неинвертирующем ("+") входе операционного усилителя (7), на его выходе будет такое напряжение, при котором управляемый ключ (6) будет открыт, и, соответственно, импульсы с генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты будут проходить на затвор транзистора (4), и на выходе преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение будут импульсы напряжения, которые после преобразования и фильтрации в преобразователе (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение приведут к росту выходного напряжения этого преобразователя. Полученное увеличивающееся постоянное напряжение на выходе преобразователя (10) импульсного напряжения в постоянное напряжение поступает на первый вход стабилизатора (14) постоянного тока (на сток "МОГГ-транзистора (15)). Таким образом, напряжение на стоке-истоке "МОГГ-транзистора (15) стабилизатора (14) постоянного тока будет равно величине напряжения источника (23) опорного напряжения схемы управления (21) с небольшими пульсациями напряжения, а ток, протекающий в нагрузке (20), не будет зависеть от изменения нагрузки (20), так же как и не будет зависеть от величины нагрузки (20) тепловая мощность рассеяния непосредственно на "МОП "-транзисторе (15) стабилизатора тока и в устройстве для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, в целом.
Для подтверждения достижения вышеуказанного технического результата была смонтирована и испытана функциональная схема устройства для получения постоянного тока, протекающего в цепи нагрузки, результаты испытания которой приведены в Таблице 1. Проведенные испытания предлагаемого устройства для получения постоянного тока и представленные данные по результатам испытаний в нижеприведенной Таблице 1 показали. что тепловая мощность рассеяния определяется в основном тепловой мощностью рассеяния на "МОП"-транзисторе (15) стабилизатора (14) постоянного тока, которая не зависит от изменяемой величины нагрузки, поэтому коэффициент полезного действия предлагаемого устройства для получения постоянного тока будет значительно выше, чем в известных устройствах аналогичного назначения.
Таблица 1
Результаты проведенных испытаний предлагаемого устройства для получения постоянного тока
№ Uвх, b Iвх,мА Рвх, мВт Uвых, В Iвых, мА Рвых, мВт КПД, % Р потерь, мВт
п/п
1 38 45 1710 0,41 1034 423,9 24,79% 1286,1
2 38 65 2470 1,02 1033 1053,7 42,66% 1416,3
3 38,04 94 3576 2,01 1033 2076,3 58,07% 1499,4
4 38,03 121 4602 3 1032 3096,0 67,28% 1505,6
5 38,02 149 5665 4 1032 4128,0 72,87% 1537,0
6 38,01 179 6804 5,08 1032 5242,6 77,05% 1561,2
7 37,99 206 7826 6,07 1032 6759,6 80,61% 1559,4
8 37,97 259 9834 8,02 1032 8276,6 84,16% 1557,6
9 38,03 314 11941 10,01 1032 10330,3 86,51% 1611,1
10 38 370 14060 12,04 1031 12413,2 88,29% 1646,8
11 38,02 423 16082 14 1031 14434,0 89,75% 1648,5
12 38,02 479 18212 16,07 1032 16584,2 91,06% 1627,3
13 38,01 534 20297 18,06 1031 18619,9 91,74% 1677,5
14 38 587 22306 20,06 1031 20681,9 92,72% 1624,1
15 38,01 641 24364 22,07 1032 22776,2 93,48% 1588,2
16 38,02 694 26386 24,05 1032 24819,6 94,06% 1566,3
17 38 748 28424 26,06 1032 26893,9 94,62% 1530,1
18 38,02 800 30416 28,05 1032 28947,6 95,17% 1468,4
19 38 853 32414 30,02 1031 30950,6 95,49% 1463,4
20 38,05 904 34397 32,02 1031 33012,6 95,97% 1384,6
21 38,03 957 36395 33,99 1030 35009,7 96,19% 1385,0
22 38,02 984 37412 35,05 1031 36136,6 96,59% 1275,1
23 38,02 997 37906 35,58 1031 36683,0 96,77% 1223,0
24 38,02 1001 38058 35,84 1029 36879,4 96,90% 1178,7

Claims (1)

  1. Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, содержащее источник постоянного напряжения, стабилизатор постоянного тока и нагрузку, подсоединенную одним своим выводом к первому выходу стабилизатора тока и другим своим выводом к отрицательному выходу источника постоянного напряжения, отличающееся тем, что оно снабжено преобразователем постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединенным своими входами к выходам источника постоянного напряжения, преобразователем импульсного напряжения в постоянное напряжение, подсоединенным своими входами к выходам преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение и своим выходом к первому управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение и к первому входу стабилизатора постоянного тока, и схемой управления, подсоединенной своим первым входом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, своим вторым входом к второму выходу стабилизатора постоянного тока, своим первым выходом к отрицательному выходу источника постоянного напряжения и своим вторым выходом к второму управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение.
RU2012133772/07A 2012-08-07 2012-08-07 Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки RU2510764C2 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012133772/07A RU2510764C2 (ru) 2012-08-07 2012-08-07 Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки
PCT/RU2013/000785 WO2014025291A1 (ru) 2012-08-07 2013-09-10 Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки
US14/420,657 US9696745B2 (en) 2012-08-07 2013-09-10 Apparatus for producing constant direct load current
DE202013012128.9U DE202013012128U1 (de) 2012-08-07 2013-09-10 Vorrichtung zur Bereitstellung von Gleichstrom in der Stromversorgung einer Last

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012133772/07A RU2510764C2 (ru) 2012-08-07 2012-08-07 Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012133772A RU2012133772A (ru) 2014-02-20
RU2510764C2 true RU2510764C2 (ru) 2014-04-10

Family

ID=50068412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012133772/07A RU2510764C2 (ru) 2012-08-07 2012-08-07 Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9696745B2 (ru)
DE (1) DE202013012128U1 (ru)
RU (1) RU2510764C2 (ru)
WO (1) WO2014025291A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015174881A1 (ru) * 2014-05-12 2015-11-19 Закрытое Акционерное Общество "Драйв" Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки
WO2016032358A1 (ru) * 2014-08-26 2016-03-03 Закрытое Акционерное Общество "Драйв" Устройство для получения постоянного тока питания нагрузки

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3349090A4 (en) * 2015-09-09 2019-06-12 Closed-up Joint-Stock Company Drive DEVICE FOR GENERATING CONTINUOUS ELECTRICAL VOLTAGE (AND VARIANTS)
JP6782306B2 (ja) * 2016-05-04 2020-11-11 ザクリータエ・アクツェルナエ・アブツェストバ ・”ドライブ” 誘導性負荷に対して高いパルス電圧を生成するための方法
US10361638B2 (en) * 2016-05-04 2019-07-23 Drive Cjsc Apparatus for generating high pulse voltage
US11323035B2 (en) * 2017-06-02 2022-05-03 Drive Cjsc DC voltage-pulse voltage converter
RU180247U1 (ru) * 2018-03-12 2018-06-06 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Автоматический повышающий преобразователь напряжения

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1229742A1 (ru) * 1984-09-28 1986-05-07 Предприятие П/Я М-5178 Стабилизатор напр жени с непрерывно-импульсным регулированием
SU1310788A2 (ru) * 1986-01-02 1987-05-15 Предприятие П/Я М-5180 Двухкаскадный стабилизатор посто нного напр жени
US5146395A (en) * 1991-08-09 1992-09-08 Mckie Richard L Power supply including two tank circuits

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3559645B2 (ja) * 1996-03-08 2004-09-02 キヤノン株式会社 スイッチング電源装置
DE19940419A1 (de) * 1999-08-26 2001-03-08 Texas Instruments Deutschland Verfahren zum Betreiben von Aufwärts-Gleichspannungswandlern und Aufwärts-Gleichspannungswandler
JP2003180072A (ja) * 2001-08-07 2003-06-27 Seiko Instruments Inc 昇降圧スイッチングレギュレータ制御回路及び昇降圧スイッチングレギュレータ
WO2006013557A2 (en) * 2004-08-02 2006-02-09 Green Power Technologies Ltd. Method and control circuitry for improved-performance switch-mode converters
US7479774B2 (en) * 2006-04-07 2009-01-20 Yuan Ze University High-performance solar photovoltaic (PV) energy conversion system
WO2007127463A2 (en) * 2006-04-27 2007-11-08 Aivaka Startup for dc/dc converters
JP5050415B2 (ja) * 2006-06-15 2012-10-17 ミツミ電機株式会社 ２次電池の充放電回路および電池パック
US8085005B2 (en) * 2009-06-18 2011-12-27 Micrel, Inc. Buck-boost converter with sample and hold circuit in current loop
RU93611U1 (ru) 2009-10-07 2010-04-27 Закрытое акционерное общество "УРАЛЬСКИЙ ПРОЕКТ" Светодиодный источник света
RU99593U1 (ru) 2010-05-31 2010-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Тегас" Источник света светодиодный

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1229742A1 (ru) * 1984-09-28 1986-05-07 Предприятие П/Я М-5178 Стабилизатор напр жени с непрерывно-импульсным регулированием
SU1310788A2 (ru) * 1986-01-02 1987-05-15 Предприятие П/Я М-5180 Двухкаскадный стабилизатор посто нного напр жени
US5146395A (en) * 1991-08-09 1992-09-08 Mckie Richard L Power supply including two tank circuits

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015174881A1 (ru) * 2014-05-12 2015-11-19 Закрытое Акционерное Общество "Драйв" Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки
RU2674010C2 (ru) * 2014-05-12 2018-12-04 Закрытое Акционерное Общество "Драйв" Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки
WO2016032358A1 (ru) * 2014-08-26 2016-03-03 Закрытое Акционерное Общество "Драйв" Устройство для получения постоянного тока питания нагрузки
CN107077158A (zh) * 2014-08-26 2017-08-18 驱动封闭合资股份公司 用于产生直流电流负载电源的装置
CN107077158B (zh) * 2014-08-26 2018-04-17 驱动封闭合资股份公司 用于产生直流负载电流的装置
RU2672669C2 (ru) * 2014-08-26 2018-11-19 Закрытое Акционерное Общество "Драйв" Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки (варианты)

Also Published As

Publication number Publication date
US9696745B2 (en) 2017-07-04
US20150198963A1 (en) 2015-07-16
DE202013012128U1 (de) 2015-04-22
RU2012133772A (ru) 2014-02-20
WO2014025291A1 (ru) 2014-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2510764C2 (ru) Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки
Li et al. A novel quadratic boost converter with low inductor currents
Wu et al. Analysis of high-power switched-capacitor converter regulation based on charge-balance transient-calculation method
Leon-Masich et al. A high-voltage SiC-based boost PFC for LED applications
US8971076B2 (en) Power factor correction circuit
US7570033B1 (en) Apparatus and method for PWM buck-or-boost converter with smooth transition between modes
US20130214607A1 (en) Electromagnetic interference cancelling during power conversion
US11404959B2 (en) DC/DC power converter
Chen et al. Reduced-order averaged modeling of active-clamp converters
TWI467908B (zh) 大動態範圍的電壓產生器與電壓產生方法
TWI549409B (zh) 電壓轉換控制器以及電壓轉換控制方法
JP2017184598A (ja) スイッチング電源装置
Li et al. A negative-output high quadratic conversion ratio DC–DC converter with dual working modes
CN103944416A (zh) 一种电路简单的多输出开关直流稳压电源
US10833588B2 (en) Voltage converter power stage
US10171035B2 (en) Power factor correction circuit and multiplier
RU2674010C2 (ru) Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки
Fan et al. A reconfigurable multi-ratio charge pump with wide input/output voltage range for wireless energy harvesting system
Yang et al. Nonlinear variable frequency control of high power switched-capacitor converter
Sulong et al. Investigation and Performance Analysis of DC-DC Boost Converter System
Noh et al. Analysis of synchronous-rectification switch control for active class-E rectifier
RU2688659C1 (ru) Устройство для получения постоянного напряжения (варианты)
Madhanakkumar et al. Closed loop control of LLC resonant converter incorporating ZVS boost converter
Schillinger et al. A 96.7% efficient boost converter with a stand-by current of 420 nA for energy harvesting applications
Rajitha et al. One cycle control of bridgeless buck converter

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20141030