Многофазный импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК G05F1/56 

+)

.4: Ю

ISD

to

ю со

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системах вторичного электропитания напряжением постоянного тока,

Целью изобретения является повы- 1й1вние качества стабилизации выходного напряжения и повьшение технологич .нести.

; На чертеже показана структурная с|хема предложенного многофазного им- фгльсного стабилизатора постоянного Напряжения,

i Стабилизатор содержит N идентич-- Аых преобразовательных ячеек 1, сое- Синенных параллельно, входы которых Подключены к входным выводам, каждая йчейка содержит силовой ключ 2, один вьгоод которого через плавкий предо- ранитель 3 соединен с входом ячейки J1 и входным вьшодом стабилизатора, а Другой вывод через дроссель 4 соеди- ен с выходом ячейки 1, диод 5, подключенный между общей точкой силово- ;го ключа и дросселя и общим выводом, широтно-импульсный модулятор 6| выходом соединенньй с управляющим входом силового ключа 2, управляющие входы гаиротно-импульсных модуляторов 6 объединены, формирователь 7 сигна- ла контроля, вьшолненный, например, в виде вьшрямителя с инверсией на выходе и обеспечивающий на выходе уровен логического О при наличии на дросселе 4 переменного напряжения входом подключенный к вьгаодам дросселя 4, а выходом к первому входу двухвходо- вого элемента И 8, второй вход которого соединен с выходом элемента 9 задержки, выход двухвходового элемен- та И 8 соединен с входом формкрова теля 10 коротких импульсов, N-разряд- ньй регистр 11 сдвига, выходами соединенный- с синхронизирукщими входами широтно-импульсных модуляторов 6 и вх одами элементов 9 задержки преобразовательных ячеек 1, делитель 12 частоты в N раз, выходом соединенньй с информационным входом регистра 11 сдвига, (К+1)ВХодовой элемент ИЖ 13, входом соединенный с тактовым входом регистра 11 сдвига и входом делителя 12 частоты, N входов которого соединены соответственно с выходами формирователей 10 коротких импульсов преобразовательных ячеек 1, (К+1)-й вход - с выходом задающего генератора 14, сглаживающий фильтр 15, включенный между выходами преоб

с

Q

j 0 5 о

5

разовательных ячеек 1 и выходными вы- водами стабилизатора 16, усилитель 17 обратной связи, входами оюединен- ный с выходными вьшодами стабилизатора 16 и источником 18 опорного напряжения, последовательно соединенные первый резистор 19 и ключ 20, включенные между управляющим входом ши- ротно-импульсного модулятора 6 и выходом усилителя 17 обратной связи, управляющий вход ключа 20 подключен к выходу формирователя 7 сигнала контроля, второй резистор 21, включенный между объединенными управляющими входами широтно-импульсных модуляторов 6 и общим выводом.

Многофазный импульсный стабилизатор работает следующим образом.

При подаче напряжения питания начинает работать задающий генератор 14, импульсы которого, проходя через элементы ИЛИ 13, подают на входы делителя 12 частоты и регистра 11 сдвига, обеспечивая появление импульсов запуска широтно-импульсных модуляторов 6 преобразовательных ячеек 1 на I-

вькодах всех разрядов, Широтно-импульсные модуляторы 6 обеспечивают периодическую коммутацию силовых ключей 2, при этом энергия от источника питания через плавкий предохранитель 3, диод 5 и дроссель 4 поступает на сглаживающий фильтр 15 и выходные выводы 16, Сигнал обратной связи с выхода усилителя 17 обратной связи, пропорциональный разности выходного напряжения и напряжения с выхода источника 18 опорного напряжения, поступает через делитель напряжения, образованный резисторами 19 преобразовательных ячеек 1 и резистором 21, на управляняцие входы ишротно-импульс- ных модуляторов 6д регулируя коэффициент заполнения генерируемых ими импульсов и поддерживая постоянную величину выходного напряжения на выходных вьгаодах 16. Появление отказавших ячеек приводит к появлению на выходе формирователя 7 сигнала контроля сигнала логической 1 % который поступает на вход ключа 20 и двухвходового элемента И 8, При этом открывается путь для импульса с выхода разряда регистра 11 сдвига, соответствующего отказавшей ячейке 1, который должен запустить широтно-импульсный модулятор 6 этой ячейки 1, через элемент 9 задержки и двухвходовой

элемент И 8 на вход формирователя коротких импульсов 10. Импульс небольшой длительности с выхода формирователя 10 коротких импульсов поступает на соответствукшщй вход элемента ИЛИ 13 и дапее на тактовые входы регистра 11 сдвига и делителя 12, вызывая внеочередное изменение их состояний. Это приводит к появлению сигнала запуска широтно-импульсного модулятора 6 на выходе следующего разряда регистра 11 и запуску следующей преобразовательной ячейки 1 вместо отказавшей. Далее процесс повторяется и все исправные ячейки 1 работают равномерно с равными временными сдвигами в фазах работы относительно друг друга, но соответственно с меньшим .периодом работы каждой ячейки 1. Изменение (уменьшение) периода коммутации силовых ключей 2 преобразова- TejibHbix ячеек 1 вызьтает увепичение коэффициента передачи цепи обратной связи, образованной усилителем 17 обратной связи, однако связь управляющего ключа 20 с выходом формирователя 7 сигнала контроля обеспечивает размыкание этого ключа 20 при появ- ° лении сигнала отказа на выходе формирователя 7 сигнал-а контроля и соот- ветствукицее увеличение коэффициента деления делителя напряжения, образованного резисторами 19 и 21. В результате рбщий коэффициент передачи цепи обратной связи стабилизатора остается неизменным, что и обеспечивает

достижение поставленной цели. I

Технико-экономическая эффектив- ность от использования предложенного многофазного импульсного стабилизатора постоянного напряжения, по сравнению с известным, достигается за счет того, что он обладает стабильным коэффициентом передачи цепи обратной связи, не зависящим от числа работающих преобразовательных ячеек, что позволяет избежать ухудшения качества стабилизации и динамических свойств стабилизатора при появлении отказавших ячеек или при введении избыточных преобразовательных ячеек для повышения надежности. Последнее позволяет не учитывать ухудшение качества стабилизации при введении избыточных ячеек и вводить то их число, которое необходимо .для обеспечения заданной надежности устройства. Более эффек- тивньм становится также и промьшшен0

5

0

5

0

5

0

5

5

ное производство предложенных стабилизаторов, поскольку отпадает необходимость подстройки коэффициента .передачи цепи обратной связи для стабилизаторов с разным числом унифигщрован- ных преобразовательных ячеек. Качество стабилизации предложенного стабилизатора остается постоянным на Зфовне, заложенном в него при проектировании вне зависимости от количества установленных или работающих преобразовательных ячеек. Поэтому при проектировании можно отказаться от введения запасов по динамическим свойствам для обеспечения работоспособности стабилизатора при проявлении отказов, что позволяет оптимизировать параметры стабилизатора и получить более высокий коэффициент стабилизации выходного напряжения. Таким об разом, внедрение предложенного устройства позволяет повысить качественные показатели вторичных источников питания, выполненных; с применением многофазных импульсных стабилизаторов постоянного напряжения.

Формула изобретения

Многофазный импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержа- щий N идентш1ньк преобразовательных ячеек, соединенных параллельно и подключенных входами к вьшодам, а выходами через обирай сглаживаклщгй фильтр - к входным вьшодам, каждая из ячеек содержит включенные последовательно между входом и выходом плавкий предохранитель, силовой ключ и дроссель, диод, подключенный между общей точкой силового ключа и дросселя и об- .щим ВЫВОДОМ; 1Ш-фотно-импульсньп1 модулятор, выход которого соединен с управляющим входом силового ключа, .формирователь сигнала контроля, подключенный входом к Еьгаодам дросселя, обеспечивающий на входе уровень логического нуля при наличии на дрос- Селе переменного напряжения и уровень логической единицы - в противном .случае, двухвходовый элемент И, первый вход которого соединен с выходом формирователя сигнала контроля, второй вход - с выходом элемента задержки, а выход - с входом формирователя коротких импульсов, кроме того, управляющие входы широтно-импульсных модуляторов всех ячеек объединены, N-разрядный регистр сдвига, выходами

соединенный с синхронизирующими входами широтно-имиульсных модуляторов и входами элементов задержки преобразовательных ячеек, (Н+1)-входовой элемент ИЛИ, N входов которого соединены соответственно с выходами формирователей коротких импульсов N преобразовательных ячеек, 1Я-1)-й вход- С: выходом задающего генератора, а В1|лход - с тактовым входом регистра и входом делителя частоты в Н|раз, выход которого подключен к и|1формационному входу регистра сдви- г|1, усилитель обратной связи, один в1сод которого подключен к выходным выводам, а другой - к источнику опорo

5

ноге напряжения, отличающий- с я тем, что, с целью повышетшя качества стабилизации выходного напряжения и повьшения технологичности, в него введены в каждую преобразовательную ячейку последовательно соединенные первый резистор и ключ, включенные между управляющим входом ши- ротно-импульсного модулятора и выходами усилителя обратной связи, причем управляющий вход ключа подкл5очен к выходу формирователя сигнала контроля, и второй резистор включенный М1ежду объединенными ттравляимспми входами широтно-нмпульсных модуляторов и общим выводом.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системах вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение качества стабилизации выходного напряжения и повьшение технологичности. При подаче напряжения питания начинает работать задающий генератор 14, ймпульсы которого, пройдя через элемент ИЛИ 13, попадают на входы делителя часто- ты 12 и регистра сдвига 11, обеспечивая запуск широтно-импульсных модуляторов (ним) 6 преобразовательных ячеек 1. ШИМ 6 обеспечивают периодическую коммутацию силовых ключей 2. Сигнал с выхода yci-тителя обратной связи 17 поступает на управляющие входы ПММ 6 через делитель напряжения, образованный резисторами 19 и 21. При отказе силовой преобразовательной ячейки 1 на выходе формирователя сигнала контроля 7 пояапяется сигнал, за- пирающий ключ 20, что вызывает увеличе- ние коэффициента деления делителя на пряжения 19,21. В результате коэффициент передачи цепи обратной связи, который увеличивается при уменьшении периода коммутации скповых ключей 2, остается неизменным и не зависит от числа работаюпщх преобразовательных ячеек 1. 1 ил.