Стабилизатор постоянного напряжения
Изобретение относится к вторич - ным источникам питания радиоаппаратуры . Целью изобретения является повышение точности регулирования выходно1ГО напряжения. Цель достигается за счет компенсации влияния запаэдыпания срабатывания ключевых элементов и демпфирующих КС-цепей, ограничивающих скорость нарастания напряжения на силовом ключе. Это обеспечивается путем введения в систему управления датчика 13 тока, второго узла 7 деления , сумматора 11 и источника 12 опорного напряжения. В результате управляющий сигнал, формируемый путем деления сигнала регулятора по отклонению на сигнал, пропорциональный входному напряжению, суммируется с двумя компонентами, первая из которых пропорциональная входному напряжению и обратно пропорциональна току .нагрузки, а вторая является постоянным сигналом. 1 ил. to (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОф1АЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (51)4 G 05 F 1 56
Щ(t,";"„ :
П1УУ73„", (Е.-:-Б,:,;.:., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ ТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4? 82502/? 4-07 (22) 19.06.87 (46) 23.03.89. Бюп. К- 11 (71) Харьковский политехнический институт им. E.È.Ëåíèíà (72) Ю.П.Гончаров, А.В.Кипенский, Е,И.Сокол и А.В.Мирков (53) 621.316. 722(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 957190, кл . G 05 F 1/56, 198!.
Авторское свидетельство СССР
Ф 1377836, кл. G 05 F 1/56, 1985. (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к вторич ным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение точности регулирования выходно„„SU„„1467544 А1 го напряжения. Цель достигается эа счет компенсации. влияния запаздывания срабатывания ключевых элементов и демпфирующих RC-цепей, ограничивающих скорость нарастания напряжения на силовом ключе. Это обеспечивается путем введения в систему управления датчика 13 тока, второго узла 7 деления, сумматора 11 и источника 12 опорного напряжения. В результате управляющий сигнал, формируемый путем деления сигнала регулятора по отклонению на сигнал, пропорциональный входному напряжению, суммируется с двумя компонентами, первая из которых пропорциональная входному напряжению и обратно пропорциональна току нагрузки, а вторая является постоянным сигналом. ил .
1467544
011= УД 01 Б1 (1) 50 где U — сигнал, действующий на выходе узла 6 деления;
U — сигнал, действующий на выходе узла 7 деления;
U 1 — сигнал источника опорного напряжения.
Сигнал U< действующий на выходе узла 6 деления, формируется путем
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения, осуществляющих регулирование
5 выходного напряжения методом широтноимпульсной модуляции.
Цель изобретения — повышение точности регулирования выходного напряжения преобразователя. 10
На чертеже представлена структурная схема предложенного стабилизатора..
Стабилизатор содержит последовательно включенные источник 1 питания, 15 силовой ключ 2, выходной LC-фильтр 3, нагрузку 4, выход источника 1 питания подключен к входу датчика 5 входного напряжения, выход которого подключен к первым входам узлов 6 и 7 деления. 20
Выход LC-фильтра 3 через датчик 8 выходного напряжения подключен к первому входу первого сумматора 9, к второму входу которого подключен выход источника 10 напряжения задания. Вы- 25 ход сумматора 9 подключен к второму входу первого узла 6 деления, вы". ход которого подключен к первому входу второго сумматора 11, к второму входу которого подключен выход источ- 30 ника 12 опорного напряжения, а к .:третьему — выход второго узла 7 деле", ния, второй вход которого подключен к выходу датчика 13 тока нагрузки, включенного в силовую шину между LC- 35 фильтром 3 и нагрузкой- 4. Выход сумматора 11 через широтно-импульсный модулятор 14 подключен к управляющему входу силового ключа 2.
Стабилизатор работает следующим 40 образом.
Длительность интервала проводимости силового ключа ? определяется в модуляторе 14, где происходит сравнение опорного пилообразного сигнала 45
Г- и сигнала управления U11, формиоп руемого.в сумматоре 11, который можно представить в виде деления сигнала U> с выхода сумматора 9 на сигнал U< с выхода датчика 5 входного напряжения. Первый сигнал представляет собой сумму сигнала задания U„,и сигнала Uj отрицательной обратной связи, действующего на выходе датчика 8 выходного напряжения (2) П ю U8
Второй сигнал пропорционален величине входного напряжения и равен (3) U = К,U, где К, — коэффициент пропорциональности между напряжением источника 1 питания и напряжением на выходе датчика 5 °
Таким образом, сигнал на выходе узла деления 6 имеет вид
Ц1 Па
Ug = К к . ц
1 1 (4) (5) U 1 = Када где i — ток нагрузки 4, К вЂ” коэффициент пропорциональности между током нагрузки
4 и напряжением на выходе датчика 13.
Сигнал на выходе узла 7 деления равен
K1U, U = К
1 4К 5 4 (6) где К вЂ” масштабный коэффициент узла
7 деления.
Коэффициенты К „, К и К выбираются таким образом, чтобы выполнялось условие - " м
2К„
К1К 4
К3 (7) где Ur„, — амплитуда опорного пилообразного сигнала. где IC — масштабный коэффициент узла
6 деления.
Сигнал U действующий на выходе узла 7 деления, формируется путем деления сигнала U > с выхода датчика 5 входного напряжения на сигнал U„> с выхода датчика 1.3 тока нагрузки.
Сигнал U1> пропорционален величине тока нагрузки 4 и равен
1467э 4
v Iz = 1t„. fU (8)
: (9)
2к„i и оп i
v =к»""- " и 2К
1 1
U 2 = (S+AS) U,+äV, 15 где Д S — приращение коммутационной функиии за счет запаздывания срабатывания ключевых элементов, — приращение выходного на20 пряжения преобразователя из-за наличия демпфирующих цепей.
Усредненное значение приращения коммутационной функции можно предста25 вить в виде
Из выражения (10), видно что в предложенном стабилизаторе производится компенсация влияния запаздывания срабатывания ключевых элементов в силовой схеме и системе управления и наличия демпфирующих RC-цепей, ограннчивающих скорость нарастания напряжения.
Высокочастотные пульсации, связанные с процессами переключений в силовом ключе 2, подавляются выходным
LC-фильтром 3 и не проходят в нагруз- ку 4. Регулятор по отклонению, в который входит датчик 8 выходного напряжения9 обеспечивает высокую точность стабилизации выходного напряжения в широком диапазоне изменения тока нагрузки и температуры;
При широтно-импульсном способе регулирования напряжение U2 на выходе силового ключа связано с выходным напряжением U равенством к
Д$ = --- = 1t
30 где dt, — длительность интервала рассасывания носителей зарядов н к ключевых элементах, Т вЂ” период повторения величина, обратная частоте пре35 образования
Усредненное значение приращения выходного напряжения может быть представлено в виде
45
50 ча имеет вид
Г, U
-" n 192
=1
2О (11 " 3I п
U9
$ о ц
Формула изобретения
Стабилизатор ст HHIIc го напряжеП»13О3. КЛЮЧ, ВХОДОМ
:,, 3л-,31 выводам, а ния, содержлнп301 cII подсоединен»3!.HI к е3
Сигнлл П ист1»»цикл опорного нл12
»ряжения выбирается таким образом, чтобы
Подставляя (4), (6) и (8) в (1), а также учтя условие (7), получаем
После проведения несложных математических преобразований получаем выражение для среднего значения. напряжения на выходе силового ключа 2
К (U10-Ua)
19 (10) к„п
U,= SV,. где S — коммутационная функция, принимающая значение $ = 1 в интервалах проводимости си" лового ключа и значение S
= 09 когда ключ разомкнут.
Среднее значение коммутационной функции определяется выражением где П вЂ” напряжен»1е у33рлнления;
U — амплитуд»се знлчение опор1"1 39n ного пилообрлзнпго сигнала.
Злил здынлп»е срлблтьп3ан»я ключевых элементов н силогой схеме и системе управления и наличие пемпфирующих .
RC-цепей, огрлничина3пщ»х скорость нарастания напряжения нл силовом ключе, приводит к снижению точности регулирования я . В рез ул ьтлте влияния указанных факторов напряжение нл выходе силового ключа определяется выражением
1 fv??
dU = --, -13: fv, и 2 и . пк i 9
Il a где 2С „— длительностт. интервала спада напр яже ния на вьгходе силоного клича;
К „— коэффициент пропорциональности ток нагрузки.
С учетом указлннььх факторов среднее значение на выходе силового клю7544
Составитель В. Черньппева
Редактор В.Данко Техред А,. Кравчук Корректор И.Васильева
Заказ 1195/44 Тираж 788 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,!01
5 146 выходом через 1.С-фильтр — к выходным выводам и к входу датчика выходного напряжения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к источнику напряжения задания, выход первого сумматора соединен с первым входом первого узла деления, второй вход которого соединен с выходом датчика входного напряжения, входом соединенного с входом силового ключа, широтно-импульсный модулятор, выходом подключенный к управляющему входу силового ключа, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности регулирования выходного напряжения, в него введены датчик тока, второй узел деления, второй сумматор и источник опорного напряжения, причем датчик тока входом подключен
5 к выходу T,Ñ-фильтра, а выходом — к первому входу второгб узла деления, второй вход которого соединен с выходом датчика входного напряжения, выход второго узла деления подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого узла деления, а третий вход - к источнику опорного напряжения, выход второго сумматора соединен с входом широтно-импульсного модулятора.
