Способ управления импульсным стабилизатором постоянного напряжения Советский патент 1990 года по МПК G05F1/56 

ф 111.1

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено, например, в импульсных стабилизаторах постоянного напряжения релейного типа .

Целью изобретения является повышение КПД и надежности.

На фиг.1 представлена блок-схема стабилизатора, поясняющая предлагаемый способ- на.фиг.2 - вариант устройства, реализующего способ.

Импульсный стабилизатор двухпози- ционного регулирования (фиг.1) состоит из ключевого регулирующего элемента 1, датчика 2 тока, узла 3 преобразования формы тока, выполненного например, в виде последовательного включенных LC-резонансного контура и LCD-фильтра, нагрузки 4, блока 5 управления по току, блока 6 управления по напряжению, при этом блоки 5 и 6 управления по току и напряжению соединены по входу соответственно с выходом датчика 2 товса и выходом стабилизатора напряжения, а по выходу - с управляющими входами ключевого регулирующего элемента 1.

Цепи преобразования сигналов по предлагаемому способу состоят из следующих звеньев: блок 5 управления :и току - узел 7 сравнения, источник 8 эталонного напряжения, усилитель 9 постоянного тока и формирователь 10 запирающих тактовых импульсов, блок 6 управления по напряжению - узел 11 сравнения, источник 12 эталонного напряжения, усилитель 13 постоянного тока и формирователь 14 отпирающих тактовых импульсов.

Сущность способа заключается в следующем.

Импульсный стабилизатор с двухпо- зиционным регулированием характеризуется переменным периодом переключения регулирующего элемента 1. Включение в силовую цепь стабилизатора последовательно с LCD-фильтром узла преобразования формы тока (например, резонансного контура) позволяет преобразовать форму тока из прямоугольной в кваэисинусоидальную или коло- колообразную. Длительность интервала протекания тока через открытый регулирующий элемент 1 определяется только параметрами резонансного контура и в процессе работы стабилизатора практически не меняется. По предлагаемому способу управление регулиру0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ющим элементом 1 осуществляется в функции двух контролируемых параметров: выходного напряжения и тока, протекающего через регулирующий элемент.

Выключение регулирующего элемента 1 осуществляется в момент достижения током, протекающим через него, нулевого значения, а включение осуществляется в момент, когда выходное напряжение достигает заданного минимального значения. Таким образом, осуществляя двухпараметрическое управление регулирующим элементом 1 (по току и по напряжению), можно обеспечить нулевые динамические потери при выключении регулирующего элемента. Для реализации способа стабилизатор снабжен контураки обратной связи по току и по напряжению, которые обеспечивают дзухпозиционный (релейный) метод регулирования. Так как длительность импульса тока определяется параметрами резонансного контура и в процессе стабилизации напряжения остается неизменной, то время включенного состояния регулирующего племен ч 1 также остается постоянным, а период переключения регулирующего элемента 1, зависящий от длительности выключенного состояния регулирующего элемента 1, определяется возмущающими воздействиями (изменением входного напряжения, тока нагрузки и т.д.). Причем период коммутации регулирующего элемента 1 изменяется таким образом, что обеспечивается стабильным напряжение на выходе устройства. В контуре управления по току сигнал, снимаемый с датчика 2 тока, сравнивают в узле 7 с заданным сигналом, поступающим от эталонного источника 8. Величина сигнала соответствует нулевому мгновенному значению тока регулирующего элемента 1. Полученный сигнал рассогласования (при равенстве нулю тока регулирующего элемента) усиливается усилителем 9 постоянного тока и подается в формирователь 10 импульсов, где происходит преобразование аналогичного сигнала в импульсный сигнал. С формирователя 10 импульсов указанный сигнал поступает на один из управляющих входов регулирующего элемента 1. В результате регулирующий элемент 1 выключается. Причем выключение производится в момент достижения током регулирующего элемента 1 нулевого значения.

В контуре управления по напряжени сигнал, поступающий с выхода стабилизатора, подается на один из входов узла 11, на второй вход которого поступает сигнал от эталонного источника 12, величина напряжений которого соответствует заданному минимальному выходному напряжению. Сигнал рассогласования (полученный при достижении напряжением на нагрузке ми- нимального значения) усиливается усилителем 13 постоянного тока и подается в формирователь 14 импульсов. 3 последнем из аналогового сигнала формируется импульсный сигнал, который поступает на второй управляющий вход регулирующего элемента 1. В результате регулирующий элемент включается.

Предлагаемый способ осуществляют в стабилизаторе напряжения с двухпо- зиционным регулированием (фиг.2). На фиг.2 приняты следующие обозначения: ключевой регулирующий элемент 1, реализованный на транзисторе, датчик 2 токз, узел 3 преобразования формы тока, состоящий из LC-резонансного контура, развязывающего трансформатора, силового и вспомогательного выпрямит злей, силового LCD-фильтра, нагрузка 4, блок 5 управления по току, состоящий из трансформатора тока ги развязывающего диода, блок 6 уп- г равнения по напряжению, содержащий узел сравнения, усилитель постоянного тока с оптоэлектронным узлом гальванической развязки, формирователь импульсов, выполненный на логических элементах И-НЕ и транзисторном усилителе мощности.

При подаче входного напряжения UЈx блок 6 управления по напряжению формирует отпирающий импульс, который через дифференцирующую цепь подается на вход регулирующего элемента 1. Транзистор включается, и по его коллекторной цепи начинает протекать ток. В результате через трансформатор тока и развязывающий диод блока 5 управления по току обеспечивается насыщение транзистора. При этом в резонансном контуре через дроссель осуществляется заряд конденсатора, включенного параллельно первичной обмотке трансформатора. Ток в резонансном контуре имеет колоколообразную форму

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

и спадает до нуля по окончании заряда конденсатора. При нулевом значении коллекторного тока регулирующего транзистора его базовая цепь также обесточивается к транзистор закрывается. Энергия, накопленная конденсатором резонансного контура, в процессе его разряда трансформирую гг/ и через силовой выпрякт .гь и ь-т подается в нагрузку, о окончании разряда конденсатора резонансного контура напряжение но выходе устр« й- ства начинает снижаться. При достижении выходным напряжением заданного минимального уровня блок 6 управления по напряжению вырабатывает сигнал на включение регулирующего элемента I, и указанные процессы в схеме повторяются .

При изменении вводного напряжения .или тока нагрузки изменяется частота импульсов, включающих, регулирующий элемент 1, а длительность его включенного состояния остается неизменной, так как определеяется параметрами резонансного LC-контура. Этим обеспечивается стабилизация выходного напряжения.

Таким образом, при предлагаемом способе стабилизации постоянного напряжения автоматически обеспечиваются нулевые коммутационные потери и существенно снижается уровень коммута- ционных высокочастотных помех. Это позволяет повысить КПД и надежность стабилизатора, существенно улучшить его массогабаритные показатели, в особенности при гибридно-пленочной технологии, так как уменьшается площадь теплоотвода и упрощается задача подавления высокочастотных помех.

«Формула изобретения

Способ управления стабилизатором постоянного напряжения с узлом преобразования формы тока ключевого регулирующего элемента в колоколообразную или квазисинусоидальную, заключающийся в том, что контролируют выходное напряжение импульсного стабилизатора, сравнивают его с заданным сигналом, усиливают сигнал рассогласования, формируют управляющий сигнал по напряжению в виде тактовых импульсов и воздействуют сформированным сигналом на ключевой регулирующий элемент, отличающийс я тем, что, с целью повышения КПД и надежности, контролируют ток ключевого регулирующего элемента, сравнивают его с заданным сигналом, усиливают сигнал рассогласования и формируют управляющий сигнал по току в виде тактовых импульсов, при этом ключевой регулирующий элемент отпирают тактовым импульсом упр вляюще- го сигнала по напряжению в момент, когда контролируемое напряжение становится меньше заданного сигнала, а запирают тактовым импульсом управляющего сигнала по току в момент равенства нулю контролируемого тока ключевого регулирующего элемента.

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в импульсных стабилизаторах постоянного напряжения релейного типа. Целью изобретения является повышение КПД и надежности. Управление регулирующим элементом (РЭ) 1 осуществляется в функции двух контролируемых параметров: выходного напряжения и тока, протекающего через РЭ 1. Выключение РЭ 1 осуществляется в момент достижения током, протекающим через него, нулевого значения. Включение РЭ 1 осуществляется в момент, когда выходное напряжение становится меньше заданного сигнала. Осуществляя двухпараметрическое управление РЭ 1, можно обеспечить нулевые динамические потери при выключении РЭ 1, что существенно снижает уровень коммутационных высокочастотных помех и позволяет повысить КПД и надежность. При изменении входного напряжения или тока нагрузки будет изменяться частота импульсов, включающих РЭ 1. Длительность его включенного состояния остается неизменной и определяется параметрами резонансного LC-контура узла 3 преобразования формы тока. Этим обесполкова616.475

4-

н

1