Регулювальні характеристики імпульсного регулятора понижувального типу в режимах безперервного та переривчастого струму індуктивності

Abstract

Імпульсні регулятори (IP) широко використовують для регулювання та стабілізації напруги живлення споживачів постійного струму. Основною характеристикою будь-якого регулятора є його регулювальна характеристика. У загальному випадку можливі два режими роботи IP – режим безперервного струму та режим переривчатого струму в індуктивності ІР. Проблема. При переході ІР від одного режиму роботи до іншого, його регулювальні характеристики змінюються. В режимі безперервного струму індуктивності регулювальна характеристика є функцією від однієї змінної. В режимі переривчастого струму регулювальна характеристика стає функцією двох змінних. Тому, в такому режимі, IP описується сімейством регулювальних характеристик. Метою роботи є розробка математичної моделі, яка б описувала роботу ІР у режимах безперервного та переривчастого струму індуктивності, зокрема одержання регулювальних характеристик, які б були дійсними для обох вказаних режимів. Методика. В роботі на прикладі IP понижувального типу визначено умови переходу ІР від одного режиму роботи до іншого, а також залежність вихідної напруги ІР від тривалості паузи у струмі індуктивності. Результати. Проаналізовано вплив параметрів елементів ІР на тривалість паузи. Побудовано графік сімейства регулювальних характеристик IP, який є дійсним, як для режиму безперервного, так і переривчастого струму індуктивності. Наукова новизна. Показано, що при переході IP до режиму переривчастого струму, його регулювальні характеристики зміщуються в сторону більших вихідних напруг. Це зміщення є тим більшим, чим більшою є тривалість паузи у струмі індуктивності. Практична значимість. Визначено, що заданий коефіцієнт пульсацій вихідної напруги ІР, у режимі переривчатого струму, забезпечується меншим значенням добутку LC елементів ІР, у порівнянні з режимом безперервного струму.

Рulse regulators (PRs) are widely used to regulate and stabilize the supply voltage of DC consumers. The main characteristic of any regulator is its regulation characteristic. In the general case, two modes of PR operation are possible: continuous conduction mode and discontinuous conduction mode in the inductance of the PR. Problem. When the PR transitions from one operating mode to another, its regulation characteristics change. In the continuous conduction mode, the regulation characteristic is a function of one variable. In the discontinuous conduction mode, the regulation characteristic becomes a function of two variables. Therefore, in such a mode, PR is described by a family of regulation characteristics. The goal of the work is to develop a mathematical model that describes the operation of the controller in both continuous and discontinuous conduction modes, as well as to determine the control characteristics that are valid for both of these modes. Methodology. In the work, using the example of a step-down type PR, the conditions for the PR transition from one operating mode to another are determined, as well as the dependence of the PR output voltage on the duration of the pause in the inductance current. Results. The influence of the parameters of the PR elements on the pause duration is analyzed. A graph of the family of PR control characteristics is constructed, which is valid for both continuous and discontinuous conduction modes. Scientific novelty. It is shown that when PR transitions to discontinuous conduction mode, its control characteristics shift towards higher output voltages. This shift is greater, the longer the pause duration in the inductance current. Practical value. It is determined that the specified ripple coefficient of the PR output voltage in the discontinuous conduction mode is provided by a smaller value of the LC product of the PR elements, compared to the continuous conduction mode.