Управляемый преобразователь напряжения

СООЭ СОЕЕТСНИХСййЛИОЮесннпРЕСПУБЛИН д С 05 Р 1/64 РЕТЕНИ Александ йоров ство СССР СССР73В е асп- втоцепь перена сов,дов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОН АВТОРСНОМУ СВИНТИЛ(56) 1. Авторское свидетельВ 758426, кл. Н 02 М 3/335,О 05 Р 1/56, 1978.2. Авторское свидетельстУ 479101, кл. С 05 Р 1/64,(54) (57) УПРАВЛЯЕМЫЙ ПРЕОБРАЗО ТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий ген ратор тактовой частоты, счетчик широтно-импульсный модулятор, р ределитель импульсов с первым и рым входами, оконечный каскад, обратной связи и трансформатор вичная обмотка которого подключ к выходам распределителя импуль а 1 вторичйые обмотки - к входам оконечного каскадЕ, один из вых которого подключен к выходному воду, а другой соединен с входо,ЛО 1130851 А цепи обратной связи, выход генератора тактовой частоты соединен со счетным входом счетчика, первый вход широтно-импульсного модулятора подключен к входному выводу, второй вход - к выходу цепи обратной связи, а выход - к первому входу распределителя импульсов. о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения управляемого преобразователя, он снабжен двумя дешифраторами и Э -триггером, причем введенный установочный вход счетчика соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, установочным входом Е 0-триггера и первым входом первого дешифратора, второй вход которого подключен к выходу 1) -триггера, а третий вход - к счетному входу -триггера и выходу второго дешиф- р ратора, входы которого соединены с выходами счетчикавыход первого дешифратора соединен с вторым входом распределителя импульсов.11130851 2Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов качестве вторичных источниковпитания, коллекторных модуляторовпередатчиков и в других преобразовательных устройствах большой и сред"ней мощности.Известен преобразователь напряжения, использующий широтно"импульсную модуляцию (ШИМ) сигнала, содержащие последовательно соединенныеширотно-импульсный модулятор, распределитель импульсов и оконечный каскад, выполненный по двухтактной,трансформаторной схеме, включающийдвухтактный ключевой усилитель, силовой трансформатор, выпрямитель ифильтр нижних. частот (ФНЧ). Этотпреобразователь имеет гальваническую развязку ключевого усилителя 20и нагрузки, что позволяет использовать его в качестве вторичного источника питания 113.Недостатком такого преобразователя является нестабильность выходного напряжения при изменениинагрузки. Кроме того, при изменяющемся низкочастотном модулирующемвоздействии выходное напряжение такого преобразователя зависит от характеристик ФНЧ. Например, при использовании преобразователя в качест.ве коллекторного модуля"гора передатчика его выходные амплитудно- и фазочастотные характеристики повторяют аналогичные характеристики ФНЧ.Для повьппения стабильности выходного напряжения в известном преобразователе введена цепь обратнойсвязи, включенная между выходом око-,нечного каскада и входом широтно- .импульсного модулятора. Однако предельная глубина обратной связив этом преобразователе ограниченанарушением устойчивости работы, чтообуславливает уменьшение стабильности и возрастание пульсаций выходного напряжения. Наиболее близким техническим решением к изобретению является управ ляеМый преобразователь напряжения, содержащий генератор тактовой частоты, счетчик, широтно-импульсный модулятор, распределитель импуль- сов с первым и вторым входами, око нечный каскад, цепь обратной связи и трансформатор, первичная обмотка которого подключена к выходам расп ределителя импульсов, а вторичные обмотки - к входам оконечного каскада, один из выходов которого подключен к выходному выводу, а другой соединен с входом цепи обратной связи, выход генератора тактовой частоты соединен со счетным входом счетчика, первый вход широтно-импульсного модулятора подключен к входному выводу, второй вход - к выходу цепи обратной связи, а выход - к первому входу распределителя импульсов2.Недостатком известного управляемого преобразователя напряжения является низкая стабильность выходно-. го напряжения, обусловленная неболь- шой глубиной обратной связи.Обеспечение в импульсных преобразователях напряжения (усилители класса Д) адаптивной широтно-импульсной модуляции (АШИИ) позволяет существенно повысить стабильность их выходного напряжения. При таком виде модуляции импульсный сигнал Формируется в результате непосредственного сравнения модулирующего воздействия 0 м и сигнала обратной связи 0 ос, На выходе широтно-импульсного модулятора, выполненного на вычитающем устройстве и релейном элементе ,с шириной петли гистерезиса 2 Ь, формируется импульс при 0 м - 0 щ Ь и пауза, если 0 м " 0 ос ( - Ь , Таким образом, при использовании АШИИ форма выходного напряжения с точностью до ширины петли гистерезиса релейного элемента повторяет форму модулирующего воздействия. Однако использование АШИМ в известных преобразователях напряжения затруднено тем, что при таком виде модуляции длительность импульсных процессов зависит от уровня модулирующего воздействия,При АШИИ длительность импульсов существенно изменяется и при больших уровнях модулирующего воздействия может достигать значительной величины. Необходимость передачи длинных импульсов в известных преобразователях приводит к значительному увеличению габаритов трансформаторов, что делает неэффективным использование в таких преобразователях АШИИ.Цель изобретения " повьппение ста. бильности выходного напряжения упз 1 равляемого преобразователя напряжения.Цель достигается тем, что управляемый преобразователь напряжения, содержащий генератор тактовой частоты, счетчик, широтно-импульсный модулятор, распределитель импульсов с первым и вторым входами, оконечный каскад. цепь обратной связи и трансформатор, первичная обмотка которого подключена к выходам распределителя импульсов, а вторичные обмотки - к входам оконечного каскада, один выход которого Подключен к выходному выводу. а другой соединен с входом цепи обратной связи, выход генератора тактовой частоты соединен со счетным входом счетчика, первый вход широтно-импульсного модулятора подключен к входному выводу, второй вход - к выходу цепи обратной связи, а выход - к первому входу распределителя импульсов, снабжен двумя дешифраторами и Э-триггером причем введенный установочный вход счетчика соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, установочным входом 3 -триггера ипервым входом первого дешифратора, второй вход которого подключен к выходу 1) -триггера, а третий вход - к счетному входу ) -триггера и выходу второго дешифратора, входы которого соединены с выходами счетчика, выход первого дешифратора соединен с вторым входом распределителя импульсов.Введение в известное устройство дополнительных узлов и связей позволило обеспечить передачу длинных импульсов, сформированных широтно- импульсным модулятором через распределитель импульсов и высокочастотный трансформатор на вход оконечного каскада, и тем самым обеспечить в предлагаемом устройстве адаптивную ШИИ.Яа Фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2-5 эпюры напряжений, поясняющие его работу.Управляемый преобразователь напряжения (Фиг. 1) содержит широтно- импульсный модулятор 1, распределитель 2 импульсов, трансформатор 3, оконечный каскад 4, цепь 5 обратной связи, генератор б тактовой частоты, счетчик 7, первый дешифратор 8,130851триггер 9 и второй дешифратор 1 О,Оконечный каскад может быть выполнен на ключевом усилителе 11 ифильтре 12 низкой частоты (ФНЧ).Широтно-импульсный модулятор 1,входящий в состав предлагаемогоустройства, может быть выполнен навычитающем устройстве 13 и релейномэлементе 14. Широтно-импульсный1 О модулятор Формирует импульс (Ц,(Б = "О") при Ц ) цос - ЬНа фиг. 2-5 приведены сигналы навходах широтно-импульсного модуля 15 тора 1 (сигнал обратной связи Ооси модулирующие воздействия 11), атакже выходные сигналы широтно-импульсного модулятора 1 О счетчика 7 Б 2 и Б 5 , дешифратора 8 ц,20 Э-триггера 9 У 5, дешифратора 10О, распределителя 2 импульсов Ни сигнал, Формирующийся на выходесчетного триггера, входящего в состав распределителя 2 импульсов Ц25 Счетчик 7 осуществляет делениеимпульсов тактовой частоты, поступающей на его вход. с выхода генератора 6, когда сигнал на егб установочном входе Б = "1". При Ц= "О" счетчик 7 занулен и напряжения Б 2 и Б на его выходах равны"О", Счетчик 7 может быть выполненна микросхеме 133 ИЕ 5.Дешифратор 8 при О = "1" форми-,рует на выходе последовательность35Гь,импульсов О, длительность 1, и период следования Т которых определяются сигналами, поступающими на еговходы с выхода счетчика 7, например:40 т: 2,Т ы 2н яйтт ГтП-триггер 9 обеспечивает прохождение на счетный вход триггера, входящего в состав распределителя 2импульсов, через дешифратор 10 сигнала О при с ( Т либо сигналаББ при снТ, где С, - длительность импульсов на выходе широтно-импульсного модулятора 1.50 Управляемый преобразователь напряжения работает следующим образом. Широтно-импульсный модулятор 1 в результате сравнения модулирующего сигнала 11 и сигнала обратной 55 связи Нос Формирует импульсный сигнал, которчй через распределитель 2 импульсов и трансформатор 3 поступает на входы оконечного каскада 4,1130851 Обеспечение в преобразователе 3 передачи импульсов любой длительности на вход ФНЧ позволило использовать для формирования импульсовпоследовательности адаптивную ШИМ,и тем самым существенно повысить 40 стабильность выходного напряженияпреобразователя. где усиливается двухтактным ключевым усилителем 11, а затем через ФНЧ 12 подается на выход устройства,. Когда длительность импульсов не превышает предельно-допустимой величи нй. Т (фиг. 2), предлагаемый преобразователь работает как известный. При этом выходное напряжение 3 -триггера не изменяется (0"0") и тем самым обеспечивает прохождение на вход распределителя 2 импульсов сигнала 6. Распределитель 2 импульсов переключается по каждому спаду импульсов П, чем обеспечивается поочередная передача импульсов с выхода широтно-импульсного модулятора 1 на соответствующие концы первичной обмотки трансформатора 3. Когда длительность импульсов значительно превышает установленную 20 величину йнТ (фиг. 3), то по спаду первого импульса с выхода дешифратора 8 Э-триггер 9 переключается 0 = "1" и сохраняет единичное5состояние до окончания импульса, При этом обеспечивается прохождение сигнала Б с выхода дешифратора 8 через дешифратор 10 на вход распределителя 2 импульсов, который переключается с периодом 2 Т. На выхо де распределителя 2 импульсов формируется последовательность разнополярных импульсов П, длительность которых не превышает Т.Если длительность импульсов незначительно превышает установленную длительность Т2 Т -фГ фиг, 4), то в момент времени йТ, происходит переключение Э -триггера 9, которое приводит к изменению выходного напряжения дешифра" тора 10 Б 5 и тем самым к переключению распределителя 2 импульсов. Переключение распределителя 2 импульсов по спаду импульсов П не происходит, так как в этот момент прохождение сигнала У через дешифратор 10 запрещено его выходными напряжениями Б и У , равными "1". В этом случае на выходе распределителя 2 импульсов формируется последовательность разнополярных импульсов П, суммарная длительность которых не превышает 2 Т -ТПри 2 Тй2 Т - 1. (фиг. 5) переключение распределителя 2 импульсов происходит в момент времени С = Т с момента начала импульса и по спаду импульса,. так как в этом случае прохождение сигнала Цу в момент окончания импульсов через дешифратор 10 разрешеноЙ 4=0)Таким образом, в предлагаемом преобразователе обеспечивается передача импульса любой длительности с выхода широтно-импульсного модулятора на вход ФНЧ. При этом максимальная длительность импульсов одной полярности, передаваемых через трансформатор, не превышает 2 Т1 30851 9610/35 Тираж 841 НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/одписно ак илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Составитель В. Цишевскийдактор Р. Цицика Техред И.Асталош Корректор 0Билак