Способ управления силовым ключом синхронизированного импульсного регулятора напряжения Советский патент 1989 года по МПК H02M1/08 

4 СЛ

Изобретение относится к системам автоматики. Цель изобретения - расширение области применения импульсных регуляторов напряжения. В способе закрывают силовой ключ 3 первым синхроимпульсом, поступающим после момента превышения выходным напряжением заданного уровня, открывают его синхронно с каждым из п синхроимпульсов, где п равно отношению частоты их следования к частоте генерации регулятора и выбирается равным или более 10. Импульсный регулятор напряжения содержит CD-фильтр и нагрузку, дифференциальный усилитель 11 с датчиком обратной связи и источником опорного напряжения, генератор синхроимпульсов 14, одновиб- ратор 13 с перезапуском. Входы запуска одновибратора 13 подключены к генератору синхроимпульсов 14 и выходу дифференциального усилителя 11, а выход - к входу управления силового ключа 3, выход генератора синхроимпульсов 14 через синхронный делитель частоты подключен х входу сброса одновибра тора. 2 ил. i (Л

4

.1

11450047

Изобретение относится к элетро- технике и может быть использовано в качестве стабилизатора напряжения, регулятора температуры, например термохолодильника, или регулятора иного управляемого напряжением физического параметра.

Цель изобретения расширение области применения импульсных регуля- |Q торов напряжения.

На фиг. 1 приведена схема импульсного регулятора напряжения, реализующего предлагаемый способ; на фиг,2 - диаграммы его работы,15

Импульсный регулятор напряжения (фиг. 1) содержит источник 1 питанияj силовой элемент 2, состоящий из силового ключа 3, диода 4, дросселя 5 и конденсатора 6, нагрузку 7 дат- 20 чик 8 обратной связи, состоящий из делителя напряжения на резисторах 9 и 10, дифференциальный усилитель 11 или компаратор, источник 12 опорного напряжения, одновибратор 13с 25 перезапуском, генератор 14 синхроимпульсов ,. образующий с шиной 15 внешней синхронизации источник синхроимпульсов, синхронный делитель 16 частоты, времязадающую КС-цепь Q 17, 18.

На фиг. 2 обозначены: U,, импульсы на выходе генератора 14 синхроимпульсов; и - импульсы на выходе , делителя 16 частоты; напряжение

пуска С1 которого подключен выход генератора 14 синхроимпульсов, соединенного с шиной 15 внешней синхронизации. Вход сброса F:. одновибратора 13 соединен с выходом синхронного делителя 16 частоты, вход которого подключен к выходу генератора 14 синхроимпульсов. Дополнительно одновибратор 13 соединен с времязада- ющей RC-цепью 17, 18. Инверсный выход .одновибратора 13 подключен к входу управления силовым ключом 3. Следует заметить, что одновибратор 13 запускается положительным фронтом по входу С1 при нуле на вхо де С2 или отрицательным фронтом по вх-оду С2 при единице на входе С1, а сбрасывается нулем по входу сброса R.

Импульсный регулятор напряжения, реализующий способ работает следую щим образом, ®

Поскольку в регуляторе (фиг. 1) выход датчика 8 обратной связи подключен к инвертирующему входу уси- лителя ii, а-ИСТОЧНИК 12 опорного напряжения подключен к неинвертирующему входу усилителя 11, то после включения напряжения питания когда напряжение на конденсаторе 6 равно нулю (фиг. 2, и), напряжерше на вы ходе усилителя 11 единичное (фиг. 2 и, ), одновибратор 13 по входу С2 заблокирован от запуска синхроимпул

в общей точке КС-цепи 17, 18;-U6-напря- сами и напряжение на его инверсном

жение на конденсаторе 6|; U g ср среднее значение заданного напряжения на выходе (конденсаторе 6} регулятора; и - импульсы на вьпсоде усилителя 11; .11,,- импульсы на выходе одновибратора 13; U напряжение на диоде 4.

В регуляторе (фиг. 1) выход источника 1 питания соединен с силовым входом силового ключа 3, к выходу которого подключены диод 4 и дроссель 5. На выходе дросселя 5 установлен конденсатор 6, который является силовым выходом элемента 2, к которому подключены нагрузка 7 и датчик 8 обратной связи, состоящий из делителя напряжения на резисторах 9 и 10, общая точка которых соединена с инвертирующим входом дифференциального усилителя 11, к второму входу котС - рого подключен источник 12 опорного напряжения. Выход усилителя 11 подключен к второму входу запуска С2 од- новибратора 13, к первому входу за.пуска С1 которого подключен выход генератора 14 синхроимпульсов, соединенного с шиной 15 внешней синхронизации. Вход сброса F:. одновибратора 13 соединен с выходом синхронного делителя 16 частоты, вход которого подключен к выходу генератора 14 синхроимпульсов. Дополнительно одновибратор 13 соединен с времязада- ющей RC-цепью 17, 18. Инверсный выход .одновибратора 13 подключен к входу управления силовым ключом 3. Следует заметить, что одновибратор 13 запускается положительным фронтом по входу С1 при нуле на входе С2 или отрицательным фронтом по вх-оду С2 при единице на входе С1, а сбрасывается нулем по входу сброса R.

Импульсный регулятор напряжения, реализующий способ работает следующим образом, ®

Поскольку в регуляторе (фиг. 1) выход датчика 8 обратной связи подключен к инвертирующему входу уси- лителя ii, а-ИСТОЧНИК 12 опорного напряжения подключен к неинвертирующему входу усилителя 11, то после включения напряжения питания когда напряжение на конденсаторе 6 равно нулю (фиг. 2, и), напряжерше на выходе усилителя 11 единичное (фиг. 2 и, ), одновибратор 13 по входу С2 заблокирован от запуска синхроимпулсами и напряжение на его инверсном

выходе (фиг, 2, Uij,), равно единице так же, как и в общей точке RC-цепи 17j 18 (фиг. 2, и JJ) , Поэтому выход- нов напряжение одновибратора 13 сразу же открывает силовой ключ 3, через который напряжение источника 1 питания прикладывается к диоду 4 (фиг. 2, и4) к дросселю 5. Сразу же начинается заряд конденсатора 6.

Поскольку одновибратор 13 находится в заблокированном для запуска исходном состоянии, то ни :синхроим- пульсы (фиг. 2, Uj,), с выхода генератора 14 синхроимпульсов, на выход0 ной импульс синхронного делителя 16 частоты, приложенный к входу R сброса одновибратора 13 (фиг. 2, U ,) , не изменяет выходное состояние одновибратора 13 до тех пор, пока на5 пряжение на конденсаторе 6 и нагрузке 7 (фиг. 2, и4) не достигнет заданного значения (фиг, 2, ). Б этот момент напряжение ,па выходе усилителя 11 станет нулевьм (фиг. 2, U 1,) s

и одновибратор 13 нулем на входе С2 будет подготовлен к запуску, который произойдет по первому же синхроимпульсу, поступившему на вход С1, после которого напряжение на инверсном выходе одновибратора 13 станет нулевым и закроет силовой ключ 3, в результате чего напряжение на диоде 4 упадет до отрицательного значения, равного 0,7 В. Напряжение на нагрузке 7 будет вначале расти, а затем начнет падать (фиг. 2, U). В это время синхроимпульсы с выхода генератора Н синхроимпульсов будут перезапускать одновибратор 13 (фиг.2 и ,5) до тех пор, пока на выходе дели теля 16 частоты не появится отрицательный импульс (фиг. 2, и «) который своим передним фронтом через вход сброса R сбросит одновибратор 13 в исходное состояние; при котором на его выходе появится единичное напряжение, которое откроет силовой ключ 3. Это произойдет независимо от выходного напряжения на конденсаторе 6, которое к этому времени должно быть близко к заданному значению и будет продолжать уменьшаться (фиг. 2, и). Поэтому перед открыванием силового ключа 3 или посл этого в момент снижения вьпсодного напряжения регулятора ниже заданного уровня (фиг. 2, ) за счет уменьшения выходного напряжения датчика 8 обратной связи ниже уровня опорного напряжения усилитель 11 перейдет в единичное состояние (фиг, 2, и ,) и заблокирует одно- вибратор 13 от запуска. Далее весь процесс регулирования повторится со ласно описанному.

Из диаграмм на фиг. 2 видно, что частота переключения силового ключа 3 в предлагаемом регуляторе равна частоте следования выходных импульсов синхронного делителя 16 частоты которые открывают силовой ключ 3, а запирание силового ключа 3 производится очередным синхроимпульсом после момента достижения выходным напряжением регулятора заданного уровня. Чтобы точность стабилизации

14500474

выходного напряжения быаа лучше 10%, частота следования синхроимпульсов должна быть не менее, чем в 10 раз вьппе частоты перек лючения силового ключа, . коэффициент деления делителя 16 частоты должен быть больше 10. Поскольку делитель 16 частоты синхронный, то передний фронт его отри

цательных выходных импульсов будет

0

0

совпадать с передним фронтом синхроимпульсов на выходе генератора 14 синхроимпульсов, что обеспечивает точность моментов синхронизации отпиg рания и запирания силового ключа 3. В -регуляторах, в которых засин- хронизирован только момент включения силового ключа регулятора, помехи, возникающие при запирании силового ключа регулятора, будут проникать в приборы, подключенные к такому регулятору и искажать или делать неприемлемой их работу. По данному способу синхронизируются как момен5 ты включения, так и моменты выключения силового ключа, поэтому помехи, возникающие в эти моменты, не будут влиять на подключенную к регулятору аппаратуру, поскольку они будут возникать за пределами рабочей временной зоны. Формула изобретения Способ управления силовым ключом синхронизированного импульсного регулятора напряжения, состоящий в том,

5 что ключ открывают синхронно с внешним синхроимпульсом, а закрывают при превьш1ении выходным напряжением ре- Iгулятора заданного уровня, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения импульсного регулятрра напряжения, вьш1е- указанно закрытие ключа осуществляют синхронно с первым внешним синхроимпульсом, поступившим пос ле момента превьппения заданного

уровня выходным напряжением регулято- . ра, указанное открытие ключа осуществляют синхронно с каждым п синхроимпульсом, где п равно отношению частоты

0 следования внешних синхроимпульсов к частоте переключения силового ключа регулятора.

f4

tt/jf

M

9и,г.2