Устройство для управления стабилизированным преобразователем постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1988 года по МПК H02M3/337 

(Л

11

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразователям постоянного напряжения в постоянное, и может быть использовано в качестве вторичных источников питания.

Цель изобретения - повьшение быстродействия стабилизированного преобразователя постоянного напряжения в постоянное.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства i на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для управления стабилизированным преобразователем постоянного напряжения в постоянное, выполненным на двухтактном усилителе 1 мощности, выходы которого через выпрямитель 2 подключены к фильтру 3, содержит генератор 4 тактовых импульсов, выход которого подключен к входу первого счетного триггера 5, прямой выход которого подключен к входу второго счетного триггера 6, а инверсный выход - к второму входу трехвхо дового. элемента И-НЕ 7, первый вход которого подключен к инверсному выходу второго счетного триггера 6, усилитель 8 постоянного тока, входы которого предназначены для подключения к выходным зажимам фильтра 3, а три вькода подключены соответственно к входам первого 9, второго 10 и третьего 11 пороговых элементов, выходы которых подключены соответственно к D-входам первого 12, второго 13 и третьего 14 D-триггеров, тактовые входы которых объединены между собой и первым входом третьего двухвходово го элемента И-НЕ 15 и подключены к выходу четвертого двухвходового элемента И-НЕ 16, первый вход которого подключен к прямому выходу первого счетного триггера 5, а второй - к прямому выходу второго счетного триггера 6, инверсный выход первого D- триггера 12 подключен к третьему входу трехвходового элемента И-НЕ 7, выход которого подключен к второму входу третьего элемента И-НЕ 15 и к первому входу второго двухвходового элемента И-НЕ 17, второй вход которого подключен к инверсному выходу второго D-триггера 13, прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента И-НЕ 18, первый вход которого подключен к выходу третьего элемента И-НЕ 15, а выход - к

0

5

0

5

0

объединенным третьим входам первого 19 и второго 20 четырехвходовых элементов И, выходы которых предназначены для подключения к управляющим входам усилителя 1 мощности, выход второго двухвходового элемента И-НЕ 17 подключен к объединенным четвертому входу первого и второму входу второго элементов И 19 и 20, прямой выход третьего D-триггера 14 подключен к объединенным второму входу первого 19 и четвертому входу второго 20 элементов И.

Устройство дополнительно снабжено четвертым D-триггером 21 и пятым двухвходовым элементом И-НЕ 22, причем первый вход пятого двуквходового элемента И-НЕ 22 соединен с выходом третьего порогового элемента 11, второй вход соединен с прямым выходом четвертого D-триггера 21 и первым входом первого элемента И, тактовый вход четвертого D-триггера 21 подключен к прямому выходу второго счетного триггера,6 D-вход - квыходу пятого двухвходового элемента И-НЕ 22, а инверсный вькод - к первому входу второго элемента И.

Устройство работает следующим об- . разом.

Характерными для предлагаемого устройства являются три режима работы, а именно: режим максимальной наt- грузки, режим минимальной нагрузки

и режим холостого хода. В режиме мак- . симальной нагрузки -компенсация низкочастотных пульсаций происходит за счет дискретного изменения длитель0 ности управляющих импульсов от максимального до среднего значений (фиг. 2, интервал t - t ). Во втором режиме стабилизация выходного напряжения происходит з а счет диск-

5 ретного изменения длительности управляющих импульсов от минимального до среднего значений (фиг. 2, интервал t - tg). В режиме холостого хода стабилизация выходного напряжения

Q обеспечивается за счет формирования пачек управляющих импульсов минимальной длительности, которыми осуществляется периодическая подпитка конденсатора фильтра 3 (фиг. 2, интер5 вал t - t j) .

Отличительной особенностью режима работы предлагаемого образовате- ля является то, что переключение D-триггеров 12-14 происходит в каж313

дом такте работы двухтактного усилителя f.мощности, а прохождение последнего импульса в предыдущей и первого импульса в последующей пачке управляющих импульсов минимальной длительности через разные плечи усилителя 1 мощности обеспечивается режимом работы четвертого D-триггера 21 и пятого элемента И-НЕ 22.

Генератор 4 вырабатывает исходную последовательность прямоугольных импульсов, которая поступает на вход цепочки из двух последовательно соединенных счетных триггеров 5 и 6 и D-триггера 21. С выхода D-триггера 21 прямоугольные импульсы, сдвинутые

один относ ительно другого на 180 , поступают на первые входы элементов И 19 и 20, чем достигается управление работой усилителя 1 мощности в двухтактном режиме.

Выпрямленное на выпрямителе 2 (диаграмма Р) и отфильтрованное ; фильтром 3 напряжение поступает на выходные выводы преобразователя. Сигнал с выходов усилителя 8 постоянного тока с тремя раздельными выходами, вход которого подключен к выходным вьшодам преобразователя, подается на входы пороговых элементов 9-11,- которые управляют очередностью переключения D-триггеров 12- 14 в процессе стабилизации выходного напряжения. При значении величины выходного напряжения (диаграмма Ж) ниже определенного уровня на выходе всех трех пороговых элементов появляются сигналы логической 1, которые поступают на информационные вхо- ды D-триггеров 12-14. По переднему фронту импульса, приходящего на тактовые входы D-триггеров 12-14 с выхо да логического элемента 2И-НЕ 16 (диаграмма Г), на их прямых выходах появляются сигналы логической 1. При этом сигнал логического нуля с инверсного выхода первого D-триггера 12 поступает на первый вход эле:- мента ЗИ-НЕ 7 и запирает его, выходными сигналами второго D-триггера 13 открывается первый элемент 2И-НЕ 18 и закрьшается второй элемент 2И-НЕ 17, выходной сигнал с третьего D- триггера 14 открьшает элементы 4И 19 и 20j на которые через элемент 2И-НЕ 15 и элемент 2И-НЕ 18 подается последовательность импульсов с короткими паузами (диаграмма Г), сформи

5

рованная четвертым элементом 2И-НЕ 16 с помощью сигналов с прямых выходов первого 5 (диаграмма А) и второго 6 (диаграмма Б) счетных триггеров. При прохождении последовательности импульсов через элементы 4И они запираются в начале каждого такта работы усилителя 1 м ощности, чем достигается формирование импульсов управления (диаграммы О и П) максимальной длительности (фиг. 2, интервал t, - t,) , а также исключается возможность прохождения сквозных токов в усилителе 1 мощности, так как включение и выключение транзисторов преобразователя разнесено во времени. При увеличении значения выходного напряжения преобразователя

0 выходной сигнал на первом выходе усилителя 8 постоянного тока достигает значения верхнего порога срабатывания первого порогового элемента 9, оно перебрасьшается в другое устой5 чивое состояние (диаграмма 3), при котором первый D-триггер 12 перебрасывается (диаграмма И) по переднему фронту первого после переключения порогового элемента импульса, при0 шедшего с второго счетного триггера 6, и выходным сигналом отпирает логический элемент И-НЕ 7. На этом элементе с помощью сигналов, поступающих с инверсных выходов первого 5

5 и второго 6 счетных триггеров, формируется последовательность импульсов с короткими паузами между ними (диаграмма Д) .

Сформированная последовательность

0 импульсов складывается с выходными сигналами четвертого элемента 2И-НЕ 16 на третьем элементе 2И-НЕ 15 (диаграмма Е). Импульсы с выхода элемента 15 через первьш элемент 2И5 НЕ 18 поступают на элементы 4И 19 и 20, которые запираются на время их прохождения. Этим достигается формирование импульсов управления средней длительности (фиг. 2, интервал t

0 - -5

При дальнейшем увеличении значения выходного напряжения сигнал на втором выходе усилителя 8 постоянного тока увеличивается до значения g верхнего порога срабатывания второго порогового элемента 10. Пороговый элемент перебрасьшается в другое устойчивое состояние (диаграмма К), при котором второй D-триггер 13 пе-

Таким -образом, изобретение позволяет повысить быстродействие отработки возмущающего воздействия и обеспечить по сравнению с базовым объектом большую точность поддержания заданного напряжения на выходе преобразователя.

изобретения

51365291

реключается (диаграмма Л) передним фронтом импульса с второго счетного триггера 6 и выходными сигналами за- . пирает первый элемент 2И-НЕ ,18 и отпирает второй элемент 2И-НЕ 17, через который на элементы 4И 19 и 20 проходят импульсы с логического элемента И-НЕ 7, определяющие формирование

импульсов управления минимальной дли-io Фор мула тельности (фиг. 2, интервал t, - t4.) .

Устройство для управления стабилизированным преобразователем постоянного напряжения в постоянное, 15 выполненным на двухтактном усилителе мощности, выходы которого через выпрямитель подключены к фильтру, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к вхо- мента 11, оно перебрасывается в дру- 20 ду первого счетного триггера, прямой гое устойчивое состояние (диаграм-. выход которого подключен к входу ма М). При этом третий D-триггер 14 второго счетного триггера, а инверс- переключается (диаграмма Н) передним ный выход - к второму входу трехвхоВ режиме холостого хода на конденсаторе фильтра 3 происходит увеличе- , ние значения напряжения, что приводит к увеличению значения сигнала на третьем вьпсоде усилителя 8 постоянного тока до верхнего порога срабатывания третьего порогового элеТаким -образом, изобретение позволяет повысить быстродействие отработки возмущающего воздействия и обеспечить по сравнению с базовым объектом большую точность поддержания заданного напряжения на выходе преобразователя.

изобретения

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке устройств электропитания постоянного напряжения. Цель изобретения - повышение быстродействия. За счет введения .D- триггера 21 и двухвходового элемента И-НЕ 22 обеспечивается режим работы, при котором отработка воздействия на выходе преобразователя осуществляется непрерьшно в течение каждого такта работы усилителя мощности. 2 ил.

фронтом импульса с четвертого элемента 2И-НЕ 16 и выходным сигналом логического О запирает элементы 4И 19 и 20, чем достигается прекращение подпитки конденсатора фильтра 3, и одновременно пороговьш элемент 11 через пятьм элемент 2И-НЕ 22 останавливает четвертый D-триггер 21 в положении, обеспечивающем прохождение последнего импульса пачка через элемент 4И 19 и первое плечо усилителя 1 мощности. Прт уменьшении значения выходного напряжения третий пороговый элемент 11.перебрасывается в исходное состояние через третий D-триггер 14, открывает элементы 4И 19 и 20,и через элемент 2И-НЕ 22 запускает червертый D-триггер 21. На второй вход усилителя 1 мощности через элемент 4И 20 поступает первый короткий импульс новой

дового элемента И-НЕ, первьм вход

25 которого подключен к инверсному выходу второго счетного триггера, уси литель постоянного тока, входы кото рого предназначены для подключения к выходным зажимам фильтра, а, три

30 выхода подключены соответственно к входам первого, второго и третьего пороговых элементов, выходы которых подключены-соответственно к D-входа первого, второго и третьего D-триг3g геров, тактовые входы которых объединены между собой и первым входом, третьего двухвходового элемента И-Н и подключены к .выходу четвертого двухвходового элемента И-НЕ, первый

40 вход которого подключен к прямому выходу первого счетного триггера, а второй - к прямому выходу второго счетного триггера, инверсный выход первого D-триггера подключен к трепачки управляющих импульсов минималь- 45 тьему входу трехвхбдового элемента ной длительности (фиг. 2, интервал И-НЕ, выход которого подключен к

t - ty), который обеспечивает размагничивание трансформатора усилителя 1 мощности и подзаряд конденсатора фильтра 3 последующими импульсами пачки до значения напряжения, вызывающего срабатьшание третьего по- рогового элемента, вследствие чего происходит запирание элементов 4И 19 и 20 (фиг. 2, интервал t - ty) и останов D-триггера 21, При понижении значения выходного напряжения срабатывание пороговых элементов происходит в обратном порядке.

дового элемента И-НЕ, первьм вход

которого подключен к инверсному выходу второго счетного триггера, усилитель постоянного тока, входы которого предназначены для подключения к выходным зажимам фильтра, а, три

выхода подключены соответственно к входам первого, второго и третьего пороговых элементов, выходы которых подключены-соответственно к D-входам первого, второго и третьего D-триггеров, тактовые входы которых объединены между собой и первым входом, третьего двухвходового элемента И-НЕ и подключены к .выходу четвертого двухвходового элемента И-НЕ, первый

вход которого подключен к прямому выходу первого счетного триггера, а второй - к прямому выходу второго счетного триггера, инверсный выход первого D-триггера подключен к тревторому входу третьего элемента И-НЕ и к первому- входу второго двухвходо- вого элемента И-НЕ, второй вход ко-

QQ торого подключен к инверсному выходу второго D-триггера, прямой выход которо го подключен- к второму входу первого двухвходового элемента Й-НЕ, первый вход Которого подключен к выgg ходу третьего элемен та И-НЕ, а вы- . код - к объединенным третьим входам первого и второго- четырехвходовых элементов И, выхода которых предназ- .начены для подключения к управляющим

входам усилителя мощности, выход второго двухвходового элемента И-НЕ подключен к объединенным четвертому входу первого и второму входу второго элементов И, прямой выход третьего D-триггеров подключен к объединенным второму входу первого и четвертому входу второго элементов И, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно снабжено четвертым D-триггером и пятым двухвходовым элементом И-НЕ,

ii

io . Ь

t

Редактор И.Горная

Составитель С.Станкевич

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

причем первый вход пятого двухвходового элемента И-НЕ соединен с выходом третьего порогового элемента, второй вход соединен с прямым выходом четвертого D-триггера и первым входом первого элемента И, тактовый вход четвертого D-триггера подключен к прямому выходу BTOpof.o счетного триггера, D-вход - к выходу пятого двухвходового элемента И-НЕ, а инверсный выход - к первому входу второго элемента И,

ib

Фиг.2