Устройство для управления импульсным преобразователем Советский патент 1990 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к системам г управления полупроводниковыми преоб- . разователями и может быть использовано для управления преобразователями 2о регулирующих электроприводов, прежде всего электроприводами транспортных средств.

Целью изобретения является повьппе- ние надежности работы путем обеспе- 25 чения стабильной минимальной рабочей частоты преобразователя.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.„2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его ра- ,Q боту (индексы на фиг.2,3 соответствуют номерам элементов в схеме на фиг.1)о

Устройство управления включает в себя генератор 1 импульсов переменной частоты, вход управления частотой которого является входом устройства. предназначенным для подключения источника 2 напряжения управления, а выход генератора 1 через управляемый Q ключевой элемент 3 связан с выходом 4 устройства, предназначенным для подключения к управляющим входам импульсного преобразователя 5. Кроме того, предлагаемое устройство содер- дс жит первый 6 и второй 7 элементы совпадения, г енератор 8 постоянной частоты, RS-триггер 9, одновибратор 10, п-разрядный двоичный счетчик 11 (в приведенном для иллюстрации примере еализации устройства ), форми- ователь 12 коротких импульсов и элемент 13 задержки импульсов. Выход генератора 1 через формирователь 12 связан также с входом элемента 13 задержки импульсов и одним из входов первого элемента 6, выход которого ерез одновибратор 10 связан с управяющим входом ключевого элемента 3.

55

. 2о

25

,Q

Q дс

5

Выход элемента 13 задержки импульсов связан с входом RS-триггера 9 и входом предустановки С счетчика 11. Выход вспомогательного генератора 8 импульсов через второй логический элемент 7 связан со счетным входом- Т счетчика 11. Другие входы логических элементов 6 и 7 и вход S триггера 9 соединены вместе и подключены к выходу переполнения счётчика 11, мингдмум один из информационных входов , которого (в приведенном варианте - вход D ) подключен к выходу Q триггера 9, а следовательно, к потенциалу логического нуля (заземлен) .

Устройство работает следзгющим образом

При появлении импульса на выходе генератора 1 формирователь 12 вырабатывает короткий импульс . элемент 13 задержки - импульс ,задержанный относительно импульса , на время, не меньшее его длительности. Импульс с выхода элемента 13 задержки поступает на вход предустановки С счетчика 11, в который при этом заносится код, присутствующий на его информационных входах DO... D3. При этом независимо от предшествующего состояния устройства на выходе переполнения счетчика 11 устанавливается единичньй уровень U« открываюпщй элемент 7. и на счетный вход счетчика 11 поступают импульсы от генератора 8 (}) , щие постоянную сравнительно высокую частоту fg. При низкой частоте генератора 1 (это соответствует низкому коэффициенту заполнения и, следовательно, низкому выходному напряжению преобразователя 5) содержимое счетчика 11 достигает максимума прежде,чем поя-

5.1

вится очередной импульс предустановк и и на его выходе переполнения установится нулевой потенциал (диаграмма ,левая часть фиг.2а), который, во-первых, установит единичный уровень на выходе триггера 9 и на входе D1 счетчика 11 и, во-вторых, блокирует элемент 7 и прекратит поступление импульсов на счетньй вход счетчика 11, В таком состоянии схема фиг.1 остается до появления очередного импульса на выходе элемента 13 задержки, причем как видно из чертежей, импульс U,ji не пройдет на вход одновибратора 10 через элемент 6j запертый низким уровнем сигнала и , и на выходе одновибратора 10 сохранится низкий уровень, препятствующий прохождению импульсов с генератора 1 через ключевой элемент 3 на выход 4 устройства и далее на вход преобразователя 5. Затем при появлении импульса U(g произойдет предуста- HOBka счетчика 11, т.е. занесение в него двоичного кода 00102 2 0 , на его выходе переполнения установится единичный уровень, открываюпц й элемент 7. а по окончании импульса триггер 9 сбросится в нуль (диаграмма ил,фиг.2а). В таком состоянии схема фиг,1 останется, пока в результате счета выходных импульсов генератора 8 содержимое счетчика 11 не достигнет максимального значения (в данном случае - значения 11 lib , т.е. пока на его счетный вход не поступит 15, импульсов о Если это произойдет до прихода очередного импульса т.е. если частота генератора 1 останется меньшей, чем fg/13 .(где fg - частота генератора 8), описанный вьше процес повторится и преобразователь 5 останется выключенным.

При увеличении частоты генератора

Iдо указанного значения и превышении его с оздается ситуация, когда очередной импульс предустановки вырабатывается до заполнения счетчик

II(диаграммы фиг.2а, правая часть). При этом на его выходе переполнения сохра штся выскоий 5фовень, в результате чего, во-первых, триггер 9 останется в нулевом состоянии и при преустановке в счетчик 11 будет занесен код 0000 0(0 и, во-вторых, элемент 6 останется открытым, импульс U запустит одновибратор 10, на выходе

5686

которого форьпфуется импульс единичного уровня продолжительности с/ 15/fj5 (т.е. незначительно превышающий период заданной минимальной частоты преобразователя 5), открывающий ключевой элемент 3. Далее при сохранении частоты генератора 1 неизменной либо при ее увеличении в про4п цессе регулирования выходного напряжения преобразователя 5 содержимое счетчика 11 в промежутках между импульсами и не успевает достигнуть максимума, высокий уровень на его

г выходе переполнения не изменяется, и импульсы беспрепятственно проходят через логический элемент 6, перезапуская одновибратор 10 прежде, чем. его импульс успевает закончиться. В

20 результате этого на выходе одновиб- ратора 10,устанавливается сигнал высокого уровня, поддерживающий в открытом состоянии ключевой элемент 3, преобразователь 5 при этом функцио25 нирует с частотой и коэффициентом заполнения, определяемыми импульсами с генератора 1 (диаграммы фиго2а, правая часть и фиг.26 левая часть). При снижении частоты генератора

30 1 его импульсы поступают на вход преобразователя 5, пака частота f не снизится до значения fg/15Сfg/13. Это обусловлено тем, что пр и высоком уровне сигнала на выходе переполнения счетчика 11 триггер 9 постоянно на- . ходится в нулевом состоянии, в счетчик 11 импульсами U заносится код ООООя., и для достижения содержимым счетчика 11 максимального значения

40 1111 необходимо поступление на его счетный вход между импульсами U пятнадцати импульсов с генератора 8 (фиг.2б) При снижении частоты f. ниже уровня fg/15 на выходе переполне45 ния счетчика 11 появляется сигнал нулевого уровня, устанавливающий триггер 9 в единичное состояние, обес- печиваюп1ее предустановку в счетчике 11 кода 0010 J и пре.пятствую50 щий прохождению импульсов U;(2. вход одновибратора 10. В результате этого через время д на выходе одновибратора 10 устанавливается нулевой уровень, ключевой элемент 3 запирается,

5 и работа преобразователя 5 прекращается до тех пор, пока в соответствии с сигналом на входе генератора 1 его частота fj вновь не повысится до

fR/l3.

35

Таким образом, временные диаграммы сигналов в схеме на фиг.1 при возрастании, а за.тем снижении частоты f генератора 1 соответствуют приведенным на фиг.З, где для произвольного числа разрядов п счетчика 11 и подключенных к выходу триггера 9 произвольных i-x информационных входов

D;j (где 0 i п-1)

К ; К, К -§12

Л

П|одключение по меньшей мере одного ий информационных входов счетчика 11 к выходу триггера 9, обеспечивая не- р&венство величин К и К-. , создает гистерезис, устраняющий возможность В|0зникновения субгармонических к|олебаний на выходе устройства в слу- , если частота f приблизитель- HJD равна заданной минимальной частоте п)еобразователя и колеблется вокруг Hfee. Необходимые значения минимальной частоты преобразователя и величи- ны гистерезиса обеспечиваются соответствующим выбором частоты вспомогательного генератора 8, числа разрядов счетчика 11 и его входов, подключав- Mtix к выходу триггера 9.

Как видно из описания работы устрой . ctTBa (и это отражено на фиг.З) г данно уЬтройство обеспечивает немедленное включение преобразователя 5 при пре- вышении частотой генератора 1 заданного минимального значения fо/К.,точность задания которого определяется л|1шь стабильностью генератора 8. Та- Ким образом, устройство выгодно отличается от устройства-прототипа боль- шей надежностью управ1ения преобразователя за счет более стабильного задания его минимальной рабочей частоты как в динамическом (за счет безынерционного включения преобразовате- ли;, так и в статическом режиме, поскольку стабильность генератора 8 при равноценных материальных затратах.

естественно, значительно ныше стабильности порогового устройства, срабатывающего от пульсирующего напряжения, как в устройстве-прототипе.

Формула изо бретения Устройство для управления импульсным преобразователем, содержащее генератор импульсов переменной частоты, вход управления частотой которого использован как вход управления устройства и подключен к источнику напряжения управления, а его выход через управляемый ключевой элемент предназначен для подключения к управляющему входу преобразователя, блок управления управляемым ключевым элементом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, введены формирователь коротких импульсов, элемент задержки, генератор импульсов постоянной частоты, а блок управления управляемым ключевым элементом выполнен в виде RS-триггера, двух элементов совпадения, первые входы которых и S-вход RS-триггера соединены с выходом переполнения п-разряд- ного двоичного счетчика, информационные входы которого соединены с выходом RS-триггера, счетный вход - с выходом первого элемента совпадения, выход второго элемента совпадения через одновибратор соединен с управляющим входом управляемого ключевого элемента, причем вход формирователя коротких импульсов соединен с выходом i генератора импульсов переменной частоты, выход - с вторым входом второго, элемента совпадения и входом элемента задержки, выход которого соединен с R-входом RS-триггера и входом предустановки п-разрядного двоичного счетчика блока управления управляемым ключевым элементом, а выход генератора импульсов постоянной частоты соединен с вторым входом первого элемента совпадения.

/

г JL

yl3

Ш

П П П

JL

JL

JL

JL

лП,

/3

f3

/3

Изобретение относится к устройствам для управления импульсным преобразователем и предназначено для использования в системах управления преобразователями с частотно-импульсным регулированием. Цель изобретения - повышение надежности. С этой целью устройство содержит генератор 1 импульсов переменной частоты, вход управления частотой которого использован как вход устройства, а выход через управляемый ключевой элемент 3 подключается к управляющему входу преобразователя 5, а также блок управления ключевым элементом 3, включающий в себя два элемента 6 и 7 совпадения, генератор 8 импульсов постоянной, сравнительно высокой частоты, RS-триггер 9, одновибратор 10, N-разрядный двоичный счетчик 11, имеющий вход предустановки, счетный вход, N информационных входов и выход переполнения, формирователь 12 коротких импульсов и элемент 13 задержки. Введение в устройство элементов, образующих блок управления ключевым элементом 3, обеспечивает строго фиксированную начальную частоту преобразователя 5, причем его включение при достижении указанной частоты осуществляется без какой-либо задержки, независимо от скорости изменения сигнала на входе генератора 1 импульсов переменной частоты, и, следовательно, от скорости изменения частоты выходных импульсов генератора 1. Кроме того, обеспечивается частотный гистерезис, предотвращающий возможность возникновения субгармонических колебаний периода импульсов на выходе устройства при значениях частоты генератора 1, приближающихся к начальной частоте. 3 ил.

Уб

иг

JL

JL

%

JL

s

If/

Vf

JL

//г

JZl

Л

JL

JL

JL

JL

JL

/

/J

HlMIMIIil

JL

7

Т F

илЗ