Источник питания постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК G05F1/56 

содержащий блок силовых ключей, вход которого подключен к одному из входных выводов, а Bbfxoa - через дроссель 14СХ)-фильтра к одному из выхопных выводов, широ-гео- мпульсный модуля.

тор, один из ВЬТХОДОВ которого к управляющему входу блока силовых ключей, один из входов - к выходным выводам, и экстремальный регулятор КПД соответствующие входы ко- торого подключены к входным и вькодиым выводам, снабжен блоком сравнения частот, двумя ключами, элементом ИЛИ, формирователем напряжения и преобразователем напряжения в частоту, при етом выход блока сравнения частот соединен с управляющими входами ключей, выход экстремального регулятора КПД непосредственно, а второй из выходов широтно-{1мпульсного модулятора через формирователь напряжения и пре обраэователь напряжения в частоту, соединенные последовательно, подключен к соответствующему входу блока сравнения частот, каждый из которых соединен со входом соответствующего ключа, гфичем выход каждого ключа под ключей к первому и второму входу элемента ИЛИ, соответственно, а ВЫЕХОД влемента ИЛИ соединен со вторым входом широтно-импульсного модулятора.

Схема источника питания постоянного тока изображена на чертеже. Его входные выводы подключены к первичному источнику с большим внутренним сопротивлением I, а выходные выводы к нагрузке 2. Блок 3 силовых ключей входом пощшючен к одному вз входных выводов, а выходом через дроссель 4 I, CD- Hnbipa, содержащего также блок ковдексаторов и блок 6 диодов, соединен с одним из выходных выводов. Блок 6 диодов анодной иепыо подклю - чек к отр1шательному выводу источника а катодной - к вьжоду блока силовызс ключей. Управляющий вход блока 3 под ключей к выходу широтно шмпульсного модулятора 7. Экстремальаьтй регуля тор КПД 8 входными цепями соединен с входными и выходными выводами ЕС« точника, Выход экстремального регулятора 8 соедшен с входом ключа 9 и одким из входов блока Ю сравнения частот, выходные цепи которого подклю чены к управляющим входам ключей 9 и 11. Выход шйротно им1пульсного мо«дулятора 7 через формирователь напряжения 12 и преобразователь напряжения в частоту 13 подключен к входу блока Ю сравнения частот, а через ключ 11 и элемент ИЛИ 14 - к входу широтко-импульсного модулятора, управляемого по частоте. Второй.вход элемента ИЛИ соединен с выходом ключа 9.

Устройство работает следующим образом.

В установивщемся режиме работы скважность импульсов управления силовыми ключами блока 3, поступающих с выхода щиротио-шмпульсного модулятора 7, имеет такое значение, при KOTOром напряжение на нагрузке стабильно и равно и PY ° всем диапазоне изменения тока нагрузки и входного напряжения. Частота следования импульсов управления зависит от выходных сигналов блока 10 сравнения частот, на входы которого поступают импульсные сигналы как с выхода экстремального регулятора 8, так и с выхода преобразователя 13. Частоты этих сигналов равны соответственно i j и i 1° Р® зультатам сравнения значений 11 и f j блок Ю формирует электрический сагнал, открывающий либо ключ 9, либо ключ 11. Причем, если f. ° крывается ключ 9 и сигнал частотой f с выхода шсстремального регулятора 8 через ключ 9 и элемент ИЛИ 14 ио ciynaer на частотный вход широт{юимнупьсвотхэ модулятора 7, синхронизируя частоту его выходного сигнала. Следовательно, при открытом ключе 9 частота следования импульсов упраВпеийя блоком силовых ключей равна частоте f V выходного сигнала экстремальиого регулятора КПД 8.

Бела частота , i f 2 открывается ключ 11 и сигнал час1х)той f g с выхода преобразователя 13 через этот ключ и элемент ИЛИ 14 поступает на частотный вход широтно-чтмпульсного модулятора 7. При этом блок силовых ключей коммутируется с частотой выходного сигнала преобразователя 13. На вход этого преобразователя, реализующего пропорциональную связь между квадратным корнем из величины входного напряжения и частотой выходных сигналов, поступает напряжевие с выхода формирователя 12. Это напряжение пропорционально разности между единичным и текушим значениями коэффициента заполнения вмпульсов, псступаюших с выхода широтно-импульсного модулятора. Поэтому частота выходно сигнала преобразователя 13 определяется выражением: I«EM , где К - коэффициент пропорциональ ности; i , ; - коэффициент заполнения импульсов T,tj - период коммутации и длительность открытого состояния блока силовых ключей соответственно. Так как широтно-ямпульсный модулятор синхронизируется электрическим сигналом, обладающим более вьгсокой частотой (частотой 11 если Ij 121 частотой 12 если f j i 2 ) бло силовых ключей коммутируется .с той частотой, при которой для данного фил тра амплитуда пульсаций напряжения на нагрузке не превышает допустимой величиныЛ D Н.ДОП Действительно, амплитуда пульсаци напряжения на нагрузке Д О ц связана как известно, с частотой коммутации силовых ключей и параметрами филыр выражением (i-tn) (2) где Ь ,С - соответственно, ивдуктивность дросселя в емкость конденсатора фильтра; lJ,;f - напряжение на нагруэке. Из выражения (2) можно получить закон, по которому необходимо изменять частоту коммутации блока силовы ключей для того, чтобы с изменением мощности нагрузки, т.е. с изменением jj, амплитуда пульсаций напряжения на нагрузке сохранила неизменное значение, равное .доп i-f ). u) аисдо Так какИ , L , С и дЦ личины поетоянные, то можно записать .-n-V - коэффициент гдеК гSLCiUпропорциональности. 36 Сравнивая выражения (1) и (4), можно заключить, что при равенстве Kj и К выражение (1) представляет собой закон {изменения частоты в функции коэффцщиента заполнения импульсов управления блоком силовых ключей. Благодаря реализации этого закона с помощью формгфователя 12 и преобразователя 13, амплитуда пульсаций напряжения на нагрузке равна своему допустимому значению. А так как частота коммутации силовых ключей равна наибольшей из двух частот (i j )1 го при любой мощности нагрузки, т.е. при любом коэффициенте , амплитуда пульсаций напряжения на нагрузке не превышает своего допустимого зваченвя. Выполнение требований по качеству напряжения на нагрузке.в предложенном устройстве обеспечено при минимальном увеличении его массы. Действительно, введение дополнительных маломощных устройств, построенных не только на интегральных, но даже и на навес- ных элементах, практически не влияют на массу ycTpoftcTBa в целом. Причем чем больше мощность устройства, тем меныие относЕггельная масса введенных дополнительных элементов, Минимальное увеличение массы предложенного устройства при обеспечении заданного уровня пульсаций достигнуто в основном тe., что часть диапазона изменения мощности нагрузки, на которой возрастают пульсации и могут превысить заданное значение, обеспечивает ся при повышенной частоте импульсного регулирования. При этом КПД регулятора незначительно отличается от своего предельного (экстремального) значения. Уменьшение габаритов , связанное с повышением частоты, позволяет дополнительно снизить потери в нем. В результате уменьшается непроизводительный расход электроэнергии первичного источника и дополнительная (присоединенная) масса устройства. Экономическая эффективность использования изобретения максимальна в том случае, когда применяются химические первичные источники энергии, а диапазон токов нагрузки, при которых наблюдается тевдендня к повыщеншо пульсаций напряжения, незначителен. Формула изобретения Источник пЕтайия постоянного тока, одержащий блок силовых ключей, вход которого попключев к одному из вхоп ных вывоаоБ, а выход - через дроссель L CU- Hnvrpa к одному из выходных вы водов, широтио-вмпульсный модулятор, один из выходов которого подключен к управляющему входу блока силовых ключей, а один из входов - к выходным выводам, и экстремальный регулятор КПП, соответствующие входы которого подключены к входным и выходным выводам, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы при огрйничевии Жмйлитуды пульсаций выходного напряжения, он снабжен блоком сравнения частот, двумя ключами, элементом ИЛИ, формирователем напряжения и преобразователем напряжения в частоту, при ВТОМ выход блока сравнения частот соединен с управляющими входами ключей, выход экстремального 38 регулятора КПД непосредственно, а второй из выходов широтно-импульсного модулятора через формирователь напряжения и преобразователь напряжения в частоту, соединенные последовательно, подключен к соответствующему входу блока сравнения частот, каждый из которых соединен со входом соответствующего ключа, причем выход каждого ключа подключен к первому и второму входу элемента ИЛИ соответственно, а выход элемен га ИЛИ соединен со вторым входом широтно-импульсного модулятора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 13О544, кл. Q О5 F 1/56, I960. 2.Авторское свидетельство СССР № 479184, кл. Q 05 Р 1/ОО, 1975.