Способ регулирования выходного напряжения многоканального импульсного преобразователя

(54) СП НАПР ЯЖЕ НОГО ПР (57) Из электро ОГОЛЬСласти о зовано электр од яетс разо го напрвателя СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) В.М, Герасимов и Г.Я. Михалвченко(56) Авторское свидетельство. СССР1065998, кл. Н 02 М 5/1 2, 1983.Авторское свидетельство СССР692030, кл. Н 02 М 5/12, 1979. СОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОИЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО ИМПУОБРАЗОВАТЕЛЯбретение относится к оехники и может быть исрегулируемых источникитания. Целью иэобретеповышение качества выхжения импульсного преоа счет улучшения спект ного состава и получение линейнойрегулировочной характеристики. Цельизобретения достигается тем, что регулирование выходного напряжения осуществляется одновременным изменениемдлительности импульсов управления ичастоты их следования. Для этого управляющее напряжение Пц, распределенное по и каналам импульсного преобразователя, в каждом канале преобразуется в импульсную последовательность, частота следования импульсовкоторой изменяется в зависимости еевеличины управляющего напряжения П 1,.С заданной таким способом частотойгенераторы развертывающего напряжения 21 и 26 вырабатывают сигналыП и П, которые сравниваются суправляющим напряжением Пкомпараторами 22 и 27, при П (П ) Пна выходахкоторых появляются сигналы Ц и Б, . Таким образом, нарядус изменением частоты следования импульсов изменяется и их длительность 5 ил.Изобретение относится к электротехнике и может найти применение присоздании регулируемых источниковэлектропитания с модуляцией выходного напряжения и мощных ключевых 5усилителей, в тех случаях, когда требуется высокое качество выходногонапряжения, быстродействие регулирования при минимальной массе и габаритах самих регуляторов,Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения преобразователя за счет улучшения спектрального состава и получения линейнойрегулировочной характеристики.15На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для реализацииспособа; на фиг 2 - функциональнаясхема регулятора напряжения со звеном повышенной частоты, реализующего20спо соб; на фиг . 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства,реализующего предлагаемый способ;на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие сущность способа при изменении импульсных последовательностей втрех каналах преобразователя на примере линейно нарастающего входногосигнала; на фиг. 5 - функциональнаясхема управляемого и неуправляемогоблоков формирования разнополярныхимпульсов.Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 питания, многоканальныйимпульсный преобразователь 2, сумма-.тор 3, соединенный с фильтром 4, схему управления, включающую генератор5, широтно-импульсный модулятор 6.Регулятор (фиг. 2) содержит п 40(в данном случае 3) параллельно включенных инверторов, каждый из которых выполнен на полностью управляемых ключах 7.1-7.4, 8.1-8.4 и 9.в9.4, высокочастотные трансформаторы 4510-1.2, вторичные обмотки которыхподключены к входам выпрямительныхмостов 13-15, соединенных последовательно и подключенных к нагрузке через выходной фильтр 16, и и-канальный блок управления, каждый из каналов 17.1-17.3 блока управления выполнен в виде последовательно соединенных преобразователя напряжение -частота 18, триггера 19, ждущегомультивибратора 20, генератора 21развертывающего напряжения, компара-,тора 22, элемента И 23, выход которого подключен к входу управляемого блока 24 Формирования разнополярных импульсов, выходами соединенного с управляющими входами ключей 7. и 7.3 инверторной ячейки, Также последовательно соединены ждущий мульти- вибратор 25, генератор 26 развертывающего напряжения, компаратор 27, элемент И 28, неуправляемый блок 29 формирования разнополярных импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами ключей 7,2 и 7.4 инверторной ячейки.Управляемый блок 24 формирования разнополярных импульсов (фиг. 5) содержит последовательно соединенные элемент ИЛИ 30 и триггер 31, срабатывающий при перепаде напряжения из "1" и "0", прямой и инверсный выходы которого соединены с усилителями мощности, содержащими трансформаторные развязывающие узлы, выходные обмотки которых соединены с управляющими входами соответствующих ключей инверторных ячеек. Устройство неуправляемого блока 29 формирования разнополярных импульсов аналогично устройству блока 24, за исключением того, что триггер, входящий в состав блока 29, опрокидывается не по спадающему, а по нарастающему фронту входного сигнала, таким образом фаза его выходных напряжений по отношению к фазе импульсов задающего генератора остается неизменной.1Предлагаемый. способ заключается в том, что весь диапазон регулирования выходного напряжения по амплитуде разделяют на зоны (фиг. 4, для определенности число зон принято равным трем), генератор 5 (фиг. 1), преобразующий напряжение управления и работающий с ним широтно-импульсный модулятор 6, воздействует на импульсный преобразователь 2 так, что преобразуют .напряжение источника 1 питания, одного из его каналов в импульсную последовательность О, (Фиг, 3 или 4), длительность импульсов которой и частота их следования изменяется в функциональной зависимости от входного сигнала. К моменту времени й1 ф с, сз (фиг. 4) частота следования импульсной последовательности изменяется от минимального значения до максимального, длительность импульсов становится максимальной. При этом среднее значение напряжения этой импульсной последовательности равно12888единице и не содержит нерегулируемых пауз. С этого момента напряжение регулируют в следующей зоне.Напряжение на выходе сУмматора 3 (Фиг. 1) равно сумме напряжений всех 5 последовательностей.На выходе фильтра 4 (фиг. 1) действует сглаженное напряжение усиленного по мощности входного сигнала Ц 10 Устройство (фиг, 2) работает следующим образом.Управляющий сигнал 01 имеет лиЧнейно-нарастающую Форму, а преобра эователь содержит три канала. В качестве импульсного преобразователя может быть использован любой регулятор напряжения со звеном повышенной частоты. 20Регулирование напряжения инверторами путем изменения длительиости7 импульсов и частоты их следования осуществляется изменением фаэ замыкания пар ключевых элементов 7.1 - 25 7.4, 8,1-8.4 и 9.1-9.4 друг относительно друга. Работа преобразователя (фиг, 2) поясняется приведенными диаграммами (Фиг. 3). При появлении входного управляющего сигнала (1 преЧ образователь 18 напряжение-частота вырабатывает короткие импульсы (1, следующие с частотой повторения изменяющейся пропорционально уровню управляющего сигнала, Триггер 19 35 срабатывает на перепад напряжения с "0" в "1" от сигналов преобразователя 18 О 1 фиг. 3), входные цепи1 Чждущих мультивибраторов 20 и 25 дифференцируют сигнал триггера 19 (0),40 а каждый из ждущих мультивибраторов срабатывает на вХодной сигнал однойиэ полярностей Яд, Пе, Фиг, 3). Сигналы с мультивибраторов поступают на генераторы 21 и 26 развертывающего 45 напряжения, формирующие сигналы Пе 1, П 6 (фиг. 3), которые поступают на входы компараторов 22 и 27. На вторых входах компараторов действует управляющий сигнал 0 ч, а выходное 50 напряжение компараторов представлено диаграммами (1 и (1 е, (Фиг. 3). Элементы И выделяют сигналы 11 ияэ 11 при одновременном воздействиивходных напряжений 00 и Пео 55е 50 соответственно.Сигналь 023 и Пеы поступают на блоки 24 и 29 формирования раэнополярных импульсов. В неуправляемом 52 4блоке 29 формирования разнополярных импульсов входной триггер срабатывает на перепад напряжения 011 в "1" и Формирует на выходах напряжения (1 и О , Диаграмма напряженийзз ззна выходе неуправляемого блока развязки и усиления, действующих на обмотках трансформаторов мог 1 ности, приведена на фиг. 3 - д , Блок 29 выходами соединен с управляющими входами ключей инверторных ячеек. Аналогичные диаграммам (1 , (1, инапряжения, сдвинутые на дли 99тельность импульсов о и 11 , фоР Я мируются в блоке 24. Диаграмма напряжений, действующих на обмотках трансформаторов блока 24, показана изображением 0Совместная работа ключей 7 инвертора иллюстрируется диаграммой напряжения на первичной обмотке высокочастотного трансформатора 10 (01, фиг. 3), При увеличении дли- тельностИ импульсов мультивибраторов 20 и 25 регулятор работает в режиме с перекрытием.Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество выходного напряжения за счет снижения искажений более, чем на 206 в каждом канале, при их числе больше трех. Это достигается исключением нерегулируемых импульсов в выходном напряженин, в процессе регулирования спектр импульсной последовательности не содержит искажающих гармоник с амплитудой приближающейся к основной, кроме того, эти гармоники смещены в сторону высших частот, что позволяет практически исключить их попадание в полосу пропускания фильтра.Существенное снижение искажений выходного напряжения позволяет снизить проектную мощность фильтров и повысить быстродействие регулирования,Формула изобретенияСпособ регулирования выходного напряжения многоканального импульсного преобразователя, заключающийся в том, что распределяют регулируемое напряжение по и каналам преобразователя, регулирование среднего значения напряжения осуществляют во всех каналах поочередно изменением длительности и частоты следования импульсов, причем регулирование в очередном ка 1288852нале начинают после достижения максимального (минимального) значениянапряжения в предыдущем канале, анапряжения всех каналов суммируют,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения качества выходного напряжения, регулироваиие осуществляют в каждом канале одновременным изменением длительности импульсов и частоты их следования.1288852 Составитель А. МеркуловаБланар Техред Л.Сердюкова Корректор И. Муска Редак 820/55 Тираж ВНИИПИ Государствепо делам изобрет 13035, Москва, Ж8 одписн ак ного комитет ний и открыт ушская наб. Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна