Устройство для широтно-импульсного управления стабилизированным преобразователем постоянного напряжения (его варианты)

 

1. Устройство для широтно-импульсного управления стабилизированным преобразователем постоянного напряжения,содержащее формирователь управляющих импульсов, модулятор,. первый вход которого подключен к выходу сумматора, входы которого подсоединены к генератору линейно изменяющегося .напряжения .и к источнику опорного напряжения, звено обратной связи, состоящее нз двух . последовательно соединенных резисторов , общая точка соединения которых подключена к второму входу модулятора , а один из выводов этого звена предназначен для соединения с выходной клеммой преобразователя, и компенсирующее звено, предназначенное для подключения к клеммам источника питания, отличающееся тем, что, с целью уменьшения динамической нестабильнрсти выходного напряжения и упрощения устройства при высоком коэффициенте стабилизации, компенсирующее звено состоит из двух последовательно соединенных резисто,ров , точка соединения которых подключена к другому выводу звена обратной связи. UH Фиг.}

09) 01) i

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРНЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3482487/24-07 (22) 20. 08.82 (46 ) 15. 12. 83. Бюл. )) 46 (72) И.И. Филиппов (53) 621 ° 316 722.1 (088.8) ,(56) 1.. Авторское свидетельство СССР

:Р 537429, кл. Н 02 Р 13/16, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

)) 826549, кл. Н 02 Р 13/16, 1981.

3. Поликарпов A.I ., Сергиенко Е.Ф.

Схемы управления импульсных стабилизаторов постоянного напряжения . с ШИМ регулированием.. — В сб. ст.:

Полупроводниковая электроника в технике связи. Под ред. Николаевско го. Вып. 18, М., "Связь", 1977, с. 149-157 (прототип). (54) УСТРОЙСТВО gH8 DlHPOTHO-ИМПУЛЬСНОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1. Устройство-для широтно-импульсного управления стабилизированным преобразователем постоянного напряжения, содержащее формирователь управляющих импульсов,.модулятор,. первый вход которого подключен к выходу сумматора, входы которого подсоединены к генератору линейно изменяющегося, напряжения и к источнику опорного напряжения, звено обратной связи, состоящее из двух последовательно соединенных резисторов, общая точка соединения которых подключена к второму входу модулятора, а один из выводов этого звена предназначен для соединения с выходной клеммой преобразователя, и компенсирующее звено, предназначенное для подключения к клеммам источника питания, о т л и ч а ю щ е е с я Е тем, что, с целью уменьшения динамической нестабильности выходного напряжения и упрощения устройства при высоком коэффициенте. стабилизации, компенсирующее звено состоит из двух последовательно соединенных резисто- Я ров, точка соединения которых подключена к другому выводу звена обратной связи.

1061232 резистора и диода.

2. Устройство для широтно-импульсного управления стабилизированным преобразователем постоянного напряжения, содержащее формирова-тель управляющих импульсов, модулятор, первый вход которого подключен к выходу сумматора, входы которого подсоединены к генератору линейно изменяющегося напряжения и к источнику опорного напряжения, звено обратной связи, состоящее из двух последовательно соединенных резисторов, общая точка соединения которых подключена к второму входу модулятора, а один из выводов этого звена предназначен для соединения с выход1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известно устройство для управле ния стабилизированным преобразова телем, содержащее блок выделения

: основной гармоники пульсаций входного напряжения, задающий гейератор, регулятор фазового сдвига, два формирователя импульсов управления, усилитель,- сумматор, причем выход усилителя подключен к входу сумматора, выход последнего — к входу регулятора фазового сдвига, а вход усилителя вЂ,к выходу блока выделения основной гармоники, вторые

-входы усилителя и сумматора подключены к выходу для подключения источника управляющего напряженная L1 3. . Однако известное устройство не. реагирует на изменение среднего значения входного напряжения, в результате чего при значительных колебаниях входного напряжения выходное напряжение модулируется низкочастот-: ной составляющей входного напряжения.

Кроме того, в устройстве затруднено введение сигнала обратной связи, так как требуются дополнительные схемные решения.

Йзвестно также устройство для управления стабилизированным преобразователем, содержащее задающий генератор, генератор треугольного напряжения, компаратор, первый вход которого подключен к генератору треугольного напряжения, а второй к выходу компенсационного канала..

Компенсационный канал, входы которого подсоединены к первичному источнику, содержит последовательно соединенные умножитель напряжения и усилитель постоянного тока, вход

I ной клеммой преобразователя, и компенсирующее звено, предназначенное для подключения к клеммам источника питания, о т л и ч а ю щ е е с- я тем, что, с целью увеличения стабильности выходного напряжения,ком-. пенсирующее звено состоит из трех последовательно соединенных резисторов, причем точка соединения первого и второго резисторов подключена к другому выводу звена обратной связи, а точка соединения второго и третьего резисторов вЂ,к выходу источника опорного напряжения через цепочку, состоящую из последовательно соединенных

2 которого также подключен к источнику опорного напряжения {2 ).

Недостатками укаэанного устройст ва являются сложность канала компен-

5 сации и необходимость дополнительяйх схемных решений для введения, сигнала обратной связи.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления

)0: стабилизированным преобразователем, содержащее формирователь управляющих. импульсов, модулятор, первый вход которого подключен к генератору линейно изменяющегося напряжения,а

15 второй - к выходу усилителя, первый вход которого подключен к делителю . цепи обратной связи, а второй .- к источнику опорного напряжения, задаю-. щий генератор, выход которого подключен непосредственно к входу силового ключа. Генератор линейно изменяющегося напряжения,подключенный к источнику питания преобразователя, образует компенсационный

25 канал, так как скоРость наРастания его выходного напряжения изменяется в зависимости от величины вход-,ного напряжения, что ведет к изменению относительной длительности управляющих импульсов помимо цепи

ЗО обратной связи 33 3.

Недостатками данного устройства являются его относительная сложность и большая динамическая нестабильность выходного напряжения при

35 коммутациях в цепи нагрузки. Сложность устройства обусловлена наличием двух генераторовг задающего и линейно изменяющегося напряжения, усилителя в цепи обратной связи, gO триггера для запоминания состояния силового ключа. Большая динамичес-. кая нестабильность выходного напря- . жения преобразователя при комму1061232 тациях в цепи нагрузки обусловлена большой амплитудой напряжения линейно изменяющейся формы.и ограйиченным диапазоном изменения относительной длительности управляющих импульсов. 5

Цель изобретения — уменьшение динамической нестабильности выход- : ного напряжения стабилизированного преобразователя -и упрощение устрой - ства управления при высоком коэффи- щ циенте стабилизации.

Постоянная цепь по первому варианту достигается тем,.что в устройстве для широтно- импульсного управления стабилизированным преобразователем постоянного напряжения, содержащем формирователь управляЮ- щих импульсов, модулятор, первый. вход которого подключен к выходу сумматора, входы которого подсоединены к генератору линейно изменяющегося напряжения и к источнику.. опорного напряжения, звено Обратной связи, состоящее из двух последовательно соединенных резисторов, общая точка соединения которых подключена ко второму входу модулятора, а один из выводов этого звена предназначен для соединения с выходной клеммой преобразователя, и компенсирующее звено, предназначенное для подклк чения к клеммам источника питания, компенсирующее звено состоит иэ двух последовательно соединенных ре» зисторов, точка соединения которых подключена к другому выводу звена 35 обратной связи.

Поставленная цель по второму варианту достигается тем, что в. устройстве для широтно-импульсного управления стабИлизированным преоб- 4п разователем постоянного напряжения, содержащем формирователь управляющих импульсов, модулятор, первый .вход которого подключен к выходу, СумматОРа вхОды кОтОРОГО ПОдсОеди. .45 иены к генератору линейно изменяющегося напряжения и к источнику опорного напряжения, звено обратной- связи, состоящее из двух последователь= но соединенных резисторов, общая точка соединения которых подключена к второму входу модуЛятора, а один иэ.выводов этого звена предназначен для соединения с выходной клеммой преобразователя, и компенсирующее звено, предназначенное для подключения к клеммам источника питания, компенсирующее звено состоит из трех последовательно соединенных резисторов, причем точка соединения первого и второго резисторов подклю- 60 чена к другому выводу звена обратной связи, а точка соединения второго и третьего резисторов — к выходу источника опорного напряжения через цепочку, состоящую из последо- 65 вательно соединенных резистора и диода.

На фиг.1 приведен первый вариант функциональной схемы устройства управления, компенсирующее звено которого состоит из двух последовательно соединенных резисторов, на фиг.2кривые зависимостей приращения относительной длительности т управлякицих импульсов и нестабильности („, выходного напряжения преобразователя от изменения входного на фиг.3 второй вариант функциональной схемы устройства управления, компенсирующее звено которого состоит из трех последовательно соединенных резисторов. . Устройство 1 для широтно-импуЛьсного управления преобразователем

2 (Фиг.5) с выходным трансформатором. 3, выпрямителем 4 и Фильтром -5 содержит формирователь б управляющих импульсов, модулятор 7, сумматор 8, входы, которого подключены к генератору 9 линейно изменяющегося напря-. жения и источнику 10 опорного напряжения, звено 11 обратной связи,состоящее из резисторов 12 и 13, ком-. пенсирующее звено 14, состоящее из двух резисторов 15 и 16.

Для полной инвариантности (зави- . симости) выходного напряжения U . преобразователя от изменения входного E необходимо относительную дли- тельность у управляющих импульсов изменять по выражению

1 но е

Й) = — — i (1!

Е Kò +4 где Е „ V соответственно номинальные зна. чения входного и выходного напряжения преобразователяу

К вЂ” коэффициент трансформации. трансформатора Зр

dg = y - — отклонение отночр сительной длительности управляющих импульсов :

y =V„,/Е к — номинальное и . текущее значение у„у „ относительной Е. г длительности управляющих им,пульсов;

f = йЕ (Š— нестабильность входного напряжения, аЕ, аЧ вЂ” сбответственно отклонения вход-, ного и выходного напряжения от номинального значения.

1061232

40 v: (г

Ко К (Ео

V(„n

Кос — коэффициент усиления разомкнутой сис-(60 темы; — коэффициент передачи зве-, на обратной связи,"

На фиг. 2 кривой (представлена эависимОсть (1) для случая, кОРда на о Кт 1 °

Устройство осуществляет стабилизацию выходного напряжения V преобразователя не только за счет упИ равления по отклонению, но и управлением по возмущающему воздействию (отклонению входного напряжения Е) через линейное коммутирующее звено

14, достигая при этом частичной инвариантности. Это осуществляется следующим образом.

С сумматора 8 на один из входов модулятора 7 подается сумма сигналов V< с генератора 9 линейно

t 15 изменяющегося напряжения Ч и с м((н источника .10 опорного напряжения

VО„ На другой. вход модулятора 7 подается сумма. сигналов ч,"пропорциональных входному напряже- 20 нню Е преобразователя, снимаемого (." резистора 16 компенсирующего звена 14, и выходному напряжению V„, снимаемого с резистора 13 звена

11 обратной связи и резистора 16 25 компенсирующего звена 14.

В моменты равенства сигналов Ч

1( и V формируются фронты импульсов управления, при этом в интервалах времени, коГда сигнал V ( больше сигнала Ч", формируются импульсы управлен1я, отпирающие ключи преобразователя 2. В интервалах времени, когда сигнал V меньше сигнала V< кхчочи преобразовате-! 35 ля 2 закрыты, С модулятора 7 сигнал поступает на формирователь б управляющих импульсов, где производится его распределение по ключам преобразователя и усиление по мОщнОсти, Любое изменение входного напряжения Е через резистор 16 компенсирующего звена 14 воздействует на суммарный сигнал V",а следовательно, иа относительную длительность 45 управляющих импульсов, при .этом приращение относительной длительности л г управляющих импульсов, пропорционально изменению входного напряжения Е (фиг.2, кривая 6).Не- 50 стабильность, выходного напря, жения з Р . ((P +2 либо через сопротивления резисторов компенсирующего звена 14 и звена 11 обратной связи (индексы при сопротивлениях соответствуют номерам ре» зисторов, изображенных на. Фиг.1 и 3).

R .И (1 ) 16/12 13) По второму варианту устройство 1 для широтно-импульсного управления преобразователем 2 (фиг.3) с выходным трансформатором 3, выпрямителем

4 и Фильтром 5 содержит формирователь б управляющих импульсов, модулятор 7, сумматор 8, входы которого подключены к генератору 9 линейно изменяющегося напряжения и источнику 10 опорного напряжения, звено 11 обратной связи, состоящее из резисторов 12 и 13, компенсирующее звено

14, состоящее из трех резисторов 15, 16 и 17, и цепочку 18, состоящую иэ резистора 19 и диода 20.

Коэффициент передачи К компен(:$ сирующего звена при напряжении питаниЯ E 6 Е о беРетсЯ из УсловиЯ, что нестабильность f выходного напряжеиия V равна нулю при Е = Е и

Е Е о. .(л(л

1 ио an

КЗ„- 2.8,б - () т о mvп или через сопротивления резисторов

12 (6

° (6) Коэффициент передачи К„ компенсирующего звена при напряжении питания Е Ъ. Ео берется иэ условия, что нестабильность у" выходногО йапряY жения V равна нулю при Е =,Е

Е = Е..(1/ ° у.

К а НО

НО о(п

2 К,8 р (о щах

{71 или через сопротивления резисторов

V „- амплитуда (полный размах) линейно изменяющегося напряжения, При этом коэффициент передачи К кз компенсирующего звена определенный

1 из условия, что („= 0 при Е=Е,,равен в

1061232

Р и К

12 1Ь 19 П 19)(6 16 12 1f % 13 % 15 з <>) <1Rgg(9 2 МЬ ц (е) Фиа2

Нестабильность f„ выходного на5 пряжения в этом случае составляет -(8+f У вЂ”, (9!

У- (+ ЯК;,Ы„ а при

Яр4Е46 х .ю У (1 Р +1 f! Е„,„

На фиг. 2 приведены зависимости. нестабильности выходного напряже: ния от изменения входного для пре- образования с .коэффициентом усиления К„= 20, Е; „ = 1,2 Е„, Е „.„= 0,8 Е©, где кривая - соот. ветствует случаю, когда отсутствует компенсирующее звено, кривая „ - -.25 при наличии линейного компенсирую, щего. звена, кривая,", — с изменяющимся коэффициентом передачи компенсирующего звена.

Hs приведенных зависимостей следует, что при изменении входного напряжения на + 20 / от номинального значения максимальная нестабильность выходного напряжения У.„ составляет для преобразователя: без компен-. сирующего звена . 1%, с линеййым компенсирующим звеном 0,2%, с изменяющимся коэффициентом передачи компенсирующего канала 0,005В, и коэффициент стабилизации K = / „ равен более 2000.

Кроме того, преобразователи с ограниченным диапазоном изменения Длительности импульсов управления,каким является прототип, не могут работать в режимах, близких к холостому ходу, когда ток в сглаживающем . дросселе становится прерывистым,.так как зто приводят к значительному увеличению выходного напряжения.

1061232

Тираж 687 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж -35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель Н. Савинова

Редактор N. Келемеш Техред С.Мигунова Корректор:A. Дзятко Заказ 10056/56