Ключевой стабилизатор Советский патент 1988 года по МПК G05F1/595 

Hf.ix .( 1и irroport ii Г ретьего двух- вход1.|:,1л -зиемеитоп II, вторые нходы 1.; о тор ,(. : : оецине ИЫ и подключены к оц- HOMV iu,i.,-n -. j- Г1 И1 герп 5 С-вход кото- poi f 1: .,.;i4e4 1,; раилпющему ихсщу

- -

137231 4

преобразователя временных интервалов, при этом другой выход D-тригге- ра и выход трехвходового элемента И подключен соответственно к выходам (треобразователя временных интервалов.

ll3otiiiCTi.Mine относится к тлектро- текиики, и частности к вторичшлм ис- точ})иклм 1гитп ия, И можвт быть ис- поль 1( .ИЛИ габигшзации ni.icoKoro ypoiniM пос (.1Я1)ногс5 напряжения для

па яоич 11,1х видов СВЧ--электровакуумных чрипорлп. 11рк-гро1п|ь|х микроскопов, (.ото- к-кттчл чих vMno;«HTO4eH Б рпзлич ИЕ.гх |::лпи11Тихиичгских угтройсгнах,

l,i:, и юПро (.л(ия -- погд:ицоцис ста- би.ты . icTiT чылпдипго 1- апряжения ста-. ri iip ч .

. j iiiii , 1 I р1 лс тп вле на стр уктурна (-yiJM, np. iiiiapiieMOfo стаби.ничатора и т фчг, 2 - эчектрическая сх.ема од- ипго из ияриап гог- преобразовательной чче чсч; .1 фич . 1 - тчекгрическая : ;- - 1л : :uiopo И napiicUiTOB ключевого U-г i ,;.:i ; фиг, - ппект)ичес- :.,-,, г/емг гпь. оС Пячовптечя временных иг I i l i 1 ;ч,1 R :; It- i;iiyx преобр-ззоиатепь- чьг; ,14. t г: я . i -- стр .ч; турная

;.. I ; .р.: М ; r;i:| I .-, 9 ;, Л :1 ГСЧО

paToj .i, iM фи ; (i - пиоры чаприисечий моси::м1 И . i)a6ory ycTfjofK Tiia при Г .; ЧрС.:Г:0)ПЗ{11;;П о ЧЬНМл 44t-C4

N 2.

С . 1 о и ч и ) а т (Т 1) (ipi 1 г , 1) с оде рж ит ; .-i I РЛ1.ЧЫС ячслпл 1-5. кажда

из 1|1П ,:-ОИТ из 11 о .П О ДОВ ГГС Л Ь4(5 ( 11Cдиill-Miitjix: HHiicpi i i ра 6 с управ - л 1Н1|;1,1Гч , тр.:1ПС1Ьорматора 7, ныггря;.ипч.чя 8, фи чьтра 9, регули- рунлдих к.Г|ОЧ. й 10--1.3, причем В1.гходы иреобр.:.(зопате,1И1Н1.х ячеек соединены иос, ; ..MI имтельно и модк. иочеиы к входным ныподам и гзходу усилителя 14 сигнал; через CXCMV 15 сравнения к одпо. из .чхо.дов которой .че, чснс опорное наиряжсние U,,, Широтно и/.щу 1П.(П1:.1С мсду.чятор1л 1 6--1 8 соедине- 4LI |Л;.;иим из пходог с вы;-;од1 м усили- тс ля 1 i С1и.ч1а.;а ошиоки, другой вход О дипоп с п лходо.--. МП1 ч (1фазного задаю iucrvi Г1 iH pa горл |0j а . мходь широт-

0

0

5 0 5

5

0

но-импульсных модуляторов 16-18 подключены к входам регулирующих ключей 10-13, включенных к управляющим входам преобразовательных ячеек 1-4 и управляющему входу ключевого регулятора 20 через преобразователь 21 временных интервалов. Генератор 22 тактовых импульсов соединен с входрм многофазного задающего генератора 19 и управляющим входом преобразователя

21временных интервалов. Ключевой регулятор 20 включен между входом стабили.затора и входом преобразова- т елыюй ячейки 5.

Преобразовательная ячейка 1-5 может быть выполнена по одной из из- ; сстных схем (фиг, 2) и содержит инвертор 6 с самовозбуждением и управляющим входом, к которому подключаются регулируюЕ(ие ключи 10-13, трансформатор 7, выпрямитель 8, фильтр 9.

Ключевой регулятор 20 может быть выполнен по одной из известных схем к.дючевых регуляторов (фиг. 3) и содержит ключевой транзистор 23, уп- вход которого является уп- }1анляющнм входом ключевого регулятора, фильтр 24, а также цепи по исключению динамических потерь при переключении .

Многофазный задающий генератор 19 может быть выполнен по одной из известных схем и содержит кольцевой счетчик 25, подключенный к генератору

22тактовых импульсов. Выходы интегрирующих цепей 26 являются выходами многофазного задающего генератора 19„ Выходы счетчика 25 через триггеры 27 соединены с интегрирую1цими цепями 26.

Стаб1ьчизатор работает следующим образом.

При подаче на вход стабилизатора постоянного напряже1П1я на выходе п 1еобразовательных ячеек 1-5 образуется постоянное напряжение, поступающее через делитель выходного напряжения на вход схемы 15 сравнения, на другой вход которой подано опорное напряжение Сигнал ошибки усиливается усилителем 14 сигнала ошибки и постлот на входы широтно-им- пульсньгх модуляторов 16-18 (количество широтно-импульсных модуляторов равно количеству преобразовательных ячеек), на другие входы поступают сигналы пилообразной формы с выходом многофазного задающего генератора 1 9 и сдвинутые по фазе на величину , где п - количество преобразовательных ячеек.

Выходное напряжение многофазного

задающего генератора для N

9

ведено на фиг, 6а, б. Выходное напряжение сигналов широтно-импульсных модуляторов (образованное посредством сравнения сигнала ошибки с напряжением пилообразной формы) поступает на преобразователь 21 временных интервалов, который представляет собой схему преобразования, относящуюся к типу последовательностных автоматов (автоматов с памятью) и преобразующую входные сигналы широтно-импульсных модуляторов, представляю1Щ1е собой последовательности импульсов, меняющихся во времени (фиг, 6 г, д) , в сигналы управления ключами 10-13 и ключевым регулятором 20, Алгоритм работы ключей и ключевого регулятора выбирается следук щий: при длительности импульсов о-Т/п работает в режиме широтно-импульсной моду:1яд1 и ключевой регулятор, включена одна преобразовательная ячейка и т,д,, причем в режиме щиротно-импульсно) модуляции работает только ключевой регулятор.

Реализация данного алгоритма заложена в структуре преобразователя временных интервалов. Для пояснения происходящих процессов при данном алгоритме работы р -гулирующих ключей рассмотрим построение преобразователя временных интервалоы для системы с двумя преобразователь)1ыми ячейками ,

На фиг. 6 г, д показаны основные последовательности на входе преобразователя временных интервалов при различных режимах работы стаб1шиза- тора (рсгу;1ировка выходного напряжения, изменением входного напряжения)

- г,

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

1

деляются сигналами

и выходные сит-|1л;;ы vnpni / e tniH

(фиг, бе, ж) piM-v.-inpyiiiii-.nMH

и КЛЮЧеТП,1М pLM y. lH I ором . Ич ПРИГ СЩ- Иных эпюр видно, чти (:iniiM и же наборам входньк п реьч инпх, C4 ii;ni- HijiM (опрошенным) п MIMMCHT татч.жого импульса (фиг, 6в), поступающего от 1 енератора 22 тактовых импу.гтьсов при различных режимах работы рет улирую- щих ключей, соотвотстг уют и раз. тич- ные значения В1:1ход,ных сиг на. юв у , V/j Однако при рпбото ус1рс1йства с длительностями импульспи широтно-импульсных мод у.п я то ров о - т/2 и 1/2-1, N 2 в пределах каждого из поддиапазоне (фиг-, оо, ж) выходные сигналы у, , v счиызначно опрс: , X . Такие зависимости реаличх кггг я кнмбипэционны- ми схемами, и; лпя - тогг необходима еще одна переменная О. п К11торой т отображена инфс рмлция исггользуемого поддиапазона (режим Т и П,фиг.6з,ж) т,е, необходимо кодиронание режима работы регулирующих ключей, В данном Случае возможны два режима работы регулирующих ключей. Информация о пс1ддиапазопах присутст ует в длительности импу.чьсоп 1ииротпо-импульс- ных модуляторов и выделяс тся в мо- NseHTbi тактирующих импу.гтьсов. Для режима 1 характерно то, что в момент прихода тактового импульса значение логической единицы п11И1П1)ает только один входной сиг-нал (х или х) , в режиме II в момент тлктопого импульса значери1е логиче кой единицы принимают одновременно оба входрп 1х сигнала (х и х,,) , Переход из одного режима в другой обеспечивается при наличии инфор1м;1ции о прс дыдущем режиме, т,е, фупкцпональн,1я часть преобразователя временных интервалов, реализующая введенную переменную Q, должна быть построен; ITO принципу автоматов последовательного типа.

Используя известную методологию, строят принг;ипиаль 1ую схему преобразователя временных ин терналов для N 2 (фиг, 4), По )той же методологии возможно шэстроение преобразователей временных интервалов для . При N 2 возможное кодирование режимов осуществляют двумя способами (режим I, код О, режим II код 1 или режим I, код 1, режим J, код 0). а при N 2 возможное чи ло спосоЬов кодирования pesiiMOB возрастает и на51

хождение оптимального варианта построения преобразователя временных интервалов возможно с применением ЭВМ хотя известные методы позволяют решить задачу, но с некоторой избыточностью.

Кроме того, предложе)П1ый в стабилизаторе тип преобразователя временных интервалов отличается но структуре и построению от известных АЦП и ЦАП, так как во входных импульсах информация содержится двояко: число входных сигналов с уровнем логической единицы харакгеризу- ет количество работающих каналов, а длительность импульса характеризует режим работы ключевого регулятора широтно-импульсной модуляции. Так обработка ии юрмации осуществля- ется с частс той TaKTOBiiix импульсов, равно часто -с ком;1утации ключа клю- чегюго регулятора, быстроде 1ствие системы не имеет ограничений по рабочей частот;; логических элементов, так как их максимальная рабочая частота значительно выше частот коммутации слючевого элемента К1почевого регулятора. Сигнал с выхода преобразователя временных и.нте валос посту- пает На регулирующий ключи и на уп- равляювлий вход ключ. пого )егулятора

г

и в зависимости от иыходного напряжения отключаются или подключаются преобразовательные ячейки, причем ключевой регулятор, включенный на входе нулевой преобразовательной ячейки, работает в режиме широтно- импульсной модуляции.

Таким образом, замыкается отрицательная обратная связь и осуществляется режим стабилизации выходного напряжения.

Предлагаемый стабилизатор обеспечивает высокое быстродействие системы по отработке дестабилизирующего фактора Т/п при малых аппаратурных затратах, снижение динамических потерь в п раз за счет управления в режиме 111ИМ только одним ключевым ре- г улятором и расположением ключей в управляющих цепях преобразовательных ячеек и требований к компараторам широтно-импульсных модуляторов при работе на частоте 1/Т; достижение широкого диапазона перестройки выход- Hoi o напряжения без изменения ячеис- Toi i структуры силовой части стабилизатора и абсолютной величины пульсаций выходного напряжения, что позволяет проектировать широкий спектр адаптивных источников питания для СВЧ-электровакуумных приборов.

.

//

Vv-LrvR

« -r-l-r l-I

Такт, С

j 70-f3

фиг. г

.23

-/WW

2

A

Д

tr

Cpi/z.3

ЛА

y/ yf

фиг.

puz

Фиг. 6