Способ управления системой вторичного электропитания и устройство для его осуществления

 

1. Способ управления системой вторичного электропитания, состоящей по меньшей мере из двух однотипных транзисторных преобразовательных ячеек с обратным включением диода, подключенных силовыми входами к входнь1м выводам, а силовыми выходами к выходным выводам, при котором включают силовой транзистор каждого преобразователя через равные интерг . валы времени, формируют линейно нарастающее напряжение, пропорциональное току силовой цепи транзистора каждой преобразовательной ячейки, сравнивают его с опорным напряжением и выключают силовой транзистор в момент их равенства, измеряют напряжение на выходных выводах, сравнивают его с эталонным напряжением. вьиеляют сигнал рассогласования и усиливают его, формируя сигнал обратной связи, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа управления и повьшения его надежности , указанным сигналом обратной связи воздействуют на указанное формирование линейно нарастающего напряжения , увеличивая скорость его нарастания при увеличении напряжения на выходных выводах и уменьшая скорость нарастания при уменьшении напряжения на выходных выводах. 2. Устройство для управления системой вторичного электропитания, i состоящей по меньшей мере из двух однотипных транзисторных преобра (Л зовательных ячеек с обратным включением диода, подключенных силовыми входами к входным выводам, а силовыми выходами - к выходным выводам, 1содержащее делитель напряжения, усилитель цепи обратной связи и источник эталонного напряжения, подключенСП ный выходом к первому входу усилитео ля цепи обратной связи, вторым вхо3i ;О дом подключенного к выходу делителя напряжения, подключенного входом к выходным выводам, причем каждая преобразовательная ячейка содержит силовой транзистор и датчик тока, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повьш1ения его надежности, каждая преобразовательная ячейка снабжена задакодда генератором, шлполненным на двухбазовом диоде с включенным между эмиттером и первой базой емкостным делителем, транзисторным формирователем сигналов управления, пороговым элементом и полевьм тран

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А (19) (!1) 1!51) G 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3619990/24-07 (22) 13.07.83 (46) 15.04.85. Бюл. Р 14 (72) Б.З. Курчик, А.С. Лашков, И.А. Подлиск и Ю.П. Борисенко (71) Ленинградский электротехничес.кий институт связи им.проф,M.À.Áîí÷Бруевича (53) 621.316. 722. 1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 541160, кл. G 05 Р 1/56, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР

В 951264, кл. С 05 F 1/56, 1982.

3. Антонов И.N. Глебов Б.А. и др

Пути увеличения мощности транзисторных ВИП. Сб."Современные задачи преобразовательной техники", ч. 4, Киев, ИЭД АН УССР, 1975,с. 352-359. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕИОЙ

ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ управления системой вторичного электропитания, состоящей по меньшей мере из двух однотипных транзисторных преобразовательных ячеек с обратным включением диода, подключенных силовыми входами к входным выводам, а силовыми выходами— к выходным выводам, при котором включают силовой транзистор каждого преобразователя через равные интер-, валы времени, формируют линейно нарастающее напряжение, пропорциональное току силовой цепи транзистора каждой преобразовательной ячейки, сравнивают его с опорным напряжением и выключают силовой транзистор в момент их равенства, измеряют напряжение на выходных выводах, сравнивают его с эталонным напряжением, выделяют сигнал рассогласования и усиливают его, формируя сигнал обратной связи, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения способа управления и повышения его надежности, укаэанным сигналом обратной связи воздействуют на указанное формирование линейно нарастающего напряжения, увеличивая скорость его нарастания при увеличении напряжения на выходных выводах и уменьшая скорость нарастания при уменьшении напряжения на выходных выводах.

2. Устройство для управления системой вторичного электропитания, состоящей по меньшей мере из двух однотипных транзисторных преобразовательных ячеек с обратным включе. нием диода, подключенных силовыми входами к входным выводам, а силовыми выходами — x выходным выводам, содержащее делитель напряжения, усилитель цепи обратной связи и источник эталонного напряжения, подключенный выходом к первому входу усилителя цепи обратной связи, вторым входом подключенного к выходу делителя напряжения, подключенного входом к выходным выводам, причем каждая преобразовательная ячейка содержит силовой транзистор и датчик тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства

H повышения его надежности, каждая преобразовательная ячейка снабжена задающим генератором, выполненным на двухбазовом диоде с включенным между эмиттером и первой базой емкостным делителем, транзисторным формирователем сигналов управления, пороговым элементом и полевым тран1150619 зистором, а укаэанный датчик тока выполнен на трансформаторе тока, при чем выход транзисторного формиро- вателя сигналов управления подключен к базе указанного силового транзистора, общая точка емкостного делителя подключена к входу транзисторного формирователя сигналов управления и одному из выводов порогового элемента, другой вывод которого подключен к одному из выводов вторичной обмотки трансформатора тока, первичная

Изобретение относится к электро--, технике и может быть использовано в источниках электропитания аппара" туры связи.

Известен способ комбинированного 5 управления преобразователем, при котором силовой транзистор включают через равные интервалы времени, формируют контролируемое напряжение с амплитудойу пропорциональной вели тине входного напряжения ч в момент равенства его с опорным выключают силовой транзистор (1) .

Недостаток известного способа— ограниченные функциональные воэмож" 15 ности, поскольку этот способ не может быть применен без изменений для уп равления транзисторными преобразователями напряжения при стабилизации Выходного напряжения нескольких преобращ зователей, работающих на одну нагруэкуе

Наиболее близким техническим реше гием к предложенному является способ управления системой вторичного 25 электропитания, состоящей по меньшей мере из двух однотипных транзисторных преобразовательных ячеек с обратным включением диода, подклю ченных силовыми входами к входным щ выводам, а силовыми выходами — к вы1 ходным выводам, при котором включают силовой транзистор каждого преобразователя через равные интервалы времени, формируют линейно нарастающее напряжение, пропорциональное току силовой цепи транзистора каждой преобразовательной ячейки, сравни" вают его с опорным и выключают сило; обмотка которого подключена между эмиттером силового транзистора и общей шиной, соединенной с другим выво дом вторичной обмотки трансформатора тока, задающим генератором и транзисторным формирователем сигналов управления, а третья обмотка трансформатора тока подключена между стоком и истоком полевого транзистора, соединенного затвором с выходом усилителя цепи обратной связи. вой транзистор в момент их равенства, измеряют напряжение на выходных выводах, сравнивают его с эталонным напряжением, выделяют сигнал рассогласования и усиливают его формируя сигнал обратной связи.

Недостаток известного способа состоит в сложности и низкой надежности, поскольку в системе необходим один ведущий преобразователь, управляемый от отдельного широтноимпульсного модулятора. При выходе иэ строя ведущего преобразователя происходит отказ всей системы электропитания.

Цель изобретения - упрощение способа управления системой вторичного электропитания и повышение его надежности.

Цель достигается тем, что согласно способу управления системой вторичного электропитания, состоящей по меньшей мере иэ двух однотипных транзисторных преобразовательных ячеек с обратным включением диода, подключенных силовыми входами к входным выводам, а силовыми выходами - к выходным выводам, при котором включа. ют силовой транзистор каждого пре" образователя через равные интервалы времени, формируют линейно нарастающее напряжение, пропорциональное току силовой цепи транзистора каждой преобразовательной ячейки, сравнивают его с опорным напряжением и выключают силовой транзистор в момент их равенства, измеряют напряжение на выходных выводах, сравнивают его с эталонным напряжением, выделяют

150619 4

1 (t <,<} силовой транзистор выклК<чается. Следовательно, (62

40. Е

7 Ф °

L, (2}

Этот изменяющийся во времени ток преобразуется в линейно нарастающее напряжение.

Поскольку преобразование тока транзистора в напряжение производят, как правило, с помощью активного сопротивления, то величина линейно нарастающего напряжения П на резисторе Rr определяется соотношением сигнал рассогласования и усиливают его, формируя сигнал обратной связи, указанным сигналом обратной связи воздействуют на укаэанное формирование линейно нарастающего напряжения,. увеличивая скорость его нарастания при увеличении напряжения на. выходных выводах к уменьшая скорость нарастания при уменьшении напряжения на выходных выводах.

Сущность предлагаемого способа управления состоит в следующем.

"Для каждого преобразователя полярноинвертирующего типа, работающего в

В режиме прерывистого тока реактора, напряжение .на выходных выводах опре" деляется уравнением (3) . (E < ) за (1) н 2Т, I„T где E — напряжение питания преобра» зователя, — длительность включенного состояния силового транзистора, Т вЂ” период коммутации силового транзистора, Ir, - ток нагрузки, - индуктивность первичной об1 мотки реактора.

Если I> неизменно, то условием стабилизации выходного напряжения является Е < < const, причем независимо изменяться может только величина Е

Очевидно, что величина тока, протекающего в силовой цепи преобразователя, зависит от приложенного напряжения f и определяется соотношением

U = iR= — — R

1 L (3) <

Это линейно нарастающее напряжение сравнивается с опорным напряжением

U и в момент их равенства

Е <, ††-1 const

U«<< " Ь (4)

R, при неизменных значениях У а, Ьg и QДля повышения точности стабилизации напряжения при изменении тока нагрузки выходное напряжение сравнивают с эталонным напряжением и усиленным сигналом рассогласования управляют скоростью изменения во времени контролируемого напряжения rryreM изменения величины R, таккак скорость

15 изменения во времени контролируемого напряжения равна

dU» Е. (5)

dt L1 4

20 Следовательно, изменение Rr приво. дит к изменению скорости нарастания контролируемого напряжения Ок.

Таким образом, при изменении

R, и E const обратно пропорционально изменяется длительность интервала о

Прн работе таких преобразователей на одну общую нагрузку напряжения на выходах преобразователей рав30 ны П <,<"0«<, так как они включены параллельно, тогда их выходные то" ки распределятся в соответствии с (1) в зависимости от иидуктивности первичных обмоток реакторов:

35 I 1 I L D const

<< < l <

Отсюда

D, D D

I«. I„,: т„—: —: —, (Z) .1 1

Следовательно, равенство токов, протекающих в нагрузке от различных источников, обеспечивается равен- . ством индуктивностей первичных обмоток реакторов.

Предложенный способ стабилизации напряжения является, по существу, комбинированным способом стабилизации по двум каналам. по возмуще-.

50 нию и по отклонению. Стабилизация выходного напряжения осуществляет",. ся путем стабилизации амплитудного значения линейно нарастающего напряжения, равного Ug i rRy при R1

= const u i t — это регулирование

° Е по возмуще . Изменение R в функции от величины выходного напряжения преобразователя R1 f (Urr) — эт

1150619

S5 канал регулирования по отклонению.

Совместное действие двух каналов позволяет при изменении входного напряжения получить очень высокий коэффициент стабилизации выходного напряжения, приблизительно пропорциональный произведению коэффициен" тов стабилизации по каждому из каналов.

На фиг. 1 представлены временные диаграммы, поясняющие сущностЬ предложенного способа управления.

На фиг. 1 i — ток вторичной обмотки реактора (трансформатора) преобразователя, с,, 1, > — длитель,л л л ности отдельных этапов работы преобразователя в режиме прерывистого тока реактора.

Таким образом, предложенный способ позволяет обеспечить равномерное распределение токов между преобразовательными ячейками системы вторичного электропитания беэ применения специальной ведущей преобразовательной ячейки и широтно-импульсного модулятора, что приводит к существенному упрощению способа, Известно устроиство для осуществления управления системой вторичного электропитания, содержащее в каждом преобразователе устройство регулирования выходного напряжения и устройство ограничения выходного тока на заданном уровне (3) .

Недостатки такого устройства неравномерное распределение токов между преобразователями, низкая точность стабилизации преобразователей, работающих.при малой величине выходного тока, сложность системы управления.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство управления системой вторичного электропитания, состоящей по меньшей мере из двух однотипных транзисторных ячеек с обратным включением диода, подключенных силовыми входами к входным выводам, а силовыми выходами — к выходным выводам, содержащее делитель напряжения, усилитель цепи обратной связи и источник эталонного напряжения, подключенный выходом к первому входу усилителя цепи обратной связи, вторым входом подключенного к выходу делителя напряжения, подключенного вхо5

2О

ЗО

40 дом K выходным выводам, причем каждая преобразовательная ячейка содер-. жит силовой транзистор и датчик тока (2j .

Недостатки известного устройства— сложность и низкая надежность, обусловленая наличием ведущей преобразовательной ячейки и широтно-импульсного модулятора, так как отказ одного из них приводит к отказу всей системы.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение его надежности.

Цель достигается тем, что в устройстве для управления системой вторичного электропитания, состоящей по меньшей мере из двух однотипных транзисторных преобразовательных ячеек с обратным включением диода, подключенных силовыми входами к входным выводам, а силовыми выходами к выходным выводам, содержащее делитель напряжения, усилитель цепи обратной связи и источник эталонного напряжения, подключенный выходом к первому входу усилителя цепи обратной связи, вторым входом подключенного к выходу делителя напряжения, подключенного входом к выходным выводам, причем каждая преобразовательная ячейка содержит силовой транзистор и датчик тока, каждан преобразовательная ячейка снабжена задающим генератором, выполненным. на двухбазовом диоде с включенным между эмиттером и первой базой емкостным делителем, транзисторным формирователем сигналов управления, пороговым элементом и полевым транзистором, а укаэанный датчик тока выполнен на трансформаторе тока, причем выход транзисторного формирователя сигналов управления подключен к базе указанного силового транзистора, общая точка емкостного делителя подключена к входу транзисторного формиро" вателя сигналов управления и одному иэ выводов порогового элемента, другой вывод которого подключен к одному из выводов вторичной обмотки трансформатора тока, первичная обмотка которого подключена между эмиттером силового транзистора и общей шиной, соединенной с другим выводом вторичной обмотки трансформатора тока, задающим генератором и тран" зисторным формирователем сигналов управления, а третья обмотка транс» 50619 форматора тока подключена между сто= ком и истоком полевого транзистора, соециненкого затвором с выходом усилителя цепи обратной связи.

На фиг. 2 представлена схема 5 устройства для управления системой. вторичного электропитания.

Система электропитания состоит из двух транзисторных ячеек (преобразователей) 1 и 2 с обратным включением диода, нагрузки 3, делителя выходного напряжения 4, источника опорного напряжения 5 и усилителя обратной связи 6. Каждый преобразователь содержит задающий генератор 7 15 выполненный на двухбазовом диоде 8 и емкостном делителе, состоящем из последовательно соединенных конденсаторов 9. Выход задающего генератора подключен к входу формиро- 20 вателя сигналов управления 10, выход которого подключен к базе силового транзистора блока 11, в котором гакже содержится силовой трансформатор (реактор), а между. эмиттером силового транзистора и общим прово- дом включена. первая обмотка 12 трансформатора тока 13, вторичная обмотка 14 которого одним выводом подключена к одному из входов порого- 3g вого элемента 15, а вторым выводомк общему проводу. Второй вход элемента 15 подключен к выходу генератора ?. Вход усилителя обратной связи 6 подключен к выходам делителя 4 и источника опорного напряжения 5. Выход усилителя 6 подключен к переходу исток-- затвор полевого транзистора 16, сток и исток которого подключены к обмотке 17 @ трансформатора тока 13. Выходной делитель 4 подключен параллельно сопротивлению нагрузки на выходе фильтров, подключенных к выходам силовых трансформаторов (реакторов) с выпрямительным диодом, Рассмотрим работу устройства в установившемся режиме, начиная с момента, когда конденсаторы 9 разряжены. В этот момент формиро ватель 10 включает силовой тран зистор блока » . Появляется ток в коллекторной цепи транзистора, который проходит через обмотку 12 трансформатора тока 13. Величина

55 этого тока меняется во времени и преобразуется в напряжение ка вторичной обмотке 14 трансформатора 13.

Зто напряжение сравнивается на пороговом элементе 15 с величиной напряжения в точке соединения конденсаторов 9, которое линейно нарастает (конденсаторы генератора 7 заряжаются), и при достижении разностью этих напряжений порогового напряжения диода 15, он открывается и форсирует заряд нижнего конденсатора 9. При этом увеличение напряжения на нижнем конденсаторе .9 вызывает формирование сигнала управлекия в блоке

10, который закрывает транзистор блока 11. Так как к третьей обмотке 17 K eH K H (cToK -- исток) полевого транзистора 16, который, обладая активным сопротивлением, пересчитанным в первую 12 и вторичную 14 обмотки через коэффициент трансформации, влияет на скорость изменения тока в силовой цепи и, соответственно, скорость изменения напряжения на обмотке 14. Величина сопротивления канала транзистора 16 зависит от усиленной в усилителе 6 разности между напряжением источника опорного напряжекия 5 и напряжением выходного делителя 4. TBK как скорость изменения тока силовой цепи зависит от приложенного напряжения, а скорость изменения во времени преобразованного тоха в напряжение на вторичной обмотке 14 зависит к тому же, от величины сопротивления какала транэкстора 16, время, за которое достигается по" роговое напряжение на элементе 15, зависит от входного и выходного напряжений. Таким образом, воздействуя на скорость изменения во времени напряжения на обмотке 14, можко осуществлять регулирование выходного напряжения и стабилизацию его при помощи цепи обратной связи, состоящей из делителя 4, усилителя 6, источника опорного напряжения 5 и транзистора 16.

Равномерное распределение мощностей между преобразователями с обратным включением диода обеспечи" вается режимом прерывистого тока реак. тора при выполнении условия равенства икдуктивностей первичных обмоток реактора, при существенном упрощении устройства по сравнению с прототипом и повьипения его надежности, так как все преобразовательные ячейки являются независимыми.

ll5Îá!9

ВНИИПИ Заказ 2143/37 ТиРаж 863 Подписное

Фнлмел ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная, 4