Ключевой стабилизатор
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (51) 4 G 05 F 1/595 ф !
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3706604/24-07 (22) 02.03.84 (46) 07.02.88. Бюл. t; 5 (72) В.И.Хандогин и Н.И.Стуковнин (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Заявка Франции 9 2290079, кл. Н 02 М 3/335, 1976.
Авторское свидетельство СССР
N 890530. кл. H 02 M 3/335, 1981.
Электронная техника в антомлтикс .
Под ред. Ю.И.Конева. M.: Советское радио, вып. 11, 1980, с. 140-144.
Алексеенко А.Г. Основы микросхемотехники. M. Советское радио, 1977.
Преобразование информации в аналого-цифровых вычислительных устройствах и системах./ Под ред. Г.М.Пет рова. М.: Машиностроение, 1973, с. 360. (54) (57) 1. КЛЮЧЕВОЙ СТАБИЛИЗАТОР, состоящий из Ч преобразовательных ячеек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных инвертора с управляющим входом, трансформатора, выпрямителя, фильтра и (N-1) регулирующих ключей, причем выходы преобразовательных ячеек соединены последовательно и подключены к выходным выводам, и усилителя сигнала ошибки, подключенного черс.э узе..l сравнения к выходу резистивного делителя, входом подключеftHol к .ив ходным выводам, а входы преобрлэова. тельных ячеек соединены плрлл:Ii.l;HHî и подключены к входным выводам, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения, в него введены гене— ратор тактовых Ifhflfy.<ьсов, преобразователь врем HHblx IIHтервалов, многофазный задл1опн и I ел ра тор, к1иоч евой регулятор с vllD л в11я<ощ«м входом и К широтно 11мпуч11)(ных моду.<1я f орс в > один из входов к.<жаогo 113 которых подключен к выходу усилителя сиг 2. Стабилизалор Ilo и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что при количестве преобразовательных ячеек равном двум преобразователь временных интервалов состоит из D-триггера, трех двухвходовых элементов И, элемента НЕ и трехвходоного элемента И, причем входы перв< го двухнходового эл<-меHTB И соединены соответственно с первыми Bxop Bhff f втор о г 1 и третьего двухвходовых элементов 1 и подключены к входам преобрлзовлтсля временных интервалов, выхо,l и< рв<.го днунходового элемента И подключен к первому входу трехвходоного элемента И, а к D-входу D-тр11ггерл — loрез - ле11ент НЕ, два других вхс д-f гр" хвхо11овогп элемс.нта И сое,в<неrff. с< о11«т< 1венно 13723 i 4 20 (и !;Tоро(n»lf > р(гьег .- )>(ементов (1, Вторые Входы f(nTñ (к Г.)с. ?1>не«(I>I >1 подк.(ючены к оцн -. (у»», . в . !)- гltitl I ера., С вЂ” Вход >to Tn— >}О(r jt;:, i >1:.<1(- II i, < » Ран t>><К)Щ(",IУ 1)ХОДУ!!3обрст< fili< Относит Г «(f. ).IE KTpo ТЕ Хl!1> К(., 13 I а< Г II Г>< 1 И К В ГОP?1 I HЬI t Ii( т(!(>«fttf .1«t If!I T;I!I?(«I, lt может быть ис,>(:!(:»<,1}, <» т,T(»II»t)a?t»?t «!. I< of >!}tIt!ОР. В, .В<->:, Г< («Нf). t? КРОГКОПОВ, К< 1< >.тtt<>ft>(f t:,.! Ifft!}t J(T >)»;> 1 > !з>, > t i.. 1 (. > <) 13 1 t < (В < Т Р К ТУ P 11«> h ti. (. > i, Ic(fnt o с табили Затора ( фч:, " — -(с) к триче Гк а (T с хема Од;1- Г - < ° >3 >р! («1 >I гов ((ре Обр азова TP?füíîtt я;»: (1>. ::1 (. — О.(.кгри «е(.кая t lit) I ii lI В ) О(1:I!IT.> f3 К:(<В>(СВОГО 1}l I, < — э и е к т р >(ч е с»" ": .>, iI!i :i!tnз in?<(iTc Iя г)р(«<енн(}(х ><». » ; * » (» >, (» t l, i t)I lt I > 1 > l ( р.) i t t I,ill> (> i!II>,}:! н >i> >Iжi ill!l! 25, l< l { . t t (f ) t <> n (<, « -. Р о » т Ii a J J P t i >(() tii it i iI»t . » !) ) 3 С- .1(! I I>111 i го((i;>ill ) Годерж((т (>, ) 5 » i > i t > 1 1 < ft > it if 1 1 f 1 ) . к а Ж, (а Я i < J I t 1 » <} i i<,,i >В -> I Е 1 f} ((о <, >,(;,<1(ык 1;.«15< рт }р» 6 с у:(равЛ 1(>Ц(1; < 15, о;1<) I т;) 1!1< <,." ) р "1(17 ора Вкцц>Я; в(-T>.. I«(Й, (л к 1>Оч> ll. 0 1 3 ) <(pl i П(-< 1,1 >(!, I ТЕ..T i,f1 t 11 (3 х<з,,, . : J l:!11ò> .()f, H Г<<Г 1 < II;I5 (;I t tt 1(lб»,ll ч p < 3 c:i <: и} 1 "} Г p,"I «3 H((If!?f > (t;fI in; l i 3 >5 Х <) I n (5 I. t > 1 Ñ p(3!I l < ?K?ff()— чс(<О овс г «>Ос напряж(и((с ?:„„, . !!!1(ротно — 40 ;иi;lу>I I Г в (>(Гду. (вторы 16--18) Госд:(неif(t О "1< fl! It i;I :<)ДО » (tilХОД<3М У(ИЛИ T i . (Я 1 - i (111 Il(1.l.I t)Ill>! б >к » >;?p ) à nil! ВхОд с (3,I:.n;(о.((н Г )фазного задаю() t < Iii ),I г,}! ;3 J,:i i,!xi(it(!tt I(lffp0T 45 ((реобразователя временных интервалов, при этом другой выход D-триггера и выход трехвходового элемента И ffoigf ëþ÷åf(соответственно к выходам >реобразователя временных интервалов ° но-импульсных модуляторов 16-18 подключены к входам регулирующих ключей 10-13, включенных к управляющим входам преобразовательных ячеек 1-4 и управляющему входу ключевого регулятора 20 через преобразователь 21 вре.(енных интервалов. Генератор 22 такТс âûõ импульсов соединен с входом многофазного задающего генератора 19 и управляющим входом преобразователя 2! Временных интервалов. Ключевой регулятор 20 включен между входом стабилизатора и входом преобразовательной ячейки 5. Преобразовательная ячейка 1-5 может быть выполнена по одной из из()естных схем (фиг. 2) и содержит инВертор 6 с самовозбуждением и управJ«f foil(!fit входом, к которому подключаются регулирующие ключи 10-13, трансформатор 7, выпрямитель 8, фильтр 9. Ключс вой регулятор 20 может быть выполнен по одной из известных схем (3.1(<) (свь(х регуляторов (фиг. 3) и содержит ключевой транзистор 23, упр з(5:(я В(ц?(й вход которого является управ IH«off l?tM Входом ключевого регулятора, фильтр 24, а также цепи по исклю<(PI(fifo динамических потерь при пере;. IЮ Многофазный задающий генератор 19 может быть выполнен по одной из 1(звестных схем и содержит кольцевой счетчик 25, подключенный к генератору 22 гактовых импульсов. Выходы интег— р?(рующих цепей 26 являются выходами многофазного задающего генератора 19, Выходы c<(ñ тчика 25 через триггеры 7 соединены с интегрирующими цепями 26. Стабилизатор работает следующим Образом. При подаче на вход стабилизатора ((о< тоянного напряже(н(я на выходе 1(рес}бразоват(3:(ьн«(х ячеек 1-5 образу1 122 11 ется постоянное нлпряжение, »оступанхцее через делитель выходного нл»ряжения на вход схемы 15 сравнения, на другой вход которой подано опор5 ное напряжение U p . Сигнал ошибки усиливается уси »итег!ем 14 сигнала ошибки и IlocTлст на входы широтно-импульсных модуляторов 16-18 (количество широтно-импульсных модуляторов равно количеству преобразовательных ячеек), на другие входы поступают си»налы пилообразной формы с выходом многофазного задающего генератора 19 и сдвинутые по фазе на вел»»чинy 2«/n, 15 где n — количество преобразовательных ячеек. Выходное напряжение многофазного задающего генератора для N = 2 »риведено на фиг. 6а, б. Выход»се на»ря- 20 жение сигналов широтно-им»ульс»ых модуляторов (образованное посредством сравнения сигнала ошибки с напряжением пилообразной формы) поступает на преобразователь 21 временных и»тервалов, который представляет собой схему преобразования, относящуюся к типу последовательностных лвтомлтов (автоматов с памятью) и преобразую30 T(ль ности и;Iпуг!ь(ol! П»лот»0 импульс 35 жиме широтно-импу:!I cffo«моду!IFIF»I«f ключевой регулятор, вклнче»а одна 40 преобразовательная ячейка и т.д., причем в режиме широтно-им»ульсной модуляции работает только ключевой 55 щую входные сигналы широтнс-импульсных модуляторов, представляю!!»»»е собой последовательности импульсов, меняющихся во времени (фиг. 6 г,,t), в сигналы управления ключлми 10-11 » ключевым регулятором 20. Ллгоритм работы ключей и ключевого регулятора выбирается следующий: »ри длитель— ности импульсов о-Т/и рлботлет в ререгулятор. Реализация данного алгоритма заложена в структуре преобразователя временных интеовалов. Для пояснения происходящих процессов »ри данном алгоритме работы регулирующих ключей рассмотрим построение преобразователя временных интерва »ов для системы с двумя преобразовательными ячейками, На фиг. 6 г, д »оказаны основные последовательности нл входе преобразователя временных интервалов при различных режимах работы с T,7áèëf»çàтора (регу.!ировка выходногo напряжения, изменен»с. входногo нл»ряжеьп»я) И НЫХО Ii!11(. ѻû;l Ы,»Р,»! . (IIIIII (фи», 6 с ж) pt I ifp, нн; »Ilif 1,(ff!(I;»1» » к-!н!чеi(1lì Pt I У.l(1 I о(; м. (I (»Р»<(с.,еil— ных з»юр н»д»о, 17 Iff! f f ft т же »лборлм 13ходных»t pt мс н!» г;, с((«(;!1! »ЬГМ (О fl POIII(. »If! It!) и . -IОМ< fi 1 Т I Л Т(J В О ГО им»ульсл (фиг. 6в), по(. т, fl 1н!щс ГО От генерлтора 22 тлкт вых»мпульсс в при p;Iзг1ич!Iых реж»глл х рл бо(1 1 p<. I IJlffp(, ющих ключей, соотве Toт»уют и раз.!ич1 ные значения вых(д»ых (-»гиллон у у Однако при рлб< т(ус 7 ройс тв;3 (. JIJI! t ТЕ !5 HO Ñ Tff MFI IIМ» . !11 С(()3 ШИРОТ I IO ИМ »ульсных модуляторов 0 — T/2 и T/2 — Т, N = 2 в»рс де!!»х каждого »з поддилплзс ног((ф«г. бе, ж) выходные сигна7ы у у »» з»лч!!о Опре— » деляются сигнл:!Ом» х, х . Такие зл1 1»исимости рел»! унп .- я к .»б»нэционным» схемами, !I(;l:!s! тс г »еоб: сдимл еще одна »ерем. » !ля О, 1 к. торой (тобрлженл инф(рмл»(ия»с.ffon» yet»of.o »оддиаплзо»л (режим Т и 11,фиг.6з,ж) т. е. необход»мо ко;1»рс н,!ьп»е режима работы регул;!рук»ших кгг!ючсй. В данном Случае возможны два режима работы регулирующих ключей. Информация о п(ддиапазо!!лх пр»с утст(!yeT в длиньгх модуляторов» 1»iff»< »я(тся I3 моменты тлктируюп!»х импульс of3. Для режима 1 хлрактt pfio то что в момент приходя тактово! О»м»,льсл нлчение логической еди»иць(»pili!»."!л< т только OiIHH ВХОДНОИ (И!»,lл (: !ЬГ» Х ), В ! ptJf.Ime 1 I н мом(» г тлктов(го !»мпульса значение лог! »о ко!1 сд»ницы принимают одновременно обл входных сигнала (x» и х ) . Пеpo>oil из однОго режима в другой Обес!7ечивается при наличии информ;(ц»и о прсдыдущем режиме, т,е. функцио»аль»ля чл<-ть преобразователя време»нь!х интервалов, реализующая !313tät ннун>»t реме»ную О, должна (7bfTI. »Остро H;; l»о»ринципу лвтоматов последовлтельного типа. Использ "я и 313<. cтнун(!pT<7jlo!IoI Hlo> строят Ilpf»IIIIIIIIIIII;!ь»ун! с;<ему преобрл 3 О В а Т ел Я I3 p O I f t н н Ы Х f I f T t! p I(, I f I (7 B дл Я N = 2 (фиг, -f) . По To(l жс мс тололо I ии воэмож»с; »ос. т рое»»: пре Обр азователей времен»ых»н герв,»:foã для N ) 2. При N = 2 возможное код»рован»е режимов осуществляю-. двумя способлми (режим I, код 0, режим Ii, код 1 или режим I, код 1, рел,»м !1, код О). а FIpI» N > 2 13О 3»lожн(7с !1« . !(3 (пособОв кодирования рt; »п! »в в; раста< I и на1372314 хождеш»с оптимального вар«апта построения преобразователя временных интервалов возможно с пр«менением ЭВМ, хОтя изБРстные мРтОцы ПОзволяют ре 0 ( шить задачу, но с некоторой избыточнос тью, Кроме того„ предложенный и стабилизаторе тип преобразователя временных интервалов отли »ается I»o структуре « построению от известных АЦЯ и ЦАП, так как Бо входных им— пульсах информац«я содержится двояко: чисп0 входных сигна.ltJB с уровнем лог«ческой ециниць» харакгеризует количество работающ«х канзлов, а цлите»»ь»»ость «мпульса характеризует реж»»м работы ключе »30 го ре Гулятор а широтно-импульсной модуляц««. Так ка»: Обработка Iflfgtftpf»AIIII!f осуществля(ас т (3 I Oli T III TO IJI I 11. II! 3(»ь сов, равной tl;t t то г» ко. 1»»у»а»»«1(кл»оча клю(»е»30 ГО р е 1 t(I tf T О р,», бы(т1)()де«с тв«Р сист Рмы tfc 1. »ест о гран»»чс»»иш по рабочей частот:.= Яог»»чес» «х элементов, так как и:; макс»»шальная рабочая частота 3 н:1 и!! с Jfüí0 tlblll!t »а c. I o T комм) таци«1.3почево го .3.»еме «та кл»очевого регулятора, Сигнал с выхода преобразователя «ременных 1(нтсрвалов постуПаьт «" РС ГУ»п»РУ»О»1»13Р .. НО I»f If На Уll Равлн»0»(»«Й вход II;1t0 «.",301 0 3е I УJI»IToP l ?0 ?5 и в зависимости от выходного напряжения отключаются или подключаются преобразовательные ячейки, причем ключевой регулятор, включенный на входе нулевой преобразовательной ячейки, работает в режиме широтноимпульсной модуляции. Таким образом, замыкается отрицательная обратная связь и осуществляется режим стабилизации выходного напряжения. Предлагаемый стабилизатор обеспечивает высокое быстродействие системы по отработке дестабилизирующего фактора Т/п при малых аппаратурных затратах, снижение динамических потерь в п раз за счет управления в режиме ППИ только одним ключевым регу:»ятором и расположением ключей в управляющих цепях преобразовательных ячеек и требований к компараторам широтно-импульсных модуляторов при работе на частоте 1/Т; достижение широкого диапазона перестройки выходного напряжения без изменения ячеистой структуры силовой части стабилизатора и абсолютной величины пульсаций выходного напряжения, что позволяет проектировать широкий спектр aätl!ITèbíûõ источников питания для СВЧ-электровакуумных приборов. l372314 фиг. 4 )37231 . ф г 5 4D//z b Редактор А.Козориз Заказ 483/40 Производственно-полиграфич.- скос предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 // Ис1 а b z bp, У //rr Ю г Х Ц Еу ) (Составитель А.Макаров Техред M.Õoäàíè÷ Корректор A.Çèìaêîñoâ Тираж 866 Подписное ВШ((П!И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
