Устройство для стабилизации выходного напряжения широтно- импульсного преобразователя
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения , работаюицгх от источников постоянного тока со значительными низкочастотными пульсациями. Целью изобретения является повышение качества выходного напряжения путем компенсации влияния запаздывания ключевых элементов в силовом коммутаторе и узлах управления и влияния демпфирующих RC-цепей. В устройстве производится компенсация влияния запаздывания срабатывания ключевых элемен тов в силовом коммутаторе и узлах 12, 13 управления, а также демпфирующих RC-цепей, ограничивающих скорость нарастания напряжения на силовом ключе на величину пульсаций выход ного напряжения. Компенсация указанных факторов производится.путем суммирования в сумматоре 8 сигнала управ ления с двумя дополнительными компонентами . Причем первая компонента пропорциональна величине входного напряжения, а вторая компонента пропорциональна квадрату величины входного напряжения и обратно пропорциональна величине тока нагрузки. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (51)4 G 05 F 1/56
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
М А8ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4204078/24-07 (22) 27.02.87 (46) 23.01.89. Бюл. и 3 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) Ю.П.Гончаров, А.В.Кипенский, А,В.Миронов, В.В.Пилинский и M.B.Ðoäèîíîâà (53) 621.316,772.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М- 957190, кл. G 05 Г 1/56, 1982.
Авторское свидетельство СССР
N- 1130844, кл. G 05 F 1/56, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ
ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ШИРОТНО-ИМПУЛЬС—
НОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения, работающих от источников постоянного тока со значительными низкочастотными пульсациями. Целью изоб„„SU„„! 453380 А1 ретения является повышение качест,,ва выходного напряжения nyiем компенсации влияния запаздывания ключевых элементов в силовом коммутаторе и узлах управления и влияния цемпфирующих КС-цепей. В устройстве производится компенсация влияния запаздывания срабатывания ключевых элемен тов в силовом коммутаторе и узлах
12, 13 управления, а также демпфирующих RC-цепей, ограничивающих скорость нарастания напряжения на силовом ключе на величину пульсаций выход ного напряжения. Компенсация указанных факторов производится .путем суммирования в сумматоре 8 сигнала управ ления с двумя дополнительными компонентами. Причем первая компонента пропорциональна величине входного напряжения, а вторая компонента пропорциональна квадрату величины входного напряжения и обратно пропорциональна величине тока нагрузки. 1 ил.
1453380
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения, работающих от источников постоянного тока со значительными низкочастотными пульсациями.
Целью изобретения является повышение качества выходного напряжения путем компенсации влияния запаздывания срабатывания ключевых элементов в силовом коммутаторе и узлах управления и влияния демпфирующих RC-цепей.
На чертеже приведена структурная схема устройства. 15
Устройство содержит- силовой коммутатор 1, выходной DLC-фильтр 2, дат,чик 3 входного напряжения 3 с тремя выходами, выполненный, например, в виде трех резистивных делителей с различными коэффициентами деления, узел 4 перемножения, генератор 5 пилообразного напряжения, узел 6 возведения в квадрат, узел 7 деления, сумматор 8, источник 9 напряжения задания, датчик 10 выходного напряжения, датчик 11 выходного тока, компаратор 12, усилитель 13.
Входы силового коммутатора 1 и датчика 3 входного напряжения подклю— чены к входному выводу, узел 4 перемножения, к первому входу которого подключен выход генератора 5 пилообразного напряжения, а к второму входу — первый выход датчика входно35 го напряжения, второй выход датчика
3 входного напряжения подключен к первому входу сумматора 8, третий выход датчика 3 входного напряжения через узел 6 возведения в квадрат подключен к первому входу узла 7 деления, к второму входу которого подключен выход датчика 11 тока, включенного в силовую шину между DLCфильтром 2 и выходным выводом, выход узла 7 деления подключен к второму входу сумматора 8, к третьему входу которого подключен выход источника
9 напряжения задания, а к четвертому входу — выход датчика 10 выходно50
ro напряжения, подключенного своим входом к выходу DLC — фильтра 2, выход сумматора 8 подключен к первому входу компаратора 12, к второму входу которого подключен выход узла 4 перемножения, выход компаратора 12 че. рез усилитель 13 подключен к управляющему входу силового коммутатора
4 р 1 ЬХ где U — величина входного напряжеьх ния; коэффициент пропорциональности, К, = К 1 К З Б,. масштабный коэффициент узла
4 перемножения, коэффициент пропорциональности первого выхода датчика 3 входного напряжения.
К вЂ”
К
Управляющий сигнал формируется на выходе сумматора 8
Ill
U ф Ug U1 U U1 (2) сигнал источника 9 где Ug напряжения задания; сигнал датчика 10 вьмодного напряжения с коэффициентом пропорциональности К ;
10 4 I
1, выход которого через DLÑ-фильтр
2 подключен к выходному выводу.
Запаздывание срабатывания ключевых элементов, определяемое ненулевой длительностью интервалов рассасывания носителей зарядов, приводит к появлению нерегулируемой составляющей в коммутационной функции, характеризующей процесс переключения в преобразователе. Наличие демпфирующих КС-цепей, ограничивающих
ciU/dt: на силовом ключе, приводит к плавному спаду напряжения на выходе силового ключа, что создает дополнительную нерегулируемую составляющую, которая зависит от тока нагрузки, Влияние обоих указанньм факторов зависит от частоты модуляции и возрастает с ее повышением, Устройство работает следующим образом.
Длительность интервала проводимости управляемого ключа силового коммутатора 1 определяется в компараторе 12, где происходит сравнение опорного и управляющего сигналов.
Опорный сигнал формируется на выходе узла 4 перемножения и представляет собой произведение сигналов U с выхода. генератора 5 пилообразного напряжения и U > с первого выхода
I датчика 3 входного напряжения. Амплитудное значение опорного сигнала можно представить в виде
3! 4 1
К П, - сигнал < второго выхода датчика 9 входного напряжения с коэффициент. м пропорциональности
К.= K дг, f;
f! t „ — длительность интервалов рассасывания носителей зарядов в ключевых элементах силовой коммутатора
1 и узлах управления;
f — частота переключения!
1!у= K6U
К вЂ” масштабный коэффи6 циент узла 7 деления.
Сигнал узла 7 деления формируется путем деления сигнала узла 6 возведения в квадрат на сигнал датчика 11 выходного тока. Первый» сигнал представляет собой возведенный в квадрат сигнал с.третьего выхода датчика 3 входного напряжения
1(3 — масштабный коэффициент узла 6 возведения в квадрат, юл
U - = К U — сигнал с третьего вы3 Я 8х хода датчика 3 входного напряжения с коэффициентом пропорциональности К>.
Второй сигнал можно представить в виде литровая»»е коммутационной функции, среднее значение которой можно эаписать в виде
К f Uff„
U — К П вЂ” К д!. fU — --1-т-4 2 (х 8И 2К н н
U8
Ъ
К U!
О (3)
Сигнал с выхода компаратора 12 усиливается усилителем !3 и поступает на управляющий вход силового коммутатора 1, Среднее значение напряжения на выходе силового коммутатора 1 с учетом реальных факторов может быть представлено в виде
20 U, = (S + Д f + -----.-) U (4) 06х бх " 2К».
ff Н
В правой части выражения (4) первое слагаемое представляет собой среднее значение коммутационной функции устройств, второе слагаемоеусредненное приращение коммутационной функции, определяемое ненулевой длительностью интервалов рассасывания носителей зарядов в ключевых элементах, третье слагаемое — усредненное приращение коммутационной функции вследствие влияния демпфирующих RCцепей.
После подстановки в (4) среднего
35 значения коммутационной функции, формируемой предлагаемым устройстном, (3) и ряда математических преобразований среднее напряжение на выходе силового коммутатора определяется
40 выражением
О, = Ку.. „, где К вЂ” коэффициент пропорцио9 нальности датчика 11 тока, ток нагрузки. и
Коэффициенты пропорциональности
К, К, К, К> подбираются таким образом, чтобы выполнялось условие
K6K 7К 3 К 1
9 2К„ где К д — коэффициент пропорциональности между скоростью заряда конденсаторов демпфирующих RC — цепей и током нагрузки.
В результате сравнения опорного сигнала (1) с управляющим сигналом (2) в компараторе 12 происходит форUs KRU2 к
f (5) Из выражения (5) видно, что уст45 ройство компенсирует влияние реальных факторов и обеспечивает инвариантность среднего значения выходного значения выходного напряжения сило-! ного коммутатора 1 по отношению к
5р напряжению источника питания. Высокочастотные пульсации, связанные с процессами переключений в силовом коммутаторе 1, подавляются Н.С-фильтром
2 и не проходят к нагрузке Канал
55 обратной связи, в которь и входит датчик 10 выходного напряжения, обеспечивает высокую точность стабилизации в широком диапазоне и»менення Tol;;f нагрузки и темперагур1.
Составитель Е.Финогенов
Редактор JI.Гратилло Техред M.Ходанич Корректор C.×eðíè
Заказ 7283/44 Тираж 788 Подписное
8HHHIIH Государственного, комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно †полиграфическ предприятие, r. Ужгород, ул . Проектная, 4
5 14
Формула изобретения
Устройство для стабилизации выходного напряжения широтно-импульсного преобразователя, содержащее силовой коммутатор, входом соединенный с входным выводом, а выходом — с входом РЬС-фильтра, датчик выходного напряжения, входом соединенный с выходом DLC-фильтра, источник напряжения задания, узел перемножения, первый вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, компаратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем компенсации влияния запаздывания срабатывания ключевых элементов в силовом коммутаторе и узлах управления и влияния демпфирующих RC-цепей, в него введены датчик входного напряжения с тремя выходами, узел возведения в квадрат, узел деления, датчик выходного тока, усилитель, сумматор, причем
53380 6 датчик входного напряжения входом соединен с входным выводом, первый выход датчика входного напряжения
5 соединен с вторым входом узла перемножения, второй выход — с первым входом сумматора, а третий выход через узел возведения в квадрат соединен с входом делимого узла деления, вход делителя которого соединен с выходом датчика выходного тока, включенного между выходом DLC-фильтра и выходным выводом, выход узла деления соединен с вторым входом сумматора, третий вход сумматора соединен с выходом источника напряжения задания, четвертый вход — с выходом датчика выходного напряжения, выход сумматора соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом узла перемножения, выход ,компаратора через усилитель соединен с управляющим входом силового коммутатора.
