ПОВЫШАЮЩИЙ DC/DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к преобразователям электрической энергии и может быть использована при проектировании новых и модернизации находящихся в эксплуатации систем питания радиоэлектронной аппаратуры для заряда суперконденсаторных модулей от аккумуляторных батарей и других источников тока, не требующих гальванической развязки вход-выход.
Известны одиночные однотактные прямоходовые DC/DC преобразователи с поддержкой режима ограничения (стабилизации) выходного тока (см., в частности, Гончаров А., «Электронные компоненты», 2002, №6, с.с. 106-111, рис. 1), в общем виде содержащие два моточных изделия - трансформатор и дроссель. Недостатком таких решений является сложность схемотехнического решения
Задача, решаемая при создании заявленной полезной модели состоит в максимальном упрощении схемотехнического решения повышающих DC-DC преобразователей, поддерживающих режим ограничения (стабилизации) выходного тока, при этом технический результат, достигаемый при решении такой задачи, состоит в повышении надежности DC/DC преобразователя (например, при токах короткого замыкания).
Для достижения поставленного результата предлагается повышающий DC/DC преобразователь для суперконденсаторной батареи, содержащий дроссель (L1), соединенный на входе с последовательно соединенными первым ключом в виде транзистора (VT1), первыми конденсатором (С1) и диодом (VD1) и последовательно соединенными на выходе со вторыми диодом (VD2), конденсатором (С2) и вторым ключом в виде транзистора (VT2).
В практических аспектах реализации, в преобразователе первый конденсатор (С1) может быть связан с источником питания (аккумуляторной батареей ТС), а второй конденсатор (С2) - с нагрузкой (суперконденсаторной батареей запуска ДВС).
Полезная модель иллюстрируется принципиальной электрической схемой заявленного преобразователя (фиг. 1), и схемой параллельного подключения преобразователей к бортовой сети транспортного средства (ТС) в качестве примера возможного использования (фиг. 2).
Возможность достижения поставленного результата обусловлена построением преобразователя по принципу разделения циклов накопления и передачи энергии источника, а именно: применяется модификация мостовой топологии, оптимальная для конкретной задачи, позволяющая отказаться от применения трансформатора и ограничиться использованием только одним моточным изделием - дросселем (L1, фиг. 1), а в системе управления возможно применение любого ШИМ контроллера с токовым управлением (не показан).
Со ссылкой на фиг. 1, рабочий цикл DC/DC преобразователя состоит из двух этапов. На первом производится отбор энергии от входного конденсатора С1, шунтирующего источник питания, путем включения транзисторов (VT2, VT11) и накопление ее в дросселе L1. На втором этапе (транзисторы отключаются) накопленная в дросселе энергия через возвратные диоды VD1, VD2 заряжает фильтрующий конденсатор С2, от которого питается нагрузка. Стабилизация выходного напряжения на заданном уровне при изменении питающего напряжения и сопротивления нагрузки осуществляется стандартным способом-путем широтно-импульсной модуляции импульсов управления транзисторов. Для ограничения тока дросселя и работы на коротко замкнутый конденсатор С2 последовательно с верхним транзистором включается датчик тока (для больших токов - трансформатор тока, не показан), сигнал которого используется системой управления (не показана), которая может строиться на серийно выпускаемых ШИМ-контроллерах.
В числе практических аспектов использования заявленного повышающего DC/DC преобразователя могут быть упомянуты заряд суперконденсаторных модулей от разряженных аккумуляторных батарей в составе суперконденсаторных систем запуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС) транспортных средств (ТС), обеспечивая повышение напряжения с 9 В до 15 В для 12-вольтовой бортовой сети и с 18 В до 30 В - для 24-вольтовой бортовой сети ТС. Кроме того, заявленный повышающий DC/DC преобразователь обладает возможностью индикации состояния заряда и готовности к работе суперконденсаторных модулей, а также подключения/отключения суперконденсаторного модуля от заряжающей его аккумуляторной батареи или другого источника тока. В рамках реализации таких возможностей, со ссылкой на фиг. 2, заявленные DC/DC преобразователи (поз. 1) могут соединяться параллельно для увеличения мощности (поз. 2 обозначен модуль суперконденсаторный автомобильный). Следует также подчеркнуть, что перечисленные примеры использования ни в коей мере не ограничивает объем притязаний, определенный формулой полезной модели, поскольку, поскольку, в общем виде, заявленный DC/DC преобразователь может быть использован в любых системах, не требующих гальванической развязки.