Способ стабилизации выходного напряжения источника питания постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/56 

(54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к источни- i кам вторичного электропитания и может быть использовано в источниках питания постоянного напряжения.

Известен способ стабилизации выходного напряжения источника питания постоянного напряжения путем выявления выходного напряжения источника, сравнение его с заданным значением и получение сигнала рассогласования, формирования сигнала управления по принципу широтно-импульсной модуляции и воздействия указанным сигналом на регулирующие элементы источника питания Cl.

При этом способе коэффициент усиления отрицательной обратной связи определяет коэффициент стабилизации выходного напряжения. Однако величина коэффициента усиления ограничивается параметрами фильтра, которые в свою очередь ограничиваются задан;ными габаритами или качеством переходного процесса.

Известен также способ стабилизагции выходного, напряжения источника питания постоянного напряжения путем сравнения выходного напряжения источника с заданным значением и получение сигнала рассогласования, ограниченияамплитуды импульсов на выходе регулирующего элемента, выделения постоянной составляющей, и суммирования ее с сигналам рассогласования, формирования сигнала управления по принципу ширртно-импульсной модуляции и воздействия указанным сигналом на регулирующий элемент источника питания t2l.

10

Недостатком этого способа является низкая точность стабилизациипри возмущающих, воздействиях на систему импульсного регулирования, поскольку

- постоянная времени фильтра, выделя15ющего-постоянную-составляющую, выбирается значительно больше постоянной времени силового фильтра, а следовательно запас устойчивости и переходный процесс этой системы стабилиза20

: ции мало отличаются от упомянутой, .

Л Наиболее близким к предлагаемому является способ стабилиз ации выходного напряжется источника питания

25 постоянного напряжения путем сравнения выходного напряжения источника питания с заданным значением и получения сигнала рассогласования, с последующей его коррекцией и широтнотим30пульсной модуляции сигнала управления, воздействующего на регулирующий элемент. ГЗ, Недостатком этого способа является низкая точность стабилизации и большая дпи-Г ель ноет ь переходных процессов при возмущакицих воздействиях типа сброса питающего напряжения и наброса тока нагрузки. Цель изобретения - повышение стабильности выходного напряжения и уменьшение длительности переходного процесса. Поставленная цель достигается тем что согласно способу стабилизации выходного напряжения источника питания постоянного напряжения путем сравнения выходного напряжения источ ника питания с заданным значением и получения сигнала рассогласования с последующей его коррекцией, широтно-импульсной модуляции сигнала управления, Боэдействующего на регули рующий элемент, одновременно со срав нением с заданным значением выходное напряжение сравнивается также с опор ным значением напряжения и полученный постоянный по величине сигнал отклонения суМмируют с скорректированный сигналом рассогласования, затем формируют сигнал управления. На чертеже представлена структурная схема.устройства, реализующего способ. Предлагаемый способ заключается в следующем. Из выходного напряжения импульсно го регулятора 1 мощности управляемого от широтно-импульсного модулятора 2, при помсйци силового фильтра 3 выделяется постоянное выходное напряжение Ujbix Затем это напряжение при помощи первого, сумматора 4 сравнивается с заданным значением, и полученный сигналрассогласования через блок 5 линейной коррекции и второй сумматор 6 поступает на вход широтно-импульсного Модулятора 2, обес печивая устойчивую стабилизацию выходного напряжения Ugbix в установившемся режиме. При помощи третьего сумматора 7 выявляют снижение выходного напряжения ъыг. заданного значения на определенную величину Ug, производя вычитание из заданного значения напряжения U т, выходное напряжение источника питания малое по величине добавочное напряжение DO . Постоянный по величине сигнал отклонения с выхода третьего сум матора 7 поступает на второй вход второго с2умматора 6, производящего сложение выходного сигнала блока 5 линейной коррекции и третьего сумматора 7. Выходной сигнал второго сумматора 6 регулирует скважность выходных импульсов имротно-импульсно го модулятора 2. При включении источника питания, когда ошибка на выходе велика, на выходах первого 4 и третьего 7 сумматоров появляются максимальные напряжения. Вследствие наличия на выходе первого суглматора 4 блока 5 линейной коррекции, -обеспечивающего устойчивость стабилизации в установившемся режиме работы источника питания, на первом входе второго сумматора 6 появляется изменяющееся во времени напряжение, поступающее на вход широтно-импульсного модулятора 2. Однако в любом случае блок линейной коррекции вносит фазовое запаздывание , поэтому, несмотря на то, что на его входе присутствует нкcимaльное выходное напряжение первого сумматора 4, напряжение на выходе блока линейной коррекции 5 не соответствует уровню напряжения, при котором широтно-импульсный модулятор 2 находится в состоянии насыщения. Выходное напряжение третьего сумма:тора 7, поступающее на второй вход второго сумматора 6, приводит к насыщению широтно-импульсного модулятора 2, компенсируя фазовое запаздывание, вносимое блоком линейной коррекции. Поскольку постоянный по в.еличине сигнал отклонения сохраняется на выходе третьего сумматора 7 до того момента времени, пока выходное напряжение силового фильтра 3 не достигнет значения, отличающегося от заданного не более, чем на малое добавочное напряжение Ug, нарастание выход- i ного напряжения источника питания Ugb,. происходит при постоянно насыщенном ыиротно-импульсном модуляторе 2. Таким образом предлагаемый способ стабилизации в отличие от прототипа позволяет получить минимально возможное время нарастания выходного напряжения источника .питания при его включении. Обычно блок линейной Коррекции выполняется на основе одного апериодического звена, либо двойного апериодического и одного форсирующего звеньев. Сокращение времени нарастания выходного напряжения источника питания,т.е. времени воздействия сиЕнала рассогласования большой амплитуды на вход блока 5 линейной коррекции, до величины, существенно меньшей (или соизмеримой), чем постоянные времени корректирующих звеньев, которые обычно на порядок превышают постоянную времени силового фильтра, позволяет также существенно уменьшить начальное перерегу лирование. Аналогичное влияние, дополнительный канал,, образованный третьим сумматоро.м 7, оказывает при сборе питающего напряжения и набросе нагру-зки.

уменьшая колебательность и время переходного процесса..

Использование предлагаемого способа стабилизации выходного напряжения источника постоянного напряжения позволяет по сравнению с известным примерно на порядок сократить время Переходного процесса при включении источника питания, поскольку позволяет скомпенсировать фазовое опаздывание блока линейной коррекции, постоянные времени которого обычно на порядок больше постоянных времени силового фильтра. Сокращение времени переходного процесса при включении источника питания приводит к уменьшению начального перерегулирования выходного напряжения. Кроме тог.о, использование предлагаемого способа стабилизации позволяет примерно на порядок снизить амплитуду и длительность провалов выходного напряжения ключевого источника питания при сбросе питающего напряжения и набросе нагрузки.

Формула изобретения

Способ стабилизации выходного напряжения источника питания посто

т

янного напряжения путем сравнений выходного напряжения источника питания с заданным значением и получения сигнала рассогласования с последующей его коррекцией, широтно-импульсной модуляции сигнала управления, воздействующего, на регулирующий элемент, о т л и чаю щ и и с я тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения и уменьшения длительности переходного про-, цесса, одновременно со сравнением с заданным значением выходное напряжение сравнивают с опорным значением напряжения и полученный

постоянный по величине сигнал-отклонения суммируютС скорректиррванНЕЛм сигналом рассогласования, затем фор.мируют сигнал управления.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

игм