Устройство для зарядки емкостного накопителя

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных устройствах для зарядки накопительных конденсаторов от источников питания ограниченной мощности Устройство содержит задающий генератор делитель частоты, блок управления транзисторными преобразователями. 2п элементов И, формирователь коротких импульсов, п .узлов формирования скважности, п транзисторных преобразовательных модулей, датчик потребляемого тока, источник питания, емкостный накопитель, датчик напряжения, два компаратора, счетчик кода длительности с элементом совпадения. Новым является включение в состав устройства делителя частоты, 2п элементов И, формирователя коротких импульсов, узлов формирования скважности по числу преобразовательных модулей и счетчика кода длительности с элементом совпадения, причем блок управления транзисторными преобразователями также выполнен из счетчиков. Это позволяет повысить надежность функцонирования устройства при одновременном расширении диапазона изменения выходного напряжения благодаря упрощению алгоритма его работы и исключению коммутационных перегрузок. 2 ил. сл С

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 К 3/53

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4707510/21 (22) 19,06.89 (46) 30,12.91. Бюл. ¹ 48 (71) Уфимский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе (72) А. В. Никитин и В. И. Шарабыров (53) 621,374(088.8) (56) Чолн В, С. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергоиздат, 1986.

Авторское свидетельство СССР

¹ 813723, кл. Н 03 К 3/53, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ ЕМКОСТНОГО НАКОПИТЕЛЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных устройствах для зарядки накопительных конденсаторов от источников питания ограниченной мощности. Устройство содержит задающий генератор, делитель частоты, блок управления транзисторными

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных устройствах для зарядки накопительных конденсаторов от источников питания ограниченной мощности.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования устройства при одновременном расширении диапазона изменения выходного напряжения за счет исключения коммутационйых перегрузок и упрощения алгоритма его работы.

„„Я „„17Î2523 А1 преобразователями, 2п элементов И, формирователь коротких импульсов, и .узлов формирования скважности, и транзисторных преобразовательных модулей, датчик потребляемого тока, источник питания, емкостный накопитель, датчйк напряжения, два компаратора, счетчик кода длительности с элементом совпадения. Новым является включение в состав устройства делителя частоты, 2п элементов И, формирователя коротких импульсов, узлов формирования скважности по числу преобразовательных модулей и счетчика кода длительности с элементом совпадения. причем блок управления транзисторными преобразователями также выполнен из счетчиков. Это позволяет повысить надежность функцонирования устройства при одновременном расширении диапазона изменения выходного напряжения благодаря упрощению алгоритма

его работы и исключению коммутационных перегрузок. 2 ил.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства: на фиг, 2 — диаграммы его работы.

Устройство содержит задающий гене рато р "., делитель 2 частоты, входом подключенный к выходу задающего генератора, блок (счетчик) 3 управления транзисторными преобразователями, 2п выходов которого подключены к первым входам трехвходовых элементов И 4.1...

4.2п, вторые входы которых подключены через формирователь 5 коротких импульсов к выходу делителя 2 частоты, куда

1702523 подключен также и вход счетчика 3, узлы

6.1, ..., 6.п формирования скважности по числу транзисторных преобразователей напряжения (модулей}. Первый и второй входы модулей соединены с выходами соответртвующей пары элементов И, третий вход каждого из модулей подключен к выходу задающего генератора 1, а выходи модулей подключены к управляющим Вхо дам соответствующих транзисторных пре.,образователей 7.1...., 7.п напряжения. .Однополярные силовые входы транзисторных преобразователей напряжения через датчик 8 потребляемого тока под. ключены к выходам источника 9 питания, выходы транзисторных преобразователей напряжения соединены последовательносогласно и подключены к обкладкам емкост. ного накопителя 10, параллельно которому . подключен датчик 11 напряжения. Устройство содержит также счетчик 12 кода длительности, вход установки в "О" которого и инверсные входы элементов И 4.1, ..., 4.2ll подключены к выходу второго компаратора

13, первым своим входом подключенного к выходу датчика 11 напряжения. На втором входе компаратора 13 присутствует сигнал . второго источника опорного напряжения.

Счетный вход счетчика 12 соединен с выходом первого компаратора 1i4, на первом входе которого присутствует сигнал первого источника опорного напряжения. Второй вход компаратора 14 подключен к выходу датчика 8 потребляемого тока. Выходы счетчика 12 подключены к входам элемента 15 совпадения, выход которого соединен с входом разрешения счетчика 12.

Каждый из узлов 6. 1, ..., 6.п формирования скважности содержит счетчик 16 фор мирования скважности вход разрешения записи которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ 17, Входы последнего подключены к первому и второму входам узла формирования скважности, куда подключены также входы установки в "1" RS триггеров 18 и 19, входы установки в "О" которых подключены к выходу переноса счетчика 16, а выходы — соответственно к первому и второму выходам узла формирования скважности, куда подсоединены также входы второго элемента ИЛИ 20, своим выходом подключенного к входу разрешения счета счетчика 16, счетный вход которого подключен к третьему входу узла формирования скважности, а информационный вход этого счетчика является чет. вертым входом узлов 6.1, ..., б.п, Все четвертые входы узлов подключены к выходу счетчика 12 кода длительности.

Устройство работает следующим образом.

Перед запуском устройства на выходах компараторов 13 и 14 присутствуют низкие логические уровни, счетчик 12 кода длительности обнулен по входу R. После запуска устройства импульсы с выхода задающего генератора 1 поступают на счетный вход счетчика 16 формирования скважности и через делитель 2 частоты на вход счетчика 3 управления транзисторными преобразователями, Кроме того, с выхода делителя 2 частоты через формирователь 5 коротких импульсов импульсы попадают на вторые входы элементов И 4,1, „„4.2п. При совпадении импульсов, поступающих на элементы И с выходов счетчика 3 и формирователя

5 (принимая во внимание по обстоятельство, что на третьих инверсных входах элементов И присутствует нулевой уровень с выхода компаратора 13), импульс с выхода элемента 4.1 проходит через элемент ИЛИ

17 на вход разрешения записи счетчика 16 и вход установки в "1" триггера 18. Последний устанавливается в "1". Сигналом с первого выхода узла 6.1 открывается транзистор первого модуля 7.1, а через элемент ИЛИ 20 на вход разрешения счета счетчика 16 прикладывается разрешающий сигнал, Через датчик тока начинает протекать ток, в начальный момент его величина достаточно велика, компаратор 14 не срабатывает и счетный импульс на счетчик 12 не поступает, поэтому его выходы находятся е нулевом состоянии. По спаду первого импульса задающего генератора 1 на выходе счетчика 16 появляется сигнал, триггер 18 опрокидывается и запирает верхний транзистор модуля 7.1, ток в силовой цепи прекращается.

Через k тактов задающего генератора 1 (где k — коэффициент деления делителя 2 частоты), на втором выходе счетчика 3 появляется сигнал, который через элемент И 4.3 поступает на первый вход узла 6.2 формирования скважности, который аналогичным образом, на своем первом выходе формирует сигнал и отпирает верхний транзистор модуля 7.2. Если протекающий в силовой цепи ток при этом выше минимально допустимого, то состояние счетчика 16 не изменяется и по очереди включается третий, четвертый, „и-й модули, Если ток в заряженном конденсаторе снизился ниже установленного уровня (фиг. 2,а), срабатывает компаратор 14 (фиг, 2,6), и состояние счетчика 12 по сигналу с выхода компаратора 14 увеличивается на единицу. При срабатывании элементов И 4.1..., 4.2п в счетчики

1702523

16.1 — 16.п по информационному входу поочередно записывается код с выхода счетчика 12, При этом сигнал на выходе счетчика

16 появляется уже через 2 такта задающего генератора 1, а длительность сигналов управления на выходах узлов формирования скважности 6.1, .... 6.п составляет

tk= (1+ Ik) К, (1) где lg — состояние счетчика 12 в k-ом цикле работы устройства (под циклом работы подразумевается функционирование устройства при неизменной длительности сигналов управления); к — дискретность изменения длительности управляющих сигналов

Е= 2/2 +1

Т Т (2)

2 где Т вЂ” период рабочей частоты модулей;

m — разрядность счетчиков формирования скважности.

При этом частота задающего генератора 1

m+1

1 2 m+ 1 тг — 2 вых. (3)

Так как узлы запускаются счетчиком 3 поочередно со сдвигом. который составляет величину Т/2п, то частота переключений счетчика 3 f связана с частотой задающего генератора fr и выходной частотой живых соотношением п= 2Мвых= fã/k, (4) откуда величина коэффициента деления делителя 2 частоты

k= f

Следовательно, в первых циклах работы устройства преобразовательные модули работают поочередно (фиг. 2. ж. участки 1 и 2).

Начиная с 2 /n цикла работы счетчика 12 возникают интервалы совместной работы двух соседних модулей в течение одного такта задающего генератора 1 и выходные напряжения модулей начинают суммироваться, т.е. удваиваться (фиг. 2,ж. участок 3).

При дальнейшем увеличении состояния счетчика 12 длительность совместного функционирования модулей увеличивается (фиг. 2,ж, участок 4) и. начиная с .2 /и цикла, возникают интервалы времени, в течение которых работают одновременно уже три модуля (фиг. 2,ж, участок 5).... и т.д.

Таким образом, напряжение на выходе начинает плавно нарастать и через 2 -1)/и циклов достигает значения выходного напряжения одного модуля, через (2 2 -1)/и циклов выходное напряжение удваивается и через (n 2 -1)/и циклов сос1авляе1 суммарное напряжение всех модулеи.

По дос-ижении выходным напряжением заданного значения на емкостном нако пителе сигналом с датчика 11 напряжения на выходе компаратора 13 формируется высокий логический уровень, который устанавливает счетчик 12 в нулевое состоя ние и блокирует с помощью элементов И

4..1, ..., 4.2п импульсы, поступающие с выходов счетчика 3, и устройство отключается. После разряда накопителя 10 процесс работы устройства повторяется.

Формула изобретения

Устройство для зарядки емкостного накопителя, содержащее источник питания, и транзисторных преобразователей напряжения, первые входы которых соединены с первым выходом источника питания, к второму выходу которого через датчик потребляемого тока подключены вторые входы транзисторных преобразователей напряжения, выходы которых через свои мостовые выпрямители соединены последовательносогласно и подключены к обкладкам емкостного накопителя. параллельно которому подключен датчик напряжения, задающий генератор, блок управления транзисторными преобразователями напряжения. два компаратора с источниками опорных напряжений, вход первого компаратора соединен с выходом датчика потребляемого тока, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения надежности функционирования устройства при одновременном расширении диапазона изменения выходного напряжения за счет исключения коммутационных перегрузок и упрощения алгоритма его работы в него введены делитель частоты, формирователь коротких импульсов, 2п элементов И, узлы формирования скважности по числу модулей и счетчик кода длительности с элементом совпадения, причем блок управления транзисторными преобразователями напряжения выполнен на счетчике, вход делителя частоты соединен с выходом задающего генератора, а его выход соединен со счетным входом счетчика управления транзисторными преобразователями напряжения. 2п выходов которого соединены с первыми входами 2п элементов И, причем первые и выходов этого счетчика соединены соответственно с первыми входами нечетных элементов И, а вторь:е и выходов — с первыми входами четных элементов И, вторые входы элементов И через формирователь коротких импульгов подключены к выходу делителя частоты инверсные входы элементов И вЂ” к выходу второго компаратора. первый вход которого соединен с выходом датчика напряжения. выходы каждой из и пар элементов И спедине .и е

1т02523 первым и вторым входами соответствующих узлов формирования скважности, третьи входы которых подключены к выходу задающего генератора, четвертые входы узлов формирования скважности подключены к 5 выходу счетчика кода длительности, а выходы узлов соединены с упра вляющими входами соответствующих транзисторных преобразователей напряжения, вход установки в "0" и счетный вход счетчика кода 10 длительности подключаются соответственно к выходам второго и первого компараторов, выход счетчика кода длительности соединен с входом элемента совпадения, выход которбго соединен с входом раэре- 15 шения счета этого счетчика, при этом каждый из узлов формирования скважности содержит два элемента ИЛИ, два RS-триггера и счетчик формирования скважности, 20 вход разрешения записи которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, входы которого подключены к первому и второму входам узла формирования скважности, куда подключены также входы установки в "1" двух RS-триггеров, входы установки в "0" которых подключены к выходу переноса счетчика формирования скважности, а выходы триггеров подключены соответственно к первому и второму выходам узла формирования скважности, куда подсоединены также входы второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу разрешения счета счетчика формирования скважности, счетный вход которого подключен к третьему входу узла формирования скважности, а информационный вход этого счетчика является четвертым входом узла формирования скважности.

1702523

Составитель Л.Строй

Редактор А.Лежнина Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 4551 Тираж Подписное . 8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина. 101