Многофазный импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

1

Изобретение относится к электронной технике и может использоваться в полупроводниковых стабилизаторах импульсного действия, работающих при больших токах нагрузки.

Известен многофазный стабилизатор постоянного напряжения, в котором параллельно основному регулятору введен ряд аналогичных регуляторов, соединенных между собой по цепям управления через фазосдвигающие устройства.

Недостатком этого устройства является критичность к технологическому разбросу параметров и их температурным изменениям, что приводит к неравномерному распределению мощности между параллельно работающими регуляторами. Кроме того, эти системы неработоспособны при питании их фаз от нескольких первичных источников с различными выходными напряжениями.

Известен также многофазный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий параллельно подключенные к нагрузке через регулирующие элементы и резисторные датчики тока силовые ячейки.

Недостатком этого устройства является также критичность к технологическому разбросу параметров элементов и их температурным изменениям, что приводит к неравномерному распределению мощности между параллельно работающими регулирующими элементами, а при работе указанных регулирующих элементов в импульсном режиме - к увеличению пульсации выходного напряжения. Кроме того,

10 не обеспечивается работоспособность многофазного стабилизатора при подключении его параллельных цепей к нескольким источникам питания с различными уровнями напряжений, а так15же не обеспечивается регулировка выходного напряжения Параллельно включенных ячеек, без дополнительных подстроечных операций.

Наиболее близким к предлагаемому

20 техническим решением является многофазный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий п источников питания, имеющих общую шину, соединенную с одним из выводов для под25ключения нагрузки, п силовых ячеек, каждая из которых состоит из датчика тока, регулирующего элемента, силовая цепь которого включена между другим выводом соответствующего из п

30 источников питания и выводом для

подключения нагрузки, блока управления регулирующим элементом, соединенного с выходом усилителя отклонения напряжения, усилителя отклонения тока с резистором управления, узел задания напряжения на нагрузке и цепь управления тока между силовыми ячейками. В данной системе обеспечивается настройка выходного напряжения при сохранении точности распределения тока между силовыми ячейками с импульсным регулированием.

Однако для этого устройства необходим дополнительный источник питания усилителей отклонения тока, что усложняет систему, увеличивает габариты и вес.

Цель изобретения - упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем, что в многофазном импульсном стабилизаторе постоянного напряжения, сод ржащем п источников питания постоянного напряжения, соединенных с одним из выводов для подключения нагрузки, п силовых ячеек, каждая из которых состоит из датчика тока, регулирующего элемента, силовая цепь которого включена между другим выводом соответствующего из п источников питания и выводом для подключения нагрузки, блока управления регулирующим элементом, соединенного с выходом усилителя отклонения напряжения, усилителя отклонейия тока с резистором управления, узел задания напряжения на нагрузке и цепь управления тока между силовыми ячейками, в каждую силовую ячейку введен ре аистивный делитель,, средняя точка .которого подключена к общей точке соединения датчика тока, одного из входов усилителя отклонения тока и резистора управления, один из крайних выводов резистивного делителя каждой силовой ячейки подключен к датчику тока, другие крайние выводы резистивных делителей всех силовых ячеек соединены между собой и с общей точкой соединения, стабилитрона и балластного резистора, крайние

выводы которых подключены к ВЫВОДс1М

для подключения нагрузки п силовых ячеек, выводы для подключения питания усилителей отклонения тока каждой силовой ячейки подключены параллельно стабилитрону.

На чертеже приведена схема предлАгаемого устройства.

Шогофазный импульсный стабилизатор постоянного напряжения питается от п источников 1 постоянного напряжения (п - число параллельно работающих источников), работает на нагрузку 2 и состоит из многофазного задающего генератора 3 с ВЕЛХОДОМ 4, потенциометра 5, стабилитрона 6, балластного резистора 7, образующих

узел 8 задания напряжения на выводах для подключения нагрузки силовых ячеек 9, каждая из которых содержит усилитель 10 отклонения тока с резисторами И-13, усилитель 14 отклонения напряжения с резисторами 15 и 16, датчик 17 тока, резистор 18 управления, потенциометр 19, широтноимпульсный модулятор 20, регулирующий элемент 21 (транзистор) с фильтром, конденсатор 22, резисторы 23 и 24 резистивного делителя.

Источники 1 и нагрузка 2 имеют общую шйну, другая шина источников 1 подключена к нагрузке через силовые ячейки 9. В каждой силовой ячейке 9 выход усилителя 14 отклонения напряжения подключен к широтно-импульсному модулятору 20, на второй вход котсэрого подается сигнал синхронизации с многофазного задающего генератора 3,выходные сигналы 4 которого имеют сдвиг по фазе.Выход широтно-импульсного модулятора 20 подсоединен к регулирующему элементу 21 с фильтром, которые подключены к нагрузке 2 через датчики 17 тока. Общая точка соединения резисторов 18 управления подключена к одному из входов каждого усилителя 10 отклонения тока, другие выводы резисторов 18 управления подключены к точке соединения другого входа усилителя 10 отклонения тока с резисторами 23 и 24 резистивного делителя, другие выводы резисторов 23 и 24 подключены соответственно через датчик 17 тока и непосредственно параллельно стабилитрону б,к которому параллельно подключены выводы подключения питания усилитлей 10 и l4 отклонения тока и отклонния напряжения.

Многофазный импульсный стабилизатор работает следукнцим образом.

В установившемся режиме многофазный генератор 3 подает с вывода 4 сдвинутые по фазе управляющие напряжения на широтно-импульсные модуляторы 20 силовых ячеек 9, что позволяет производить коммутацию регулирующих элементов не одновременно, а с некоторым требуемым сдвигом по фазе.

При изменении напряжения на нагрузке 2 по каким-либо причинам, но при сохранении токов ячеек равными, на выходе усилителей 14 отклонения напряжения появится сигнал рассогласования относительно опорного напряжения, задаваемого потенциометром 5. Это приводит к такому отклонению выходных напряжений усилителей 14, что широтно-импульсные модуляторы 20 изменяют коэффициенты заполнения импульсов и тем самым восстанавливают заданный уровень выходного напряжения на нагрузке 2.

При разных токах в силовых ячейках 9 на датчиках 17, которые выбираются равной величины, создаются одинаковые падения напряжения, что обеспечивает одинаковые потенциалы .на резисторах 18 управления и равенство нулю сигналов управления на входах усилителей отклонения тока, так как резистивные делители, состоящие из резисторов 23 и 24 также выбираются одинаковой величины в каждой ,силовой ячейке. Средние токи резйстивных делителей имеют равные потенцисшы, так как напряжения, поданные на каждый резистивный делитель, определяются суммой падения напряжения на датчик 17 тока соответствующей силовой ячейки и напряжения стабилитрона б. В этом случае усилители 10 не оказывгиот влияйия на работу силовых ячеек. Величины коэффициенуов заполнения импульсов широтно-импульсных модуляторов и, следовательно, режимы работы силовых ячеек определяются только усилителями 14 отклонения напряжения.

При увеличении (уменьшении) тока какой-либо ячейки от уровня тока, который она должна отдавать в общую нагрузку, падение напряжения на реЗИстивном датчике 17 данной силовой ячейки увеличивается (уменьшается) относительно потенциала общей силово точки резисторов 18, что приводит к протеканию через него тока. Падени напряжения на резисторе 18 управления усиливается усилителем 10 отклонения тока и через потенциометр 19 передается на вход усилителя 14 отклонения напряжения. Выходной сигнал этого усилителя вызывает изменение коэффициента заполнения импульсов широтно-импульсного модулятора 20 таким образом, чтобы ликвидировать отклонение тока данной силовой ячейки от заданного для нее уровня.

При выравнивании токов в силовых ячейках 9 приращения напряжений на выходах усилителей отклонения тока стремятся к нулю, сводя к нулю и их воздействия на режим работы силовых ячеек.

Соединение одного из входов усилителей 14 со средней точкой потенциометра 5 обеспечивает регулировку напряжения на нагрузке 2.

Потенциометром 19 обеспечивается первоначальная установка токов в силовых ячейках как равной величины, так и в любых требуемых пропорциях. Разброс номинальных сопротивлений как резистивных датчиков 17 тока, так и резисторов 18 управления , резисторов 23 и 24 резистивных делителей не влияют на величины токов и мощностей, отдаваемых каждой силовой ячейкой в нагрузку 2. Предположим, что датчики 17 тока, например, не равны друг другу в силовых ячейках. Это вызывает различные падения напряжения на датчиках 17 при равных

токах силовых ячеек и при равенстве в силовых ячейках резисторов 18, 23 и 24 вызывает протекание тока через резисторы 18 управления и, соответственно, - приращение напряжений на выходах усилителей 10 отклонения токов. Независимо от этих приращений напряжений на выходах усилителей 10 потенциометрами 19 устанавливается ток в силовых ячейках равной или, если есть необходимость, неравной ве0личины.

Любые отклонения токов в силовых ячейках приводят к дополнительным приращениям напряжения на выходах усилителей 10 отклонения тока, что

5 влечет за собой изменение коэффициентов заполнения широтно-импульсных модуляторов 20 на такую величину, чтобы величины токов в силовых ячейках 9 стали равными исходной уста0нойленной величине. Соответственно и приращения напряжений на выходах усилителей 10 отклонения тока возвращаются к прежней величине, определяемой разбросом датчиков 17. Аналогично стабилизатор работает при отлича5ющихся номинальных значениях резисторов 18, 23 и 24. Таким образом, величину тока, протекаемую в любой силовой ячейке, можно установить потенциометром 19 как равную, так и

0 отличающуюся от тока других силовых ячеек, независимо равны или нет резистора 18, 23 и 24 относительно других силовых ячеек.

5

Введение резисторов 23 и 24 в каждую силовую ячейку обеспечивает возможность подключения выводов, ибпользуемых для питания, усилителей 10 отклонения тока непосредственно

0 параллельно стабилитрону б.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает выравнивание токов паргшлельно работающих источников питания как с одинаковыми выходными

5 напряжениями, так и с отличсоощимися.

Частным случаем является работа многофазного импульсного стабилизатора o-t .одного общего для всех силовых ячеек источника питания. В

0 этом случае обеспечивается заданное I распределение токов его силовых ячеек

Предлагае алй многофазный импульсный стабилизатор напряжения, по

5 сравнению с известными, обеспечивает возможность работы силовых ячеек на общую нагрузку нескольких первичных источников напряжения как с одинаковыми, так и с отличающимися уровнями напряжения без использования до0полнительных источников питания, что исключает необходимость применения дополнительных устройств .преобразования для питания усилителей откло5нения тока.

Формула изобретения

Многофазный импульсный стабилизатор напряжения, содержащий п источников питания постоянного напряжения, соединенных с одним из выводов для подключения нагрузки, п силовых ячеек, каждая из которых состоит из датчика тока, регулирующего элемента, силовая цепь которого включена между другим выводом соответствующего из п источников питания и выводом для подключения нагрузки, блока управления регулирующим элементом, соединенного с выходом усилителя отклонения напряжения, усилителя отклонения тока с резистором управления, узел задания напряжения на нагрузке и цепь управления тока между силовыми ячейками, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, в каждую силовую ячейку введен резистивный делитель, средняя точка которого подключена к общей точке соединения датчика тока, одного из входов усилителя отклонения тока и резистора управления, один из крайних выводов резистивного делителя каждой силовой ячейки подключен к датчику тока, другие крайни выводы резистивных делителей всех силовых ячеек соединены между собой и-с общей точкой соединения стабилитрона и балластного резистора, крайние выводы которых по ключены к выводам для подключения нагрузки п силовых ячеек, выводы для подключения питания усилителей отклонения тока каждой силовой ячейки подключены параллельно стабилитрону.