Способ импульсной стабилизации постоянного напряжения стабилизатора напряжения (его варианты) Советский патент 1982 года по МПК G05F1/56 

коротком замыкании в нагрузке это приводит к отказу силового ключа, и, следователь-; но, к отказу стабилизатора в целом. Цель изо ретеиия - повышение надежности и расширение функциональных возможностей путем обеспечения его работоспособности при перегрузке и коротком замыкании в нагрузке при сохранении инвариантности выходного напряжения от входного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что по способу импульсной стабилизации постоянного напряхгения стабилизатора напряжения, содер жащего линейный дроссель, заключающемуся в сравнении сигнала пилообразной формы с сигналом постоянного тока, неизменного в процессе управления, и выключении силового ключа в момент равенства зтих сигналов, измеряют ток цепи линейного дросселя и силового ключа, пилообразное напряжение формируют с амплитудой, пропорциональной зтому току, а величину сигнала постоянного тока устанавливают равной выбранному амплитудному значению сигнала пилообразной формы, причем включение силового ключа производят через постоянное по величине время после выключения указанного ключа. I Цель изобретения (второй вариант) повышение надежности и расширение функциональных возможностей стабилизатора путем обеспечения его работоспособности при перегрузке и коротком замыкании в нафузке при одновременной инвариантности выходного напряжения стабилизатора к его входному напряжению при изменении величины его нагрузки в широких пределах. Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу импульсной стабилизации постоянного напряжения стабилизатора напряжения, содержащего линейный дроссель, заключающемуся в сравнении сигнала пилообразной формы с сигналом постоянного тока неизменного в процессе управления, и выключении силового ключа в момент равенства зти сигналов, измеряют ток цепи линейного дросселя и силового ключа, пилообразное шшряжение формируют с амплитудой, равной сумме напряжения, прямо пропорционального величине переменной составляющей этого тока и напряжения, прямо пропорционального превышению величины постоянной составляющей тог же тока, преобразованной в напряжение, над величиной эталонного напряжения постоянного тока, а величину указанного сигнала постоянного тока устанавливают равной выбранному амплитудному значению сигнала пилообразной формы, причем включение силового ключа производят через постоянное по величине время после выключения указанного силового : ключа. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ импульсной стабилизации постоянного напряжения, первый вариант; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие предлагаемый способ; на фиг. 3 - функциональная схема -устройства, реализующего способ импульсной стабилизации постоянного напряжения, второй вариант. Устройства (фиг. 1 и фиг. 3) содержат точник 1 питания; силовой, например, транзисторный ключ 2; LCD фильтр 3; нагрузку 4; датчик тока 5; усилитель постоянного тока - формирователь пилообразного напряжения; нульорган 7; источник 8 эталонного сигнала постоянного тока; предварительный усилитель 9; времязадающий i блок 10; измерительный орган 11 выходного напряжения. Кроме того, устройство (фиг, 3) содержит блок 12, исключающий постоянную составляющую из пилообразного напряжения (например конденсатор); источник 13 эталонного напряжения (например стабилитрон). На фиг.1-3 обозначены входное напряжение Ивх стабилизатора; выходное напряжение Ивых стабилизатора; пилообразное напряжение Un на выходе усилителя 6 постоянного тока; напряжение УЭТ на выходе эталонного источника 8; ток . силового ключа; амплитудное значение Од,п этого тока; напряжение силового ключа; период Tf работы ключа 2; время выкл соответственно включенного я выключенного состояния силового ключа. Устройство, реализующее способ импульсг ой стабилизации по первому варианту рабо ® следующим образом. в начале каждого периода работы силовой ключ 2 открыт, и ток его зшеличивается линейно вследствие наличия в фильтре 3 линейного дросселя. Сигнал, снимаемый с датчика 5 тока усиливается усилителем 6 постоянного тока, выходное напряжение которого .сравнивается с напряжением источника 8 эталонного напряже. Выходное напряжение усилителя 6 постоянного тока так же, как ток силового ключа, имеет пилообразную форму. При равенстве напряжений блоков 6 и 8 в предварительный усилитель 9 поступает сигнал от нуль-органа 7, вследствие чего силовой ключ 2 вьпслючается. Включение силового ключа 2 производится также от предварительного усилителя 9 по сигналу времязадающего блока 10. Время выключенного состояния силового траизястора 2 постоянно. 59 При управлении силовым ключом 2 амплитудное значение тока силового ключа 2 и линейного дросселя фильтра 3 постоянно и не зависит от величины входного напряжения. Таким образом, защита по току силового ключа и, следовательно, стабилизатора в целом достигается автоматически при данном способе стабилизации, так как ток в силовом ключе при любой нагрузке вплоть до к.з. в нагрузке не может превысить заданного зна чения. Вследствие этого выходное напряжение инвариантно величине входного напряжения. Для последовательного стабилизатора (фиг.1 представлена нижеприведенная формула, из которой видно, что выходное напряжение не зависит от величины входного напряжения: . г1.Чыкл; н где L - индуктивность линейного дросселя фильтра 3; К - эквивалентное сопротивление нагруз ки 4. Устройство, реализ)аощее способ импульсной стабилизации постоянного напряжения по второму варианту работает следующнм образом. В начале каждого периода работы силовой ключ 2 открыт и ток его увеличивается линейно вследствие наличия в фильтре 3 линейного дросселя. Сигнал, снимаемый с датчика 5 тока, усили вается усилителем 6 постоянного тока, из выходного напряжения которого, имеющего пилообразную форму, блок 12 исключает постоянную составляющую. Переменная составля ющая пилообразного напряжения, прямо пропо циональная переменной составляющей тока дросселя и снлового ключа, сравнивается с источником 8 сигнала постоянного тока. При равенстве напряжений блоков 8 и 12 в предварительньш усилитель -9 поступает сигнал от нуль-органа 7, вследствие чего силовой ключ 2 вьцслючается. Включение силового ключа 2 производится также от предварительного усилителя 9 по , сигналу времязадающего блока 10. Время выключенного состояния силового ключа 2 постоянно. При управлении силовым ключом 2 по предлагаемому способу амплитудное значение переменной составляющей pgp тока силового ключа и линейного дросселя фильтра постоянно и не зависит от величины входного напряжения блока 12 и величины нагрузки стабилизатора (постоянная составляющая тока силового ключа и линейного дросселя исключается блоком 12) и время выключенного со стояния силового ключа постоянно и 7 также независимо от величины указанных выше факторов - величин входного напряжения и нагрузки. Вследствие этого выходное напряжение стабилизатора при управлении по предлагаемому способу инвариантно величине входного напряжения независимо от величины нагрузки, так как «мп.пер. вЫКА. где L - величина индуктивности линейного дросселя фильтра 3; Г амп-пер.и 8ыкл. -за линейного характера уменьшения тока в линейном дросселе при выключенном состоянии силового ключа. Обеспечение возможности работы стабилизатора при перегрузке и коротком замыкании в нагрузке осуществляется посредством того, что на вход нуль-органа 7 подается сумма сигнала, прямо пропорционального переменной составляющей тока силового ключа и линейного дросселя и сигнала, прямо пропорционального превыщению величины постоянной составляющей того же тока над величиной эталонного напряжешм постоянного тока. При нормальной работе стабилизатора постоянная составляющая упомянутого тока меньще величины эталонного напряжения постоянного тока н превышение равно нулю, т.е. на вход нуль-органа подается только сигнал, прямо пропорциональный переменной составляющей тока. При перегрузке и к.з. в нагрузке величина постоянной составяйющей тока превышает величину эталонного напряжения постоянного тока, и на вход нуль-органа 7 подается сумма, двух сигналов т.е. фактически обеспечивается регулирование по амплитуде тока снлового ключа и линейного дросселя. Таким образом, при нормальной нагрузке (т.е. не превышающей заранее заданного значения) выходное напряжение регулируется по амплитудному значению переменной составляющей тока силового ключа и линейного дросселя, при нагрузке н к.з. в нагрузке осуществляется регулирование по амплитудному значению того же тока. Для повышения точности стабилизации выходного напряжения при изменении нагрузки и температуры окружающей среды в систему параметрического регулирования вводится корректирующий канал, состоящий из измерительного органа, выходной сигнал которого воздействует, например на источник сигнала по-. стоянного тока. В общем случае возможно воздействие корректирующего канала также на длительность времени t bnoi- Поскольку общий коэффициент стабилизации такой системы регулирования С К-Кц.-К с (где К - коэффициент стабилизации инвариантного канала; ос коэффициент стабилизации канала обратной связи), то предлагаемый способ поз воляет не только получить инвариантность выходного напряжения стабилизатора к его выходному напряжению в переходных режима но и существенно повысить точность стабилизащш, не нарушая устойчивости системы регу лирования, причем указанные свойства в гфед лагаемом способе достигаются одновременно с новым свойством по сравнению с известным способом (3) - инвариантный канал напряжения одновременно обеспечивает защиту по току силового ключа в любых режимах работы стабилизатора. Формула изобретения 1. Способ импульсной стабилизации постоян ного напряжения стабилизатора напряжения, содержащего линейный дроссель, заключающийся в сравнении пилообразной формы с сигналом постоянного тока, неизменного в процессе управления, и вьпслючении силового ключа в момент равенства зтих сигналов, отличающийся тем, что, с целью повьпцения надежности и расц|рреш1я функциональных возможностей стаби1Ь}затора путем обеспечения его работоспособности при перегрузке и коротком замыкгиши в нагрузке при одновременной инвариантности выходного напряжения стабилизатора к его входном напряжению, измеряют ток цепи линейного дросселя и силового ключа, пилообразное напряжение формируют с амплитудой, прямо пропорциональной этому току, а величину указанного сигнала постоянного тока устанавлйвают равной вь бранному амплитудному значению сигнала пилообразной формы, причем включение силового ключа производят ч рез постоянное по величине время после выключения указанного силового ключа. 78 2. Способ импульсной стабилизации постоянного напряжения стабилизатора напряжения, содержащего линейный дроссель, заключающийся в сравнении сигнала пилообразной формы с сигналом постоянного тока, неизменного в процессе управления, и льпслючении силового ключа в момент равенства этих сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности я расширения функциональных возможностей стабнлизатора путем обеспечения его работоспособности при перегрузке и коротком замыкании в нагрузке при одновременной инвариантности выходного напряжения стабилизатора к его входному напряжению при изменении величины его нагрузки в широких пределах, измеряют ток цепи линейного дросселя и силового ключа, пилообразное напряжение формируют с амплитудой, равной сумме напряжения, прямо пропорционального величине переменной составляющей этого тока н напряжения, прямо пропорционального превышению величины постоянной составляющей того же тока над величиной этал&нного напряжения постоянного тока, а величину указанного сигнала постоянног го тока устанавливают равной выбранному амплитудаому значению сигнала пилообразной формы, причем включение силового ключа производят через постоянное по велитане время после выключения указанного силового ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1- Крайцберг М. И., Шикуть Э. В. Импульсные методы регулирования цепей постоянного тока с помощью тиристоров. М., Эиергия,; 1969, с. 61. 9- . 2.Козин В. М., Марченко Я. Е.,Управляющие устройства тиристорных преобразователей для элек роАрйводсж постоянного тока. М., Энергия, 1971, с. 24-25. 3.Авторское свидетельство СССР № 541160, кл. G 05 F 1/56. 1975.