SU1157533A1 - Многозвенный импульсный стабилизатор - Google Patents

Abstract

МНОГОЗВЕННЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР, содержащий N силовых  чеек, входом подключенных к входному выводу, а вьпсодом - к общему сглаживающему фильтру и выходному выводу, усилитель обратной св зи, входами соединенный с выходным выводом и источником опорного напр жени , задающий генератор, кажда  силова   чейка состоит из включенных последова тельно между входом и выходом силового ключа и первого диода, обща  точка которых через дроссель соединена с общим вьшодом, широтно-импульсного модул тора, управл ющий вход которого соединен с выходом усилител  обратной св зи, выход - с управл ющим входом силового ключа, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  стабилизатора, повышени  надежности его и расширени  функциональных возможностей, он снабжен об1цим конденсатором и общим резистором , в каждую силовую  чейку введены компаратор, выход которого соединен с синхронизирующим входом широтно-импульсного модул тора, дифференцирующа  цепь, соединенна  одним выводом с выходом компаратора, ключ, управл ющий вход которого соединен с другим выводом дифференцирующей цепи, а выход - с первым входом компаратора, второй диод, соединенный с точкой соединени  силового ключа и дроссел , первый резистор , соединенный одним концом с вторым диодом, ограничитель напр жени , соединенный с другим выводом перво (Л го резистора, третий диод, подключенный к точке соединени  первого резистора и ограничител  напр жени , конденсатор и второй резистор, подключенные к третьему диоду и второму входу компаратора, четвертый диод, включенный между третьим диодом , вторым входом компаратора и ел ел входом ключа, причем все первые входы компараторов всех силовых  чеек объединены и подключены к общему оо со конденсатору и через общий резистор к выходу задающего генератора.

Description

1

Изобретение относитс  к электро технике и может быт7э применено при создании стабилизированных источников напр жени  посто нного тока.

Известен многофазный импульсньШ стабилизатор, содержащий N силовых  чеек, подключенных к общему источнику питани  и включающих в себ  силовой ключ, дроссель, диод, соединенный с общим дл  всех силовых  чеек сглаживаюгщм фильтром и нагрузкой , усилител обратной св зи и источник опорного напр жени , широтно-нмпу ьсные модул торы но числу силовых  чеек, выходы которых соединены с.управл ющими входами силовых ключей, задающий генератор J,

Однако этот стабщ-шзатор не обеспечивает одинакового временного сдвига между всеми силовыми  чейками, поскольку величина этоГо сдвига непосто нна и зависит как от параметров цепей широтно-импульсных модул торов , так и от режима работы стаби.|лизатора . Следствием этого  вл етс  неполное устранение низкочастотных составл ющих из спектра выходного тока, которое имеет место при полной симметрии фаз работы силовых  чеек, что требует лучшей фильтрации выходного напр жени  и увеличени  габаритов фильтров. Кроме того, стабилизатор имеет низкую надежность, поскольку при отказе одной из силовых  чеек останавливаетс  и следующа  за ней.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  мно гозвенный импульсный стабилизатор, содержа дий N силовых,  чеек, входом подключенных к входному выводу, а , - к общему сглаживающему фильтру и выходному выводу, усили- . тель обратной св зи, входами соединенный с выходным выводом и источником опорного напр жени , задающий генератор, кажда  силова   чейка состоит из включенных последовательно между входом и выходом силового 1сгаоча и первого диода, обща  точка которых через дроссель соединена с общим выводом, широтно-импульсный модул тор, управл ющий вход которого соединен с вь1ходом усилител  обрат- ной св зи, а выход - с управл ющим входом силового ключа.

Такой стабилизатор обеспечивает .равномерное распределение работы

5332

силовых  чеек по времени, что обеспечивает минимальные, пульсации выходного тока, а также сохран ет работоспособность при отказах отдельных силовых  чеек C2J.

Однако известный стабилизатор имеет очень сложную систему управлени , подавл ющее большинство отказов элементов которой не обнаруживаютс  и не парируютс , что приводит либо к отказу всего стабилизатора, либо к по влению на выходе низкочастотных составл ющих с частотой работы одной силовой  чейки . Кроме того, известный стабилизатор обладает ограниченными функциональными возмолсност ми в части наращивани  числа силовых  чеек, которому преп тствует сложность, структурна  неоднородность и большое число св зей

част ми распределител , относ щимис  к разным силовым  чейкам. Таким образом, недостатками известного Стабилизатора  вл ютс  сложность, низка  надежность и ограниченные функцнональные возможности.

Целью изобретени   вл етс  упрощение , повышение надежности и расширение функциональных возможностей стабилизатора за счет простоты наращива-

ни  числа силовых  чеек, повьшени  надежности вследствие уменьшени  количества возможных отказов элементов , вызывающих полный отказ стабилизатора или повьпиение пульсаций,

Поставленна  цель достигаетс  тем, что многозвенный импульсный стабилизатор , содерлсащий N силовых  чеек, входом подключенных к входному выводу , а выходом - к общему сглгикивающему фильтру и выходному выводу,

усилитель обратной св зи, входами соединенный с выходным вьгеодом и источником опорного напр жени , задающий генератор, кажда  силова   чейка состоит из включенных последовательно мелоду входом и выходом силового ключа и первого диода, обща  точка которых через дроссель соединена с общим выводом широтно-импульсного модул тора , управл ющий вход которого соединен с выходом усилител  обратной св зи, выход - с управл ющим входом силового ключа, снабжен общим конденсатором и общим резистором, в каждую силовую  чейку введены компаратор , выксуц которого соединен с синхронизирующим входом широтно-импульс ного модул тора, диф({)еренцирующа  цепь, соединенна  одним выводом с выходом компаратора, ключ, управл ющий вход которого соединен с другим выводом дифференцирующей цепи, а выход с первым входом компаратора второй диод, соединенный с точкой соединени  силового ключа и дроссел , резистор, соединенный одн концом с вторым диодом, ограничитель напр жени , соединенньй с другим выводом первого резистора, третий диод, подключенный к точке соединен первого резистора и ограничител  напр жени , конденсатор и второй резистор , подключенные к третьему диоду и второму входу компаратора, четвертьй диод, включенный между третьим диодом, вторым входом компаратора и входом ключа, причем все первые входы компараторов всех силовых  чеек объединены и подключены к общему конденсатору и через общий резистор к выходу задающего генера тора. На чертеже приведена структурна  схема многозвенного импульсного ста билизатора. Предложенньй стабилизатор содержит N силовых  чеек 1, подключенных к входному выводу и включающих В себ  силовой ключ 2, дроссель 3, первый диод 4, соединенный с силовым ключом 2 и дросселем 3, а также с общим дл  всех силовых  чеек I сглаживающим фильтром 5 и выходным выводом 6, усилитель 7 обратной св зи , входами соединенный с сглаживаю щим фильтром 5 и выходным выводом, а также с источником 8 опорного напр жени , широтно-импульсный модул тор 9, управл ющий вход которого подключен к выходу усилител  7 обратной св зи, а выход - к управл ющ му входу силового - ключа 2, задающий генератор 10, общий дл  всех силовых  чеек 1. Кроме того, кажда  силова   чейка 1 содержит компаратор 11, выход которого соединен с синхронизирующим входом широтно-импульсного -модул тора, дифференцирую щую цепь 12, соединенн то одним выво oм с выходом компаратора 11, ключ 1 управл ющий вход которого соединен с другим выводом дифференцирующей цепи 12, а выход - с первым входом компаратора, второй диод 1А, соединенный с точкой соединени  силового ключа 2 и дроссел  3, первый резис334 тор 15, соединенный одним выводом с вторым диодом 1А, ограничитель 16 напр жени , соединенный с другим вывс дом первого резистора 15, третей диод 17, подключенный к точке соединени  первого резистора 15 и ограничител  16 напр жени , конденсатор 18 и второй резистор 19, подключенные к третьему диоду 17 и второму входу компаратора 11, четвертый диод 20, включенный между третьим диодом 17, конденсатором 18, вторым резистором 19, вторым входом компаратора 11 и входом ключа 13, причем все первые входы компараторов 11 всех силовых  чеек 1 объединены и подключены к общему конденсатору 21 и через общий резистр 22 к выходу задающего генератора 10. Многозвенный импульсньй стабилизатор работает следую1дим образом, При подаче напр жени  питани  начинает работать задающий генератор 10, и поскольку конденсаторы 18 всех силовых  чеек 1 разр жены, обрабатывают одновременно все силовые  чейки , На выход устройства начинает поступать энерги , конденсаторы 18 зар жаютс  до напр жени  ограничени  ограничител  16 напр жени  через второй и третий диоды 14 и 17, резистор 15 и включенный силовьш ключ 2 от источника питани . Напр жение, ограничени  питани  выбираетс  таким, чтобы бьто несколько больше максимальной амплитуды импульсов синхронизации на общем конденсаторе 21, что исключит возможность повторного срабатывани  компараторов I1 и ЛОЖНОГО запуска широтно-импульсных модул торов, по окончании первого импульса с выхода которых силовые ключи 2 закрываютс  и начинаетс  разр д конденсаторов 18 на резистор 19. Напр жение на вторых входах компараторов 11 уменьшаетс , увеличива  чувствительность компараторов. По приходе очередного импульса с выхода задающего генератора 10, который, проход  через интегрирующую цепь из общего резистора 22 и общего конденсатора 21, приобретает пологий передний фронт. Первым срабатывает компаратор той силовой  чейки, напр жение на конденсаторе 18 которой имеет минимальную величину. Сработавший компаратор 11 запускает соответствующий широтно-импульсньй модул тор.

который в свою очередь открывает силевой ключ 2;. При этом одновременно фронт выходного сигнала компарато ра 11, проход  через дифференцирующую цепь, превращаетс  в короткий импульс, на некоторое врем  открывающий ключ 13, который гасит синхроимпульс . Остальные силовые  чейки не срабатывают, так как имеют большое напр жение на конденсаторе 18, и поскольку импульс гаситс , то он не достигает уровн  их срабатывани . В сработавшей силовой  чейке конденсатор 18 вновь зар жаетс  до напр жени  ограничени , в то врем  .как на остальных оно остаетс  прежним , поэтому в следующий такт срабатьюает следующа   чейка, имеюща  йинимальное напр жение на конденсаторе 18. Таким образом, все  чейки работают по одиирчке, строго поочередно . Энерги , передаваема  чере силовые ключи 2, дроссели 3 и диоды 4 в виде импульсов тока, которые сглаживаютс  фильтром 5, поступает на выходные выводы 6, при этом напр жение на нагрузке измер етс  усилителем 7 обратной св зи, путем сравнени  с опорным напр жением источника 8, выходной сигнал его управл ет режимом работы широтно-импульсного модул тора 9, поддержива  выходное напр жение посто нным.

При отказе одной из силовых  чеек напр жение иа дросселе пропадает, что приводит к полному разр ду конденсатора 1В этой  чейки, и диод 20 получает возможность шунтиру  вход ключа 13, преп тствовать его окрытию и гашению им синхроимпульса . Поэтому синхроимпульс получает возможность расти дальше до того момента, когда он сравн етс  с напр жением в конденсаторе 18, минималном из оставшихс  исправных силовых  чеек. Эта  чейка срабатывает, заменив отказавшую, далее процесс продолжаетс  аналогично описанному. Технико-экономическа  эффективность многозвенного импульсного стабилизатора заключаетс  в том, что он значительно проще, что позвол ет выиграть в габаритах и соответственно в стоимости стабилизатора. Одновременно возрастает надежность, причем не только от уменьшени  числа элементов, но и от устранени  св зей в разрыв которых включаютс  силовые  чейки и обрыв которых ведет к полному отказу. Надежность устройства зьше еще и потому, что оно обладает {ебольшим числом элементов, отказ которых ведет к полному отказу устройства . Кроме того, устройство обладает также и расширенными функционiaJ ьными возможност ми за счет того что все  чейки совершенно идентичны друг другу и допускают очень простое объединение в многозвенный импульсны стабилизатор с любым числом  чеек, возможность такого изменени  числа  чеек и  вл етс  новой функцией. Весьма существенно также и ть, что подключать и отключать новью  чейки можно даже в процессе работы, это особенно ценно дл  тех устройств, которые должны длительное врем  работать без перерыва и обслуживание которых должно Производитьс  без выключени .

Claims (1)

1. МНОГОЗВЕННЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР, содержащий N силовьк ячеек, входом подключенных к входному выводу, а выходом - к общему сглаживающему фильтру и выходному выводу, усилитель обратной связи, входами соединенный с выходным выводом и источником опорного напряжения, задающий генератор, каждая силовая ячейка состоит из включенных последова' тельно между входом и выходом силового ключа и первого диода, общая точка которых через дроссель соединена с общим выводом, широтно-импульсного модулятора, управляющий вход которого соединен с выходом усилителя обратной связи, выход - с управляющим входом силового ключа, отличающийся тем, что, с целью упрощения стабилизатора, повышения надежности его и расширения функциональных возможностей, он снабжен общим конденсатором и общим резистором, в каждую силовую ячейку введены компаратор, выход которого соединен с синхронизирующим входом широтно-импульсного модулятора, дифференцирующая цепь, соединенная одним выводом с выходом компаратора, ключ, управляющий вход которого соединен с другим выводом дифференцирующей цепи, а выход - с первым входом компаратора, второй диод, соединенный с точкой соединения силового ключа и дросселя, первый резистор, соединенный одним концом с вторым диодом, ограничитель напряжения, соединенный с другим выводом первого резистора, третий диод, подключенный к точке соединения первого резистора и ограничителя напряжения, конденсатор и второй резистор, подключенные к третьему диоду и второму входу компаратора, четвертый диод, включенный между третьим диодом, вторым входом компаратора и входом ключа, причем все первые входы компараторов всех силовых ячеек объединены и подключены к общему конденсатору и через общий резистор к выходу задающего генератора.