RU1791929C

RU1791929C - Stabilized converter

Info

Publication number: RU1791929C
Application number: SU894760380A
Authority: RU
Inventors: Михаил Венеаминович Колоколов; Алла Федоровна Москвина
Original assignee: Научно-производственное объединение "Дальняя связь"
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1989-11-20
Publication date: 1993-01-30

Description

работы стабилизатора повышающего типа; затруднени с получением высокого качества выходного напр жени , обусловленные как однотактным принципом работы, так и частотно-импульсным способом регулировани .work stabilizer step-up type; difficulties in obtaining a high quality output voltage due to both a single-cycle principle of operation and a pulse-frequency control method.

Наиболее по технической сущности решением к йзобре/ению и прин тым за прототип вл етСйРустройство, представ- л ющеё Јобрй, стабилизированный преоб-. разоеател ьб питаниет ГбТТенератора тока. В его состав вход т полупроводниковый инвертор с выходным трансформатором и выпр мителем , частотно--зависймый элемент, представл ющий собой конденсатор, подключенный параллельно вторичной обмотке трансформатора, выходной фильтр, выполненный по Рюбразной LC-схеме, и блок управлени , включающий в себ сравнивающий релейный усилитель, элемент опорного напр жени , входы которого подключены к выходу выходного фильтра,и /датчик напр жени , входы которого под- .ключены к входу выпр мител . Выходы блока управлени соединены с управл ющими входами полупрйвбДНикоъогй инвертора.The most technical solution to use and adopted as a prototype is the SyRustroystvo, representing the Sobra, stabilized conversion. The disconnector is powered by a GBT current generator. It consists of a semiconductor inverter with an output transformer and a rectifier, a frequency-dependent element, which is a capacitor connected in parallel with the secondary winding of the transformer, an output filter made according to the Ryubraznoy LC-circuit, and a control unit including a comparison relay an amplifier, a reference voltage element, the inputs of which are connected to the output of the output filter, and / a voltage sensor, whose inputs are connected to the rectifier input. The outputs of the control unit are connected to the control inputs of a half-inverter low-voltage inverter.

Работа устройства основана на том, что при изменении тока нагрузки или входного тока генератора тока блок управлени йзме- .м ет частоту вырабатываемых им управл ющих импульсов таким образом, чтобы значение выходного напр жени оставалось посто нным. taK, при уменьшении тока нагрузки частота уг1р;айл ю щ й5Г импульсов увеличиваетс , увеличиваетс частота работы полупроводникового инвертора и увеличиваетс дол переменного тока, замыкающегос через частотно-зависимый элемент - конденсатор;The operation of the device is based on the fact that when the load current or the input current of the current generator changes, the control unit changes the frequency of the control pulses generated by it in such a way that the value of the output voltage remains constant. taK, with a decrease in the load current, the frequency U1R; the file of 5G pulses increases, the frequency of operation of the semiconductor inverter increases, and the fraction of alternating current closes through a frequency-dependent element - a capacitor;

Однако это устройство имеет следующие недостатки: частотный ггрйЯЦйП управлени приводит к по влению в выходном н а п р жен и и и з м е н ю щи х с п сг а стотё пульсаций, т.е. измен ющейс по частоте переменной составл ющей, что ухудшает качество выходного напрйжё нй ; датчик напр жени подключён не квШоду выходного фильтра, частотно-зависимому элементу, вследствие чего активное сопротивление дроссел выходного фильтра снижает точность стабилизации выходного напр жени ; чтотакж е ух дшаеткачество выходного напр жени ; ввиду нёйдёал бнбстй конденсатора , используемого в качестве частотно- зависимого элемента, в нем нар ду с реактивной рассеиваетс и активна мощность , что ухудшает КПД преобразовател .However, this device has the following disadvantages: the frequency control gain leads to the appearance in the output voltage and to replace the changing pulsations, i.e. a variable component that varies in frequency, which degrades the output voltage; the voltage sensor is connected not to the output filter voltage, to the frequency-dependent element, as a result of which the active resistance of the output filter interfering reduces the accuracy of stabilization of the output voltage; Also, the output voltage quality is good; Due to the non-ideal capacitance of the capacitor used as a frequency-dependent element, power is also dissipated in it along with reactive power, which worsens the efficiency of the converter.

Целью изобретени вл етс улучшение качества выходного напр жени при од- новременном увеличении КПДThe aim of the invention is to improve the quality of the output voltage while increasing the efficiency

стабилизированного преобразовател с nnj танием от генератора тока.stabilized converter with nnj current from the current generator.

Поставленна цель достигаетс тем, что в состав стабилизированного преобразовател с питанием от генератора тока, содер жащего двухтактный полупроводниковый инвертор с выходным трансформатором, выходной выпр митель, выходной фильтр и блок управлени , в состав которого вход тThis goal is achieved in that a stabilized converter powered by a current generator containing a push-pull semiconductor inverter with an output transformer, an output rectifier, an output filter and a control unit, which includes

дифференциальный и сравнивающий релейный усилители, датчик напр жени , и эле- мёнТопорного напр жени , подключенный своим выходом к одному из входов диффе- рейЦйальТ10ТО усилител , а входами - к выходу выходного фильтра, введен входной фильтр, содержащий входной конденсатор и дроссель, включенный последовательно в одну из входных шин, выходной фильтр выполнен в виде конденсатора, а в состав блока управлени дополнительно введены задающий генератор, формирователь пилообразного напр жени , счетный триггер, дифференциальный усилитель и два логических элемента ИЛИ, причем выход задающего генератора соединен с входом счетного триггера и с входом формировател пилообразного напр жени , входы датчика напр жени подключены параллельно конденсаторудыходного фильтра, на второйdifferential and comparing relay amplifiers, a voltage sensor, and a reference voltage element, connected by its output to one of the inputs of the differential T10TAL amplifier, and by inputs to the output of the output filter, an input filter is introduced containing an input capacitor and a choke, connected in series to one of the input buses, the output filter is made in the form of a capacitor, and a control oscillator, a sawtooth voltage shaper, a counting trigger, a differential amplifier, and two logical elements OR, with the output of the master oscillator connected to the input of the counting trigger and to the input of the sawtooth voltage former, the inputs of the voltage sensor are connected in parallel to the condensate-output filter, to the second

вход дифференциального усилител включен выход датчика напр жени , его выход соединён с первым входом сравнивающего релейного усилител , второй вход которогоthe differential amplifier input includes the voltage sensor output, its output is connected to the first input of the comparative relay amplifier, the second input of which

соединен с выходом формировател пилообразного напр жени , выход соединен с первыми входами логических элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с Q и Q-выходами счетного триггера, а выходы - с управл ющими входами двухтактного полупроводникового инвертора .connected to the output of the sawtooth voltage driver, the output is connected to the first inputs of the OR logic elements, the second inputs of which are connected respectively to the Q and Q outputs of the counting trigger, and the outputs are connected to the control inputs of the push-pull semiconductor inverter.

ЭтЬ позюлйло улучшить качество выходного напр жени как за счет исключени изменени частоты преобразовани , так иThis way to improve the quality of the output voltage both by eliminating the change in the conversion frequency, and

за счет исключени элементов, не охваченных петлей обратной св зи. Кроме того, исключение частотно-зависимого элемента на выходе инвертора, а значит, неизбежных потерь на нем, позволило повысить КПДby eliminating elements not covered by the feedback loop. In addition, the exclusion of the frequency-dependent element at the output of the inverter, and hence the inevitable loss on it, made it possible to increase the efficiency

предлагаемого устройства.the proposed device.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого стабилизированного преобразовател с питанием от генератора тока; на фиг. 2 и 3 - эпюры токов и напр жений в различных узлах стабилизированного преобразовател ,. Он состоит из двухта ктното полуп ровод- никового инвертора 1, состо щего из двух ключевых транзисторов 2 и 3 и выходногоIn FIG. 1 shows a diagram of the proposed stabilized converter powered by a current generator; in FIG. 2 and 3 - diagrams of currents and voltages in various nodes of a stabilized converter,. It consists of a two-phase one-wire semi-conductor inverter 1, consisting of two key transistors 2 and 3 and an output

трансформатора 4, имеющего первичнуюtransformer 4 having a primary

обмотку 5 со средней точкой 6 и вторичную обмотку 7 со средней точкой 8. Средн точка 6 первичной обмотки-5 трансформатора 4 вл етс одним из входов 9 питани полупроводникового инвертора 1, вторым входом 10 питани которого вл ютс соединенные вместе эмиттеры ключевых транзисторов 2 и 3. Их коллекторы соединены с началом и концом первичной обмотки 5 трансформатора 4, а базы вл ютс управл ющими входами 11 и 12 полупроводникового инвертора 1. Начало и конец вторичной обмотки 7 и,ее средн точка 8 вл ютс выходами полупроводникового инвертора 1, к которым подключен выпр митель 13, состо щий из диодов 14 и 15, к выходу выпр мител подключен выходной фильтр, представл ющий собой конденсатор 16. К выходным зажимам 17 и 18 преобразовател , соединенным с выводами конденсатора 16 выходного фильтра, подключаетс нагрузка 19.winding 5 with a midpoint 6 and a secondary winding 7 with a midpoint 8. The midpoint 6 of the primary winding-5 of transformer 4 is one of the inputs 9 of the power supply of the semiconductor inverter 1, the second input 10 of which are the emitters of the key transistors 2 and 3 connected together Their collectors are connected to the beginning and end of the primary winding 5 of transformer 4, and the bases are the control inputs 11 and 12 of the semiconductor inverter 1. The beginning and end of the secondary winding 7 and, its midpoint 8 are the outputs of the semiconductor inverter and 1, to which a rectifier 13 consisting of diodes 14 and 15 is connected, an output filter, which is a capacitor 16, is connected to the output of the rectifier. A load is connected to the output terminals 17 and 18 of the converter connected to the terminals of the capacitor 16 of the output filter nineteen.

Преобразователь питаетс от генератора 20 тока, который соединен с входными зажимами 21, 22. Между входными зажимами 21, 22 преобразовател и входами 9, 10 полупроводникового инвертора 1 включен входной фильтр 23, представл ющий собой последовательно включенный в первую входную шину 21-9 дроссель 24 и включенный параллельно генератора 20 тока конденсатор 25. К управл ющим входам 11, 12 полупроводникового инвертора 1 подключены выходы блока 26 управлени . Он состоит из логических элементов 27, 28 ИЛИ, выходы Которых вл ютс выходами блока 26 управлени , счетного генератора 29, сравнивающего релейного усилител 30, формировател 31 пилообразного напр жени , дифференциального усилител 32, задающего генератора 33, элемента 34 опорного напр жени , и датчика 35 напр жени . Входы элемента 34 опорного напр жени и датчика 35 напр жени соединены с выходными зажимами 17,18 стабилизированного преобразовател .The converter is powered by a current generator 20, which is connected to the input terminals 21, 22. Between the input terminals 21, 22 of the converter and the inputs 9, 10 of the semiconductor inverter 1, an input filter 23 is included, which is a choke 24 connected in series to the first input bus 21-9 and a capacitor 25 connected in parallel with the current generator 20. The outputs of the control unit 26 are connected to the control inputs 11, 12 of the semiconductor inverter 1. It consists of OR gates 27, 28, the outputs of which are the outputs of the control unit 26, the counting generator 29, comparing the relay amplifier 30, the sawtooth voltage generator 31, the differential amplifier 32, the driving generator 33, the reference voltage element 34, and the sensor 35 voltage The inputs of the reference voltage element 34 and the voltage sensor 35 are connected to the output terminals 17,18 of the stabilized converter.

Стабилизированный преобразователь с питанием от генератора тока работает следующим образом.A stabilized converter powered by a current generator operates as follows.

Задающий генератор 33 запускает формирователь 31 пилообразного напр жени и счетный триггер 29, работающий в режиме делени на два. Пилообразное напр жение поступает на один из входов сравнивающего релейного усилител 30. На второй вход релейного усилител 30 поступает напр жение обратной св зи с выхода дифференциального усилител 32, которое вл етс усиленной разницей опорного и выходного напр жений. На выходе релейного усилител 30 образуетс последовательность пр моугольных импульсов, длительность которых зависит от напр жени обратной св зи. Эта последовательность импульсов логиче- 5 ски складываетс элементами 27 и 28 ИЛИ с последовательност ми выходных импульсов с 0 и Q выходов счетного триггера 29.The master oscillator 33 starts the sawtooth voltage generator 31 and the counting trigger 29 operating in a split mode. A sawtooth voltage is applied to one of the inputs of the comparison relay amplifier 30. A feedback voltage is supplied to the second input of the relay amplifier 30 from the output of the differential amplifier 32, which is the amplified difference between the reference and output voltages. At the output of the relay amplifier 30, a series of rectangular pulses is formed, the duration of which depends on the feedback voltage. This sequence of pulses is logically 5 added by the elements 27 and 28 OR with sequences of output pulses from 0 and Q outputs of the counting trigger 29.

На выходах элементов 27 и 28 образуютс управл ющие импульсы, сдвинутые другAt the outputs of the elements 27 and 28, control pulses are generated, shifted by each other

0 относительно друга на 180°, длительность которых измен етс от Т/2 до Т, Во врем совпадени управл ющих импульсов одновременно открыты оба транзистора 2 и 3 усилител Т мощности. При этом через каж5 дый транзистор течет половина тока источника 20 тока. В этом врем диоды 14, 15 выпр мител 13 закрыты и идет разр д ем кости 16 на нагрузку. В то врем , когда управл ющий импульс поступает на один из0 relative to each other by 180 °, the duration of which varies from T / 2 to T. During the coincidence of the control pulses, both transistors 2 and 3 of the power amplifier T are simultaneously open. In this case, half the current of the current source 20 flows through each transistor. At this time, the diodes 14, 15 of the rectifier 13 are closed and the discharge of the bone 16 is under load. At a time when the control pulse arrives at one of

0 транзисторов усилител мощности, ток через тр анзи стор скачком возрастает до номинального тока источника 20, по вл етс напр жение на обмотках трансформатора 4, открываетс соответствующий диод выпр 5 мител 13 и происходит зар д конденсатора 16. Обратна св зь работает таким образом, что при увеличении нагрузки врем одновременного открыти транзисторов 2 и 3 уменьшаетс ,; что приводит к увеличению0 transistors of the power amplifier, the current through the transistor increases abruptly to the rated current of the source 20, the voltage appears on the windings of the transformer 4, the corresponding diode rectifier 5 of the meter 13 opens and the capacitor 16 is charged. The feedback operates so that as the load increases, the simultaneous opening time of the transistors 2 and 3 decreases,; leading to an increase

.0 времени зар да конденсатора 16 и соответственно поддержанию посто нства выходного напр жени . Входной фильтр 23, состо щий из конденсатора 25 и дроссел 24)исключает скачки напр жени на выход5 ных зажимах источника 20 тока. ;- Ф о р м у л а и з о б ре т е н и .0 charge time of the capacitor 16 and, accordingly, maintaining the output voltage constant. The input filter 23, consisting of a capacitor 25 and a throttle 24) eliminates voltage surges at the output5 terminals of the current source 20. ; - Formula and zobretten and

Стабилизированный преобразователь, содержащий двухтактный инвертор с выходным трансформатором, к вторичной об0 мотке которого через выпр митель подключены выходные выводы устройства, параллельно которым подключен выходной фильтрующий конденсатор, входной фильтр, включающий в себ входной кон5 денсатор и дроссель, включенный последовательно в цепи питани Двухтактного инвертора, и блок управлени , включающий в себ дифференциальный усилитель, источник опорного напр жени , датчик выходно0 го напр жени , задающий генератор, генератор пилообразного напр жени , выход задающего генератора соединен с входами соответственно счетного триггера и генератора пилообразного напр жени , от5 л и ч а ю щи и с тем, что, с целью расширени функциональных возможностей путем обеспечени работоспособности при питании от источника тока, выход компаратора соединен с первыми входами логических элементов ИЛИ, вторые входы которыхA stabilized converter containing a push-pull inverter with an output transformer, to the secondary winding of which are connected the output terminals of the device, in parallel with which is connected an output filtering capacitor, an input filter including an input capacitor and a choke connected in series to the power supply circuit of a push-pull inverter, and a control unit including a differential amplifier, a reference voltage source, an output voltage sensor, a driving generator, a generator the sawtooth voltage, the output of the master oscillator is connected to the inputs of the counter trigger and the sawtooth generator, respectively, from 5 volts and so that, in order to expand the functionality by ensuring operability when powered by a current source, the comparator output is connected with the first inputs of OR gates, the second inputs of which

соединены соответственно с пр мым и т- верснЬ1мвУ бдам г;1сч1 нбт триггера, а ихconnected respectively to the direct and t-versb1mvU bdam g; 1 sc1 nbt of the trigger, and their

88

выходы - управл ющими входами двухтактного инвертора.outputs - control inputs of a push-pull inverter.

-;« 13 -.- ..---- -- ; - - -;" thirteen -.- ..---- -- ; - -