Стабилизатор среднего значения постоянного напряжения

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ЛЬСТ ВТОРСКОМУ СВИ институ оциали рещенк ентьев Е Р , 1 х 14 ГО ЗНАЯЖЕНИЯ торичным туры. ЦеУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Киевский политехническийим. 50-летия Великой Октябрьскойтической революции(54) СТАБИЛИЗАТОР СРЕДНЕЧЕНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПР,ЯО 1335952 А 1 лью изобретения является получение инвариантности выходного напряжения в широком диапазоне изменения входного напряжения стабилизатора среднего значения постоянного напряжения. Цель достигается тем, что в схему ввели три усилителя 4, 5 и 12 с регулируемым коэффициентом передачи, обратно пропорциональным управляющему воздействию. Причем усилители 4 и 5 соединены последовательно и включены между интегратором 3 и одним входом сумматора 6. Усилитель 12 подключен через генератор 11 пилообразного напряжения к одному из входов узла 10 сравнения, другой вход которого через вычитатель 9 соединен с выходом сумматора 6. Выход узла 10 подключен к управляющему входу ключа 1. При этом управляющие входы усилителей 4, 5 и 2 соединены с входом стабилизатора. 1 ил.Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям электрической энергии, и может быть использовано в системах электропитания различных технических устройств с повышенными требованиями к стабильности и точности установки питающего напряжения.Цель изобретения - получение инвариантности выходного напряжения в широком диапазоне изменения входного напряжения.На чертеже изображен стабилизатор среднего значения постоянного напряжения.Стабилизатор содержит последовательно соединенные силовой клк)ч 1, Е.С-фильтр 2 и первый интегратор 3, причем вход силового ключа является входом стабилизатора. Выход первого интегратора 3 соединен с входом усилителя 4 с регулируемым коэффициентом передачи, управляющий вход которого соединен с входным выводом, а выход подключен к входу еще одного усилителя 5 с регулируемым коэффициентом передачи, управляющий вход которого также соединен с входным выводом. Выход второго усилителя подключен к входу сумматора 6, второй вход которого через последовательно соединенные делитель 7 напряжения и второй интегратор 8 подключен к входному выводу, а выход сумматора 6 - к входу вычитателя 9, вгорой вход которого соединен с источником опорного напряжения, выход - с входом узла 10 сравнения. К второму входу узла 10 сравнения подключен генератор 11 пилообразного напряжения, а к выходу узла 1 О - управляющий вход силового ключа 1. К входу генераторапилообразного напряжения подключен усилитель 12 с регулируемым коэффициентом передачи, вход которого соединен с источником питания а управляющий вход усилителя 12 подключен к входному выводу.Стабилизатор работает следующим образом.Выходное напряжение, снимаемое с ЕС- фильтра 2 после интегрирования в блоке 3 цепи обратной связи через два усилителя 4 и 5 с регулируемым коэффициентом, которые позволяют получить сигнал, пропорциональный квадрату управляющего напряжения, суммируется на сумматоре 6 с напряжением прямой связи, снимаемым через последовательно соединенный делитель 7 напряжения и второй интегратор 8. Суммарное напряжение сравнивают с опорным напряжением в вычитателе 9. Сигнал рассогласования сравнивают с пилообразным напряжением широтно-импульсного модулятора, в состав которого входит узел О сравнения и генератор 11 пилообразного напряжения. Напряжение питания к генератору 11 подается через усилитель 12 с регулируемым коэффициентом передачи. Выходной сигнал узла 10 сравнения поступает на управляющий вход силового ключа 1 и, управляя работой силового ключа, стабилизирует выходное напряжение, которое фильтруется 1 С-фильтром 2.Для обеспечения инвариантности выходного напряжения в широком диапазоне изменения входного в схеме установлены усилители 4, 5 и 12 с регулируемым коэффициентом передачи, который изменяется обратно пропорционально входному напряжению Е. Последовательно соединенные уси О лители 4 и 5 позволяют реализовать коэффициент передачи, обратно пропорциональный квадрату напряжения Е.Выходное напряжение стабилизатора встатическом режиме определяется выражениемЕ.)о = Еуо, (Е)где у - среднее значение скважности импульсов широтно-импульсного преобразователя;Е - входное напряжение стабилизатора.Пусть система перешла из одного установившегося состояния Е )0 в другое и установилось значение выходного напряжения Е.под действием помехи.Найдем превращение выходного напряжения ЛЕ.):25 ) =Е)0+ЛЕ)= (Е+ЛЕ) (уо+Л 7)Пренебрегая членами со 2-м порядкоммалости, получимЛЕ)=ЛЕ 7+ЕЛу 2)Уравнение замыкания для нашей схемыимеет видЗО Е)., - К-Е.)о - К рЕ=бТ 70, (Ъ)где Кос - статический коэффициент передачицепи обратной связи;Кпр - статический коэффициент передачицепи прямой связи по возмущению ЛЕ;35 у6=-" - коэффициент передачи модулятораТ - период переключения широтно-импульсного преобразователя;Е.)оп - постоянное опорное напряжение 40стабилизатора;Е.)п - амплитуда пилообразного напряжения.Учитывая приращение напряжения и тока, получим- КосЛЕ- - КпрЛЕ = 6 ТДу. (4.) 45 Подставляя в уравнение (4) уравнение (2), имеем(5)50Подставляя уравнение (1) в уравнение (3),получаем выражение:Е.)оп - К рЕбТ+ КосЕ (6)В уравнение (2) подставляем значение55 Лу из уравнения (5) и находимопт - к еОТ+К Е) вид Из получепри выполне ного выражени ии условияЕ 1 1-=соп 51 К .Е = сопз остигается ин жения в щи чт варианроком устройствеодного напходного. ость Вы- менении мула изобретения илизатор сред пряжения, со соединенные и интегратор,оединен с входьтра - с выхо постоян- следоваюч, 1.Снего значения держащий посиловой кл причем вход ным выводом дным выводом Ста ного н тельно фильтр ключа 1.С-фил лов вы, а такж Составитель С. ЧернышевТехред И. ВересТираж 863комитета СССР по делам иа, Ж - 35, Раушская набческое предприятие, г. Ужг Редактор В. ДанкоЗаказ 3802/41ВНИИПИ Государственного13035, МоскПроизводственно-полиграф. Гирня Корректор В кПодписноезобретений и открытийд. 45ород 11 Проектная, 4 3После подстановки выражения (6) в выражение (7) имеем В результате преобразований получаем делитель напряжения, вход которого соединен через второй интегратор с входным выводом, а выход - с одним входом сумматора, причем выход сумматора подсоединен к одному входу вычитателя напряжения, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, выход вычитателя соединен с первым входом узла сравнения, к второму входу которого подключен выход генератора пилообразного напря жения, а к выходу подключен управляющий вход силового ключа, отличающийся тем, что, с целью получения инвариант- ности выходного напряжения в щи роком диапазоне изменения входного напряжения, в него введены три усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, обратно пропорциональным управляющему воздействию, причем один из усилителей с регулируемым коэффициентом передачи подключен между клеммой для подключения источни ка питания и входом генератора пилообразного напряжения, два других усилителя с регулируемым коэффициентом передачи соединены последовательно и подключены между выходом интегратора и другим входом сумматора, при этом управляющие входы 2 всех усилителей объединены и подсоединены к входному выводу.