SU1372314A1 - Ключевой стабилизатор - Google Patents

Description

Hf.ix .( 1и irroport ii Г ретьего двух- вход1.|:,1л -зиемеитоп II, вторые нходы 1.; о тор ,(. : : оецине ИЫ и подключены к оц- HOMV iu,i.,-n -. j- Г1 И1 герп 5 С-вход кото- poi f 1: .,.;i4e4 1,; раилпющему ихсщу

- -

137231 4

преобразовател  временных интервалов , при этом другой выход D-тригге- ра и выход трехвходового элемента И подключен соответственно к выходам (треобразовател  временных интервалов.

ll3otiiiCTi.Mine относитс  к тлектро- текиики, и частности к вторичшлм ис- точ})иклм 1гитп и , И можвт быть ис- поль 1( .ИЛИ габигшзации ni.icoKoro ypoiniM пос (.1Я1)ногс5 напр жени  дл 

па  оич 11,1х видов СВЧ--электровакуумных чрипорлп. 11рк-гро1п|ь|х микроскопов, (.ото- к-кттчл чих vMno;«HTO4eH Б рпзлич ИЕ.гх |::лпи11Тихиичгских угтройсгнах,

l,i:, и юПро (.л(и  -- погд:ицоцис ста- би.ты . icTiT чылпдипго 1- апр жени  ста-. ri iip ч .

. j iiiii , 1 I р1 лс тп вле на стр уктурна ( -yiJM, np. iiiiapiieMOfo стаби.ничатора и т фчг, 2 - эчектрическа  сх.ема од- ипго из и риап гог- преобразовательной чче чсч; .1 фич . 1 - тчекгрическа  : ;- - 1л : :uiopo И napiicUiTOB ключевого U-г i ,;.:i ; фиг, - ппект)ичес- :.,-,, г/емг гпь. оС П човптеч  временных иг I i l i 1 ;ч,1 R :; It- i;iiyx преобр-ззоиатепь- чьг; ,14. t г:   . i -- стр .ч; турна 

;.. I ; .р.: М ; r;i:| I .-, 9 ;, Л :1 ГСЧО

paToj .i, iM фи ; (i - пиоры чаприисечий моси::м1 И . i)a6ory ycTfjofK Tiia при Г .; ЧрС.:Г:0)ПЗ{11;;П о ЧЬНМл 44t-C4

N 2.

С . 1 о и ч и ) а т (Т 1) (ipi 1 г , 1) с оде рж ит ; .-i I РЛ1.ЧЫС  чслпл 1-5. кажда

из 1|1П ,:-ОИТ из 11 о .П О ДОВ ГГС Л Ь4 (5 ( 11Cдиill-Miitjix: HHiicpi i i ра 6 с управ - л 1Н1|;1,1Гч , тр.:1ПС1Ьорматора 7, ныггр ;.ипч.ч  8, фи чьтра 9, регули- рунлдих к.Г|ОЧ. й 10--1.3, причем В1.гходы иреобр.:.(зопате,1И1Н1.х  чеек соединены иос, ; ..MI имтельно и модк. иочеиы к входным ныподам и гзходу усилител  14 сигнал; через CXCMV 15 сравнени  к одпо. из .чхо.дов которой .че, чснс опорное наир жсние U,,, Широтно и/.щу 1П.(П1:.1С мсду.ч тор1л 1 6--1 8 соедине- 4LI |Л;.;иим из пходог с вы;-;од1 м усили- тс л  1 i С1и.ч1а.;а ошиоки, другой вход О дипоп с п лходо.--. МП1 ч (1фазного задаю iucrvi Г1 iH pa горл |0j а . мходь широт-

0

0

5 0 5

5

0

но-импульсных модул торов 16-18 подключены к входам регулирующих ключей 10-13, включенных к управл ющим входам преобразовательных  чеек 1-4 и управл ющему входу ключевого регул тора 20 через преобразователь 21 временных интервалов. Генератор 22 тактовых импульсов соединен с входрм многофазного задающего генератора 19 и управл ющим входом преобразовател 

21временных интервалов. Ключевой регул тор 20 включен между входом стабили.затора и входом преобразова- т елыюй  чейки 5.

Преобразовательна   чейка 1-5 может быть выполнена по одной из из- ; сстных схем (фиг, 2) и содержит инвертор 6 с самовозбуждением и управл ющим входом, к которому подключаютс  регулируюЕ(ие ключи 10-13, трансформатор 7, выпр митель 8, фильтр 9.

Ключевой регул тор 20 может быть выполнен по одной из известных схем к.дючевых регул торов (фиг. 3) и содержит ключевой транзистор 23, уп- вход которого  вл етс  уп- }1анл ющнм входом ключевого регул тора , фильтр 24, а также цепи по исключению динамических потерь при переключении .

Многофазный задающий генератор 19 может быть выполнен по одной из известных схем и содержит кольцевой счетчик 25, подключенный к генератору

22тактовых импульсов. Выходы интегрирующих цепей 26  вл ютс  выходами многофазного задающего генератора 19„ Выходы счетчика 25 через триггеры 27 соединены с интегрирую1цими цеп ми 26.

Стаб1ьчизатор работает следующим образом.

При подаче на вход стабилизатора посто нного напр же1П1  на выходе п 1еобразовательных  чеек 1-5 образуетс  посто нное напр жение, поступающее через делитель выходного напр жени  на вход схемы 15 сравнени , на другой вход которой подано опорное напр жение Сигнал ошибки усиливаетс  усилителем 14 сигнала ошибки и постлот на входы широтно-им- пульсньгх модул торов 16-18 (количество широтно-импульсных модул торов равно количеству преобразовательных  чеек), на другие входы поступают сигналы пилообразной формы с выходом многофазного задающего генератора 1 9 и сдвинутые по фазе на величину , где п - количество преобразовательных  чеек.

Выходное напр жение многофазного

задающего генератора дл  N

9

ведено на фиг, 6а, б. Выходное напр жение сигналов широтно-импульсных модул торов (образованное посредством сравнени  сигнала ошибки с напр жением пилообразной формы) поступает на преобразователь 21 временных интервалов , который представл ет собой схему преобразовани , относ щуюс  к типу последовательностных автоматов (автоматов с пам тью) и преобразующую входные сигналы широтно-импульсных модул торов, представл ю1Щ1е собой последовательности импульсов, мен ющихс  во времени (фиг, 6 г, д) , в сигналы управлени  ключами 10-13 и ключевым регул тором 20, Алгоритм работы ключей и ключевого регул тора выбираетс  следук щий: при длительности импульсов о-Т/п работает в режиме широтно-импульсной моду:1 д1 и ключевой регул тор, включена одна преобразовательна   чейка и т,д,, причем в режиме щиротно-импульсно) модул ции работает только ключевой регул тор.

Реализаци  данного алгоритма заложена в структуре преобразовател  временных интервалов. Дл  по снени  происход щих процессов при данном алгоритме работы р -гулирующих ключей рассмотрим построение преобразовател  временных интервалоы дл  системы с двум  преобразователь)1ыми  чейками ,

На фиг. 6 г, д показаны основные последовательности на входе преобразовател  временных интервалов при различных режимах работы стаб1шиза- тора (рсгу;1ировка выходного напр жени , изменением входного напр жени )

- г ,

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

1

дел ютс  сигналами

и выходные сит-|1л;;ы vnpni / e tniH

(фиг, бе, ж) piM-v.-inpyiiiii-.nMH

и КЛЮЧеТП,1М pLM y. lH I ором . Ич ПРИГ СЩ- Иных эпюр видно, чти (:iniiM и же наборам входньк п реьч инпх, C4 ii;ni- HijiM (опрошенным) п MIMMCHT татч.жого импульса (фиг, 6в), поступающего от 1 енератора 22 тактовых импу.гтьсов при различных режимах работы рет улирую- щих ключей, соотвотстг уют и раз. тич- ные значени  В1:1ход,ных сиг на. юв у , V/j Однако при рпбото ус1рс1йства с длительност ми импульспи широтно-импульсных мод у.п   то ров о - т/2 и 1/2-1, N 2 в пределах каждого из поддиапазоне (фиг-, оо, ж) выходные сигналы у, , v счиызначно опрс: , X . Такие зависимости реаличх кггг   кнмбипэционны- ми схемами, и; лп  - тогг необходима еще одна переменна  О. п К11торой т отображена инфс рмлци  исггользуемого поддиапазона (режим Т и П,фиг.6з,ж) т,е, необходимо кодиронание режима работы регулирующих ключей, В данном Случае возможны два режима работы регулирующих ключей. Информаци  о пс1ддиапазопах присутст ует в длительности импу.чьсоп 1ииротпо-импульс- ных модул торов и выдел с тс  в мо- NseHTbi тактирующих импу.гтьсов. Дл  режима 1 характерно то, что в момент прихода тактового импульса значение логической единицы п11И1П1)ает только один входной сиг-нал (х или х) , в режиме II в момент тлктопого импульса значери1е логиче кой единицы принимают одновременно оба входрп 1х сигнала (х и х,,) , Переход из одного режима в другой обеспечиваетс  при наличии инфор1м;1ции о прс дыдущем режиме , т,е, фупкцпональн,1  часть преобразовател  временных интервалов, реализующа  введенную переменную Q, должна быть построен; ITO принципу автоматов последовательного типа.

Использу  известную методологию, стро т принг;ипиаль 1ую схему преобразовател  временных ин терналов дл  N 2 (фиг, 4), По )той же методологии возможно шэстроение преобразователей временных интервалов дл  . При N 2 возможное кодирование режимов осуществл ют двум  способами (режим I, код О, режим II код 1 или режим I, код 1, режим J, код 0). а при N 2 возможное чи ло спосоЬов кодировани  pesiiMOB возрастает и на51

хождение оптимального варианта построени  преобразовател  временных интервалов возможно с применением ЭВМ хот  известные методы позвол ют решить задачу, но с некоторой избыточностью .

Кроме того, предложе)П1ый в стабилизаторе тип преобразовател  временных интервалов отличаетс  но структуре и построению от известных АЦП и ЦАП, так как во входных импульсах информаци  содержитс  дво ко: число входных сигналов с уровнем логической единицы харакгеризу- ет количество работающих каналов, а длительность импульса характеризует режим работы ключевого регул тора широтно-импульсной модул ции. Так обработка ии юрмации осуществл - етс  с частс той TaKTOBiiix импульсов, равно часто -с ком;1утации ключа клю- чегюго регул тора, быстроде 1ствие системы не имеет ограничений по рабочей частот;; логических элементов, так как их максимальна  рабоча  частота значительно выше частот коммутации слючевого элемента К1почевого регул тора. Сигнал с выхода преобразовател  временных и.нте валос посту- пает На регулирующий ключи и на уп- равл ювлий вход ключ. пого )егул тора

г

и в зависимости от иыходного напр жени  отключаютс  или подключаютс  преобразовательные  чейки, причем ключевой регул тор, включенный на входе нулевой преобразовательной  чейки, работает в режиме широтно- импульсной модул ции.

Таким образом, замыкаетс  отрицательна  обратна  св зь и осуществл етс  режим стабилизации выходного напр жени .

Предлагаемый стабилизатор обеспечивает высокое быстродействие системы по отработке дестабилизирующего фактора Т/п при малых аппаратурных затратах, снижение динамических потерь в п раз за счет управлени  в режиме 111ИМ только одним ключевым ре- г ул тором и расположением ключей в управл ющих цеп х преобразовательных  чеек и требований к компараторам широтно-импульсных модул торов при работе на частоте 1/Т; достижение широкого диапазона перестройки выход- Hoi o напр жени  без изменени   чеис- Toi i структуры силовой части стабилизатора и абсолютной величины пульсаций выходного напр жени , что позвол ет проектировать широкий спектр адаптивных источников питани  дл  СВЧ-электровакуумных приборов.

.

//

Vv-LrvR

« -r-l-r l-I

Такт, С

j 70-f3

фиг. г

.23

-/WW

2

A

Д

tr

Cpi/z.3

ЛА

y/ yf

фиг.

puz

Фиг. 6

Claims (2)

1. КЛЮЧЕВОЙ СТАБИЛИЗАТОР, состоящий из N преобразовательных ячеек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных инвертора с управляющим входом, трансформатора, выпрямителя, фильтра и (N-1) регулирующих ключей, причем выходы преобразовательных ячеек соединены последовательно и подключены к выходным выводам, и усилителя сигнала ошибки, подключенного через узел сравнения к выходу резистивного делителя, входом подключенного к выходным выводам, а входы преобразовательных ячеек соединены параллельно и подключены к входным выводам, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения, в него введены генератор тактовых импульсов, преобразо ватель временных интервалов, многофазный задающий генератор, ключевой регулятор с управляющим входом и N широтно-импульсных модуляторов, один из входов каждого из которых подключен к выходу усилителя сигнала ошибки, а другой вход соединен с выходом многофазного задающего генератора, а выходы широтно-импульсных модуляторов через преобразователь временных интервалов подключены к входам (N-1) регулирующих ключей и управляющему входу ключевого регулятора, а выходы (N-1) регулирующих ключей подключены к управляющим входам (л-1) преобразовательных ячеек, причет: генератор тактовых импульсов соединен с входом многофазного задающего генератора и управляющим входом преобразователя временных интервалов, а ключевой регулятор включен между входными выводами и входом одной из N преобразовательных ячеек.

2. Стабилизатор по п. ^отличающийся тем, что при количестве преобразовательных ячеек равном двум преобразователь временных интервалов состоит из D-триггера, трех двухвходовых элементов И, элемента НЕ и трехвходового элемента И, причем входы первого двухвходового элемента И соединены соответственно с первыми входами второго и третьего двухвходовых элементов И и подключены к входам преобразователя временных интервалов, выход первого двувходового элемента И подключен к первому входу трехвходового элемента И, а к D-входу D-триггера - через элемент НЕ, два других входа трехвходового элемента И соединены соотпетственно

SU

13723 i4 t вых м ui второго и третьего цвухвход1)1х;< э цементов И, вторые входы которых. соецинены и подключены к одному пы:..,..-п.у D-триггера, С-вход которого nc..,i<точен к управляющему входу преобразователя временных интервалов, при этом другой выход D-триггера и выход трехвходового элемента И подключен соответственно к выходам (преобразователя временных интервалов.