Способ управления системой вторичного электропитания и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК G05F1/56 

зистором, а указанный датчик тока выполнен на трансформаторе тока, при чем выход транзисторного формирователя сигналов згаравления подключен к базе указанного силового транзистора , общая точка емкостного делителя подключена к входу транзисторного формирователя сигналов управления и одно1 1у из выводов порогового элемента f другой вывод которого подключен к одномз из выводов вторичной обмотки трансформатора тока, первичная

0619

обмотка которого подключена между эмиттером силового транзистора и общей шиной, соединенной с другим вьгео дом вторичной обмотки трансформатора тока, задающим генератором и транзисторным формирователем сигналов управления, а третья обмотка трансформатора тока подключена между стоком и истоком полевого транзистора , соединенного затвором с выходом усилителя цепи обратной связи.: .

1. Способ управления системой вторичного электропитания, состоящей по меньшей мере из двух однотипных транзисторных преобразовательных ячеек с обратным включением диода, подключенных силовыми входами к входнь1м выводам, а силовыми выходами к выходным выводам, при котором включают силовой транзистор каждого преобразователя через равные интерг . валы времени, формируют линейно нарастающее напряжение, пропорциональное току силовой цепи транзистора каждой преобразовательной ячейки, сравнивают его с опорным напряжением и выключают силовой транзистор в момент их равенства, измеряют напряжение на выходных выводах, сравнивают его с эталонным напряжением. вьиеляют сигнал рассогласования и усиливают его, формируя сигнал обратной связи, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа управления и повьшения его надежности, указанным сигналом обратной связи воздействуют на указанное формирование линейно нарастающего напряжения, увеличивая скорость его нарастания при увеличении напряжения на выходных выводах и уменьшая скорость нарастания при уменьшении напряжения на выходных выводах. 2. Устройство для управления системой вторичного электропитания, i состоящей по меньшей мере из двух однотипных транзисторных преобра(Л зовательных ячеек с обратным включением диода, подключенных силовыми входами к входным выводам, а силовыми выходами - к выходным выводам, 1содержащее делитель напряжения, усилитель цепи обратной связи и источник эталонного напряжения, подключенСП ный выходом к первому входу усилитео ля цепи обратной связи, вторым вхо3i ;О дом подключенного к выходу делителя напряжения, подключенного входом к выходным выводам, причем каждая преобразовательная ячейка содержит силовой транзистор и датчик тока, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повьш1ения его надежности, каждая преобразовательная ячейка снабжена задакодда генератором, шлполненным на двухбазовом диоде с включенным между эмиттером и первой базой емкостным делителем, транзисторным формирователем сигналов управления, пороговым элементом и полевьм тран

Изобретение относится к электро™, и может быть использовано в источниках электропитания аппаратуры связи.

Известен способ комбинированного управления преобразователем, при котором силовой транзистор включают через равные интервалы времени, формируют контролируемое напряжение с амплитудой, пропорциональной величине входного напряжения, и в момент равенства его с опорным выключают силовой транзистор tj i,

Недостаток известйого способа ограниченные функЦкойаЛьные возможности, поскольку этот способ не мо,жет быть применен без изменений для упправления транзисторными преобразователями напряжения при стабилизации выходного напряжения нескольких преобр зователей, работаюйщх на одну нагрузку.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ управления системой вторичного электропитанияJ состоящей по меньшей мере из двух однотипных транзисторных преобразовательных ячеек с обратным включением диода, подклю- ченных силовыми входами к входным выводам, а силовыми выходами - к вы ходным выводам, при котором включают силовой транзистор каждого преобразователя через равные интервалы времени, формиру от линейно нарастающее напряжение, пропорциональное току силовой цепи транзистора каждой преобразовательной ячейки, сравнивают его с опорным и вьжлючают силовой транзистор в момент их равенства, измеряют напряжение на выходных выводах, сравнивают его с зталонным напряжением, вьщеляют сигнал рассогласования и усиливают его. формируя сигнал обратной связи.

Недостаток известного способа состоит в сложности и низкой надежности, поскольку в системе необходим один ведущий преобразователь, управляемый от отдельного пшротноимпульсного модулятора. При выходе из строя ведущего преобразователя происходит отказ всей системы электропитания.

Цель изобретения - упрощение способа управления системой вторичного электропитания и повышение его надежности.

Цель достигается тем, что согласно способу управления системой вторичного электропитания, состоящей по меньшей мере из двух- однотипных транзисторных преобразоват.ельных ячеек с обратным включением диода, подключенных силовыми входами к входным выводам, а силовыми выходами - к выходным выводам, при котором включают силовой транзистор каждого преобразователя через равные интервалы времени, формируют линейно нарастающее напряжение, пропорциональное току силовой цепи транзистора каждой преобразовательной ячейки, сравнивают его с опорным напряжением и выключают силовой транзистор в момент их равенства, измеряют напряжение на выходных выводах, сравниваю его с эталонным напряжением, вьщеляю 3 сигнал рассогласования и усиливают его, формируя сигнал обратной связи указанным сигналом обратной связи воздействуют на указанное формирование линейно нарастающего напряжения, увеличивая скорость его нарастания при увеличении напряжения на выходных выводах и уменьшая скорост нарастания при уменьшении напряжени на выходных выводах. Сущность предлагаемого способа управления состоит в следуют1ем. Для каждого преобразователя полярно инвертирующего типа, работающего в режиме прерывистого тока реактора, напряжение на выходных выводах опре деляется уравнением з1. (Е t, } и 2Ь,1„Т где Е - напряжение питания преобра зователя, С, - длительность включенного состояния силового транзис тора; Т - период коммутации силового транзистора, 1ц - ток нагрузки, L - индуктивность первичной об мотки реактора. Если I,, неизменно, то условием стабилизации выходного напр;1жения является Е И, const, причем независимо изменяться может только величина . Очевидно, что величина тока, про текающего в силовой цепи преобразователя, зависит от приложенного напряжения f и определяется соотношением.t Этот изменяющийся во времени ток преобразуется в линейно нарастающее напряжение. Поскольку преобразование тока транзистора в напряжение производя как правило, с помощью активного с противления, то величина линейно нарастающего напряжения U,. на рези торе R, определяется соотношением и, i,R, -l R,. Это линейно нарастающее напряжение сравнивается с опорным напряжением Upn Ui; и в момент их равенства 194 (,) силовой транзистор выключается. Следовательно, EJ « con8t К4 при неизменных эначеннях .U , и R,. Для повышения точностистабилизации напряжения при изменении тока нагрузки выходное напряжение сравнивают с 3талонным напряженней и усилен ным сигналом рассогласования управляют скоростью изменения во времени контролируемого Напряжения путем изменения величины Rf, такках скорость изменения во врекени контролируемого напряжения равна dUi . Е dt Ц Следовательно, изменение R приводит к изменению скорости нарастания контролируемого напряжения 8. I Таким образом, при изменении RI и E const обратно пропс ционально изменяется длительность интервала -g,. При работе таких преобразователей на одну общую нагрузку напряжения на выходах преобразователей равны U ц, , так как они включены параллельно тогда их выходные токи распределятся в соответствии с (1) в зависимости от индуктивности первичных обмоток реакторов: lH,. Отсюда т . т -Т «2-. 2-.2- f7 Н7 НЭ ЦЧ/з Следовательно, равенство токов, протекакяцих в нагрузке отразличных источников, обеспечивается равен- , ством индуктивностей первичных обмоток реакторов. Предложенный способ стабилизации напряжения является, по существу, комбинированным способом стабилизации по двум каналам: по возмущению и по отклонению. Стабилизация выходного напряжения осуществляет-,, ся путем стабилизации амплитудного значения линейно нарастающего напряжения, равного U|fi itRf при Rj « const и i у t - это регулирование по возмущению. Изменение в функции от величины выходного напряжения преобразователя R (ц) - 3Tq канал регулирования гго отклонению. Совместное действие двух каналов позволяет при изменении входного на пряжения получить очень высокий коэффициент стабилизации выходного напряжения, приблизительно пропорциональный произведению коэффициентов стабилизации по каждому из каналов. На фиг. 1 представлены временные диаграммы, поясняющие сущность предложенного способа управления. На фиг. 1 2 ток вторичной обмотки реактора (трансформатора) преобразователя; с,,i, Г - длительности отдельных этапов работы преобразователя в режиме прерывистого тока реактора. Таким образом, предложенный способ позволяет обеспечить равномерно распределение токов между преобразовательными ячейками системы вторичного электропитания без применения специальной вед5тцей преобразовательной ячейки и широтно-импульс ного модулятора, что приводит к существенному упрощению способа. Известно устройство для осуществления управления системой вторич ного электропитания, содержащее s каждом преобразователе устройство регулирования вькодного напряжения устройство ограничения выходного то ка на заданном уровне з. Недостатки такого устройства неравномерное распределение токов между преобразователями, низкая точность стабилизации преобразователей, работаю цих. при малой величине выходного тока, сложность системы управления. Наиболее близким техническим ращением к предложенному является устройство управления системой вторичного электропитания, состоящей по меньшей мере из двух однотипных транзисторных ячеек с обратным вклю чением диода, подключенных силовыми входами к входным выводам, а силовыми выходами - к выходным выводам содержащее делитель напряжения, уси литель цепи обратной связи и источник эталонного напряжения, подключенный выходом к первому входу усил теля цепи обратной связи, вторым входом подключенного к выходу делителя напряжения, подключенного вхо,„ дом к вьпсодным выводам, причем каждая преобразовательная ячейка содер-, жит силовой транзистор и датчик тока 2 . Недостатки известного устройства- сложность и низкая надежность, обусловленая наличием ведущей преобразовательной ячейки и широтно-импульсного модулятора, так как отказ одного из них приводит к отказу всей системы. Цель изобретения - упрощение устройства и повьшение его надежности. Цель достигается тем, что в устройстве для управления системой вторичного электропитания, состоящей по меньшей мере из двзос однотипных транзисторных преобразовательных ячеек с обратным включением диода, подключенных силовыми входами к вход ным выводам, а силовыми выходами к выходным выводам, содержащее делитель напряжения, усилитель цепи обратной связи и источник эталонного напряжения, подключенный выходом к первому входу усилителя цепи обратной связи, вторым входом подключенного к выходу делителя напряжения, подключенного входом к выходным выводам, причем каждая преобразовательная ячейка содержит силовой транзистор и датчик тока, каждая преобразовательная ячейка снабжена задающим генератором, вьшолненным. на двухбазовом диоде с включенным между эмиттером и первой базой емкостным делителем, транзисторным формирователем сигналов управления, пороговым элементом и полевым транзистором, а указанный датчик тока вьшолнен на трансформаторе тока, причем выход транзисторного формирователя сигналов управления подключен к базе указанного силового транзистора, общая точка емкостного делителя подключена к входу транзисторного формирователя сигналов управления и одному из выводов порогового элемент, другой вывод которого подключен к одному из выводов вторичной обмотки трансформатора тока, первичная обмотка которого подключена между эмиттером, силового, транзистора и общей шиной, соединенной с другим выводом вторичной обмотки трансформатора тока, задающим генератором и транзисторным формирователем сигналов управления, а третья обмотка транс7

форматора тока подключена между стоком и истоком полевого транзистора, соединенного затвором с выходом усилителя цепи обратной связи. ,На фиг. 2 представлена схема устройства для управления системой, вторичного электропитания.

Система электропитания состоит из двух транзисторных ячеек (пре.образователей) 1 и 2 с обратным включением диода, нагрузки 3, делителя выходного напряжения 4, источника опорного напряжения 5 и усилителя обратной связи 6. Каждый преобразователь содержит задающий генератор выполненный на двухбазовом диоде 8 и емкостном делителе, состоящем из последовательно соединенных конденсаторов 9. Выход задающего генератора подключен к входу формирователя сигналов управления 10, выхо которого подключен к базе силового транзистора блока 11, в котором также содержится силовой трансформатор (реактор), а между, эмиттером силового транзистора и общим проводом включена первая обмотка 12 транформатора тока 13, вторичная обмотка 14 которого одним выводом подключена к одному из входов порогового элемента 15, а вторым выводомк общему проводу. Второй вход элемента 15 подключен к выходу генератора 7. Вход усилителя обратной связи 6 подключен к выходам делителя А и источника опорного напряжения 5. Выход усилителя 6 подключен к переходу исток-- затвор полевого транзистора 16, сток и исток которого подключены к обмотке 17 трансформатора тока 13. Выходной делитель 4 подключен параллельно сопротивлению нагрузки на выходе фильтров, подключенных к выходам силовых трансформаторов (реакторов с вьтрямительным диодом.

Рассмотрим работу устройства в установившемся режиме, начиная с момента, когда конденсаторы 9 разряжены. В этот момент формиро ватель 10 включает силовой транзистор блока 11. Появляется ток в коллекторной цепи транзистора, который проходит через обмотку 12 трансформатора тока 13. Величина этого тока меняется во времени и преобразуется в напряжение на втор ной обмотке 14 трансформатора 13,

198

Это напряжение сравнивается на пороговом элементе 15 с величиной напряжения в точке соединения конденсаторов 9, которое линейно нарастает (конденсаторы генератора 7 заряжаются), и при достижении разностью этих напряжений порогового напряжения диода 15, он открывается и форсирует заряд нижнего конденсатора 9. При

этом увеличение напряжения на нижнем конденсаторе .9 вызывает формирование сигнала управления в блоке 10, который закрывает транзистор блока 11. Так как к третьей обмотке 17 подключен канал (сток-- исток) полевого транзистора 16, который, обладая активным сопротивлением, пересчитанным в первую 12 и вторичную 14 обмотки через коэффициент

трансформации, влияет на скорость изменения тока в силовой цепи и, соответственно, скорость изменения напряжения на обмотке 14. Величина сопротивления канала транзистора 16

зависит от усиленнойв усилителе 6 разности мезхду напряжением источника опорного напряжения 5 и напряжением выходного делителя 4. Так как скорость изменения тока силовой цепи зависит от приложенного напряжения, а скорость изменения во времени преобразованного тока в напряжение на вторичной обмотке 14 зависит к тому же, от величины

сопротивления канала транзистора 16, время, за которое достигается пороговое напряжение на элементе 15, зависит от входного и вькодного напряжений. Таким образом, воздействуя на скорость изменения во времени напряжения на обмотке 14, можно осуществлять регулирование выходного напряжения и стабилизацию его при помощи цепи обратной связи,

состоящей из делителя 4, усилителя 6, источника опорного напряжения 5 и транзистора 16.

Равномерное распределение мощностей между преобразователями с

обратным включением диода обеспечивается режимом прерывистого тока реактора при выполнении условия равенства индуктивностей первичных обмоток реактора, при существенном упрощении устройства по сраввению с прототипом и повьтения его надежности, так как все преобразовательные ячейки являются независимыми.

)

Т,

Тг

Uf,(

Тг Гз

Г/

Фиг.1