Устройство для широтно-импульсного управления стабилизированным преобразователем постоянного напряжения (его варианты)

09) 01)СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ЛАМ ИЗОБРЕ 1 ьНИЙ И ОТКРЫТ,(56) 1., Авторское свидетельство СССР Р 537429, кл. Н 02 Р 13/16, 1977,2., Авторское свидетельство СССР 9 826549, кл. Н 02 Р 13/16, 1981.3. Поликарпов А.Г Сергиенко Е,Ф, Схемы управления импульсных стабилизаторов постоянного напряжения . с ШИМ регулированием. - В сб. ст.: Полупроводниковая электроника в технике связи. Под ред, Николаевского. Вып. 18, М., "Связь", 1977, с. 149-157 (прототип).(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ).(57) 1. Устройство для широтно-импульсного управления стабилизированным преобразователем постоянного напряжения, содержащее формирователь управляющих импульсов,.модулятор,. первый вход которого подклющен к выходу сумматора, входы которого подсоединены к генератору линейно изменяющегося, напряжения и к источнику опорного напряжения, звено обратной связи, состоящее из двух ,последовательно соединенных резисторов, общая точка соединения которых подключена к второму входу модулятора, а один из выводов этого звена предназначен для соединения с выходной клеммой преобразователя, и компенсирующее звено, предназначенное для подключения к клеммам источника .питания, о т л и ч а ю щ е е с я 9 тем, щто, с целью уменьшения динамической нестабильности выходного напряжения и упрощения устройства при высоком коэффициенте. стабилизации, компенсирующее звено состоит из двух последовательно соединенных резисто- Я ров, точка соединения которых подключена к другому выводу звена обратной связи.1061232 резистора и диода. 2. Устройство для широтно-импульсного управления стабилизированным преобразователем постоянного напряжения, содержащее формирователь управляющих импульсов, модулятор, первый вход которого подключен к выходу сумматора, входы которого подсоединены к генератору линейно изменяющегося напряжения и к источнику опорного напряжения, звено обратной связи, состоящее из двух последовательно соединенных резисторов, общая точка соединения которых подключена к второму входу модулятора, а один из выводов этого звена предназначен для соединения с выход 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.Известно устройство для управления стабилиэированным преобразова телем, содержащее блок выделения основной гармоники пульсаций входного напряжения, задающий гейератор, регулятор фазового сдвига, два формирователя импульсов управления, усилитель, сумматор, причем выход усилителя подключен к входу сумматора, выход последнего - к входу регулятора фазового сдвига, а вход усилителя в ,к выходу блока выделения основной гармоники, вторые -входы усилителя и сумматора подключены к выходу для подключения источ" ника управляющего напряженная 1 3,. Однако известное устройство не реагирует на изменение среднего значения входного напряжения, в результате чего при значительных колебаниях входного напряжения выходное напряжение.модулируется низкочастотной составляющей входного напряжения, Кроме того, в устройстве затруднено введение сигнала обратной связи, так как требуются дополнительныесхемные решения.Йэвестно также устройство для уп" равления стабилизированным преобразователем, содержащее задающий генератор, генератор треугольного напряжения, компаратор, первый вход которого подключен к генератору треугольного напряжения, а второй к выходу компенсационного канала., компенсационный канал, входы которого подсоединены к первичному источнику, содержит последовательно соединенные умножитель напряжения и усилитель постоянного тока, вход3 ной клеммой преобразователя, и компенсирующее звено, предназначенноедля подключения к клеммам источникапитания, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью увеличения стабильности выходного напряжения,ком-.пенсирующее звено состоит из трехпоследовательно соединенных резисторов, причем точка соединения первогои второго резисторов подключена к другому выводу звена обратной связи,а точка соединения второго и третьегорезисторов в ,к выходу источника опорного напряжения через цепочку, состоящую из последовательно соединенных 2которого также подключен к источнику опорного напряжения 2.Недостатками укаэанного устройст ва являются сложность канала компен-5 сации и необходимость дополнительяйх схемных решений для введения, сигнала обратной связи,Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для управленияО стабилизированным преобразователем,содержащее формирователь управляющих.импульсов, модулятор, первый входкоторого подключен к генераторулинейно изменяющегося напряжения,а 15 второй - к выходу усилителя, первыйвход которого подключен к делителю, цепи обратной связи, а второй .- кисточнику опорного напряжения, задаю-.щий генератор, выход которого подключен непосредственно к входусилового ключа. Генератор линейноизменяющегося напряжения,подключенный к источнику питания преобразователя, образует компенсационныйканал, так как скорость нарастанияего выходного напряжения изменяется в зависимости от величины вход,ного напряжения, что ведет к изменению относительной длительностиуправляющих импульсов помимо цепи ЗО обратной связи 133.Недостатками данного устройстваявляются его относительная сложность и большая динамическая нестабильность выходного напряжения при 35 коммутациях в цепи нагрузки. Сложность устройства обусловлена наличием двух генераторовг задающего илинейно изменяющегося напряжения,усилителя в цепи обратной связи, о триггера для запоминания состояниясилового ключа. Большая динамичес-.кая нестабильность выходного напря-,тациях в цепи нагрузки обусловлена большой амплитудой напряжения линейно изменяющейся формы и ограйиченным диапазоном изменения относительной длительности управляющих импульсов, 5Цель изобретения - уменьшение динамической нестабильности выход- ного напряжения стабилизированного, преобразователя и упрощение устрой- ства управления при высоком коэффи- щ циенте стабилизации.Постоянная цепь по первому варианту достигается тем,.что в устройстве для широтно-импульсного управления. стабилизированным преобразователем постоянного напряжения, содержащем формирователь управляэ-щих импульсов, модулятор, первый.вход которого подключен к выходу сумматора, входы которого подсоединены к генератору линейно изменяющегося напряжения и к источнику.опорного напряжения, звено Обратной связи, состоящее из двух последовательно соединенных резисторов, обЩая точка соединения которых подключенако второму входу модулятора, а один из выводов этого звена предназначен длясоединения с выходной клеммой преобразователя, и компенсирующее звено, предназначенное для подклв- ЗО чения к клеммам источника питания, компенсирующее звено состоит иэ двух последовательно соединенных ре зисторов, точка соединения которых подключена к другому выводу звена 35 обратной связи.Поставленная цель по второму варианту достигается тем, что в устройстве для широтно-импульсного управления стабИлизированным преоб О разователем постоянного напряжения, содержащем Формирователь управляющих импульсов, модулятор, первый .вход которого подключен к выходу СумматОРар входы котОРОго пОдсОеди- .45иены к генератору линейно изменяющегося напряжения и к источнику опорного напряжения, звено. обратной связи, состоящее из двух последователь- но соединенных резисторов, общая точка соединения которых подключена к второму входу модуЛятора, а один иэ.выводов этого звена предназначен для соединения с выходной клеммой преобразователя, и компенсирующее звено, предназначенное для подключения к клеммам источника питания, компенсирующее звено состоит изтрех последовательно соединенных резисторов, причем точка соединения первого и второго резисторов подклю чена к другому выводу звена обратной связи, а точка соединения второго и третьего резисторов - к выходу источника опорного напряжения через цепочку, состоящую из последо вательно .соединенных резистора и диода.На фиг.1 приведен первый вариант Функциональной схемы устройства управления, компенсирующее звено которого состоит из двух последовательно соединенных резисторов, на фиг.2- кривые зависимостей приращения относительной длительности т управ" лявюцих импульсов и нестабильностивыходного напряжения преобразователя от изменения входного на Фиг.3 второй вариант функциональной схемы устройства управления, компенсирующее звено которого состоит из трех последовательно соединенных резисторов.. устройство 1 для широтно-импульсного управления преобразователем 2 (Фиг.Ъ) с выходным трансформатором 3, выпрямителем 4 и фильтром 5 содержит Формирователь б управляющих импульсов, модулятор 7, сумматор 8, входы, которого подключены к генератору 9 линейно изменяющегося напряжения и источнику 10 опорного напряжения, звено 11 обратной связи,состоящее из резисторов 12 и 13, ком-. пенсирующее звено 14, состоящее из двух резисторов 15 и 16.Для полной инвариантности (зави- . симости) выходного напряжения 0 . преобразователя от изменения входного Е необходимо относительную дли-тельность у управляющих импульсов изменять по выражению1но еЬ)= --(4о "т "+Ьгде Б, 7 - соответственнономинальные зна. чения входногои выходного напряжения преобразоватЕляуК - коэффициенттрансформациитрансформатора Зг= - г - отклонение отноцосительной длительности управляющих импульсов:уо=.ЮЕок,. - номинальное и .текущее значение= унЕ.относительной= дЪ кдлительности управляющих им,пульсов;= аЕ(Е - нестабильностьвходного напряжения,дЕ, аЧ - сбответственноотклонения вход-,ного и выходного напряженияот номинальногозначения.1061232 о Кг /К(2) 40 Ь) переда при н тся иэ увых нулюи К компенпряжении пита условия, что одного напряри Е =,Ео)г- Сг( )М Ф озффициентующего звен Е Ъ. Ео бер абильностья Ч рави м Е сир ния нес где К Ео коэффициентусиления разомкнутой системы;коэффициентпередачи зве-,на обратнойсвязи," 0.(ВЪ2 НО вп К Е Е Т б щах противлен 65 или через сторов На фиг. 2 кривой Ф представлена зависимость (1) для случая, когда Чна ЕоКтУстройство осуществляет стабилизацию выходного напряжения ч преобразователя не только за счет упИ равления по отклонению, но и управлением по возмущающему воздействию (отклонению входного напряжения Е) через линейное коммутирующее звено 14, достигая при этом частичной инвариантности. Это осуществляется следующим образом.С сумматора 8 на один из входов модулятора 7 подается сумма сигналов Ч с генератора 9 линейно15 изменяющегося напряжения Ч и смн источника 10 опорного напряжения Ч На другой, вход модулятора 7 подается сумма. сигналов ч,"- пропорциональных входному напряже- Щ нию Е преобразователя, снимаемого с резистора 16 компенсирующего звена 14, и выходному напряжению ч, снимаемого с резистора 13 звена 11 обратной связи и резистора 16 25 компенсирующего звена 14.В моменты равенства сигналов Ч1(и Чформируются фронты импульсов управления, при этом в интервалах времени, когда сигнал ч( больше сигнала Ч , Формируются импульсы управлен 1 я, отпирающие ключи преобразователя 2. В интервалах времени, когда сигнал Ч меньше сигнала Ч кхючи преобразовате 35 ля 2 закрыты, С модулятора 7 сигнал поступает на Формирователь б управляющих импульсов, где производится его распределение по ключам преобразователя и усиление по мощности.Любое изменение входного напряжения Е через резистор 16 компенсирующего звена 14 воздействует на суммарный сигнал Ч" ,а следовательно, иа относительную длительность 45управляющих импульсов, при этомприращение относительной длительности ь г управляющих импульсов,пропорционально изменению входного напряжения Е (Фиг.2, кривая 6),Не О стабильность , выходного напря, жения Ч - амплитуда(полный размах)линейно изменяющегося напряжения,При этом коэффициент передачи Ккзкомпенсирующего звена определенный1из условия, что = 0 при Е=Ео,,равен либо через сопротивления резисторов компенсирующего звена 14 и звена 11 обратной связи (индексы при сопротивлениях соответствуют номерам ре зисторов, изображенных на. Фиг.1 и 3).й .йр р Р й )йЯй) По второму варианту устройство 1 для широтно-импульсного управления преобразователем 2 (фиг.3) с выходным трансформатором 3, выпрямителем 4 и Фильтром 5 содержит формирователь б управляющих импульсов, модулятор 7, сумматор 8, входы которого подключены к генератору 9 линейно изменяющегося напряжения и источнику 10 опорного напряжения, звено 11 обратной связи, состоящее из резисторов 12 и 13, компенсирующее звено 14, состоящее из трех резисторов 15, 16 и 17, и цепочку 18, состоящую иэ резистора 19 и диода 20.Коэффициент передачи К компенк 3 сирующего звена при напряжении пи- таниЯ Е 6 Ео беРетсЯ из УсловиЯ,что нестабильность " выходного напряжейия Ч,( равна нулю при Е = Е и ЕЕо.Млио сакзг, бт о (тбпили через сопротивления резисторов12 6,у "1 ) +1и Е,На фиг. 2 приведены зависимости.нестабильности выходного напряже: ния от изменения входного для пре О образования с коэффициентом усиле-ния К = 20,Е;,;, = 12 ЕрЕ. = 0,8 Е, где кривая ф - соот. ветствует случаю, когда отсутствует компенсирующее звено, кривая-. 25 при наличии линейного компенсирую, щего. звена, кривая ,", - с изменяющимся коэффициентом передачи компенсирующего звена,Из приведенных зависимостей следует, чтопри изменении входногонапряжения на + 20.;от номинальногозначения максимальная нестабильностьвыходного напряжения У. составляет для преобразователя: без компен-.сирующего звена ." 1, с линеййымкомпенсирующим звеном" 0,2, с изменяющимся коэффициентом передачикомпенсирующего канала 0,005,и коэффициент стабилизации К =Яравен более 2000.Кроме того, преобразователи с ограниченным диапазоном изменения Длительности импульсов управления,каким является прототип, не могут работать в режимах, близких к холостому ходу, когда ток в сглаживающемдросселе становится прерывистым,.таккак зто приводят к значительномуувеличению выходного напряжения,1061232 Составитель Н. Савиноваехред С,Мигунова Корректор,А. Дзятко Редактор М, Келемеш акаэ 10056 56 Филиал ППП фПатент", г, Ужгоро Проектная,4 Тираж 687 Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/