Способ стабилизации выходного напряжения импульсного стабилизатора Советский патент 1988 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при построении импульсных стабилизаторов напряжения (ИСН) для автономных систем электропитания.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности импульсного стабилизатора напряжения.

На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ.

Предлагаемый способ предполагает организацию двух контуров обратной связи - по току и по напряжению. Контур обратной связи по току образуется при вычитании из тока нагрузки тока дросселя ЬСО-фильтра, Полученный сигнал рассогласования интегрируют непрерывно и дискретно, от нулевых начальных условий на интервале между моментами включения регулирующего элемента. Интегрирование производят с одинаковыми коэффициентами 1/Т, где Т - период преобразования ИСН,Полученные интегралы суммируют, умножают на коэффициент получают сигнал управления по току, причем

К

и,- L

TI-K, ТТ-к,) Е

п

dUj, dt

К

3

,L

3

скорость изменения опорного пилообразного напряжения широтно- импульсного модулятора;

статический коэффициент заполнения (коэффициент заполнения при номинальном напряжении питания

Е);

индуктивность дросселя LCD-филь тра;

Т - период преобразования;

t - время,

Контур обратной связи по току еспечивает высокие быстродействие запас устойчивости ИСН, Контур ратной связи по напряжению обрается при вычитании из опорного пряжения выходного напряжения ИСН, ученный сигнал рассогласования

5

0

5

0

5

0

5

0

5

по напряжению интегрируют с коэффициентом 1/Т, умножают на коэффициент и получают сигнал управления по напряжению. Контур обратной связи по напряжению обеспечивает астатизм ИСН,

Полученные сигналы управления по току и напряжению суммируют и подают на вход ШИМ, который формирует последовательность импульсов, управляющих работой регулирующего элемента.

Стабилизатор, реализуйщий предложенный способ, содержит силовой ключ 1, дроссель 2 LCD-фильтра, включенные последовательно между входом 3 и выходом 4 стабилизатора. Конденсатор 5 LCD-фильтра, датчик 6 тока включены последовательно между выходом 4 и общем приводом 7 стабилизатора. Диод 8 включен между общей точкой силового ключа 1 и дросселя 2 и общим проводом 7, Суммирующий усилитель 9 подключен первым и вторым инвертирующими входами соответственно к информационному выходу датчика 6 тока и выходу 4, неинвертирующим входом - к выходу источника 10 опорного напряжения, а выходом - к входу интегратора 11, Интегратор 12 с ключом сброса инвертирующим входом подключен к информационному выходу датчика 6 тока, а выходом - к первому инвертирующему входу суммирующего усилителя 13, последний вторым инвертирующим входом подключен к вы- ходу интегратора 11, а выходом - к входу ШИМ 14, ШИМ включает в себя генератор 15, выход которого подключен к R-входу RS-триггера 16 и синхронизирующему входу генератора 17 пилообразного напряжения (ГПН), Компаратор 18 подключен инвертирующим и неинвертирующим входами соответственно к входу ШИМ 14 и выходу ГПН 17, а вьшодом - к S-входу RS-триггера 16, Выход последнего соединен с выходом ШИМ 14, Выход ШИМ 14 подключен к управляющему входу силового ключа 1 и к входу формирователя 19 импульсов, Выход последнего подсоединен к управляющему входу ключа сброса интегратора 12,

Работа устройства происходит в соответствии со следующим алгоритмом. Датчик 6 тока измеряет ток конденсатора DLC-фильтра, Сигнал датчика 6 тока Ug поступает на инверсный вход интегратора 12 и через второй инвартирующий вход суммирующего усилителя 9 с единичным коэффициентом передачи - на вход интегратора 11. Оба интегратора 11 и 12 имеют коэффицие передачи 1/Т, где Т - период преобразования.

На вход интегратора 11 поступает сигнал с выхода суммирзпощего усилителя 9 и сигнал рассогласования по напряжению.

Сигналы с выходов интеграторов 11 и 12 поступают на инвертирующие входы суммирующего усилителя 13 суммируются, умножаются на коэффи- циент KartT H поступают на вход ШИМ 14 Генератор 15ШИМ 14 сбрасывает в О RS-триггер 16 в начале каждого периода преобразования и синхронизирует ГПН 17. Сигнал с выхода компаратора 18 устанавливает в 1 RS-триггер 16 в момент равенства пилообразного напряжения на выходе ГПН 17 и входного сигнала ШИМ 14. Сигнал с выход ШИМ 14 переключает силовой ключ 1 и передним фронтом запускает формирователь 19 импульсов. Короткие импульсы с выхода формирователя 19 импульсов поступают на управляющий вход ключа сброса интегратора 12, сбрасыва : интегратор 12 в О.

Контур обратной связи по напряжению практически не оказывает влияни на процесс стабилизации выходного напряжения в динамическом режиме, поскольку сигнал рассогласования по напряжению - alJ., связан с сигналом

и рассогласования .по току - 1

жением

выра н -СЛ1

с

где

С - емкость конденсатора LCD- фильтра.

В реальных ИСН величина Т/С состаБ7 ляет 0,05-0,005. Исключить влияние контура обратной связи по напряжению на процесс стабилизации выходного напряжения можно также путем измерения коэффициента передачи суммирующего усилителя 9 по второму инвертирующему входу.

Устройство, реализующее способ, обладает астатизмом и повышенной помехоустойчивостью.

Формула изобретения

Способ стабилизации выходного напряжения импульсного стабилизатора, содержащего выходной DLC-фипьтр, регулирующий элемент и широтно-импульс- ный модулятор с пилообразным опорным напряжением путем изменения длительности импульсов управления регулирующего элемента в функции управляющего напряжения, при котором измеряют ток конденсатора выходного DLC-фильтра и выходное напряжение, формируют сигнал ошибки, равный разности эталонного и выходного напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, определяют интеграл инверсного значения тока конденсатора DLC-фильтра на интервале между моментами включения регулирующего элемента и интеграл от суммы инверсного значения тока конденсатора DLC-фильтра и сигнала ошибки, при этом, управляющее напряжение формируют как произведение суммы полученных интегралов на коэф- фициент К , причем

К

и.

С1-К з(1-Кз )1 Е т

35

0

5

0

где

Т

EUi dt

К,

скорость изменения опорного пилообразного напряжения

широтно-импульсно- го модулятора; статический коэффициент заполнения (коэффициент запол нения при номин аль- ном -напряжении питания Е) ;

индуктивность дросселя DLC-фильтра; период преобразования;время.

п

l±LtA t

ч; Г

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении стабилизаторов напряжения с высоким быстродействием. Целью изобретения является повышение помехозащищенности. Стабилизацию выходного напряжения понижающего типа осуществляют путем изменения длительности импульсов управления в функции инверсных приращений тока дросселя LCD-фильтра и выходного напряжения относительно опорных сигналов. Причем опорный сигнал тока дросселя формируют равным току нагрузки. Вычисляют непрерьгеный и дискретный на интервале между моментами включения регулирующего элемента интегралы сигнала рассогласования по току. Управляющее напряжение формируют путем суммирования указанных интеграл ов и последующего умножения на коэффициент К om к. Г1 L и d-Kj ЕТ где и dU. Т -:- - - скорость изменения dt пилообразного опорного напряжения ШИМ, L -.индуктивность дросселя LCD - фильтра, К ,- статический коэффициент заполнения, Е - входное напряжение , Т - период преобразования; t - время. 1 ил, (Л со Од о О5 со