Устройство для управления многоячейковым преобразователем напряжения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСМИХРЕСПУБЛИМ ОМИТЕТ ССС Ний И ОТНРЫТ ГОСУДАРСТВЕН ПО ДЕЛАМ ИЗ снабФ(71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханикипри Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 942241, кл, Н 02 Р 13/16 19802. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 3450990/24"07,кл, Н 02 Р 13/16, 1982.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯМНОГОЯЧЕЙКОВИМ ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЕИ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее задакщий гене",ратор, первый выход которого преднаэначен для подключения к первому управляющему входу первой ячейки преобразователя и соединен с первымивходами двухканального фазосдвигающего блока, и .т элементов ИСКЛЮЧИОЩЕЕ ИЛИ, вторые и третьи входы двухканального фаэосдвигакицего блокасоответственно соединены с прямыми иинверсными младшими разрядами формирователя кода управления, первые вы"ходы двухканального фазосдвигающегоблока предназначены для подключенияк первым управляющим входам вторбйячейки преобразователя, выходы элементов ИСК 33 оЧАМЦЕЕ ИЛИ предназначеныдля подключения к первым управляющимвходам третьих ячеек преобразователя,ол .и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения диапазона регулирования и повышения КПД, оно.801 072238 А жено Регистром, задающий генератор содержит последовательно соединенные аадатчик частоты и Ф -разрядный счетчик, выход старшего разряда которого является первым выходом задающего генератора, а выходы младших разрядов через элемент И соединены с вторым выходом задающего генератора, двухканальный фазосдвигающий блок содержит два-разрядных счетчика, выходы старших разрядов которых являются первыми выходами двухканального фаэосдвигающего блока, выходы младших разрядов счетчиков через элементы И соединены с вторыми выходами двухканального фаэосдвигающего блока, его первым входом являютсяР объединенные входы разрешения записи информации счетчиков, информационные входы которых являются:соответственно вторыми и третьими входами двухканального фазосдвигающего блока, причем второй выход задающего гене- Я ратора предназначен для подключения к вторым управлякщим входам первой и .третьих ячеек преобразователя, вторые выходы двухканального фаэосдвигающего блока предназначены для 1 подключения к вторым управлякицим входам второй ячейки преобразователя, тактовые входы счетчиков двухканального фазосдвигакщего блока подключены к выходу задатчика частоты задающего генератора, первый выход которого соединен с входом разрешения записи регистра, информационные входы которого соединены с старшими разрядами формирователя кода управления, а выходы - с вторыми входами элементов ИСКЯОЧМОЩЕЕ ИЛИ.фазосдвигающий блок содержит два Кразрядных счетчика, выходы старшихразрядов которых являются первымивыходами двухканального фаэосдвигающего блока, выходы младших разрядовсчетчиков через элементы И соединеныс вторыми выходами двухканальногофаэосдвигающего блока, его первымвходом являются объединенные входыразрешения записи информации счетчиков, информационные входы которыхявляются соответственно вторыми итретьими входами двухканального фаэосдвигающего блока, причем второй вы-,ход задающего генератора предназначен для подключения к вторым управляющим входам первой н третьих ячеекпреобразователя, вторые выходы двухканального фаэосдвигающего блокапредназначены для подключения к вторым управляющим входам второй ячейки цреобразоватсля, тактовые входысчетчиков двухканального фазосдвигающего блока подключены к выходузадатчика частоты задающего генератора, первый выход которого соединенс входом разрешения записи регистра,информационные входы которого соединены с в старшими разрядами формирователя кода управления, а выходыс вторыми входами элементов ИСК 330 ЧИСЩЕЕ ИЛИ,На фиг.1 приведена блок-схемапреобразователя напряжения с многозоной импульсной модуляцией с устройством для управления; на фиг,2 и3 - временные диаграммы, поясняющиеего работу.Многоячейковый преобразовательнапряжения с многозонной импульсноймодуляцией содержит последовательносоединенные между собой нерегулируемые ячейки 1, плавно регулируемуюячейку 2 и дискретно регулируемыеячейки 3, к выходу которых черезфильтр 4 подключена нагрузка 5, а квходу - источник б постоянного напряжения. Управляющие входы ячеек 1связаны с задающим генератором 7,содержащим заратчик 8 частоты,-разрядный двоичный счетчик 9 и элемент И 10. Управляющие входы ячейки2 связаны с двухканальным фаэосдвигающим блоком 11, содержащим % -разрядные двоичные счетчики 12 н 13 иэлементы И 14 и 15. Управляющие вхо-,ды ячеек 3 через элементы ИСКЛЮЧАКЩЕЕИЛИ 16 и запоминающий регистр. 17 подключены к выходам старших разрядовформирователя 18 управляющего кода,прямые и инверсные выходы младших1-разрядов которого подключены соответственно к информационным входамсчетчиков 12 и 13.На диаграммах (фиг.2 и 3) приведены импульсы 19 на первом выходезадакщего генератора 7, импульсы 20 30 Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразованию и регулированию переменного и постоянного напряжений, и может найти применение в амплитудных модуляторах, усилителях мощности, системах5 электропитания аппаратуры средств связи и радиоэлектроники.Известно устройство для управления преобразователем напряжения с многоэонной импульсной модуляцией, содержащее задающий генератор, двухканальные фаэосдвигающие блоки Г 13Недостатком данногоустройства является сложная схема управления и уменьшение диапазона регулирования 15 за счет появления .нерегулируемых пауз на время рассасывания носителейв транзисторных ключах преобразовательных ячеек.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для управления многоячейковым преобразователем. напряжения с многоэонной импульсной:модуляциеи, содержащее задающий генератор, пер .вый выход которого предназначен для подключения к первому управляющему входу первой ячейки преобразователя и соединен с первыми входами двухканального фазосдвигающего блока и 1 в элементов ИСКЛОЧАЗЛцЕЕ ИЛИ, вторые и третьи входы двухканального фаэосдвигающего блока соответственно соединены с прямыми и инверсными младшими разрядами формирователя кода управления, первые выходы двух-. канального фазосдвигающего ьдока предназначены для подключения к первым управляющим входам второй ячейки преобразователя, выходы элементов ИСЮИОЧАЮЩЕЕ ИЛИ предназначены для 40 подключения к первым управляющим входам третьих. ячеек преобразователя 23Недостатком устройства является снижение диапазона регулирования и 45 КПД За счет появления нерегулируемых пауз и сквозных токов на время рассасывания неосновных носителей из области базы транзисторных ключей преобразовательных ячеек. 50Цель изобретения - расширение диапазона регулирования н повышениеКПД,Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления многоячейковым преобразователем напряжения с многозонной импульсной модуляцией, снабжено регистром, задающий генератор содержит последова. тельно соединенные задатчик частоты и 1 с-разрядный счетчик, выход стар щего разряда которого является первым выходом задающего генератора, а выходы младших разрядов через элемент И соединены с вторым выходом задающего генератора, двухканальный 65на втором выходе задающего, генератора 7, импульсы 21 - 24 на выходах двухканального фазосдвнгающего узла соответственно, сигналы 25 н 26 на выходах двух старших раэрядов формирователя 18, сигналы 27 и 28 на выходах эапоминакщего регистра 17, уп" равляющие сигналы 29 и 30.дискретно регулируемых ячеек 3, напряжение 31 на выходе преобразователя до Фильтра 4, аналоговый сигнал 32, эквивалентный управляющему. коду.Устройство работает следующим;образом.При счете импульсов задатчика 8 . частоты на выходе старшего разряда счетчика 9 формируются импульсы 19, которые, управляя ячейками .1, создают на нагрузке неуправляемый уровень О . Элемент 10 формирует импульс 20 подготовки выключения, по" ступающий на баэо-коллекторный лереход и обеспечивающий предварительное рассасывание избыточного зарядаиз области Фазы транзисторов ячейкипреобразователя перед их выключением.Аналогичные импульсы 21 - 24 фор" мируются на выходах двух каналов блока 11 с той разницей, что при нарастании управляющего кода на выходах младших, В -разрядов формирователя 18 импульсы 21 и 22 сдвигаютоя в сторону опережения, а импульсы 23 и 24 - в сторону отставания относительно импульсов 19 и 20. Установка .счетчиков 12 и 13 в состояния, соот" ветствующие прямому и обратному коду младших к -разрядов формирователя 18, осуществляется по заднему фронту импульсов 19 один раз эа пе-, риод задающего генератора. Алгоритм управления ячейкой 2 выбран таким, что в интервалы времени, когда им" пульсы 21 и 23 синфаэны между собой и с сигналом задающего генератора, ЭДС ячейки отрицательна. В интервалы времени, когда импульсы 21 и 23 синфаэны между собой, но противофазны с импульсами 19, ЭДС ячейкиположительна. Если импульсы 21 и 23 противофазны, выходное напряженйеячейки равно нулю. Такой алгоритм обеспечивает на нагрузке 5 регулирование напряжения с однополярной реверсивной широтно-импульсной мОдуляцией в пределах двух зов. Управляющий код старших разрядов Формирователя 18 (сигналы 25 и 26) переписывается на выход запоминающего регистра 17 (сигналы 27,. 28) также раз в период по заднему Фронту импульсов 19 задающего генератора 8. Элементы 16 осуществляют реверс Фазы напряжения задающего генератора 7 в течение интервалов времени, когда сигналы на выходе эапоминфо:" .щего регистра 17 имеют единичноеВ зависимости от числа разрядов ;счетчиков 9, 12 и 13, к которым подключены входы элементов 10, 14 и 15 меняется длительность импульсов подготовки выключения. При подаче натрехвходовой элемент И сигналов тРехразрядов счетчика на его выходеФормируется импульс подготовки с дли-,тельностью, равной 1/16 периода им 65 значение, формируя на управляющих входах дискретно регулируемых ячее Э сигналы 29 и 30. Алгоритм управле ния ячейками Э такой,.что если управляющий сигнал синфазен с импуль- сами 19 задающего генератора, ЭДС ячейки отрицательна, если сигналы 29 и 30 и импульсы 19 противофазвы, ЭДС ячейки положительна Введениезапоминающего регистра 17 привело О к совмещению моментовпереключениятранзисторных ключей ячеек 1 и 3,что дало возможность испольэоватьдля них один и тот же импульс 20 подготовки выключения.15поясным Формирование результирующего напряжения 31 при воздействиисигнала 32. Момент временисоответствует нулевому коду, формирователя 18. Все регулируемые ячейки 2 и 3 2 О находятся в режиме полной вольтоотбавкн (выходное напряжение равно0-40 фО, где О - ЭДС ячейки 2), В. интервале, времени Со - + ячейка 2осуществляет плавное ШЙИ-регулирова ние в двух зонах, обеспечивая роствыходного напряжениядо уровня О -2 йВ момент времеви 1 переключаетсяв режим вольтодобавки дискретно ре-гулируемая ячейка с ЭДС 0 (ее управ" ЗО ляющий сигнал 27), а ячейка 2 переходит в режим полной вольтоотбавки(код младших-разрядов Формирователя 18 снова становится нулевым .В интервале. времени Ф - 1 плавноерегулирование выходного йапряженыядо уровня Ца осуществляется эа счетячейки 2. В момент времени С в ре-жим вольтодобавки переключаетсяячейка 3 с ЭДС 20 (ее управляющийсигнал 30), а ячейка 2 и ячейка Э с 4 ЭДС, равной 0 , переходят в режимполной вольтоотбавки. С момента времени (,обе ячейки 3 работают врежиме вольтодобавки, а момент времени 14 соответствует максимальному 45 напряжению на нагрузке, когда ЭДСвсех ячеек 1 - 3 включены согласно.Таким образом, при изменении кодауправляющего сигнала от нулевого домаксимального значения аа выходе у преобразователя реализуется многозоиная импульсная модуляция,. при которой регулирование осуществляетсяв комплексе: по амплитуде дискретнопо зонам (в данном примере реализует"ся 8 зов) и плавно в каждой дискретной зоне с помощью ШИИ.пульсов задающего генератора 7. При подключении следующего входа длительность импульса подготовки уменьшится вдвое. Таким образом, регулируя число входов логического элемен" та И, можно сФормировать импульс5 подготовки по длительности, достаточной для рассасывания неосновных носителей из области базы транзисторных ключей.10Использование режима подготовкивыключения транзисторов позволяетулучшить технико" энергетические показатели преобразователя путем расширения диапазона регулирования иКПД как при максимальных, так и приминимальных значениях тока нагрузки.Введение запоминающего регистра сокращает число блоков подготовки выключения до трех в преобразователес многоэонным регулированием. Формирование управляющих сигналов с помощью счетчиков реализует блоки подготовки выключения на логическихэлементах и обеспечивает высокую надежность устройства,а также хорошуютехнологичность его изготовления,1072238 Соста Техре Ста Редак ши раж бб 7 арствен эобрете Ж"35, одписноеСР 4/5 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная 4Заказ 142/50ВНИ ИПИ по д 113035, МГосуд лам и сква,тель В. МироновЛ.Мартяшова Корректор О. Б ого комитета ий и открыти аушская наб,