Стабилизирующий преобразователь напряжения постоянного тока Советский патент 1989 года по МПК H02M3/335 

О5

Kj

|

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации импульсных источников питания, характеризующих- ся быстрыми сбросами и набросами нагрузочного тока.

Целью изобретения является повьше ние качества стабилизации при импульсном характере нагрузки и в про- цессе пуска.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого стабилизирующего преобразователя напряжения постоянного тока; на фиг. 2,а-з при- ведены временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу. , Устройство содержит формирователь тактовых импульсов с задающим гене- ратором 2 и делителем 3 частоты (триггером), двз полярный щиротно- импульсный модулятор 4 с двухполяр- ным формирователем 5 пилообразного напряжения и пребразователем 6 напряжения во временной интервал, узел 7 селекции с первым 8, вторым 9 и тре- тьим 10 селекторами импульсов управления,- регулируемый двухтактный усилитель 11 мощности, выпрямитель 12, сглаживающий ЬС-фильтр 13, усилитель 14 сигнала ошибки, узел 15 гальванической развязки с амплитудно-импульсным (ключевым) модулятором 16 и развязывающим трансформатором 17. Питающий вход регулируемого двухтактного усилителя 11 мощности соединен с выводами для подключения первичного источника питания, а выход через последовательно включенные выпрямитель 12 и сглаживающий LC-фильтр 13 с вы- водами для подключения нагрузки. .Сигнальный вход усилителя 14 сигнала ошибки подключен к выходу сглаживающего ЪС-фильТра 13, опорньй вход - к выходу источника опорного напряжени и (на схеме не показанного), а выход - к сигнальному входу узла 16 гальванической развязки (к сигнальному входу амплитудно-импульсного модулятора 16). Тактирующий вход широтно импульсного модулятора 4 соединен с первым выходом формирователя 1 тактовых импульсов (с первым выходом делителя 3 частоты), подключенным к первому управляющему входу амплитуд- но-импульсного модулятора 16. Сигнальный вход первого селектора 8 узла 7 селекции подключен к выходу ши- ротно-импульсного модулятора 4 (к выходу преобразователя 6 напряжения во временной интервал), а выход - к первому управляющему входу усилителя 11 мощности. Выход второго селектора 9 соединен с вторым управляющим входом усилителя 11 мощности. Сигнальный вход третьего селектора 10 соединен с выходом широтно-импульс- ного модулятора 4 (с выходом преобразователя 6 напряжения во временной интервал), а выход - сигнальным входом второго селектора 9. Модулирующи вход широтно-импульсного модулятора 4 (модулирующий вход преобразователя 6 напряжения во временной интервал) подключен к вторичной обмотке развязывающего трансформатора 17. Тактирующий вход первого селектора 8 соединен с первым выходом формирователя 1 тактовых импульсов (с первьм выходом делителя 3 частоты), а тактирующие входы второго селектора 9, третьего селектора 10 и второй управг ляющий вход амплитудно-импульсного модулятора 16 - с вторым выходом формирователя 1 тактовых импуль-сов (с вторым выходом делителя 3 частоты) В формирователе 1 тактовых импульсов задающий генератор 2 и делитель 3 частоты включены последовательно. В широтно-импульсном модуляторе 4 сигнальный вход преобразователя 6 напряжения во временной интервал соединен с выходом формирователя 5 пилообразного напряжения. В узле 15 гальванической развязки амплитудно-им- пульсньй модулятор 16 и развязывающий трансформатор 17 включены последовательно.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение Ug, являясь питающим напряжением регулируемого двухтактного усилителя 11 мощности, преобразуется в нем в высокочастотное напряжение и„ (фиг. 2) с паузой на нуле. Далее эт.о напряжение вьшрямляется выпрямителем 12, сглаживается LC-фильт- ром 13 и поступают на усилитель 14 сигнала ошибки, где сравнивается с опорным напряжением U р. Сигнал рассогласования дискретизируется амплитудно-импульсным модулятором 16. Переменное прямоугольное напряжение U-n (фиг. 2,в) с вторичной обмотки развязывающего трансформатора 17 подводится к широтно-импульсному модулятору 4 и, в частности к модулирующему входу преобразователя 6 напряжения во временной интервял, где сравнивается с пилообразным напряжением Uj- с выхода формирователя 5 пилообраз- кого напряжения.

В формирователе 1 тактовых .импульсов задающий генератор 2 выдает на делитель 3 частоты напряжения Ui (фиг. 2,а) в виде последовательности импульсов с повьшенной скважностью. С выходов делителя 3 частоты противофазные сигналы Ug (фиг.2,6), Uj поступают на тактирующие входы селекторов 8-10 узла V селекции. -

Преобразоват.ель напряжения во временной интервал синхронизирован от делителя 3 частоты посредством формирователя 5 пилообразного напряжения. На сигнальном входе преобразователя 6 имеется двухполярное развертывающее напряжение И, а на выходе .каждые полпёриода происходит изменение- полярности выходного напряжения и (фиг. 2,г), поскольку одновремен- ны со смежной полярности напряжения Uj производится инвертирование сигнала ошибки на выходе узла 15 гальванической развязки. В результате на выходах селекторов 8 и 9 образуются напряжения Ug и Ug (фиг. 2,д,ж),

представляющие собой модулированные ho длительности импульсные последовательности, сдвинутые друг относительно друга на 180. Этими импульсами, осуществляется управление усилителем 11 мощности с поддержанием вы

и

БЫ

устройства на

При скачкообразном изменении нагрузочного тока и в процессе пуска переходный процесс на выходе данного стабилизирующего преобразователя протекает значительно быстрее, чем в известных устройствах, так как в контуре обратной связи отсутствует фильтр нижних частот. Это положительно сказывается на качестве стабилизации выходного напряжения U sux .

Следует также отметить, что исключение в предлагаемом устройстве демодулятора на выходе развязывающего трансформатора 17 предопределяет улучшение симметрии импульсов управления и снижение нелинейности контура обратной связи.

и

о б р е т е и и я

г

Q 5

0 5 0

5

0

45 0

5

1 . Стабилизирующий про)бра: опптель напряжения постоянного тока, содержащий регулируемый двухт; кт)ый усилитель мощности, питающий вход которого соединен с выводами для подключения первичного источника питания, а выход через последовательно включенные вьшрямитель и сглаживающий LC-фильтр - с выводами для подключе- ния нагрузки, усилитель сигнала ошибки, сигнальный вход которого подключен к выходу сглаживающего LC-фильт- ра, опорный вход - к выходу источника опорного напряжения, а выход - к сигнальному входу узла гальванической развязки, вьтолненного с использованием последовательно включенных двухполярного амплитудно-импульсного модулятора и развязывающего трансформатора, щиротно-импульсньй модулятор, тактирующий вход которого соединен с первым выходом формирователя тактовых импульсов, подключенным к первому управляющему входу амплитудно-импульсного модулятора, узел селекции, включающий в себя первый селектор импульсов управления, сигнальньш вход которого подключен к выходу широтно- импульсного модулятора, а выход - к первому управляющему входу усилителя мощности, и второй селектор импульсов управления, выход которого соединен с вторым управляющим входом усилителя мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стабилизации при импульсном, характере нагрузки и в процессе пуска, ши- ротно-импульсный модулятор выполнен двухполярным, а в узел селекции введен третий селектор импульсов управления, причем сигнальный вход третьего селектора соединен с выходом ши- ротно-импульсного модулятора, а выход - с сигнальным входом второго селектора, модулирую1чий вход широт- но-импульсного модулятора подключен к вторичной обмотке ра: вяуывающего трансформатора, тактирующий вход первого селектора соединен с первым вы- . ходом формирователя тактових импульсов, а тактирующие входы иторого и третьего селекторов и второй управляющий вход aмплитyлнo-и ;nyльcнoгo модулятора - с вторым (1м формирователя тактовых импул1 ,(м.

2,Преобразователь по п. 1, от л и ч а ю щ и и с я тем, что формирователь тактовых импульсов выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора и делителя частоты.

3,Преобразователь по п. 1, отличаю и с я тем, что широт- но-импульсный модулятор включает в себя двух.полярный формирователь пило

образного напряжения, вход которого является тактирующим входом широтно- импульсного модулятора, и преобразователь напряжения во временной интервал, сигнальный вход которого соединен с выходом формирователя пилообразного напряжения, а модулирующий вход и выход являются соответственно модулирующим входом и выходом щирот- но-импульсного модулятора.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение качества стабилизации при импульсном характере нагрузки и в процессе пуска. Силовой канал устройства содержит регулируемый двухтактный усилитель 11 мощности, выпрямитель 12 и сглаживающий LC-фильтр 13. В канал управления входят усилитель 14 сигнала ошибки, узел 15 гальванической развязки с двухполярным амплитудно-импульсным модулятором 1 6 и развязывающим трансформатором 1 7, форш1- рователь 1 тактовых импульсов с задающим генератором 2 и делителем 3 частоты, двухполярный широтно-им- пульсный модулятор 4 с двухполярным формирователем 5 пилообразного напряжения и преобразователем 6 напряжения во временной интервал, узел 7 селекции с селекторами 8-10. В процессе работы устройства на сигнальном входе преобразователя 6 имеется двух- полярное развертывающее напряжение, а на его выходе каждые полпериода происходит изменение полярности сиг- .нала. При скачкообразном изменении нагрузочного тока и в процессе пуска переходный процесс протекает быстро, поскольку в контуре обратной связи нет инерционного фильтра нижних частот . 2 3 . п. ф-лы, 2 ил. S (П

Фив, 2