SU1166083A1 - Устройство дл питани нагрузки - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ , содержащее нестабилизированный источник ограниченной мощности , выходом через последовательно включённые ключевой элемент и DLC-фнпьтр соединенный с выходными клеммами, и щиротно-импульсный модул тор , входом через датчик напр жени  подсоединенный к выходным клеммам, а выходом подключенный к управл ющему выводу ключевого элемента, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  массы и габаритов при большой кратности изменени  тока нагрузки, в него введены однополупериодный выпр митель , дополнительный фильтр и преобразователь напр жени  в частоту, выходна  величина которого пропорциональна корню квадратному из входной, . дроссель DLC-фильтра снабжен дополнительной обмоткой, а широтно-импульсный модул тор - входом синхронизации , причем вход однополупериодного выпр мител  подключен к дополнительной обмотке дроссел  выходноVO го фильтра, а его выход через указанные дополнительный фильтр и преобразователь напр жени  в частоту соединен с входом синхронизации широтно-импульсного модул тора.

Description

Изобретение относитс  к автономным системам электроснабжени  и может быть.использовано, при проектировании устройств д{1  неравномерной нагрузки от источников ограниченной мощности..

Известно устройство дл  питани  нагрузки от источника ограниченной -мощности, содержащее ключевой стабилизатор напр жени , в котором цепи управлени  ключевых элементов подключены к выходу широтно-импульсного модул тора, работающего при неизменной частоте модулируемых импульсов 1.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство , содержащее источник ограниченной мощности, выходом через последовательно включенные ключевой эле- мент и DLC-фильтр соединенный с выходными клеммами, и широтно-импульсный модул тор, входом через датчик напр жени  подсоединенный к выходным клеммам, а выходом подключенный к управл ющему входу ключевого элемента г.

Недостатком известных устройств  вл ютс  завышенные массы и габариты в услови х, когда ток нагрузки измен етс  в широком диапазоне,, вследствие недоиспользовани  ключевы элементов и радиаторов к .ним при малых значени х тока нагрузки и элементов выходного фильтра при боль ших токах, так как при малых токах нагрузки напр жение источника ограниченной мощности максимально. Исход  из этой длительности и заданных требований по пульсаци м, рассчитывают выходной фильтр. При больших значени х тока нагрузки напр жение источника ограниченной мопщости сильно уменьщает  . С целью поддержани  неизменного напр жени  на нагрузке длительность паузы между импульсами уменьшают. При посто нной частоте пульсации станов тс  намного меньше допустимых, а фильтр - черезмерным. В это же врем  ключевые элементы и радиатор к ним черезмерны при малых токах нагрузки. Избыточные масса и габариты фильтра при больших нагрузках и ключевых элементов с. радиаторами при малых нагрузках вызывают ухудшение массогабаритных показателе известных устройств дл  питани  нагрузки .

Цель изобретени  - уменьшение массы и габаритов устройства дл  питани  нагрузки при большой кратност изменени  тока нагрузки.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  питани  нагрузки, содержащее нестабилизиро- ванный источник ограниченной мощности , выходом через последовательно включенные ключевой элемент и DLCфильтр соединенный с выходными клеммами, и широтно-импульсный модул тор , входом через датчик напр жени  подсоединенный к выходным клеммам, а выходом подключенный к управл ющему выводу ключевого элемента , введены однополупериодный выпр митель , дополнительный фильтр и преобразователь напр жени  в частоту , выходна  величина которого пропорциональна корню квадратному

из входной, дроссель DLCфильтра снабжен дополнительной обмоткой, а широтно-импульсный модул тор - входом синхронизации, причем вход однополупериодного выпр мител  подключен к дополнительной обмотке дроссел  выходного фильра , а его выход через указанные дополнительный фильтр и преобразователь напр жени  в частоту соединен входом синхронизации широтно-импульсного модул тора.

Благодар  этому в устройстве производитс  автоматическа  подстройка частоты широтно-импульсного модул тора по мере изменени  тока нагрузки . При мальк токах частота максимальна и необходимость в завьш1енных массе и габаритах фильтра отпадает. При увеличении нагрузки частота уменьшаетс  таким образом, чтобы пульсации выходного напр жени  оставались неизменными. Одновременно ключевые элементы и радиаторы частично разгружаютс  от частотных ifoтерь , в св зи с чем их масса и габариты также могут быть снижены.

На чертеже показана принципиальна  схема, предлагаемого устройства.

Источник 1 ограниченной мощности подключен к нагрузке 2 через импульный стабилизатор напр жени , содержщий ключевой элемент З.и выходной DLC-фильтр, образованный дросселем 4, блоком 5 конденсаторов и блоком 6 диодов. Основна  обмотка дроссел  4 выходного фильтра включена ме адУ блоком 3 и нагрузкой 2. Управл ющий вывод ключевого элемента 3 соединен с выходом широтно-импульсногр модул тора 7, подключенного к да тчику 8 напр жени  на нагрузке 2, Устройств снабжено однополупериодным выпр мителем 9, дополнительным фильтром 10 и преобразователем 11 напр же,ни  в частому, выходна  частота которог пропорциональна корню квадратному из входного, напр жени , что допуска етс , например, включением в его состав охваченных обратной св зью интегратора 12 и релаксационного FB нератора 13. Однополупериодный выпр митель 9 входом подключен к дополнительной обмотке 14 дроссел , а выходом - к входу синхронизации широтно-импульсного модул тора 7 через дополнительный фильтр 10 и преобразователь 11. . Устройство работает следующим об разом.. При малой нагрузке, так как напр жение источника 1 максимально, силовой ключ 3 работает с минимальным коэффициентом заполнени  1 ( длительность импульса минимальна). С увеличением тока нагрузки напр жение источника ограниченной Мощности уменьшаетс , а t растет. При этом наводимое в дополнительной обмотке 14 дроссел  4 напр жение выпр мл етс  выпр мителем 9, фипьтруетс  в дополнительном фильтре 10 и подво .дитс  к входу преобразовател  11, Вы пр митель 9 включен таким образом, что напр жение на его вьжрде сущест . вует лишь при разомкнутом состо нии ключевых элементов блока 3. Тогда на входе преобразовател  11 существует напр жение фильтра 10, св занное с напр жением и„ на на . грузке выражением , (1-ta)U, (1) где Кд - коэффициент передачи дроссел  по напр жению определ емый соотношением витков силовой и дополнительНой обмоток дроссел . Преобразователь 11 квадратного корн  из величины посто нного напр .жени  в частоту может быть реализован , например, с помощью интегратора 12 и релаксационного генератора 13. Интегратор 12 обеспечивает данное интегрирование выходного напр жени  фильтра 10. . При достижении выходным напр жением интегратора 12 определенного порогового значени  релаксационный генератор формирует импульс управлени  на широтно-импульсный модул тор 7 и импульс обратной св зи на интегратор 12, устанавливающий интегратор в исходное положение, например, уменьша  скачком его выходное напр жение до нул . Процессы повтор ютс  и на выходе релаксационного генератора 13 формируютс  импульсы.управлени , период следовани  которых зависит от t, т.е. от величины тока нагрузки. Импульс управлени  формируетс  при равенстве выходного напр жени  интегратора пороговому значению и„ор, т.е. при кЛ(1-Ц) - (2) Следовательно, частота f следовани  имрульсов управлени , т.ё. частота широтно-импульсного модул тора, определ етс  выражением КЧТ,(3) -f Благодар  такому закону изменени  частоты, амплитуда пульсаций выходного напр жени  сохран етс  посто нной в широком диапазоне изменени  тока нагрузки и имеет величину, равную амплитуде пульсаций при максимальном токе нагрузки,- т.е. наименьшую из Bdex возможных значений. Амплитуду пульсаций напр жени  на нагрузке можно выразить формулой Й.W амплитуда пульсаций тока в обмотке дроссел  выходного фиНьтра; емкость блока 5 конденсаторов фильтра. При этом (1-t ) Lf - де L - индуктивность дроссел  силового фипьтра. Из формул (4) и (5) получим: f- EUlkl/АЛ LC . Так как. величины Цц, L и С пото нны , то посто нство при изменении l/K (т.е. при изменении потребл емого нагрузкой тока) можно достичь изменением частоты по закону; f-Kjl-tH , nifec . При сравнении формул (3) и (7) видно, что закон изменени  частоты 60836 реализованный в предлагаемом устрой стве, соответствует закону изменени  частоты, при котором достигаетс  неизменна  амплитуда пульсаций выходного напр жени . Соответствующим . выбором параметров дополнительного фильтра, интегратора и релаксационного генератора можно достичь заданной стабильности пульсаций, снизив расчетные массу и габариты фильтра.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ, содержащее нестабилизированный источник ограниченной мощности, выходом через последовательно включённые ключевой элемент и DLC-фильтр соединенный с выходными клеммами, и широтно-импульсный модулятор, входом через датчик напряжения подсоединенный к выходным клеммам, а выходом подключенный к управляющему выводу ключевого элемента, отличающееся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов при большой кратности изменения тока нагрузки, в него введены однополупериодный выпрямитель, дополнительный фильтр и преобразователь напряжения в частоту, выходная величина которого пропорциональна корню квадратному из входной, дроссель DLC-фильтра снабжен дополнительной обмоткой, а широтно-импульсный модулятор - входом синхронизации, причем вход однополупериодного выпрямителя подключен к дополнительной обмотке дросселя выходного фильтра, а его выход через указанные дополнительный фильтр и преобразователь напряжения в частоту соединен с входом синхронизации широтно-импульсного модулятора.

   rn.SU .1166083