Стабилизатор среднего значения напряжения Советский патент 1984 года по МПК G05F1/56 

Изобретение -относится к области импульсного регулирования напряжения и может быть использовано для стабилизации выходного напряжения широтно-импульсных преобразователей, инверторов и импульсных регуляторов со стабилизированным напряжением на выходе. Известны стабилизаторы среднего значения напряжения. Известен стабилизатор, содержащий задающий генератор, силовой вентиль, интегрирующее устройство, н ль-индикатор, управляемый генератор и нагрузку Cl -L Недостатком известного стабилизатора среднего значения является низкая точность стабилизации выходного напряжения, обусловленная значительным диапазоном изменения напряжения на выходе интегратора, и невозможность реализации в реверсивных преобразователях, с импульсной опто-элек ронной развязкой. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стаб лизатор среднего значения напряжения содержащий регулирующий элемент, включенный между входными и вькод- , ными выводами, инвертор, первый и второй ключи, узел сравнения, один вход которого подключен к выходным выводам, другой соединен с источником опорного напряжения, а выход через первый ключ подключен к входу интегратора, и широтно-импульсный модулятор 2J. Недостатком такого стабилизатора являются низкие точность стабилизации, надежность и качество переходного процесса. Это связано с тем, в стабилизаторе реализуется импульсно-фазовый способ управления, когда невысокая точность стабилизации обус ловлена большим диапазоном изменения опорного напряжения - напряжения на входе интегратора. Способ не может быть реализован в реверсивных преобразователях из-за невозможности опто электронной развязки, так как сигнал обратной связи передаются с переменной амплитудой. Целью изобретения является повышение точности стабилизации среднего значения, надежности работы и качест ва переходного процесса. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор среднего значения напряжения, содержащий регулирующий элемент, включенный между входными и выходными выводами, инвертор, первый и второй ключи, узел сравнения, один вход которого подключен к выходным выводам, другой соединен с источником опорного напряжения а выход через первый ключ подключен к входу интегратора, и широтно-импульсньш модулятор, введен логический элемент ИЛИ, выход широтно-импульсного модулятора соединен с первым входом логического элемента ИЛИ, управляющим входом первого и входом инвертора, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа, включенного между выходными выводами и входом интегратора, выход которого соединен с вторым входом логического элемента ШШ, выходом подключенного к управляющему входу регулирующего элемента. На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого стабилизатора; на фиг. 2 - диаграмма напряжений, поясняющая его работу. Стабилизатор содержит широтно-импульсный модулятор ШИМ 1,. логический элемент 2 ИЛИ, регулирующий элемент 3, вывод 4 источника опорного напряжения UQ,сумматор 5, первый и второй аналоговые ключи 6 и 7, инвертор 8, интегратор 9, вьшод 10 источника питания и вывод 11 выходного напряжения регулирующего элемента 3. На фиг. 2 показаны следующие диаграммы: 12 .- напряжение на выходе ШИМ; 13 - напряжение на выходе регулирующего элемента 3; 14 - разность опорного напряжения на выходе 4 и напряжения на вьшоде 11 элемента 3; 15 - напряжение на выходе интегратора 9; f6 - напряжение на выходе элемента ШШ и на выводе 11 элемента 3. Вход ШИМ подключен к источнику задающего напряжения, а -выход к первому входу элемента или к управляющему входу первого ключа 6 и через инвертор 8 - к управляющему входу второго ключа 7, включенного между выводом 11 элемента 3 и входом интегратора 9, выход которого соединен с вторым входом элемента ШШ. Выход элемента ИЛИ подсоединён, к входу элемента 3, подключенному к выводу 10 источника питания. Выход элемента 3 подключен к одному входу сумматора 5, второй вход которого подключен к выводу 4 источника опорного напряжения Ug . Выход сумматора 5 подключен через управляемый ключ 6 к входу интегратора 9. Стабилизатор работает следующим образом. Напряжение на выходе регулятора напряжения задается сигналом на входе ШИМ. При этом на выходе ШИМ формируются импульсы 12 с длительностью 0 - пропорциЬнальной входному сигналу . Ug (i) , и постоянным периодом следования Т. Выходной импульс ШИМ через элемент ИЛИ поступает на вход элемента 3, на вьшоде 11 которого формируется напряжение. Мгновенное значение этого напряжения сравнивается в сумматоре 3 с неизменным опорным на пряжением UQ на выводе 4, Полученная на выходе сумматора 5 разнос напряжений 14 поступает через ключ в течение интервала t -1 на вход интегратора 9. К моменту времени t напряжение 15 на выходе интегратора 9 будет соответствовать отклонению действительного напряжения от задан ного среднего значения напряжения. В момент времени i ключ 6 размыка ете, а ключ 7 замыкается, поступление сигнала с выхода сумматора 5 прекращается, и на вход интегратора начинает поступать с обратным знаком выходное напряжение 14 регулирующего элемента 3. С момента вре мени t начинается процесс обратног интегрирования, продолжающийся до момента времени 2 когда напряжение 15 на выходе интегратора станет равным нулю. В этот момент времени t2 прекращается поступление сигнала на второй вход элемента ИЛИ и заканчивается формирование напряжения 16 на выходе элемента 3. За время интегрирования на интервале . пряжение на выходе элемента 3 увеличивается на величину, равную недостающей части напряжения до заданной величины на интервале tfl-t. Таким образом, заданное среднее значение напряжения на выходе стабилизатора не зависит от колебаний напряжения источника питания и изменений величины нагрузки. В данном стабилизаторе реализуется такой способ стабилизации среднего значения напряжения, который позволяет осуществить широтно-импульсную обратную связь и безынерционную гальваническую развязку и за счет этого повысить помехозащищенность и надежность работы импульсного регулятора напряжения, а также точность стабилизации среднего значения выходного напряжения за счет высокой точности измерения отклонения выходного напряжения от постоянной величины заданного напряжения и за счет малого динамического диапазона изменения входного напряжения интегратора. Это позволяет повысить в импульсных регулято ах напряжения качество переходного процесса за счет выноса обратной связи по напряжению из главного канала управления в местный автономный контур безьшерционной обратной связи по напряжению.

01/8.2

СТАБШШЗАТОР СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ НАВРЯЯШНИЯ, содержа1ЩЙ регулируюооий элемент, включенный между входными и выходньши -вьшодами, инвертор, первый и второй ключи, узел сравнения, сщин вход которого подключен к выходным выводам, другой .-3 соединен с источником опорного напряжения , а выход через первый ключ подключен к входу интегратора, и широтно-иьшульсн модулятор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации, надежности работы и качества переходного процесса, в него введен логический элемент. ШШ,выход широтно-импульсного модулятора соединен с первым входом логического элемента ИШ, управляющим входом первого ключа и входом инвертора, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа, включенного между выходными выводами и входом интегратора, выход которого соединен с вторым входсш логического элемента ИЛИ, выходом подключенного к управлякпцому входу регулирующего элемента.