Способ управления параллельно включенными стабилизаторами постоянного напряжения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Совэ СоветскихСоциалистическихРеспублик(51 М. Кл. з с присоединением заявки М 6 05 Г 1/56 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621. 316, .722.1088.8) Опубликовано 15,09,82,Бюллетень М 34 Дата опубликования описания 150982,54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫМ СТАБИЛИЗАТОРАМИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 2рэкаждом из стабили заторов выделяют сигнал, пропорциональный выходному току, который сравнивают с аналогичным сигналом последующего стабилизатора из ряда параллельно включенных, полученный сигнал суммируют с разностью выходного и опорного напряжений и суммарный сигнал используют для управления регулирующим элементом последующего стабилизатора 21.Недостатком известного способа является неравномерное распределение тока нагрузки параллельно включенным, стабилизаторам, следствием чего является увеличение потерь мощности. лектробамостоянна оба что сда паторовледнеДля распределения общей выходНой мощности по стабилизаторам в соответ ствии с выходными мощностями каждого из них, сигналы, пропорциональные выходным токам каждого стабилизатора, преобразуют в сигналы, пропорцио напьные падениям напряжения на внут 5 Изобретение относится к этехнике, в частности к спосоуправления стабилизаторами иного напряжения, включенными 5 щую нагрузку.Известны способы управления параллельно включенными стабилизаторами постоянного напряжеиия, в которых для управления регулирующими элементами стабилизаторов используют сигналы, полученные в каждом из стабилизаторов в результате суммирования сигналов рассогласования, выделенных сравнением выходного напряжения с опорным, и сигналов, пропорциональных выходному току соответствующего стабчлизатора 1).Недостатком данных способов управления является неравномерная нагрузка параллельно включенных стабилизаторов, что приводит к снижению коэффициента полезного действия, который, максимален при одинаковой нагрузке параллельно включенных стабилизаторов одинаковой мощности.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ угравления параллельно включенными стабилизаторами постоянного напряжения, заключающийся в том, что в ль изобретения - обеспечение мерной нагрузки стабилизаторов. аэанная цель достигается тем, огласно способу первый из ряраллельно включенных стабилизаявляется последующим для посго.ренних сопротивлениях соответствующих регуляторов.С целью уменьшения потерь мощности в импульсных стабилизаторах постоянного напряжения, для получения сигналов, пропорциональныхпаде нию напряжения на выходных сопротивлениях регуляторовизмеряют паде.- ние напряжения на омических сопротивлениях дросселей соответствующих стабилизаторов. 1 ОНа фиг.1 - 3 приведены структурные схемы трех параллельно включенных стабилизаторов, поясняющие предлагаемый способ управления применительно к импульсным стабилизаторам 15 постоянного напряжения.Устройство (фиг.1) включает схему управления 1, положительную 2 и отрицательную 3 шины источника питания, нагрузку 4, регулирующие 20 элементы первого, второго и третьего стабилизаторов соответственно 5-7, дроссели фильтра первого, второго и третьеГо стабилизаторов соответственно 8-10, датчики тока перво го, второго и третьего стабилизаторов 11-13, конденсаторы фильтра первого, второго и третьего стабилизаторов 14-16, шунтирующие диоды первого, второго и третьего стабилизаторов 17-19, модуляторы длительнос-, ти включенного состояния регулирующих элементов первого, второго и третье- го стабилизаторов 20-22, усилители обратной связи первого, второго и третьего стабилизаторов 23-25, ис.- точники опорных напряжений первого, второго и третьего стабилизаторов 26-28, дифференциальные усилители первого, второго и третьего стабнлизаторов 29-31, суммирующие уст ройства первого, второго и третьего стабилизаторов 32-34.На Фиг.2 позиции 35-37 - устройства, преобразующие сигналы, про порциональные токам каждого из стабилизаторов в сигналы, пропорциональные падениям напряжения на выходных сопротивлениях регуляторов первого, второго и третьего ста билизаторов соответственно,На Фиг.З позиции 38-40 - устройства измерения падений напряжения на омических сопротивлениях дросселей первого, второго и третьего стабилизаторов.Схема управления 1 (фиг,1) имеет три выхода, связанные с входами запуска модуляторов длительности 20-22, выходы которых соединены с управляйщими входами регулирую щих элементов 5-7 соответственно. Между положительной 2 и отрицательной 3 шинами источника питания включены три цепи, первая из которых содержит. последовательно соединен ные регулирующий элемент 5, дроссель 8, датчик тока 11 и конденсатор 14, вторая - рьгулируниаий элемент 6, дроссель 9, датчик тока 12и конденсатор 15, третья - регулирующий элемент 7, дроссель. 10,датчик тока 13 и конденсатор 16;Конденсаторы 14-16 включены параллельно и параллельно им включенанагрузка 4, Шунтирующие диоды 1719 катодами подключены к общим точкам соединения регулирующих элементов 5-7 и дросселей Фильтра 8-10соответственно, а аноды диодов соединены с отрицательной шиной 3.Каждый из усилителей обратнойсвязи 23-25 имеет два входа. "междупервыми из них и отрицательной шиной 3 включены соответственно источники опорного напряжения 26-28,а вторые входы связаны с общими точками соединения датчиков тока 11-13и конденсаторов 14-16 соответственноВыходы усилителей обратной связи 23-25 связаны соответственно спервыми входами суммирующих устройств32-34, выходы которых подключены куправляющим входам модуляторов длительности 20-22, а вторые входы сум-,мирующих устройств соединены с выходами дифференциальных усилителей29-30 и 31 соответственно. К первым входам дифференциальных усилителей 29-31 подключены выходы датчиков тока 11-13. Второй вход дифференциального усилителя 29 соединен с первым входом дифференциального усилителя 30, второй вход дифФеренциального усилителя 30 связанс первым входом дифференциальногоусилителя 31, а второй вход последнего подключен к первому входу дифференциального усилителя 29.Отличие устройства изображенногона фиг,2 от устройства изображенного на фиг.1 состоит в том, чтомежду выходами датчиков тока 11-13и первыми входами дифференциальныхусилителей 29-31 включены соответственно устройства 35-37, преобразующие сигналы, пропорциональныетокам каждого из стабилизаторов всигналы, пропорциональные падениямнапряжения на,выходных сопротивлениях соответствующих регуляторов,Между положительной 2 и отрицательной 3 шинами входного источника (фиг.З включены три цепи,первая из которых содержит последовательно соединенные регулирующий элемент 5, дроссель 8 и конденсатор фильтра 14, вторая - регулирующий элемент 6, дроссель 9 иконденсатор фильтра 15, третья -регулирующий элемент 7, дроссель10 и конденсатор фильтра 16. Вторые входы усилителей обратной связи 23-25 подключены к общим точ20 Пусть по каким-либо причинам изменяется, например увеличивается, ток, отдаваемый в нагрузку вторым стабилизатором. Для идентичных ста-. 40 билизаторов это возможно только за счет увеличения длительности включенного состояния регулирующего элемента Б второго стабилизатора. При этом Изменяется сигнал на выходе 45 датчика тока 12, соединенного сразноименными входами дифференциальных усилителей 29 и 30 соответственно первого и второго каналов. Поэтому появившиеся на. выходах усилителей 29 и 30 разностные сигналы имеют противоположную полярность. Она должна быть. такой, чтобы суммарный сигнал с выхода суммирующего устройства 32 увеличивал длительность включенного состояния регулирующего элемента 5 первого стабилизатора, а суммарный сигнал с выхода суммирующего устройства ЗЗ второго стабилизатора уменьшал длительность включенного состояния регулирующего элемента б второго стабилизатора. Результатом такого воздействия является уменьшение тока второго стабилизатора и увеличение тока первого стабилизатора, Но увеличение тока первого 65 50 кам соединения дросселей фильтра8-10 и конденсаторов фильтра 1416 соответственно. Параллельнодросселям фильтра 8-10 включены,устройства 38-40, измеряющие падения напряжения на омических сопротивлениях соответствующихдросселей, Выходы устройств 3840 подключены соответственно к первым входам дифференциальных усилителей 29-31. Все остальные соединения соответствуют описаниюустройства, изображенного на фиг.1.Принцип работы, устройства (фиг.1)состоит в следующем.Схема управления 1 вырабатывает 15сигналы, осуществляющие запуск модуляторов длительности 20-22 и синхронизирующие при необходимости работу параллельно включенных стабилизаторов,Для определенности предположим,что все включенные стабилизаторыидентичны и отдают в нагрузку 4 одинаковые токи, что при постоянномвыходном напряжении эквивалентно равномерному распределению отдаваемой25мощности. В этом случае датчикитока 11-13 вырабатывают одинаковыесигналы, и, следовательно, сигналына выходных дифференциальных усилителях 29-31 равны нулю. Поэтому сигналы с выходов суммирующих устройств32-34, воздействующие на модуляторыдлительности. 20-22 определяются усиленными сигналами рассогласованияусилителей связи 23-25.35 стабилизатора вызывает изменение сигнала на выходе датчика тока 11, которое передается на второй вход дифференциального усилителя 31 третьего стабилизатора, причем такое изменение вызывает увеличение длительности включенного состояния регулирующего элемента 7 третьего стабилизатора, и, следовательно, увеличениетокаотдаваемого этим стабилизатором в нагрузку. Последнее вызываетизменение сигнала на выходе датчика тока 13 третьего стабилизатора.Детальный анализ работы устройствав установившемся режиме показывает,что при описанном способе управления,когда входные цепи дифференциальныхусилителей соединены в кольцо, любое изменение тока нагрузки или тока, отдаваемого в нагрузку бдним изстабилизаторов, приводит к равномерному распределению этого изменения покаждому из параллельно включенныхстабилизаторов.Предлагаемый способ, когда датчики тока 11-14 вырабатывают одинаковые сигналы при одинаковых токахв стабилизаторах, неприемлем при включении на общую нагрузку стабилизаторов с одинаковыми уровнями выходногонапряжения, но различной номинальноймощности. В этом случае распределение тока нагрузки по параллельновключенным стабилизаторам должно осуществляться пропорционально их выходным мощностям. Для получения такогораспределения достаточно преобразовать сигнал, пропорциональный току, отдаваемому стабилизатором вобщую нагрузку, в сигнал, пропорциональный падению напряжения на выходном сопротивлении регулятора,Для реализации такого способа параллельного включения (Фиг.2) между выходными зажимами датчиков тока 11-13 и первыми входами дифференциальных усилителей 29-31 включены устройства 35-37, преобразующие сигналы, пропорциональные токам каждого из стабилизаторов в сигналы, пропорциональные падениям напряжений на внутренних сопротивлениях соответствующих регуляторов. На выходах устройств 35-37 при номинальных то-ках каждого из стабилизаторов сигналы должны быть равны. Во всем остальном работа устройства на фиг.2 аналогична работе устройства на фиг,1. Если в качестве датчиком тока используются резисторы, то устройства фиг.1 и фиг.2 идентичны в том случае, ког-. да сопротивление резисторов выбраны пропорционально выходным сопротивлениям регуляторов так, что при номинальных выходных токах в каждом из стабилизаторов падения напряжения на указанных резисторах равны.Описанные схемы управления приме- нимы и для стабилизаторов с непре- рывным регулированием. При этом , суммарный сигнал с выходов суммирующих устройств 32-34 должен,необходимым образом изменять сопротивле ние по постоянному току соответствующих регулирующих элементов.Включение датчиков тока в последовательную цепь с регулирующими зле ментами всегда приводят к дополни- О тельным потерям мощности, В импульсных стабилизаторах постоянного напряжения этого можно избежать, если измерять падение напряжения на омических сопротивлениях дросселей ста . билизаторов. Поскольку эти сопротив- ления входят составной частью в выходные сопротивления регуляторов, то такое измерение по существу дает. сигнал, пропорциональный падению напря О жения на выходном сопротивлении регуляторов.Устройство, реализующее подобный способ, представлено на фиг.З, Здесь параллельно дросселям фицьтров 8-10 включены устройства 38-40, измеряющие падение напряжения на омических сопротивлениях дросселей. С выходов устройств 38-40 сигналы подаются на первые .входы дифференциальных усилителей 29-31, Принцип работы устройства фиг.3 идентичен работе. устройств фиг.1 и Фиг,2, однако отсутствие датчиков тока приводит к увеличению коэффициента полезного действия.Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает равномерную нагрузку параллельно включенных стабилизаторов, распределение выходкой мощности по стабилизаторам в соответствии с выходными мощностями каждого из 40 них и уменьшение потерь мощности,Формула изобретения1. Способ, управления параллельно включенными стабилизаторами постоянного напряжения, заключающийся втом, что в каждом иэ стабилизатороввыделяют сигнал, пропорциональныйвыходному току, который сравниваютс аналогичным сигналом последующегостабилизатора из ряда параллельновключенных, подученный сигнал суммируют с разностью выходного и опорного напряжений и суммарный сигналиспользуют для управления регулирующим элементом последующего стабилизатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что., с целью. обеспеченияравномерной нагрузки стабилизаторов,первый иэ ряда параллельно включенных стабилизаторов является последующим для последнего.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью распределения общей выходной мощности постабилизаторам в соответствии свыходнымимощностями каждого из них,сигналы, пропорциоанльные выходнымтокам каждого из стабилизаторов,преобразуют в сигналы пропорциональные падениям, напряжения на выходныхсопротивлениях соответствующих регуляторов.3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения потерь мощности в импульсныхстабилизаторах постоянного напряжения, для получения сигналов, пропорциональных падениям напряжения навыходных сопротивлениях регуляторов,измеряют падения напряжения на омических сопротивлениях дросселей соответствующих стабилизаторов.Источники информациипринятые во внимание,при экспертизе1Сборник фЭлектронная техникев автоматике", вып.9, М., "Советскоерадио", 1977, с.56-БО,2. Мкртчян Ж,А. Электропитаниеэлектронно-вычислительных машин.едакто каз 015 64 ВНИИПИ ГосуДар по делам из 113035, МоскваТираж 914 Подписноественного комитета СССР,обретений и открытий Ж, Раушская наб д, 4/ Филиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная,