Способ стабилизации постоянного напряжения импульсного многозвенного стабилизатора Советский патент 1989 года по МПК G05F1/56 

(21)4410822/24-07

(22)18.04.88

(46) 15.12.89. Бюл. № 46

(72) М. Н. Аравин и И. М. Хасанов

(53)621.316.722.1(088.8)

(56)Головацкий В. А., Юрченко А. И. Многофазный стабилизированный преобразователь постоинного напряжения. Электронная техника в автоматике. Под ред. Ю. И. Конева. М.: Энергия, 1977, вып. 7, с. 50-57.

Авторское свидетельство СССР № 817681, кл. G 05 F 1/46, 1979.

(54)СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО МНОГОЗВЕННОГО СТАБИЛИЗАТОРА

(57)Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании вторичных источников питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение точности стабилизации и надежности работы за счет улучшения выравнивания -.мощности, передаваемой звеньями стабилизатора. Способ заключается в формировании сигнала, пропорционального мощности, передаваемой каждым звеном стабилизатора, сравнении его с сигналом рассогласования выходного напряжения. В результате сравнения формируется ШИМ- сигнал, управляющий силовым ключом каждого звена стабилизатора. Выключение силового ключа происходит при равенстве сигнала, пропорционального мощности, передаваемой каждым звеном, и сигнала рассогласования. Это приводит к выравниванию мощности звеньев стабилизатора и повышению точности стабилизации, что повышает надежность работы как самого стабилизатора, так и его потребителей. 1 ил.

(Л

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании вторичных источников питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение точности стабилизации и надежности работы за счет улучшения выравнивания мощности, передаваемой звеньями стабилизатора. Способ заключается в формировании сигнала, пропорционального мощности, передаваемой каждым звеном стабилизатора, сравнении его с сигналом рассогласования выходного напряжения. В результате сравнения формируется ШУМ-сигнал, управляющий силовым ключом каждого звена стабилизатора. Выключение силового ключа происходит при равенстве сигнала, пропорционального мощности, передаваемой каждым звеном, и сигнала рассогласования. Это приводит к выравниванию мощности звеньев стабилизатора и повышению точности стабилизации, что повышает надежность работы как самого стабилизатора, так и его потребителей. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам стабилизации постоянного напряжения импульсного многозвенного стабилизатора, и может быть использовано при создании вторичных источников питания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации и надежности работы за счет улучшения выравнивания мощности, передаваемой звеньями стабилизатора в нагрузку.

Сущность способа стабилизации постоянного напряжения заключается в следующем.

При введении операции умножения сигнала, пропорционального.току, протекающему через ключ, на сигнал, пропорциональный напряжению на входе ,вeнa перед подачей на вход интегратора, с выхода последнего снимается сигнал, пропорцнональныи мощности, передаваемой данным звеном стабилизатора. Дальнейшее сравнение сигнала, пропорционального мощности, с усиленным сигналом рассогласования и при достижении их равенства выключение силового ключа приводит к выравниванию мошности звеньев стабилизатора и повышению точности стабилизации, а следовательно, и достижению поставленной цели. Покажем это:

Р,А ,1).

где Р| - средняя мощность, передаваемая звеном за период работы стабилизатора;

AI - энергия, передаваемая звеном за период работы стабилизатора;

СП IsD

to

Т - длительность периода работы стабилизатора;

А| i- и dt (2), 6

где i - ток силового ключа; и - напряжение на входе

ключа. Из (I) и (2)

Р, il/dt (3)

Генератор 6 импульсов выходом соединен с входом распределителя 7 импульсов. Выходы распределителя 7 импульсов соединены с входами соответствующих интегратора 11 и узла 13 сравнения, соответствующих фазовых каналов 8. Дроссель 15 первым выводом соединен с нагрузкой 5, а вторым через последовательно соединенные силовой ключ 12 и датчик 9 тока - с шиной 3 питания. Диод 14 подключен анодом к общему проводу 4, а катодом - к второму выводу дросселя 15. Датчик 9 тока соединен с первым входом аналогового перемножителя 10, второй вход которого соединен с шиной 3 питания. Выход

Т. е. в предлагаемом способе стабилизации с выхода интегратора снимается сигнал, пропорциональный средней мощности, передаваемой звеном за период работы ста- . аналогового перемножителя 10 соединен с билизатора. Так как сигнал, пропорциональ-входом интегратора 11, последний, в свою

очередь, соединен с узлом 13 сравнения.

Второй вывод нагрузки 5 подключен к

ныи средней мощности, сравнивается с усиленным сигналом рассогласования, определенному значению сигнала в данный период будет соответствовать определенное

общему проводу 4, а первый вывод нагрузки 5 соединен с одним входом усизвеньев, не зависящее от рг1зброса параметров силовых элементов стабилизатора. Далее

и..п VP (4),

где и ,р - среднее напряжение на нагрузке в течение одного такта.

значение мощности, одинаковое для всех 20 лителя 2 сигнала рассогласования. Другой

вход усилителя 2 сигнала рассогласования соединен с источником I опорного напряжения, а выход усилителя 2 сигнала рассогласования соединен с входом узла 13 сравнения, причем выход последнего соединен с управ тяющим входом силового ключа 12.

Устройство, реализующее предложенный способ стабилизации, работает следующим образом.

Генератор б импульсов синхронизирует работу распределителя 7 импульсов, который воздействуя на синхронизирующий вход узла 13 сравнения, определяет момент включения силового ключа 12. Одновременно импульс управления с выхода распреде- 35 /inie. iH 7 H.vuiy. ibcoB сбрасывает интеграВ переходных режимах, а также при наличии в спектре входного напряжения быстропро1екающих возмущени й, например о высокочастотных пульсаций, которые плохо отрабатываются по цепи обратной связи вследствие инерционности выходных цепей стабилизатора и инерционности цепи обратной связи, обусловленной требованиями устойчивости, в силу (4) напряжение на выходе будет инвариантно входному, т. е. будет осуществляться дополнительное регулирование выходного напряжения по возмущению.

1О|1

При поступлении запускающего импульса управления с выхода распределителя 7 импульсов на вход узла 13 сравнения силовой ключ 12 включается и через датчик 9 тока, ключ 12 и дроссель 15 происходит 1ередача энергии в нагрузку 5 с одновременным накоплением энергии в дросселе 15. С выхода аналогового перемножи- 4g теля 10, принимающего сигнал с датчика 9 тока и шины 3 питания, снимается сигнал, пропорциональный мгновенному значению мощности, передавае.мой силовым ключом 12, который подается на вход интегратора II.

Таким образом, предлагаемы способ стабилизации позволяет повысить точность стабилизации, выравнять передаваемую звеньями мощность, улучшить за счет этого качество выходного напряжения и повысить надежность работы стабилизатора.

На чертеже приведена структурная схема многозвенного стабилизатора, реализуюцдего предлагаемый способ стабилизации постоянного напряжения.

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, усилитель 2 сигнала рассогласования, шину 3 питания, общий провод 4, нагрузку 5, генератор 6 импульсов, распределитель 7 и.мпульсов, ряд идентичных фазовых каналов 8 (звеньев многозвенного стабилизатора), каждый из которых

40

При поступлении запускающего импульса управления с выхода распределителя 7 импульсов на вход узла 13 сравнения силовой ключ 12 включается и через датчик 9 тока, ключ 12 и дроссель 15 происходит 1ередача энергии в нагрузку 5 с одновременным накоплением энергии в дросселе 15. С выхода аналогового перемножи- 4g теля 10, принимающего сигнал с датчика 9 тока и шины 3 питания, снимается сигнал, пропорциональный мгновенному значению мощности, передавае.мой силовым ключом 12, который подается на вход интегратора II.

По мере увеличения энергии, переданной силовым ключом 12, выходной сигнал интегратора 11, пропорциональный энергии, переданной звеном стабилизатора 8, растет и воздействует на один вход узла 13 сравнения. При превышении этим сигналом значения сигнала на выходе усилителя 2

50

включает в себя датчик 9 тока, аналого- 55 сигнала рассогласования узел 13 сравнения вый перемножитель 10, интегратор 11, си-срабатывает и силовой ключ 12 выклюловой ключ 12, узел 13 , 14 и дроесе.1ь 15.

чается. Ток через силовой ключ 12 прекращается и происходит передача энергии.

0

Генератор 6 импульсов выходом соединен с входом распределителя 7 импульсов. Выходы распределителя 7 импульсов соединены с входами соответствующих интегратора 11 и узла 13 сравнения, соответствующих фазовых каналов 8. Дроссель 15 первым выводом соединен с нагрузкой 5, а вторым через последовательно соединенные силовой ключ 12 и датчик 9 тока - с шиной 3 питания. Диод 14 подключен анодом к общему проводу 4, а катодом - к второму выводу дросселя 15. Датчик 9 тока соединен с первым входом аналогового перемножителя 10, второй вход которого соединен с шиной 3 питания. Выход

аналогового перемножителя 10 соединен с входом интегратора 11, последний, в свою

общему проводу 4, а первый вывод нагрузки 5 соединен с одним входом уси лителя 2 сигнала рассогласования. Другой

1О|1

При поступлении запускающего импульса управления с выхода распределителя 7 импульсов на вход узла 13 сравнения силовой ключ 12 включается и через датчик 9 тока, ключ 12 и дроссель 15 происходит 1ередача энергии в нагрузку 5 с одновременным накоплением энергии в дросселе 15. С выхода аналогового перемножи- теля 10, принимающего сигнал с датчика 9 тока и шины 3 питания, снимается сигнал, пропорциональный мгновенному значению мощности, передавае.мой силовым ключом 12, который подается на вход интегратора II.

По мере увеличения энергии, переданной силовым ключом 12, выходной сигнал интегратора 11, пропорциональный энергии, переданной звеном стабилизатора 8, растет и воздействует на один вход узла 13 сравнения. При превышении этим сигналом значения сигнала на выходе усилителя 2

сигнала рассогласования узел 13 сравнения срабатывает и силовой ключ 12 выклю сигнала рассогласования узел 13 сравнения срабатывает и силовой ключ 12 выключается. Ток через силовой ключ 12 прекращается и происходит передача энергии.

накопленной в дросселе 15, в нагрузку 5 через диод 14.

Работа всех фазовых каналов 8 происходит идентично, последовательно во времени. Моменты включения силовых ключей 12 фазовых каналов 8 определяются распределителем 7 импульсов, поочередно распределяющим импульсы, поступающие с генератора б импульсов на соответствующие элементы фазовых каналов 8.

При изменении по каким-либо причинам напряжения на нагрузке 5 соответствующим образом изменяется напряжение на выходе усилителя 2 сигнала рассогласования и узел 13 сравнения срабатывает при другом значении энергии, перенесенной током через силовые ключи 12. Тем самым компенсируется изменение напряжения на нагрузке 5.

Применение предложенного способа стабилизации позволяет кроме повышения точности стабилизации увеличить надежность работы стабилизатора за счет более равномерного распределения мощности между звеньями и устранения перегрузки одних и недогрузки других звеньев, а также увеличить надежность работы потребителей за счет повыщения прочности стабилизации.

Формула изобретения

Способ стабилизации постоянного напряжения импульсного многозвенного стабилизатора, заключающийся в том, что управляемые силовые ключи всех звеньев стабилизатора включают последовательно друг за другом с задержкой на время, равное отношению периода работы многозвенного стабилизатора к количеству звеньев, измеряют напряжение на выходе стабилизатора, сравнивают с опорным и полученное напряжение рассогласования усиливают, одновременно с включением измеряют ток силового ключа звена, сигнал, пропорциональный току, интегрируют, причем интегрирование в каждом звене начинают с нулевого уровня, результат интегрирования сравнивают с усиленным сигналом рассогласования и по достижении их равенства силовой ключ звена выключают, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации и надежности работы за счет улучшения выравнивания мощности, передаваемой звеньями стабилизатора, сигнал, пропорциональный току силового

ключа, перед интегрированием умножают на сигнал, пропорциональный напряжению на входе силового ключа звена.