Импульсный преобразователь напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАР СТВЕ ННЪ ЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР(53)5 0 05 Р 1/56 ОМИТЕТОТКРЪТИЯМ ИЯ ельство ССС5/00, 1966,ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Куйбы ше вский институт инженеров железнодорожного транспорта им, М,Т.Елизарова(56) Сазонов В.В, Компенсационно-параметрические импульсные стабилизаторы постоянного напряжения, М, - Энергоатомиздат, 1982, 88 с,Авторское свидет Р В 265255, кл. Н 02 М(54) ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, Цель изобретения. - повышение динамической стабильности выходного напряжения при возмущениях входного напряжения, Импульсы, поступающие на управляющий вход силового коммутатора 1, формируются по принципу Изобретение относится к электротехнике, более конкретно к преобразовательной технике, и может быть использовано при построении стабилизированных импульсных преобразователей с постоянным и переменным выходным напряжением (конверторов и инверторов), управление которыми осуществляется по принципу широтно-импульсной модуляции. Такие преобразователи широко применяются для питания различной электро- и радиоаппаратуры,Ы 1677699 А 1 постоянства на периоде коммутации вольт- секундного интеграла напряжения, присутствующего на входе выходного фильтра, В установившемся режиме частота следования управляющих импульсов, формируемых на выходе элемента 2 И 11, постоянна и определяется частотой генератора 5 тактовых импульсов, При этом момент формирования управляющего импульса задержан относительно импульсов генератора 5 на величину, обратно пропорциональную значению входного напряжения. Э 1 о достигается сравнением пилообразного напряжения генератора 8 с напряжением аналогового сумматора 12, обратно пропорционального входному напряжению, и формированием в момент их равенства на выходе второго порогового элемента 10 сигнала, включающего силовой коммутатор 1. При резком увеличении входного напряжения длительность импульса задержки увеличивается, что препятствует изменению постоянной составляющей тока дросселя 2 выходного фильтра, т.е, улучшас динамическую стабильность выходного напряжения, 2 ил. Цель изобретения - повышение динамической стабильности выходного напряжения при возмущениях со стороны входного напряжения,На фиг.1 дэна функциональная схема импульсного преобразователя напряжения; на фиг,2 приведены временные диаграммы, поясняющие его работу.Импульсный преобразователь напряжения содержит последовательно включенные силовой коммутатор 1 и сглаживающий фильто, включающий дроссель 2 и конден 1677699сатор 3, подключенный к выводам для подсоединения нагрузки 4, генератор тактовых импульсов (ГТИ) 5, аналоговый делитель 6, интегратор 7 с входом обнуления, генератор пилообразного напряжения (ГПН) 8, два пороговых элемента (ПЭ) 9 и 10, логический элемент 2 И 11, аналоговый сумматор 12 и источник 13 управляющего напряжения. В устройство входит также согласующий блок 14. Алгоритм работы каждого определяется конкретным исполнением силового коммутатора 1.ГТИ формирует короткие импульсы От с постоянным периодом Т (см, фиг,2 а). Его выход подключен к установочному входу интегратора 7 и к синхронизирующему входу ГПН 8. Выход источника 13 управляющего напряжения Оу подключен к одному из входов аналогового делителя б и к одному из 5 10 15 входов первого ПЭ 9, Второй вход аналого 20 вого делителя б подключен к входному выводу (напряжение Оп). К второму входу первого ПЭ 9 подключен выход интегратора 7, вход которого подключен к выходу силового коммутатора 1, Выход аналогового делителя б подключен к инверсному входу аналогового сумматора 12, к неинверсному входу которого подключен источник постояннога напряжения Е, величина которого лового коммутатора 1. Выходы аналогового сумматора 12 и ГПН 8 подключены к входам второго ПЭ 10. Выходы первого 10 и второго 9 ПЭ подключены к входам элемента 2 И 11,Выход элемента 2 И подключен через согласующий блок 14 к управляющему входу силового коммутатора 1.Импульсный преобразователь напряжения работает следующим образом. В начале каждого такта ГТИ 5 устанавливает нулевое значение напряжения на выходе интегратора 7 (Оп = 0) и запускает ГПН 8 (см, фиг,2 б, г).На выходе аналогового делителя 6 в каждый момент времени действует напряжениеоОп 2(1) а на выходе аналогового сумматора 12 - напряжениеОс= Е.ТЕсли Е г - то2 На выходе ГПН 8 формируется напряжениеОл= 1 1, (3) пропорциональна периоду коммутации си35 40 45 50 где т - время, отсчитываемое от началакаждого такта;1 - постоянный коэффициент, к = 1,При ОлОс на выходе второго ПЭ 10сигнал 01 о = О, при Ор Ос 01 о = 1. МоментуОр=-Ос соответствует момент 1+1. Длительность интервала т 1 (см. фиг.2 в) определяется из выражений (2) и(3),Поскольку в течение интервала т 1 010 ==О, то на выходе элемента 2 И 11 011 = О,Этому значению 011 соответствует такоесос 1 ояние ключей силового коммутатора,при котором 01 = О.При 01 = О на выходе интегратора Ои.==0 в течение т 1, при ОиОу сигнал на выходепервого ПЭ 9 09 = 1.После появления сигнала 01 о = 1 в момент т 1 на выходе элемента 2 И 11 011= 1,силовой коммутатор 1 переключается в положение, соответствующее 01= Кт Оп, гдеКт- коэффициент передачи напряжения, например коэффициент трансформациитрансформатора, входящего в структуру илового коммутатора 1. При дальнейшем рассмотрении принимают К = 1,На выходе интегратора 7 формируетсянапряжение1еОп(т)= Х 01(т ) Ф, (5)Тпц 1 л,где Т, - постоянная интегрирования,Когда это напряжение достигает значения Оу, на выходе первого ПЭ 9 получаютОд = О, при этом 011 = О, силовой коммутаторпереключается в состояние, соответствующее 01= О. Импульс напряжения длительностью т 2 на выходе силового коммутатора 1сформирован,Поскольку среднее значение напряжения 01 равноС 201= 3 01(тэ) Ф, (6)то учитываясеОп(12) = Х 01(т ")4 т, (7)1Тп цэа таКжЕ Оп(т 2") = Оу, ИЗ ВЫРажЕНИй (б) И (7) получают01= -Оу,Т(8) т.е. среднее эа такт значение напряжения 01, как и в прототипе, не зависит от напряжения питания Оп и определяется значением сигнала управления Оу. В статическом режиме обеспечивается полная инвариант- ность выходного напряжения преобразователя к напряжению питания, что характернодля астатических систем, создающих в контуре обратной связи интегрирующее звено.В данном случае осуществляется обратнаясвязь по выходному напряжению силовогокоммутатора. При необходимости может 5быть введена общая обратная связь по выходному напряжению преобразователя, длячего напряжение управления Оу следует делать функцией отклонения напряжения Онот заданного значения, 10Однако динамическая точность за счеткоррекции положения переднего фронтаимпульса напряжения 01 в предлагаемомустройстве значительно выше. чем у прототипа, 15П ри м е р. Принимают Тп =Т, тогда 01=Оу, Если в течение интервала т 2 Оп =. сопэт,то из выражений (6), (7) имеютООу=0,66 А. Поскольку тз.= 0,167 10 с = г 1, топриращение тока 1 г за интервал тэ такжеравно 0,33 А.Поскольку импульс напряжения 01 находится в середине такта (т 1 = гз) и приращение тока в течение т 1 л тэ равны; вустановившемся режиме значения тока втактовые моменты времени равны среднемузначению тока дросселя, т,е. току нагрузки 45(см, фиг,2 э). После скачка напряжения питания до Оп = 40, В иэ тех же соотношенийполучают т 1=0,25 10 с,т 2=0,510 с, тд=025 10 с, Ь 11 =Лц = 05 А,50 Ь 12 = 1 А, При этом среднее значение тока 1 на периоде не изменилось, т,е, скачок напряжения Оп не сопровождается, как в прототипе, заметными переходными процессами, где скачок входного напряжения приводит к изменению постоянной составляющей тока индуктивности дросселя 2, т,е. к возникновению переходного процесса,формула изобретения Импульсный преобразователь напряжения, содержащий последовательно включенные между входным и выходным выводами силовой коммутатор и сглаживающий фильтр, генератор тактовых импульсов, интегратор, вход которого подключен к выходу силового коммутатора, и первый пороговый элемент, один вход которого подключен к выходу интегратора, а другой подсоединен к выходу источника управляющего напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения динамической стабильности выходного напряжения при возмущениях входного напряжения, в него введены генератор пилообразного напряжения, синхронизирующий вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, аналоговый делитель напряжения, один вход которого подключен к выходу источника управляющего напряжения, а другой соединен с входным выводом, рвухвходовой аналоговый сумматор, инвертирующий вход которого подключен к выходу аналогового делителя напряжения, а неинвертирующий подсоединен к выходу введенного источника постоянного напряжения, величина которого пропорциональна периоду коммутации силового коммутатора, второй пороговый элемент, входы которого подключены к выходам двухвходового аналогового сумматора и генератора пилообразного напряжения, и логический элемент 2 И, входы которого подключены к выходам первого и второго пороговых элементов, а выход через согласующий блок подключен к управляющему входу силового коммутатора, а интегратор снабжен входом обнуления, подключенным к выходу генератора тактовых импульсов,.Заказ 3115 Тираж 493 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Проиааодгтаанно иадатакк ггии комбинат "Патант", г. Унггород, уд.Гагарина, О