Многофазный импульсный стабилизатор Советский патент 1992 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источников электропитания электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры различного назначения.

Цель изобретения - повышение надеж- ности при одновременном снижении массы и объема, а также уровня излучаемых помех.

На фиг. 1 приведена функциональная схема многофазного импульсного стабилизатора; на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая его работу.

Многофазный импульсный стабилизатор содержит входные выводы, соединенные с источником 1 питания и с входами N силовых каналов 2, выходные цепи которых подключены к выходным выводам, соединенным с нагрузкой 3 параллельно или последовательно, блок 4 управления.

Блок 4 управления содержит генератор 5 синхроимпульсов, источник 6 опорного напряжения, блок 7 сравнения, N формирователей 8 пилообразного напряжения, N широтно-импульсных модуляторов 9, N блоков 10 согласования,, j-j узлов 11 синхронизации, каждый из указанных блоков синхронизации содержит делитель 12 частоты на М и М-рэзрядный регистр 13 сдвига.

N

Узлы синхронизации с второго по -ц дополнительно содержит узел 14.

Генератор 5 синхроимпульс т выходом подключен к входным цеп ч уз ю«з 11 синхронизации: у первого к воду 1J сдвига, у

N второго, ... -гг -го - к входу ,ала 14 сдвига.

В т. пзх 11 синхронизации имеются следующие взаимосвязи: выход делителя 12 частоты на М подключен к информационному -vr-ny регистоэ 13 сдвига, у которого каж- иэ выходов первого, второго, . .., М-го разрядов подключен к соответствующему формирователю 8 пилообразного напряжения В узлах 11 синхронизации г зторого по

N

j-r -и выход узла 14 сдвига подключен к входу делителя 12 частоты на М. чаждого из N формирователей 8 пилообразного напряжения выход подключен к одном/ из входов соответствующего широтно импульсного модулятора 9. У каждого из ни эторой вход подключен к выходу блока 7 r-эвнения, к одному из входов которого пг. л-;лючен источник 6 опорного напряжения, к другому - выходные вывсды, соединенные с нагрузкой 3. Каждый из N широтио-ичпульсных модуляторов 9 выходом подключен через соответствующий блок 10 со.лчсования к

входу силового канала 2. Выходы силовых каналов 2 подключены к выходным выводам, соединенным с нагрузкой 3.

Временные диаграммы (фиг.2) показаны для ,

а - на выходе генератора 5 синхроимпульсов; б - на выходе первого разряда М- разрядного регистра 13 сдвига первого узла 11 синхронизации; в - на выходе второго

0 разряда М-раэрядного регистра 13 сдвига первого узла 11 синхронизации; г-на выходе третьего разряда M-разрядного регистра 13 сдвига первого узла 1Т синхронизации; д . - на выходе M-го разряда M-разрядного ре5 гистра 13 сдвига первого узла 11 синхронизации; е - на выходе узла 14 сдвига й- -го

узла 11 синхронизации; ж - на выходе первого разряда M-разрядного регистра 13

сдвига -ц -го узла 11 синхронизации; з - на

выходе второго разряда M-разрядного региNстра 13 сдвига - -го узла 11 синхрониза5 ции; и - на выходе третьего разряда М-раэрядного регистра 13 сдвига тт -го узла 11 синхронизации; к - на выходе М-го разряда M-разрядного регистра 13 сдвига

0 N

ттгго узла 11 синхронизации.

Многофазный импульсный стабилизатор работает следующим образом.

С выхода генератора 5 синхроимпуль5 сов напряжение с периодом Тгси Т/M (где Т - период электрических процессов в силовых каналах 2, М - разрядность делителей 12 частоты на Ми регистров 13 сдвига узлов 11 синхронизации) поступает на узлы 11

0 синхронизации. Причем в первом узле 11 синхронизации этот сигнал (фиг.2а) воздействует на входы делителя 12 частоты на М и в/од синхронизации регистра 13 сдвига. Поскольку на информационный вход регистра

5 13 сдвига подается сигнал с периодом Т - Тгси М. то на его М выходах появляется смешение на интервал времени Тгси сигнала (напряжения) также с периодом Т (фиг.2б,в,г.д), соответственно напряжения

0 Upi, Up2, Up3, Up4. Их равномерный сдвиг во времени обеспечивает формирование формирователями 8 пилообразного напряжения равномерно сдвинутых во времени пилообразных напряжений (фиг.2б.в.г,д) со5 ответственно напряжения Uni, Un2. Un3, Un4.

N Во втором, третьем. ... - -м узлах 11

синхронизации в отличие от первого на входе дополнительно содержатся узлы 14 сдвига. Каждое из них обеспечивает требуемый

сдвиг во времени сигнала генератора 5 синхроимпульсов,

Для обеспечения равномерного временного сдвига Atcg - T/N электрических процессов в многофазном стабилизаторе необходимо обеспечить временной сдвиг у второго узла 11 синхронизации на Atz Тгси/N, у третьего на Дгз - 2тгси/М, у

Ц-го - на Л t N/M - ( 1)Trcn/N.

Рассмотрим процессы функционироваN

ния, например, в т-r- -м узле 11 синхронизации. Его узел 14 сдвига обеспечивает временной сдвиг сигнала на выходе (фиг.2е), равный

Д,М/Ы(Ј-1)1ЈЙ.

При этом период следования данного сигнала сохраняется неизменным, равным периоду исследования выходного сигнала (фиг.2а) генератора 5 синхроимпульсов.

В результате, поскольку разрядности делителя 12 частоты и регистра 13 сдвига

N

тт-го узла 11 синхронизации равны с разрядностями одноименных функциональных узлов первого узла 11 синхронизации, на выходах первого, второго..... M-го разрядов регистра сдвига формируются равномерно сдвинутые сигналы один относительно другого на интервал времени Т/M. Период следования этих сигналов также равен Т (фиг.2). Причем наличие временного сдвига ДгМ/М между сигналами синхронизации на входах делителей 12 частоты в первом и

N

-г-г узлах 11 синхронизации обеспечивает

временной сдвиг во времени, равный также

A N

Дг тт, между выходными сигналами одноименных разрядов их регистров 13, а имен- rto м ежду выходными сигналами первых (фиг.2 б и ж), вторых (фиг.2в и з), ...,М-х (фиг. 2ж и к) разрядов. Выходные сигналы (их количество равно М) используются для синхронизации формирователей 8, в результате чего ими формируются пилообразные напряжения Un(N-M+1), Un(N-M-t-2),....NnN (фиг.2 ж. э....,к).

Последние также сдвинуты во времени на интервал At N/M относительно выходных напряжений формирователей 8, синхронизируемых первым узлом 11 синхронизации (фиг.2б и ж. в и з, г и и, д и к).

Воздействие на входы широтно-им- пульсных модуляторов 9 равномерно сдвинутых во времени сигналов обеспечивает на их выходах широтно-модулированные сигналы, также равномерно сдвинутые во времени. Длительность этих сигналов является функцией выходного сигнала блока 7 сравнения.

Изменение напряжения на выходных выводах, соединенных с нагрузкой 3. при воздействии какого-либо возмущающего фактора приведет к изменению уровня выходного напряжения на выходе блока 7

0 сравнения и к соответствующему изменению сигналов на выходе каждого из N ши- ротно-импульсных модуляторов 9. Эти сигналы воздействуют через соответствующий блок 10 согласования на силовые кана5 лы 2. изменяя количество энергии, передаваемой ими на выходные выводы, соединенные с нагрузкой 3. Указанные изменения за счет использования отрицательной обратной связи направлены

0 на компенсацию возмущающих воздействий и установление с заданной точностью напряжения на выходных выводах, соединенных с нагрузкой 3.

Таким образом, при периоде Тгси Т/М

5 следования выходного сигнала генератора 5 синхроимпульсов временной сдвиг между сигналами синхронизации на выходах регистров 13 и формирователей 8 составляет Тп - T/N. причем Тп Тгси в Тгси/Тп 0 М/Мраз- В результате при постоянстве NT, путем увеличения числа М узлов 11 синхронизации можно снизить требования к частотному диапазону используемой элементной базы. С другой стороны, ис5 пользование конкретно взятой элементной базы позволяет реализовать многофазный стабилизатор с большим числом параллельно (последовательно) работающих силовых каналов. Указанное уменьшает объем и мас0 су, повышает надежность, уменьшает уровень излучаемых помех многофазного импульсного стабилизатора.

Формула изобретения Многофазный импульсный стабилиза5 тор напряжения, содержащий силовую цепь, выполненную в виде N/2 двухтактных или N однотактных силовых каналов, включенных параллельно или последовательно между входными и выходными выводами, и

0 блок управления, состоящий из генератора синхроимпульсов, N формирователей пилообразного напряжения, N широтно-импуль- сных модуляторов, N блоков согласования, источника опорного напряжения, блока

5 сравнения и первого узла синхронизации, включающего делитель частоты на М и М- разрядный регистр сдвига, при этом каждый из N широтно-импульсных модуляторов выходом подключен через соответствующий блок согласования к входу управления соответствующего силового канала, а одним из входов подключен к выходу блока сравнения, входы которого подключены соответственно к источнику опорного напряжения и выходным выводам, выход генератора синхроимпульсов подключен к входу первого узла синхронизации, в качестве которого использован вход делителя частоты на М. выход которого подключен к информационному входу M-разрядного регистра сдвига, входом синхронизации подключенного к выходу генератора синхроимпульсов, а первый, второй, .... M-й выходы М-разрядного регистра сдвига подключены соответственно к входам первого, второго, .... M-го ши- ротно-импульсных модуляторов, отличающийся тем, что,с целью повышения надежности при одновременном снижении массы и объема, а также уровня излучаемых

N

помех, в него введены ( тт -1) узлов синхронизации, каждый из которых содержит узел рдвига, делитель частоты на М и М-разрядный регистр сдвига, причем в каждом из указанных узлов синхронизации вход узла сдвига подключен к выходу генератора синхроимпульсов, а выход узла сдвига подключен к входу делителя частоты на М и к входу синхронизации M-разрядного регистра сдвига, информационный вход которого подключен к выходу делителя частоты на М, а выходные разряды подключены к входам

соответствующих формирователей пилообразного напряжения, при этом выходы первого, второго. .... M-го разрядов M-разрядного регистра сдвига второго узла синхронизации подключены соответственно к входам (М+1. (М+2}-,...,2М-го4 ормиро- вателей пилообразного напряжения, а выходы первого, второго,.... M-го разрядов

M-разрядного регистра сдвига -гт узла синхронизации подключены соответственно к входам (N-M-HJK (N-M+2)-, N-ro формирователей пилообразного напряжения.

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение надежности при одновременном снижении массы и объема, а также уровня излучаемых помех. Включенные параллельно или последовательно силовые каналы 2 обеспечивают преобразование входного напряжения в требуемый уровень выходного напряжения. Все силовые каналы 2 разбиты на N/M групп. Сдвиг включения силовых каналов 2 в каждой группе задается регистром 13 сдвига соответствующего узла 11 синхронизации. Синхронизация первого узла 11 синхронизацииосуществляется непосредственно импульсами генератора 5 синхроимпульсов. Выходные последовательности импульсов всех регистров 13 сдвига синхронизируют работу генераторов 8 пилообразного напряжения, которые совместно с блоком 7 сравнения, выделяющим сигнал разности выходного и опорного напряжений, обеспечивают формирование на входах широтно-импульсных модуляторов 9 последовательностей управляющих импульсов силовых каналов 2. 2 ил, VI § Ј W

а РЙП П П П П П П П ПЛ П П П П