Способ управления импульсным стабилизатором постоянного напряжения
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в стабилизированных источниках электропитания повышенной точности. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик и повышение точности стабилизации. Поставленная цель достигается тем, что в тактовые моменты времени периодически включается регулирующий элемент 1, выделяется корректирующий сигнал, повторяющий по форме импульсное напряжение на дросселе 8 импульсного стабилизатора. Корректирующий сигнал складывается с сигналом рассогласования . Суммарный сигнал интегрируется и сравнивается с опорным на компараторе 4, в результате чего вырабатывается управляющий импульс включения регулирующего элемента 1. Причем корректирующий сигнал поступает в цепь регулирования на интервалах времени от тактовых до очередных моментов равенства проинтегрированного напряжения с опорным, а на интервалах от указанных моментов равенства до очередных тактовых импульсов включения регулирующего элемента 1 корректирующий сигнал в цепь регулирования не поступает. Отсутствие постоянной составляющей в коректирующем сигнале обеспечивает высокую точность стабилизации выходного напряжения стабилизатора. 2 ил. Ј
СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических
РЕСПУБЛИК (s>)s G 05 F 1/56
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТО РС КО МУ С В ИДЕТ ЕЛ Ь СТВУ. (21) 4608711/07 (22) 24.06.88 (46) 15.06.91, Бюл. М 22 (71) Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова (72) Г.А.Белов и С,А.Кузьмин (53) 621.316,722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 265255, кл, Н 02 M 5/00, 1964, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫМ СТАБИЛИЗАТОРОМ ПОСТОЯННОГО
НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в стабилизированных источниках электро. питания повышенной точности. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик и повышение точности стабилизации. Поставленная цель достигается тем, что в тактовые моменты времени периодически включается регулирующий элемент 1, выделяется корректируИзобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в стабилизированных источниках электропитания повышенной точности.
Целью изобретения является улучшение динамических характеристик и повышение точности стабилизации.
На фиг. 1 приведена структурная схема . . Устройства, реализующего способ ynpasneния импульсным стабилизатором постоянного напряжения; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие данный способ.
Устройство содержит регулирующий элемент(транзистор) 1, формирователь 2 управляющих импульсов и выключения регу Ы, 1656508 Al ющий сигнал, повторяющий по форме импульсное напряжение на дросселе 8 импульсного стабилизатора. Корректирующий сигнал складывается с сигналом рассогласования. Суммарный сигнал интегрируется и сравнивается с опорным на компараторе
4, в результате чего вырабатывается управляющий импульс включения регулирующего элемента 1. Причем корректирующий сигнал поступает в цепь регулирования на интервалах времени от тактовых до очередных моментов равенства проинтегрированного напряжения с опорным, а на интервалах от указанных моментов равенства до очередных тактовых импульсов включения регулирующего элемента 1 корректирующий сигнал в цепь регулирования не поступает, Отсутствие постоянной составляющей в коректирующем сигнале обеспечивает высокую точность стабилизации выходного напряжения стабилизатора. 2 ил. (Jl лирующего элемента, генератор 3 тактовых импульсов, компаратор 4, источник 5 опорных сигналов, интегратор 6, сумматор 7. дроссель 8 с основной обмоткой 9 и допол нительной обмоткой 10, управляемый пере- 0©, ключатель 11, разделительный конденсатор
12, узел 13 линейной коррекции.
Способ реализуется в импульсном ста-, a билизаторе следующим образом, Регулирующий транзистор 1 включает в тактовые моменты времени сигналом с тактового генератора 3. С помощью обмотки 10 дросселя 8 выделяют корректирующий сигнал, который по форме повторяет импульсное напряжение на основной обмотке 9 дросселя импульсного стабилизатора. Одновре1656508 менно с включением регулирующего транзистора 1 в тактовые моменты времени подключают корректирующий сигнал к каналу обратной связи путем переключения управляемого переключателя 11 в положение, показанное на фиг. 1. Затем из корректирующего сигнала с помощью разделительного конденсатора 12 исключают постоянную составляющую, Полученный сигнал складывают на сумматоре 7 с сигналом рассогласования, т.е. разницей между напряжением нагрузки и опорным напряжением, снимаемым с источника 5 опорных сигналов. Суммарное напряжение интегрируют на интеграторе 6 и сравнивают с опорным сигналом от источника 5 опорных сигналов. Сравнение проводят но компарэторе 4, В момент равенства проинтегрированного и опорного сигналов вырабатывают управляющий импульс выключения регулирующего транзистора 1 и одновременно отключают корректирующий сигнал до очередного тактового момента (переводят управляемый переключатель 11 в положение, противоположное показанному на фиг.
1).
Процессы, протекающие в устройстве при реализации предлагаемого способа, показаны на фиг. 2 и заключаются в следующем. В момент времени t = 0 на выходе генератора 3 появляется тактовый импульс
О>, который вызывает формирование на выходе формирователя 2 управляющего импульса включения регулирующего тРанзистоРа с амплитУдой Оу1 (см, фиг. 2,б) и переброс переключателя 11 в состояние, показанное на фиг. 1. Регулирующий элемент 1 включается, на основной обмотке 9 дросселя 8 появляется напряжение, равное
РВЗНОСтИ ВХОДНОГО Овх И ВЫХОДНОГО Овых HB пряжений стабилизатора, ток ii (фиг. 2,г) в этой обмотке нарастает примерно по линейному закону..На дополнительной обмотке
10 появляется напряжение U« = K»(U»Овых), гДе Кдр = W1P/Wg, Wg и W1P — число витков обмотки 9 и 10 (см. фиг. 2,в). Напряжение U«(см. фиг. 2,д) на выходе переключателя 11 поддерживается равным 01р. На сумматор 7 поступает корректирующий сигнал
Ок = U« — О1г, (1) где Оа — напряжение на разделительном конденсаторе (см. фиг,2е), Кроме того, на сумматор 7 подается сигнал рассогласования
Up = оп1 КдОвых, (2) где Кд — коэффициент передачи узла 13 линейной коррекции, представляющего собой в простейшем случае просто делитель на5
ПРЯжЕНИЯ, 1/оп1 — ОПОРНОЕ НаПРЯжЕНИЕ, ПОдаваемое на сумматор 7 с источника 5, Выходной сигнал сумматора 7 поступает на интегратор 6, в результате чего на выходе интегратора 6 появляется напряжение
Ои = Оио+ -,) (U< Up ) dt, (3)
1 где Оно — начальное значения напряжения
U<, T> — постоянная времени интегратора (см. фиг. 2,ж).
На компараторе 4 происходит сравнение опорного сигнала Чоп2, поступающего от источника 5, с выходным сигналом интегратора Ои, имеющим пилообразную форму.
В момент t = yT сравнения сигналов1/оп2 и
Ои компаратор вырабатывает импульс, поступающий нэ формирователь 2, под действием которого на выходе формирователя 2 формируется управляющий импульс выключения регулирующего элемента с амплитудой Uyz (см. фиг. 2,б), управляемый переключатель 11 перебрасывается. Напряжение U«нэ выходе переключателя 11 становится равным нулю (см. фиг. 2,д).
Регулирующий элемент 1 выключается с задержкой тввд после начала формирования управляющего импульса его выключения, что в случае использования биполярного транзистора, в первую очередь, обусловлено временем рассасывания. После выключения регулирующего элемента ток ii e основной обмотке 9 дросселя 8 убывает приблизительно по линейному закону (см. фиг, 2,r). Напряжение U1p на дополнительной обмотке 10 меняет знак. Однако это не сказывается на напряжении U«на выходе переключателя 11, которое остается равным нулю до начала следующего периода. При этом корректирующий сигнал поддерживается равным
Ок = -О12 (4)
Напряжение Ои на . выходе интегратора 6 уменьшается.
В моментт= T подачи нэ формирователь
2 очередного тактового импульса от генератора 3 начинается следующий период работы схемы. Начинается формирование следующего управляющего импульса включения регулирующего элемента. Регулирующий элемент 1 включается (временем включения регулирующего элементэ пренебрегаем, поскольку в случае применения биполярного транзистора оно обычно почти на порядок меньше времени рассасывания), Управляемый переключатель 11 возвращается в исходное состояние, показанное на фиг. 1, появляется очередной импульс напряжения на выходе переключателя
1656508
U11 =- U 1О- n T < t < (и + у)Т, где n — любое целое число. Корректирующий сигнал, поступающий нэ сумматор 7 через разделительный конденсатор 12, снова определяется выражением (1). Напряжение U< 5 на выходе интегратора 6 снова начинает увеличиваться.
Таким образом, корректирующий сигнал U», показанный на фиг. 2, определяется выражениями: 10
0 f Utp — U12 при nT < t < (n+ y)T, U12 при (и+ у)Т< t< (и+1)Т, n=0,1,2,...
Емкость конденсатора 12 выбирается достаточно большой, поэтому напряжение 15
U12 мало отличается от coeaHего значения напряжения U11, равного (и +у)Т
1 — / Клр (Usx Овых ) dt °
Т пт 20
В рассматриваемом стабилизаторе можно выделить два контура регулирования. Первый контур включает в себя регулирующий элемент 1, дроссель 8, управляемый переключатель 11 раздели- 25 тельный конденсатор 12. сумматор 7, интегратор 6, компаратор 4, формирователь 2, второй контур включает в себя регулирующий элемент 1, дроссель 8, конденсатор фильтра, узел 13 линейной коррекции, сум- 30 матор 7, интегратор 6, компаратор 4, формирователь 2. В связи с тем, что в первый контур не входит конденсатор фильтра, а также второе звено фильтра (при двухзвенном фильтре), процессы в этом контуре про- 35 текают значительно быстрее, чем во втором контуре. Задержка выключения регулирующего элемента вызывает неустойчивость процессов именно в первом контуре. Исключение влияния этой задержки позволяет 40 обеспечить устойчивость первого контура и всего стабилизатора в широком диапазоне изменения параметров, Одновременно с хорошими динамическими свойствами в предлагаемом способе 45 обеспечивается и высокая статическая точность стабилизации..Среднее значение корректирующего сигнала 0» равно нулю, т.е.
1т — f Updt =О.
Т из уравнения (3) получаем т 1 т
f Up dt =Т (0)п1 Кд живых) dt =0
Отсюда следует. что
1 т
Ооп1
Uevx = ./ живых dt =
