Устройство для управления многоячейковым преобразователем напряжения

 

УСТРОЙСТВО-ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОЯЧЕЙКОВЬМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НАПРЯЖЕНИЯ , содержащее задающий гене-, ратор, первый выход которого предназ начен для подключения к первому управляющему входу первой ячейки преобразователя и соединен с первыми входами двухканального фазосдвигаюmer 3 блока, и m элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые и третьи входы двухканального фазосдвигающего блока соответственно соединены с прямыми и инверсными младшими разрядами формирователя кода управления, первые выходы двухканального фазосдвигающего блока предназначены для подключения к первым управляющим входам втордй ячейки преобразователя, выходы элементов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ Предназначены для подключения к первым у правлякщнм J входам третьих ячеек преобразователя, охгл и чающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и повышения КПД, оно снабжено регистром, задающий генератор содержит последовательно соединенные задатчик частоты и 1с -разрядный счетчик , выход старшего разряда которого является первым выходом задакшего генератора, а выходы младших разрядов через элемент И соединены с вторым выходом Зсщающего генератора, двухканальный фазосдвигающий блок содержит два 1с -разрядных счетчика, выходы старших разрядов которых являются первыми вьисодами двухканального фазосдвигающего блока, выходы младших разрядов счетчиков через элементы И соединены с вторыми выходами двухканального фазосдвигающего блока, его первым входом являются I объединенные входы разрешения записи (Л информации счетчиков, информационные входы которых являются :соответственно вторыми и третьими входами двухканального фазосдвигающего блока, причем второй выход задающего генератора предназначен для подключения к вторым управляющим входам первой и .третьих ячеек преобразователя, вторые выходы двухканального фазо ч1 сдвигающего блока предназначены для ю to подключения к вторым управляющим, входам второй ячейки преобразователя, тактовые входы счетчиков двухканальоо ного фазосдвигающего блока подключены к выходу задатчика частоты за00 дающего генератора, первый выход котррогоСоединен с входом разрешения записи регистра, информационные вхоjDoa . которого соединены с стаЕйиими разрядами формирователя кода управле иия, а выходы - с вторыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ HSOEiPETEHHA И ОТКРЫТИЙ (21) 3512568/24-07 (22) 17.11 ° 82 (46) 07.02 ° 84. Бюл. М 5 (72) В.A. Скворцов и A.Â. Шарапов (7l) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621 314 ° 27(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 942241, кл» Н 02 P 13/16 1980 °

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 3450990/24-07, кл, Н 02 P 13/16, 1982. (54) (57) УСТРОЙСТВО. ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНО1 ОЯЧЕЙКОВИИ ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЕИ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее задакщий гене", ратор, первый выход которого преднаэ. начен для подключения к первому управляющему входу первой ячейки преобразователя и соединен с первыми входами двухканального фазосдвигающего блока, и .rn элементов ИСКЛЮЧШЩЕЕ ИЛИ, вторые и третьи входы двухканального фаэосдвигакицего блока соответственно соединены с прямыми и инверсными младшими разрядами формирователя кода управления, первые выходы двухканального фазосдвигающего блока предназначены для подключения к первым управляющим входам вторбй ячейки преобразователя, выходы элементов ИСКЛЮЧАМЦЕЕ ИЛИ предназначены для подключения к первым управляющим входам третьих ячеек преобразователя, о л .и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и повышения КПД, оно снаб»

„„SU„„! 072238 А жено регистром, задающий генератор содержит последовательно соединенные аадатчик частоты и Ф -разрядный счетчик, выход старшего разряда которого является первым выходом задающего генератора, а выходы младших разрядов через элемент И соединены с вторым выходом задающего генератора, двухканальный фазосдвигающий блок содержит два Ф -разрядных счетчика, выходы старших разрядов которых являются первыми выходами двухканального фаэосдвигающего блока, выходы младших разрядов счетчиков через элементы И соединены с вторыми выходами двухканального фаэосдвигающего блока, его первым входом являются объединенные входы разрешения записи информации счетчиков, информационные входы которых являются:соответственно вторыми и третьими входами двухканального фазосдвигающего блока, причем второй выход задающего генератора предназначен для подключения к вторым управлякщим входам первой и третьих ячеек преобразователя, вторые выходы двухканального фаэосдвигающего блока предназначены для подключения к вторым управлякицим входам второй ячейки преобразователя тактовые входы счетчиков двухканального фазосдвигакщего блока подключены к выходу задатчика частоты задающего генератора, первый выход которого соединен с входом разрешения (записи регистра, информационные вхо .ды которого соединены с старшими разрядами формирователя кода управления, а выходы — с вторыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

1072238

2 фазосдвигающий блок содержит два Кразрядных счетчика, выходы старших разрядов которых являются первыми выходами двухканального фаэосдвигающего блока, выходы младших разрядов счетчиков через элементы И соединены с вторыми выходами двухканального фаэосдвигающего блока, его первым входом являются объединенные входы разрешения записи информации счетчиков, информационные входы которых являются соответственно вторыми и третьими входами двухканального фаэо сдвигающего блока, причем второй вы-, ход задающего генератора предназначен для подключения к вторым управляющим входам первой и третьих ячеек преобразователя, вторые выходы двухканального фаэосдвигающего блока предназначены для подключения к вторым управляющим входам второй ячейки цреобразоватсля, тактовые входы счетчиков двухканального фазосдвигающего блока подключены к выходу задатчика частоты задающего генератора, первый выход которого соединен с входом разрешения записи регистра, информационные входы которого соединены с tn старшими разрядами формирователя кода управления, а выходыс вторыми входами элементов ИСКЛЮЧИСЩЕЕ ИЛИ °

На фиг.1 приведена блок-схема преобразователя напряжения с многозонной импульсной модуляцией с устройством для управления; на фиг.2 и

3 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Многоячейковый преобразователь напряжения с многозонной импульсной модуляцией содержит последовательно соединенные между собой нерегулируемые ячейки 1, плавно регулируемую ячейку 2 и дискретно регулируемые ячейки 3, к выходу которых через фильтр 4 подключена нагрузка 5, а к входу — источник б постоянного напряжения. Управляющие входы ячеек 1 связаны с задающим генератором 7, содержащим sagатчик 8 частоты, k--разрядный двоичный счетчик 9 и элемент И 10. Управляющие входы ячейки

2 связаны с двухканальным фаэосдвигающим блоком 11, содержащим fc -разрядные двоичные счетчики 12 и 13 и элементы И 14 и 15. Управляющие вхо-. ды ячеек 3 через элементы ИСКЛЮЧИЯКЕЕ

ИЛИ 16 и запоминающий регистр. 17 подключены к выходам старших разрядов формирователя 18 управляющего кода, прямые и инверсные выходы младших k-разрядов которого подключены соответственно к информационным входам счетчиков 12 и 13.

На диаграммах (фиг.2 и 3) приведены импульсы 19 на первом выходе задакщего генератора 7, импульсы 20

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразованию и регулированию переменного и постоянного напряжений, и может найти применение в амплитудных модуляторах, усилителях мощности, системах

5 электропитания аппаратуры средств связи и радиоэлектроники.

Известно устройство для управления преобразователем напряжения с многоэонной импульсной модуляцией, содержащее задающий генератор, двухканальные фаэосдвигающие блоки f13

Недостатком данного устройства является сложная схема управления и уменьшение диапазона регулирования 15 за счет появления .нерегулируемых пауз на время рассасывания носителей s транзисторных ключах преобразовательных ячеек."

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для управления многоячейковым преобразователем. напряжения с многоэонной импульсной:модуляцией, содержащее задающий генератор, пер- . .вый выход которого предназначен для подключения к первому управляющему . входу первой ячейки преобразователя и соединен с первыми входами двухканального фазосдвигающего блока и в элементов ИСКЛОЧА11цЕЕ ИЛИ, вторые и третьи входы двухканального фазосдвигающего блока соответственно соединены с прямыми и инверсными младшими разрядами формирователя кода управления, первые выходы двух-. канального фазосдвигающего ьдока предназначены для подключения к первым управляющим входам второй ячейки преобразователя, выходы элементов

HCKJIRHMOIQEE ИЛИ предназначены для 40 подключения к первым управляющим входам третьих. ячеек преобразователя (2 °

Недостатком устройства является снижение диапазона регулирования и 45

КПД За счет появления нерегулируемых пауз и сквозных токов на время рассасывания неосновных носителей из области базы транзисторных ключей преобразовательных ячеек. 50

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования н повышение КПД

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления многоячейковым преобразователем напряжения с многозонной импульсной модуляцией, снабжено регистром, задающий генератор содержит последова. тельно соединенные задатчик частоты и 1с- разрядный счетчик, выход стар- 60

mего разряда которого является первым выходом задающего генератора, а выходы младших разрядов через элемент И соединены с вторым выходом задающего генератора, двухканальный 65

1.072238

65 на втором выходе задающего, генератора 7, импульсы 21 - 24 на выходах двухканального фазосдвнгающего узла соответственно, сигналы 25 н 26 на выходах двух старших раэрядов формирователя 18, сигналы 27 и 28 на выходах эапоминакщего регистра 17, управляющие сигналы 29 и 30.дискретно регулируемых ячеек 3, напряжение 31 на выходе преобразователя до фильтра

4, аналоговый сигнал 32, эквивалентный управляющему коду.

Устройство работает следующим;образом.

При счете импульсов задатчика 8 . частоты на выходе старшего разряда счетчика 9 формируются импульсы 19, которые, управляя ячейками .1, создают на нагрузке неуправляемый уровень 0© . Элемент 10 формирует импульс 20 подготовки выключения, поступающий на баэо-коллекторный лереход и обеспечивающий предварительное рассасывание избыточного заряда из области фазы транзисторов ячейки преобразователя перед их выключением. Аналогичные импульсы 21 — 24 формируются на выходах двух каналов блока 11 с той разницей, что при . нарастании управляющего кода на выходах младших, В -разрядов формирователя 18 импульсы 21 и 22 сдвигаютоя в сторону опережения, а импульсы 23 и 24 — в сторону отставания относительно импульсов 19 и 20. Установка ,счетчиков 12 и 13 в состояния, соответствующие прямому и обратному коду младших « -разрядов формирователя 18, осуществляется по заднему фронту импульсов 19 один раз за пе-. риод задающего генератора. Алгоритм управления ячейкой 2 выбран таким, что в интервалы времени, когда импульсы 21 и 23 синфаэны между собой и с сигналом задающего генератора, ЭДС ячейки отрицательна. В интервалы времени, когда импульсы 21 и 23 синфаэны между собой, но противофазны с импульсами. 19, ЭДС ячейки положительна. Если импульсы 21 и 23 противофазны, выходное напряженйе ячейки равно нулю. Такой алгоритм . обеспечивает на нагрузке 5 регулирование напряжения с однополярной реверсивной широтно-импульсной мОдуляцией в пределах двух зон.

Управляющий код старших разрядов формирователя 18 (сигналы 25 и 26) переписывается на выход запоминающего регистра 17 (сигналы 27,. 28) также раз в период по заднему Фронту импульсов 19 задающего генератора 8.

Элементы 16 осуществляют реверс фазы напряжения задающего генератора 7 в течение интервалов времени, когда сигналы на выходе эапоминфо ° .щего регистра 17 имеют единичное значение, формируя на управлянщих входах дискретно регулируемых ячее

3 сигналы 29 и 30. Алгоритм управле ния ячейками 3 такой,.что если управляющий сигнал синфазен с импуль сами 19 задающего генератора, ЭДС ячейки отрицательна, если сигналы

29 и 30 и импульсы 19 противофазны, ЭДС ячейки положительна.. Введение запоминающего регистра 17 привело

О к совмещению моментов переключения транзисторных ключей ячеек 1 и 3,. что дало возможность испольэовать для них один и тот же импульс 20 подготовки выключения.

15 Поясним формирование результирующего напряжения 31 при воздействии сигнала 32. Момент времени tz соответствует нулевому коду. формирователя 18. Все регулируемые ячейки 2 и 3

Я находятся в режиме полной вольтоотбавкн (выходное напряжение равно

U -4U--0, где 0 — ЭДС ячейки 2) . -В . интервале, времени to- + ячейка 2 осуществляет плавное ШЙИ-регулирова25 ние в двух зонах, обеспечивая рост выходного напряжения до уровня Uo -2 .

В момент времени 1 переключается в режим вольтодобавки дискретно ре- гулируемая ячейка с ЭДС 0 (ее управgg ляющий сигнал 27), а ячейка 2 переходит в режим полной вольтоотбавки (код младших Ф -разрядов формирова теля 18 снова становится нулевым) .

В интервале. времени t — 4 плавное

РегулиРование выходного йапряжения до уровня Уа осуществляется эа счет ячейки 2. В момент времени t в ре-,, жим вольтодобавки переключается ячейка 3 с ЭДС 20 (ее управляющий сигнал 30) а ячейка 2 и ячейка 3 с

4() ЭДС, равной 0, переходят в режим полной вольтоотбавки. С момента времени t> обе ячейки 3 работают в режиме вольтодобавки, а момент времени 4+ соответствует максимальному

45 напряжению на нагрузке, когда ЭДС всех ячеек l - 3 включены согласно.

Таким образом, при изменении кода управляющего сигнала от нулевого до максимального значения на выходе у преобразователя реализуется многозоиная импульсная модуляция, при которой регулирование осуществляется в комплексе: по амплитуде дискретно по зонам (в данном примере реализует53 ся 8 зои) и плавно в каждой дискрет" ной зоне с помощью ШИИ.

В зависимости от числа разрядов

;счетчиков 9, 12 и 13, к которым под° ключены входы элементов 10, 14 и 15 меняется длительность импульсов подготовки выключения. При подаче на трехвходовой элемент И сигналов трех разрядов счетчика íà его выходе формируется импульс подготовки с дли-, тельностью, равной 1/16 периода им1072238 пульсов задающего генератора 7. При подключении следующего входа длительность импульса подготовки уменьшится вдвое. Таким образом, регулируя число входов логического элемента И, можно сформировать импульс

5 подготовки по длительности, достаточной для рассасывания неосновных носителей из области базы транзисторных ключей.

Использование режима подготовки выключения транзисторов позволяет улучшить технико-энергетические показатели преобразователя путем расширения диапазона регулирования и

КПД как при максимальных, так и при минимальных значениях тока нагрузки.

Введение запоминающего регистра сокращает число блоков подготовки выключения до трех в преобразователе с многоэонным регулированием. Формирование управляющих сигналов с помощью счетчиков реализует блоки подготовки выключения на логических элементах и обеспечивает высокую надежность устройства,а также хорошую технологичность его изготовления.

sovzzss

1072238

Составитель В. Миронов

Редактор Н. Стащишина Техред Л.Мартяшова Корректор О. Билак

Заказ 142/50 Тираж бб7 Подписное

> ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская йаб., д, 4/5 ,Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4