инвертирующий преобразователь постоянного напряжения

Формула изобретения

Инвертирующий преобразователь постоянного напряжения, имеющий два входных и два выходных зажима для соединения соответственно с источником напряжения и нагрузкой, содержащий входной управляемый ключ, индуктивность, диод и емкость, один вывод входного ключа соединен с первым входным зажимом, другой - с индуктивностью и диодом, другой вывод индуктивности соединен с вторым входным зажимом и емкостью, другой вывод диода соединен с другим выводом емкости, отличающийся тем, что один вывод емкости соединен с первым выходным зажимом, другой - с выходным ключом, другой вывод которого соединен с вторым выходным зажимом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области систем электропитания и может быть использовано для электроснабжения потребителей постоянным напряжением с большим или меньшим значением, чем уровень первичного источника, в частности для получения высокого напряжения от низковольтных источников типа аккумуляторов, батарей и подобных.

Известен инвертирующий преобразователь постоянного напряжения, который подробно рассмотрен в литературе, например: 1. Севернс Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания: Пер. с англ. под ред. Л.Е. Смольникова. - М.: Энергоатомиздат, 1988, стр.139, 2. Четти П. Проектирование ключевых источников электропитания: Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1990, стр.16, 3. Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Импульсные регуляторы и преобразователи постоянного напряжения. - М.: Изд-во МЭИ, 1998, стр.5.

Недостатком преобразователя является то, что в зависимости от скважности и нагрузки он может работать в двух режимах - непрерывного и прерывистого тока индуктивности. В этих режимах статические и динамические свойства преобразователя качественно различаются, поэтому для данного преобразователя трудно создать систему регулирования, работающую с одинаковой эффективностью в обоих режимах.

Задачами настоящего изобретения является устранение указанного недостатка и расширение функциональных возможностей преобразователя.

Для решения поставленных задач инвертирующий преобразователь постоянного напряжения имеет два входных и два выходных зажима для соединения соответственно с источником напряжения и нагрузкой и содержит входной управляемый ключ, индуктивность, диод и емкость, один вывод входного ключа соединен с первым входным зажимом, другой - с индуктивностью и диодом, другой вывод индуктивности соединен со вторым входным зажимом и емкостью, другой вывод диода соединен с другим выводом емкости, один вывод емкости соединен с первым выходным зажимом, другой - с выходным ключом, другой вывод которого соединен со вторым выходным зажимом.

Сущность изобретения поясняется чертежом. Схема преобразователя содержит два входных зажима 1 и 2, два выходных - 3 и 4, входной 5 и выходной 6 управляемые ключи, индуктивность 7, диод 8 и емкость 9. Один вывод входного ключа 5 соединен с входным зажимом 1, второй - с индуктивностью 7 и диодом 8, другой вывод индуктивности 7 соединен с входным зажимом 2 и емкостью 9, другой вывод диода 8 соединен со вторым выводом емкости 9, один из выводов емкости соединен с выходным зажимом 4, второй - с выходным ключом 6, другой вывод которого соединен с выходным зажимом 3.

Работа схемы происходит следующим образом. При замыкании входного ключа 5 происходит заряд индуктивности 7, при его размыкании включается диод 8 и начинается колебательный заряд емкости 9, завершающийся в момент выключения диода при уменьшении тока до нуля. В этот момент или позже замыкается выходной ключ 6 и начинается процесс передачи энергии в нагрузку, завершающийся размыканием обоих ключей. На каждом интервале периодичности ток индуктивности становится равным нулю, такой режим является прерывистым, параметры индуктивности, емкости и частоты преобразования выбираются так, чтобы данный режим сохранялся независимо от скважности и нагрузки. В итоге предлагаемый преобразователь работает только в одном режиме, что отвечает одной из поставленных задач.

За каждый интервал от индуктивности к емкости передается постоянная доза энергии, поэтому напряжение на емкости и нагрузке в переходном процессе изменяется до тех пор, пока передаваемая от источника к преобразователю мощность не станет равной мощности, потребляемой нагрузкой. При регулировании интервала замкнутого состояния выходного ключа среднее напряжение на нагрузке в установившемся режиме не меняется, так как оно определяется отношением мощности к интервалу периодичности, значения которых постоянны. Следовательно, преобразователь можно использовать для генерации высоковольтных импульсов напряжения с неизменным или регулируемым средним значением, чего нельзя достичь без выходного ключа. Таким образом, наличие выходного ключа расширяет функциональные возможности преобразователя.