Импульсный преобразователь напряжения

1) С 05 г 1 л 6 ЕНИЯ ТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОЕЩТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СОИДЕ(71) Киевский политехнический институт им. 50-летия .Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.Я. Жуйков и Г,С. Закревский (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР Н 1343518, кл. Н 02 М ЗЛ О, 1985.2. Патент США М 4630187, кл. Н 02 М 1/14, 1986.(54) ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ(57) Использование: в источниках вторичного электропитания радиоэлект,80173583 2ронной аппаратуры. Сущность изобретения: выходное напряжение ключевого регулятора 1 сравнивается узлом сравнения 5 с опорным напряжением и полученный сигнал ошибки преобразуется и-разрядным аналого-циФровым преобразователем 6 в двоичный код, Сигнал каждого разряда аналого-цифрового преобразователя 6 фильтруется собственным Фильтром низкой частоты 7 и подается на вход .сумматора 8, Полученный сигнал сравнивается на входе компаратора 12 с сигналом цифроаналогового преобразователя 15. В результате сравнения Формируется последовательность управляющих импуль- а сов для ключевого регулятора 1, 2 ил. 93Изобретение относится к электротехнике и, в частности , может бытьиспользовано при регулировании илистабилизации напряжения на нагрузке.Известно цифровое устройство дляуправления тиристорным преобразователем, содержащее аналого-циФровой преобразователь, сумматор, схему сравнения, генератор тактовых импульсови счетчик импульсов 11,Недостатком такого устройства-шляется снижение быстродействия преобразователя при подавлении пульсаций сигнала обратной связи, вызываемое задержкой сигнала управления тиристорным блоком преобразователя,связанной со значительным временемвыделения постояннои составляющейнапряжения на нагрузке преобразователя.Наиболее близким к предлагаемомуявляется преобразователь мощностис квантованием коэффициента заполнения, содержащий ключевой регуляторпостоянного тока, включенный междуисточником питания и нагрузкой, схему сравнения, на неинвертирующийвход которой подается управляющеенапряжение, а инвертирующий входкоторой подключен к выходу нагрузки,и-разрядный аналого-циФровой преобра.зователь, вход которого подключен квыходу схемы сравнения, генератортактовых импульсов, счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов,сумматор и компаратор, первый входкоторого соединен с выходом сумматора 12),Недостатком данного преобразователя является отсутствие возможности подавления пульсаций сигналаошибки преобразователя без соответствующего снижения быстродействия преобразователя по отработке измененийопорного сигнала, обусловленное линейностью частотных характеристикцепей управления преобразователяпо отношению к амплитуде сигналаошибки,Целью изобретения является повы-шение быстродействия и качества переходных процессов преобразователяпри отработке изменений опорногосигнала и увеличение стабильностивыходного напряжения преобразователяза счет подавления пульсаций сигналаошибки, 3831 1 1 О 11 20 21 30 31 4( с Я 51 Укаэанная цель достигается. тем,что в преобразователь, содержащийключевой регулятор постоянного тока,включенный между источником питанияи нагрузкой, схему сравнения, на неинвертирующий вход которой подается опорный сигнал, а инвертирующийвход которой подключен к выходу нагрузки, и-разрядный аналого-цифровой преобразователь, вход которого подключен к выходу схемы сравнения, генератор тактовых. импульсов, счетчик импульсов, вход которого соединенс выходом генератора тактовых импульсов, сумматор и компаратор, первыйвход которого соединен с выходом сумматора, введены и Фильтров нижнихчастот с различными частотами срезаи цифроаналоговый преобразователь,причем Фильтры высокой частоты включены между выходами аналого-цифрового преобразователя и входами сумматора, вход цифроаналогового преобразователя соединен с выходом счетчикаимпульсов, а выход - с вторым входом компаратора, выход которого соединен с управляющим входом ключевого регулятора постоянного тока,На Фиг.1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг.2 - диаграммы его работы. Преобразователь содержит ключевой регулятор 1 постоянного тока, в состав которого входят ключ 2 и усилитель 3 постоянного тока, причем вход усилителя 3 постоянного тока является управляющим входом ключевого регулятора 1, выход усилителя 3 постоянного тока соединен с управляющим входом ключа 2, на вход которого подается напряжение источника питания Б, а выход подключен к нагрузке преобразователя 4; схему 5 сравнения, на неинвертирующий вход кото" рой подается опорное напряжение Ббо а инвертирующий вход соединен с выходом нагрузки 1, и-разрядный аналого-цифровой преобразователь 6, вход которого соединен с выходом узла 5 сравнения, и Фильтров 7 нижних частот, представляющих собой КС-цепочки с частотами среза (дс;, пропорцио" нальными весам 2,=.31 празрядов аналого-циФрового преобразователя Ь, входы которых соединены с соответствующими выходами анало го-цифрового преобразователя 6, сумматор 8, имеющий в своем составе- номера разрядов,5операционный усилитель 9, и входных резисторов 10 и.резистор 11 обратной связи, причем чувствительности входов сумматора 8 пропорциональны ве" сам соответствующих разрядов аналого .цифрового преобразователя 6, для чего величины сопротивлений входных резисторов 1 О,выбираются из соотно" :щения Е= К/2 ,- О, 1п, :.где К - сопротивление резистора 11 обратной связи, причем входные резисторы 10 включены между выходами Фильтров 7 сигналов соответствующих разрядов аналого-цифрового преобразователя 6 и входом операционного усилителя 9, а резистор 1.1 обратной связи - между входом и выходом операционного усилителя 9, выход которого является выходом сумматора 8, компаратор 12, первый вход которого соединен с выходом сумматора 8, а выход - с управляющим входом ключевого регулятора 1 постоянного тока, генератор 13 тактовых импульсов, счетчик 14 импульсов, вход которого соеди иен с выходом генератора 13 тактовых импульсов, цифроаналоговый преобразователь 15, вход которого соединен с выходом счетчика 14 импульсов, а выход - с вторым входом компаратора 12Преобразователь работает следующим образом. Ключевой регулятор 1 постоянного тока осуществляет широтно-импульсную модуляцию напряжения источника пита.ния 01. Широтно-модулированное напряжение с выхода ключевого регулятора1 подается на вход нагрузки 4, Напряжение, снимаемое с выхода нагрузки 4, сравнивается в схеме 5 сравнения с опорным напряжением преобразователя 0 Э . Получаемый на выходе схемы 5 сравнения сигнал ошибки Б преобра"зуется в аналого-цифровом преобразователе 6 в группу ступенчатых единичных сигналов 01 Я в соответствии с соотношением мЦ, =;Е 1;Я 2 1 Цоц=огде 0 - опорное напряжение аналогоцифрового преобразователя 6;,2 - веса разрядов;1 0,1,Выходные сигналы разрядов аналогоцифрового преобразователя 6 0;Яподаются на входы фильтров 7. Выходные сигналы фильтров 7 поступают навходы сумматора 8, сигнал с выходасумматора 8 Оэ подается на первыйвход компаратора 12.Генератор 13 тактовых импульсоввырабатывает последовательностьимпульсов с периодом следования Т(Фиг.2), поступающих на вход счетчика 14 импульсов. Код с выхода счетчика 14 подается на вход цифроаналогового преобразователя 1, с выходакоторого снимается ступенчатое напряжение Б, сравниваемое в компараторе12 с выходным напряжением сумматора 8.От момента начала периода Т широтно"импульсой модуляции, определяемоговременем переполнения счетчика 14импульсов Т = ТР , где Нс - коэффициент пересчета счетчика 14 импульсов, до момента сравнения сигналов25 цц и Бс с выхода компаратора 12 снимается напряжение 0, подавэемое навход усилителя 3 постоянного тока,входящего в состав регулятора 1 иФормирующего ток, обеспечивающий отпирание ключа 2, при этом к нагрузкеприложено напряжение Бл,В моментсравнения напряжений0 и У происходит изменение выходного напряжения компаратора 12,приводящее к уменьшению выходного35 тока усилителя 3 постоянноготока до величины, обеспечивающейзапирание ключа 2, при этом нагрузкаотключается от источника питания доокончания периода широтно-импульсной40 модуляции, т,е, до момента переполне"ния счетчика 14 импульсов.В установившемся режиме работысигнал ошибки преобразователя мали его обработка осуществляется в45 фильтрах сигналов младших разрядов: аналого-циФрового преобразователя 6,Вимеющих низкие частоты среза. Такимобразом, в установившемся режиме работы обеспечивается подавление пульсаций сигнала ошибки преобразователя,вызываемых колебаниями нагрузки,пульсациями напряжения источника пита"ния и т,д., которые являются настолько высокочастотными, что не могут55 быть отработаны замкнутой системой,и устранение которых из сигнала ошибки повышает качество выходного нап-ряжения преобразователя, 173583В то же время существенные изме- - нения величины опорного напряжения преобразователя 0 обрабатываются как.в Фильтрах младших, так и в Фильтрах старших разрядов аналогоцифрового преобразователя 6, имеющих высокие частоты среза. Таким образом, значительная часть сигнала ошмбки большой амплитуды практичес О . ки без задержки передается на вход сумматора, что приводит к повышению быстродействия преобразователя по отработке изменений опорного сигна 15Кроме того, малая дискретность нелинейных частотных характеристик цепи обработки сигнала ошибки преобразователя по его амплитудеравная весу младшего разряда аналогоцифрового преобразователя 6, позволяет избежать дополнительных переходных процессов в преобразователе, вызываемых коммутациями в контуре управления. Таким образом достигается повышение качества переходных процессов в преобразователе.формула и эобрет енияИмпульсный преобразователь набуря- .фжения, содержащий ключевой регуляторпостоянного тока, включенный. междувходными и выходными выводами, узел 8сравнения, неинвертирующий вход кото" рого соединен с выводами Для подключения источника опорного напряжения, а инвертирующий вход подключен к выходным выводам, и-разрядный аналогоцифровой преобразователь, вход которого подключен к выходу узла сравне" ния, генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом генератора такто" вых импульсов, сумматор и компаратор, первый вход которого соединен с вы" ходом сумматора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия переходных процессов при отработке изменений опорного напряжения и увеличения стабильности выходного напряжения за счет подавления Пульсаций сигнала ошибки, в него введены п фильтров низких частот с различными частотами среза и цифроаналоговый преобразователь, причем фильтры низкой частоты вклю-, чены соответственно между выходами разрядов аналого-цифрового преобразователя и входами сумматора, вход цифроаналогового преобразователя соединен с выходом счетчика импуль"сов, а выход," с вторым входом компаратора, выход которого соединен с управляющим входом ключевого ре" гулятора постоянного тока.17 ЗЕЗ 1 О, сСоставитель Г. Закревский Редактор С, Пекарь Техред Л,Олийнык Корректор И. Самборская Заказ 1816 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР113035, Москва, Ж"35Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101