SU1453380A1 - Device for stabilizing output voltage of pulse-width converter - Google Patents
Device for stabilizing output voltage of pulse-width converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1453380A1 SU1453380A1 SU874204078A SU4204078A SU1453380A1 SU 1453380 A1 SU1453380 A1 SU 1453380A1 SU 874204078 A SU874204078 A SU 874204078A SU 4204078 A SU4204078 A SU 4204078A SU 1453380 A1 SU1453380 A1 SU 1453380A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- voltage
- power switch
- adder
- Prior art date
Links
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в преобразовател х посто нного напр жени , работаюицгх от источников посто нного тока со значительными низкочастотными пульсаци ми. Целью изобретени вл етс повышение качест- ва выходного напр жени путем компенсации вли ни запаздывани ключевых элементов в силовом коммутаторе и узлах управлени и вли ни демпфирующих RC-цепей. В устройстве производитс компенсаци вли ни запаздывани срабатывани ключевых элемен тов в силовом коммутаторе и узлах 12, 13 управлени , а также демпфирующих RC-цепей, ограничивающих скорость нарастани напр жени на силовом ключе на величину пульсаций выход ного напр жени . Компенсаци указанных факторов производитс .путем суммировани в сумматоре 8 сигнала управ лени с двум дополнительными компонентами . Причем перва компонента пропорциональна величине входного напр жени , а втора компонента пропорциональна квадрату величины входного напр жени и обратно пропорциональна величине тока нагрузки. 1 ил.The invention relates to electrical engineering and can be used in DC converters operating from direct current sources with significant low-frequency pulsations. The aim of the invention is to improve the quality of the output voltage by compensating for the effects of the lagging of key elements in the power switch and control nodes and the effect of the damping RC circuits. The device compensates for the delay effect of the key elements in the power switch and control nodes 12, 13, as well as damping RC circuits limiting the rate of voltage rise on the power switch on the output voltage ripple. Compensation of these factors is made by summing in the adder 8 a control signal with two additional components. The first component is proportional to the input voltage, and the second component is proportional to the square of the input voltage and inversely proportional to the load current. 1 il.
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения, работающих от источников постоянного тока со значительными низкочастотными пульсациями.The invention relates to electrical engineering and can be used in DC voltage converters operating from direct current sources with significant low-frequency ripple.
Целью изобретения является повышение качества выходного напряжения путем компенсации влияния запаздывания срабатывания ключевых элементов в силовом коммутаторе и узлах управления и влияния демпфирующих RC-цепей.The aim of the invention is to improve the quality of the output voltage by compensating for the influence of the delayed response of the key elements in the power switch and control nodes and the influence of damping RC circuits.
На чертеже приведена структурная схема устройства.The drawing shows a structural diagram of the device.
Устройство содержит силовой коммутатор 1, выходной DLC-фильтр 2, датчик 3 входного напряжения 3 с тремя выходами, выполненный,например, в виде трех резистивных делителей с различными коэффициентами деления, узел 4 перемножения, генератор 5 пилообразного напряжения, узел 6 возведения в квадрат, узел 7 деления, сумматор 8, источник 9 напряжения задания, датчик 10 выходного напряжения, датчик 11 выходного тока, компаратор 12, усилитель 13.The device includes a power switch 1, an output DLC filter 2, a sensor 3 of the input voltage 3 with three outputs, made, for example, in the form of three resistive dividers with different division factors, a multiplication unit 4, a sawtooth voltage generator 5, a squaring unit 6, division unit 7, adder 8, reference voltage source 9, output voltage sensor 10, output current sensor 11, comparator 12, amplifier 13.
Входы силового коммутатора 1 и датчика 3 входного напряжения подключены к входному выводу, узел 4 перемножения, к первому входу которого, подключен выход генератора 5 пилообразного напряжения, а к второму входу - первый выход датчика входного напряжения, второй выход датчика 3 входного напряжения подключен к первому входу сумматора 8, третий, выход датчика 3 входного напряжения через узел 6 возведения в квадрат подключен к первому'входу узла 7 деления, к второму входу которого подключен выход датчика 11 тока, включенного в силовую шину между DLCфильтром 2 и выходным выводом, выход узла 7 деления подключен, к второму входу сумматора 8, к третьему входу которого подключен выход источника 9 напряжения задания, а к четвертому входу - выход датчика 10 выходного напряжения, подключенного своим входом к выходу DLC-фильтра 2, выход сумматора 8 подключен к первому входу компаратора 12, к второму входу которого подключен выход узла.4 перемножения, выход компаратора 12 через усилитель 13 подключен к управляющему входу силового коммутатораThe inputs of the power switch 1 and the input voltage sensor 3 are connected to the input terminal, a multiplication unit 4, to the first input of which the output of the sawtooth voltage generator 5 is connected, and the first output of the input voltage sensor is connected to the second input, the second output of the input voltage sensor 3 is connected to the first the input of the adder 8, the third, the output of the input voltage sensor 3 through the squaring unit 6 is connected to the first input of the division unit 7, the output of the current sensor 11 connected to the power bus between the DLC with liter 2 and an output terminal, the output of the division unit 7 is connected to the second input of the adder 8, to the third input of which the output of the reference voltage source 9 is connected, and to the fourth input is the output of the output voltage sensor 10, connected by its input to the output of the DLC filter 2, the output of the adder 8 is connected to the first input of the comparator 12, to the second input of which the output of the node is connected. 4 multiplication, the output of the comparator 12 through the amplifier 13 is connected to the control input of the power switch
1, выход которого через DLC-фильтр 2 подключен к выходному выводу.1, the output of which through the DLC filter 2 is connected to the output terminal.
Запаздывание срабатывания ключевых элементов, определяемое ненулевой длительностью интервалов рассасывания носителей зарядов, приводит к появлению нерегулируемой составляющей в коммутационной функции, характеризующей процесс переключения в преобразователе. Наличие демпфирующих RC-цепей, ограничивающих du/dt на силовом ключе, приводит к плавному спаду напряжения на выходе силового ключа, что создает дополнительную нерегулируемую составляющую, которая зависит от тока нагрузки. Влияние обоих указанных факторов зависит от частоты модуляции и возрастает с ее повышением.The response delay of key elements, determined by the nonzero duration of the intervals of absorption of charge carriers, leads to the appearance of an unregulated component in the switching function that characterizes the switching process in the converter. The presence of damping RC circuits limiting du / dt on the power switch leads to a smooth drop in voltage at the output of the power switch, which creates an additional unregulated component, which depends on the load current. The influence of both of these factors depends on the modulation frequency and increases with its increase.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Длительности интервала проводимости управляемого ключа силового коммутатора 1 определяется в компараторе 12, где происходит сравнение опорного и управляющего сигналов.The duration of the conduction interval of the managed key of the power switch 1 is determined in the comparator 12, where the reference and control signals are compared.
Опорный сигнал формируется на выходе узла 4 перемножения и представ,ляет собой произведение сигналов Uj с выхода генератора 5 пилообразного напряжения и U \ с первого выхода датчика 3 входного напряжения. Амплитудное значение опорного сигнала можно представить в виде υ^κ,υ^, (1) где Ubx- величина входного напряжения;The reference signal is generated at the output of the multiplication unit 4 and represents the product of the signals Uj from the output of the sawtooth voltage generator 5 and U \ from the first output of the input voltage sensor 3. The amplitude value of the reference signal can be represented in the form υ ^ κ, υ ^, (1) where U bx is the value of the input voltage;
К1 - коэффициент пропорциональности, к , = к 2 к з и5м, К2 - масштабный коэффициент узла 4 перемножения;K 1 - the coefficient of proportionality, k, = k 2 to s and 5m , K 2 - the scale factor of the node 4 multiplication;
К3 - коэффициент пропорциональности первого выхода датчика 3 входного напряжения.To 3 - the proportionality coefficient of the first output of the sensor 3 input voltage.
Управляющий сигнал формируется на выходе сумматора 8The control signal is generated at the output of the adder 8
U g = U3 - Ui0- Uj - UT, (2) где U g - сигнал источника 9 напряжения задания;U g = U 3 - U i0 - Uj - U T , (2) where U g is the signal of source 9 of the reference voltage;
U10= K4-U1 - сигнал датчика 10 выходного напряжения с коэффициентом пропорциональности К4,6' сигнал с второго выхода датчика 9 входного напряжения с коэффициент.>м пропорциональности Kj.= K,jtKf·,U 10 = K 4 -U 1 - signal of the sensor 10 of the output voltage with the proportionality coefficient K 4 , 6 'signal from the second output of the sensor 9 of the input voltage with the coefficient.> M proportionality Kj. = K, jt K f ·,
Δ tk - длительность интервалов рассасывания носителей зарядов эд в ключевых элементах силовой коммутатора 1 и узлах управления;Δ t k - the duration of the intervals of resorption of charge carriers ed in the key elements of the power switch 1 and the control nodes;
f - частота переключения; эдf is the switching frequency; ed
U7= K^U^/Un - сигнал узла 7 деления;U 7 = K ^ U ^ / U n - signal of the division node 7;
- масштабный коэффициент узла 7 деления . 20- scale factor node 7 division. 20
Сигнал узла 7 деления формируется путем деления сигнала узла 6 возве-дения'в квадрат на сигнал датчика 11 выходного тока. Первый сигнал представляет собой возведенный в квадрат 25 сигнал с . третьего выхода датчика 3 входного напряжения иь = к7(и;)’,The signal of the division unit 7 is formed by dividing the signal of the construction unit 6 into a square by the signal of the output current sensor 11. The first signal is squared 25 signal s. the third output of the sensor 3 input voltage and b = k 7 (u;) ',
- масштабный коэффициент узла 6 возведения в квадрат;- the scale factor of the node 6 squaring;
U^ = Κ?υβχ- сигнал с третьего выхода датчика 3 входного напряжения с коэф- 35 фициентом пропорциональности Kg.U ^ = Κ ? υ βχ is the signal from the third output of the input voltage sensor 3 with the coefficient of proportionality Kg.
Второй сигнал можно представить в виде ϋ„=Κ,·ιΗ, где Κθ- коэффициент пропорциональности датчика 11 тока;The second signal can be represented as ϋ „= Κ, · ι Η , where Κθ is the proportionality coefficient of the current sensor 11;
- ток нагрузки.- load current.
Коэффициенты пропорциональности 45Proportional factors 45
К,, К7, Кд, Кд подбираются таким образом, чтобы выполнялось условие мированне коммутационной функции, среднее значение которой можно за писать в видеK ,, K 7 , Cd, Cd are selected in such a way that the condition of the switching function is satisfied, the average value of which can be written in the form
К f >П2 K f> P 2
- K,Jtktu9iUi = __ _ _ _ ___ _ _____УИ_ D_ (3)- K, Jt k tu 9i Ui = __ _ _ _ ___ _ _____ Y & _ D_ (3)
Сигнал с выхода компаратора 12 усиливается усилителем 13 и поступает на управляющий вход силового коммутатора 1.The signal from the output of the comparator 12 is amplified by an amplifier 13 and fed to the control input of the power switch 1.
Среднее значение напряжения на выходе силового коммутатора 1 с учетом реальных факторов может быть представлено в виде ч,,,,- <s. + * ίψ·|-> u„r <4)The average value of the voltage at the output of the power switch 1, taking into account real factors, can be represented as h ,,,, - <s. + * ίψ · | -> u „ r <4)
Π ΗΠ Η
В правой части выражения (4) первое слагаемое представляет собой среднее значение коммутационной функции устройств, второе слагаемоеусредненное приращение коммутационной функции, определяемое ненулевой длительностью интервалов рассасывания носителей зарядов в ключевых элементах, третье слагаемое - усредненное приращение коммутационной функции вследствие влияния демпфирующих RCцепей.On the right side of expression (4), the first term is the average value of the switching function of devices, the second term is the average increment of the switching function, determined by the nonzero duration of the intervals of resorption of charge carriers in the key elements, and the third term is the average increment of the switching function due to the influence of damping RC circuits.
После подстановки в (4) среднего значения коммутационной функции, формируемой предлагаемым устройством, (3) и ряда математических преобразований среднее напряжение на выходе силового коммутатора определяется выражением у = U5ZJLU2 . (5)After substituting in (4) the average value of the switching function generated by the proposed device, (3) and a number of mathematical transformations, the average voltage at the output of the power switch is determined by the expression y = U5ZJLU2. (5)
Из выражения (5) видно, что устройство компенсирует влияние реальных факторов и обеспечивает инвариантность среднего значения выходногоFrom the expression (5) it can be seen that the device compensates for the influence of real factors and ensures the invariance of the average value of the output
ΚέΚ7Κί_ = KjfΚέΚ 7 Κί_ = Kjf
9’ 2КП ’ где Кп - коэффициент пропорциональности между скоростью заряда конденсаторов демпфирующих RC-цепей и током нагрузки.9 '2K P ' where K p is the proportionality coefficient between the charge rate of the capacitors of the damping RC circuits and the load current.
В результате сравнения опорного сигнала (1) с управляющим сигналом (2) в компараторе 12 происходит форзначения выходного напряжения силового коммутатора 1 по отношению к 50 напряжению источника питания. Высоко частотные пульсации, связанные с про цессами переключений в силовом коммутаторе 1, подавляются DLC-фильтром 2 и не проходят к нагрузке Канал обратной связи, в который входит датчик 10 выходного напряжения, обеспечивает высокую точност)) стабилизации в широком диапазоне изменения тока нагрузки и температуры.As a result of comparing the reference signal (1) with the control signal (2) in the comparator 12, the output voltage of the power switch 1 is assigned with respect to the 50 voltage of the power source. High-frequency pulsations associated with the switching processes in the power switch 1 are suppressed by the DLC filter 2 and do not pass to the load. The feedback channel, which includes the output voltage sensor 10, provides high accuracy)) stabilization over a wide range of load current and temperature .
5 1453380 6 5 1453380 6
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU874204078A SU1453380A1 (en) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | Device for stabilizing output voltage of pulse-width converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU874204078A SU1453380A1 (en) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | Device for stabilizing output voltage of pulse-width converter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1453380A1 true SU1453380A1 (en) | 1989-01-23 |
Family
ID=21288514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU874204078A SU1453380A1 (en) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | Device for stabilizing output voltage of pulse-width converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1453380A1 (en) |
-
1987
- 1987-02-27 SU SU874204078A patent/SU1453380A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР № 957190, кл. G 05 F 1/56, 1982. Авторское свидетельство СССР № 1130844, кл. G 05 F 1/56, 1983. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0184280B1 (en) | Frequency-stabilized two-state modulation | |
| US20200091819A1 (en) | Current Balance Feedback Circuit and Method to Improve the Stability of a Multi-Phase Converter | |
| SU1453380A1 (en) | Device for stabilizing output voltage of pulse-width converter | |
| KR100270792B1 (en) | Variable delay device | |
| CA1041168A (en) | Control unit for a converter | |
| JPS6035890B2 (en) | circuit constant generator | |
| CN112803738B (en) | Circuit for inhibiting beat frequency of switching power supply and implementation method thereof | |
| SU628477A1 (en) | Dc voltage supply source | |
| KR100415187B1 (en) | High Power Factor Correction Circuit | |
| JPH0347006B2 (en) | ||
| SU1499425A1 (en) | Stabilizing d.c. voltage converter | |
| SU731427A1 (en) | Variable electric signal stabilizer | |
| SU1056148A1 (en) | A.c. voltage regulator | |
| SU851368A1 (en) | Switch voltage stabilizer | |
| SU1467544A1 (en) | D.c. voltage stabilizer | |
| SU1156237A1 (en) | Amplitude modulator | |
| SU760058A1 (en) | Dc voltage stabilizer | |
| SU744893A2 (en) | Ac voltage regulator | |
| SU1192066A1 (en) | D.c.voltage-to-d.c.voltage converter | |
| SU767937A1 (en) | Device for controlling transistorized inverter | |
| SU1116421A1 (en) | Stabilizing voltage converter | |
| SU1656508A1 (en) | Method of controlling dc pulse voltage stabilizer | |
| JPS63240215A (en) | Pll circuit | |
| KR100195280B1 (en) | Phase conversion apparatus regardless of element varidation | |
| SU862331A2 (en) | Stabilized converter |