Способ управления регулятором напряжения Советский патент 1981 года по МПК H02P13/16 

(5) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ

I

Изобретение относится к электротехнике, в частности преобразовательной технике, и может быть использовано, например, в устройствах регулирования электрической энергии, в том числе в источниках и системах вторичного электропитания радиоэлектронной радиоаппаратуры.

Известен способ управления многоячейковым регулятором напряжения, при котором сравнивают выходное напряжение регулятора с опорным, преобразуют указанную разность в напряжение отрицательной обратной связи, устанавливают выходной ток каждой ячейки регулятора зависящим, например, линейно от упомянутого напряжения отрицательной обратной связи, дополнительно сравнивают данное напряжение с пороговыми уровнями, устанавливаемыми для каждой ячейки, и осуществляют подключение или отключение ячеек в зависимости от соотношения между напряжеписм отрицательной обратной связи и пороговыми напряжениями .

Недостаток способа cocVoPtT в сложности его схемной реализации, выражающейся в необходимости организации пропорциональной зависимости выходного тока ячейки от напряжения отрицательной обратной связи, а также в относительно невысоком быстродействии и невысокой динамической точности

to устройства, реализующего этот способ.

Наиболее близким по технической сущнсэсти к предлагаемому является способ- управления регулятором напряжения, содержащим N ячеек, при котоISром формируют управляющее напряжение, пропорциональное сумме выходного напряжения регулятора и сигнала датчика выходного тока, преобразуют указанное управляющее напряжение в дво20ичный код, с помощью которого осуществляют коммутацию ячеек регулятора, причем выходные сопротивления ячеек распределены по двоичному закону 2. 3 Однако недостатками известного способа являются: во-первых, сложность технической реализации способа вследствие необходимости преобразования управляющего напряжения в циф ровой код и использования ячеек, выходные сопротивления которых взвешены по двоимному закону; во-вторых, возможность значительного перерегули рования при скачкообразных изменениях тока нагрузки. Цель изобретения - повышение быст родействия и динамической точности регулятора напряжения. Поставленная цель достигается тем что при способе управления регулятором напряжения, содержащим N ячеек, путем сравнения выходного напряжения регулятора с опорным напряжением, фор мирования управляющего напряжения отрицательной обратной связи (ООС), пос ледующего сравнения его с пороговыми напряжениями каждой из ячеек регулятора и включения или отключения ячеек в зависимости от соотношения между ними, пороговые напряжения каждой последующей ячейки устанавливают выше пороговых напряжений предыдущей ячейки и отключают все ячейки регулятора одновременно при достижении выходным напряжением наперед заданной вегичины. При этом разность пороговых напряжений каждой последующей и предыдущей ячеек регулятора не превышает величины AU,,r,p/IH( где Д. , - динамический диапазон управляющего напряжения ООС N - число ячеек. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие сущность способа управления, где Li -U - поро говые напряжения переключения соответствующих компараторов 3 - N, U- управляющие напряжения отрицательной обратной связи. В схему устройства входят ячейки 1 - N регулятора, логические элементы 2 - N соответствующих ячеек регулятора, компараторы 3 1ч соответству ющих ячеек регулятора, нагрузка j, делитель 5 выходного напряжения, ком параторы 6 и 7 верхнего и нижнего гр ничных уровней соответственно, усилитель.8 рассогласования. Устройство работает следующим образом. 7 Выходное напряжение через делитель 5 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 8 рассогласования, который сравнивает его с опорным напряжением UQJ, и формирует управляющее напряжение отрицательной обратной связи Uj, пропорциональное усредненной усиленной разности последних. Управляющее напряжение ООС воздействует на систему компараторов 3 - N, на инвертирующие входы которых поданы пороговые напряжения включения и отключения соответственно 1 - N ячеек. Пороговые напряжения включения и отключения каждой ячейки в частности, могут совпадать, если компараторы не имеют гистерезиса (на фиг. 2 сплошные линии пороговых уровней и ,. . . ,LI|y), либо несколько отличаться, если компараторы имеют гистерезис (на фиг. 2 пунктирные линии). Каждому значению управляющего напряжения ООС соответствует определенное число постоянно включенных ячеек для них пороговое напряжение включения меньше напряжения управления ООС, т.е. соответствующий 1-й компаратор 3 находится в состоянии 1 и логический элемент 2 формирует на выходе сигнал 1, отпирающий ячейку (на фиг. 2 это ячейки с номерами меньше i). Остальные ячейки, кроме одной, постоянно выключены, так как для них пороговое напряжение выключения больше управляющего напряжения ООС (на фиг. 2 начиная с i+1). Одна ячейка, как правило, периодически подключается и отключается,. поддерживая среднее значение выходного напряжения равным номинальному значению. Этот процесс происходит вследствие действия цепи отрицательной обратной связи. Например, если суммарный выходной ток первых i ячеек регулятора оказывается больше тока нагрузки при номинальном выходном напряжении, то напряжение на нагрузке начинает постепенно возрастать вследствие заряда конденсаторов выходного фильтра, выходное напряжение усилителя 8 рассогласования уменьшается, -что приводит к переключению 1-го компаратора 3 в состояние О на выходе, т.е. выключению ячейки. При этом выходной ток регулятора становится меньше тока нагрузки, конденсатор фильтра разряжается, несколько уменьшается напряжение на нагрузке, возрастает управляющее напряжение ООС, ячейка снова включается и описанный процесс периодически повторяется. При отклонении выходного напряжения от номинального значения, например вследствие изменения нагрузки, изменяется величина выходного напряжения усилителя 8 рассогласования, что приводит к изменению числа включенных ячеек, причем таким образом, что изменение суммарного тока ячеек возвращают систему к номинальному значению выходного напряжения. При превышении выходного напряжения на .наперед заданную величину и U компаратор 6 переходит в состояние 1, что обеспечивает формирование на выходе всех логических элементов 2 - N сигнала О, одновременно запирающего все ячейки. Формула изобретения 1. Способ управления регулятором напряжения, содержащим N ячеек, путем сравнения выходного напряжения регулятора с опорным напряжением, фо мирования управляющего напряжения отрицательной обратней связи, последующего сравнения его с пороговыми напряжениями каждой из ячеек регулятора и включения или отключения ячеек в зависимости от соотношения между ними, от л и чающий ся тем, что, с целью повышения быстродействия и динамической точности, пороговые напряжения каждой последующей ячейки . устанавливают выше пороговых напряжений предыдущей ячейки и отключают все ячейки регулятора одновременно при достижении выходным напряжением наперед заданной величины. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разность пороговых напряжений каждой последующей и предыдущей ячеек регулятора не превышает величины/ iUyf,, где дУхц- рдинамический диапазон управляющего напряжения отрицательной обратной связи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Проблемы миниатюризации и унификации ВИП РЭЛ. МДНТП -им. Дзержинского, 1979, с. 132. 2.Авторское свидетельство СССР № i 88l38, кл. G 05 F 1/6, 197-5 (прототип) .

,tjy

,U

Фи9,.1