ЗАРЯДНО-РАЗРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
CHARGING-DISCHARGING DEVICE

Изобретение относится к электротехнике, а именно  к системам электропитания (СЭП) автономных объектов, использующих в качестве накопителей энергии аккумуляторные батареи.
Известно зарядно-разрядное устройство для аккумуляторных батарей, выполненное на однотактных схемах непосредственного преобразования энергии с промежуточным накоплением энергии в дросселе (П. Четти, Проектирование ключевых источников электропитания, М.; Энергоатомиздат, 1990, стр. 202-211).
Известно также зарядно-разрядное устройство, принятое за прототип, содержащее первый и второй конденсаторы фильтра, первый и второй транзисторы, первый и второй диоды, при этом сток первого транзистора и катод первого диода подсоединены к первому выводу первого конденсатора фильтра, исток первого транзистора и анод первого диода соединены с первым выводом дросселя, стоком второго транзистора и катодом второго диода, исток второго транзистора и анод первого диода подсоединены ко вторым выводам первого и второго конденсаторов фильтра и общему проводу схемы.
Устройство выполнено на МДП-транзисторах и содержит дополнительные транзистор и диод, исток и катод которых подключены ко второму выводу дросселя, сток дополнительного транзистора соединен с первым выводом второго конденсатора фильтра, а анод дополнительного диода подключен к общему проводу схемы, причем выводы первого конденсатора фильтра предназначены для подключения аккумуляторной батареи, а выводы второго конденсатора фильтра - для подключения источника питания и нагрузки (Патент РФ №2165669, H02J 7/10, приоритет 01.12.1999, опубл. 20.04.2001).
Описанное зарядно-разрядное устройство имеет довольно низкий кпд в режиме разряда по причине шунтирования первого высочастотного диода внутренним низкочастотным диодом первого МДП-транзистора.
Задачей, на решение которой направлено настоящее предложение, является повышение кпд в режиме разряда за счет исключения шунтирования первого высочастотного диода низкочастотным внутренним диодом МДП-транзистора путем введения последовательно с первым МДП-транзистором дополнительного диода.
Поставленная задача решается тем, что зарядно-разрядное устройство, содержащее первый и второй конденсаторы фильтров, первый и второй МДП-транзисторы и первый и второй диоды, сток первого транзистора и катод первого диода подсоединены к первому выводу первого конденсатора, точка соединения анода первого диода, стока второго транзистора и катода второго диода соединена с первым выводом дросселя, второй вывод которого связан с первым выводом второго конденсатора, исток второго транзистора и анод второго диода соединены со вторыми выводами обоих конденсаторов фильтра и общим проводом для подключения нагрузки, источника энергии и аккумуляторной батареи, причем первый вывод первого конденсатора фильтра предназначен для подключения нагрузки и источника энергии, а первый вывод второго конденсатора фильтра для подключения аккумуляторной батареи дополнительно содержит третий диод, анодом подключенный к истоку первого транзистора, а катодом к катоду второго диода.
На чертеже представлена схема зарядно-разрядного устройства.
Устройство содержит:
1 - первый конденсатор фильтра,
2 - второй конденсатор фильтра,
3 - первый МДП-транзистор,
4 - второй МДП-транзистор,
5 - первый диод,
6 - второй диод,
7 - дроссель,
8 - третий диод,
9 - источник энергии,
10 - нагрузка,
11 - аккумуляторная батарея.
Устройство выполнено в виде двух однотактных преобразователей:
- разрядное устройство повышающего типа на первом диоде 5, втором МДП-транзисторе 4 и дросселе 7,
- зарядное устройство понижающего типа на первом МДП-транзисторе 3 и втором 6 и третьем 8 диодах и дросселе 7.
Устройство работает следующим образом.
В режиме разряда управляющий ШИМ-сигнал поступает на второй МДП-транзистор 4. Первый МДП-транзистор 3 закрыт, и его внутренний низкочастотный диод отделен от схемы регулирования дополнительным третьим диодом 8, включенным последовательно с первым МДП-транзистором 3, встречно с его внутренним диодом. В этом случае работают второй МДП-транзистор 4, первый диод 5 и дроссель 7, что обеспечивает высокий кпд преобразования.
В режиме заряда управляющий ШИМ-сигнал поступает на первый МДП-транзистор 3, второй МДП-транзистор 4 закрыт. В этом случае работают первый МДП-транзистор 3 второй диод 6, третий диод 8 и дроссель 7.
Экспериментальная проверка предлагаемого технического решения показывает, что для уровня напряжения 120 В введение дополнительного диода 8 последовательно с первым МДП-транзистором 3 зарядного канала позволяет повысить к.п.д. преобразования на 3-5% при снижении к.п.д. в режиме заряда на величину менее 1%
Предлагаемое техническое решение зарядно-разрядного устройства предполагается к использованию в системах электроснабжения космических аппаратов с повышенным напряжением (40-120 В).