SU1464150A1 - Импульсный стабилизатор напр жени с плавным запуском - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к источникам вторичного электропитани  радиоэлектронного оборудовани . Целью изобретени   вл етс  повышение качества выходного напр жени . Широт- но-импульсный модул тор 7, сравнива  напр жени  усилител  сигнала рассогласовани  4 и генератора пилообразного напр жени  8, формирует по

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть, использовано дл  питани  устройств автоматики, сигнализации, световьпс электронных табло о

Цель изобретени  - повьш1ение качества выходного напр жени .

На фиг,1 приведена принципиальна  электрическа  схема импульсного стабилизатора напр жени  с плавным запуском; на фиг.2 - принципиална  схема широтно-импульсного модул тора; на фиг.З - переходные характеристики стабилизатора с LCD- фильтром; на фиг.4 - переходные характеристики стабилизатора при различных величинах нагрузки.

Импульсньй стабилизатор напр жени  сплавным запуском содержит регулирующий орган 1, выполненный, например, в виде диодно-тиристор- ного моста и входом св занный с вхоными выводами LCD-фильтра 2, делитель 3 напр жени , усилитель 4 сигнала рассогласовани , первый блок

5опорного напр жени , второй блок

6опорного напр жени , широтно-им- пуЛьсный модул тор 7, генератор 8 пилообразного напр жени , суммирующий дифференциатор 9, пороговое устройство 10, ключ 11, источник 12 посто нного напр жени , интегратор 13, выполненный на операционном уси лителе 14, неинвертирующий вход которого соединен с шиной 15 нулевого , потенциала, интегрирующем конденсаторе 16, включенном между инвертирующим входом и выходом операционного усилител  14,  вл ющимс  выходом интегратора 13, первом зар ном резисторе 17, включенном между

инвертирующим входом операционного усилител  14 и отрицательнь М выходом источника 12, втором зар дном

резисторе 18, включенном между ин вертирующим входом операционного усилител  14 и выходом ключа 11. К выходным выводам 19 стабилизатора подключена нагрузка.

Регулирующий орган 1 включен в силовую цепь, к его выходным выводам подключен LCD-фильтр 2, выходные выводы которого соединены с делителем 3 и выходными вьшодами 19. Первый вход усилител  4 соединен с выходом делител  3, второй вход усили- тел -4 соединен с выходом первого блока 5 опорного напр жени , а вьпсод

усилител  4 рассогласовани  соединен с первым входом модул тора 7, второй вход которого подключен к выходу генератора 8 пилообразного напр жени , вход плавного запуска модул тора 7

соединен с выходом интегратора 13, а первый и второй выходы его подключены к управл ющему входу регулирующего органа 1 о Первый вход порогового устройства 10 подключен к выходу суммирующего дифференциатора 9, вход которого соединен с выходом делител  3 напр жени ,- второй вход порогового устройства 10 подключен к- выходу второго блока 6 опорного напр жени ,

а выход - к входу ключа 11.

Выводы питани  усилител  4 сигнала рассогласовани , второго блока 6 опорного напр жени , модул тора 75 генератора 8 пилообразного напр жеНИН , суммирующего дифференциатора 9, порогового устройства 10, ключа 11 и интегратора 13 соединены с соо.т- ветствующими выходами питани  источника 12 посто нного напр жени ,

Модул тор 7 состоит из инвертора 20, первый вход которого  вл етс  входом плавного запуска модул то)ра 7, второй вход соединен с выходом третьего блока 21 опорного напр жени , a выход инвертора 20,  вл юпщй- с  первым выходом модул тора 7, подключен к инвертирующему входу релейного элемента 22, неинвертирующий вход которого соединен с вторым входом модул тора 7, выходы которого соединены соответственно с,первым выходом релейного элемента 22 и отрицательным выводом дополнительного источника 23, положительный вывод которого подключен к второму выходу репейного элемента 22.

Сумнирзтощий дифференциатор 9 состоит Из операционного усилител  24, инвертирующий вход которого через резистор 25 обратной св зи подключен к выходу операционного усилител  24,  вл ющемус  выходом суммирующего дифференциатора 9, а неинвер тирующий вход св зан с шиной 15, третьего резистора 26, включенного между входом суммирующего диф4)еренциа- тора 9 и инвертирующим входом операционного усилител  24, четвертого резистора 27 и дифференцирующего конденсатора 28, последовательно соединенных и включенных параллельно резистору 26, .

Импульсный стабилизатор напр же- ни  работает следующим образом.

В установившемс  режиме работы напр жение с делител  3 напр жени  подаетс  на вход усилител  4 сигнала рассогласовани , где оно сравниваетс  с напр жением, вьфабатьшаемым первым блоком 5 опорного напр жени . Разностный сигнал усиливаетс  усилителем 4 и подаетс  на модул тор 7. Сюда же поступает пилообразное напр жение с генератора Ь пилообразного напр жени . Напр жение с выхода усилител  4 сигнала рассогласовани  сравниваетс  с пилообразным напр жением . В результате модул тор 7 вырабатывает пр моугольные импульсы, длительность которых находитс  в зависимости от напр жени  на выходе усилител  4 сигнала рассогласовани .

При увеличении напр жени  на вы- ходных выводах 1Ч длительность пр моугольных импульсов уменьшаетс . Врем  открытого состо ни  регулирующего элемента 1 за период, опреде- леЕНпй частотой колебаний генерато-

ра 8 пилообразного напр жени ,уменьшаетс . Следовательно, выходное напр жение стабилизатора уменьшаетс .

При уменьшении напр жени  на выходных выводах 19 длительность пр моугольных импульсов увеличиваетс . Врем  открытого состо ни  регулирующего элемента 1 увеличиваетс . Следовательно, выходное напр жение стабилизатора увеличиваетс . Таким образом происходит стабилизаци  выходного напр жени .

При включении ийпульсного стабилизатора на выходных выводах источника 12 по вл етс  напр жение. Пороговое устройство 10 за счет воздействи  на его второй вход отрицательного напр жени  с второго блока 6 опорного напр жени  находитс  в положении , при котором ключ 11 оказываетс  открытым. В интеграторе 13 начинаетс  процесс зар да кон- денсатора 16 через параллельно соединенные резисторы 17 и 18. Напр жение на выходе операционного усилител  14, измеренное относительно шины 15, начинает увеличиватьс . Скорость изменени  напр жени  определ етс  посто нной времени зар да конденсатора 16:

t R-C,

(1)

где R - величина параллельного -г сопротивлени  резисторов

17 и 18; I

С - емкость конденсатора 16. В момент включени  импульсного стабилизатора напр жение на выходе инвертора 20 будет близким к +Е. Это объ сн етс  воздействием отрицательного напр жени  с выхода третьего блока 21 опорного напр жени  на вход инвертора 20. По мере зар да конденсатора 16 отрицательное напр жение с выхода третьего блока 21 опорного напр жени  компенсируетс  напр жением с выхода интегратора 13. В результате напр жение на выходе инвертора 20 уменьшаетс . Как только амплитуда пилообразных импульсов, поступающих на неинвертирующий вход релейного элемента 22, оказываетс  боль-. ше, чем напр жение на его инвертирующем входе,на выходе релейного элемента 22 по вл ютс  пр моугольные импульсы, открывающие регулирующий орган 1. Импульсы усиливаютс  по мощности через источник 23. Частота следовани  импульсов определ етс  частотой работы генератора 8 пилооб514641

разного напр жени . Длительность импульсов по мере зар да крнденсато- ра 16 увеличиваетс , а следовательно , увеличиваетс  врем  открытого g состо ни  регулирующего органа 1. Напр жение на выходных выводах 19 возрастаете Когда оно достигает номинальной величины, начинает действовать цепь отрицательной обратной ю св зи - с выхода усилител  4 сигнала рассогласовани  на инвертирующий вход релейного элемента 22 подаетс  положительное напр жение, величина которого зависит от напр жени  15 на.выходных выводах 19. Работа импульсного стабилизатора в установившемс  режиме описана.

Зид переходной характеристики им- пульсно  о стабилизатора при включе- 20 НИИ зависит от скорости изменени  напр жени  на его выходе.

Вследствие того, что LCD-фильтр 2  вл етс  инерционным звеном, переходна  характеристика стабилизат ора 25 имеет колебательный характер при быстром изменении напр жени  на выходных выводах 19 (фиг.За). При этом величина перерегулировани  достигает 20-30% от номинального стабили- ЗО зированного напр жени .

Дл  уменьшени  величины перерегулировани  выходного напр жени  в допустимых пределах необходимо умень- шить скорость нарастани  напр жени , что достигаетс  за счет увеличени  посто нной времени зар да конденса- тора 16. При этом переходна  характеристика импульсного стабилизатора принимает апериодический характер Q (фиг.Зб). Но и врем  переходного процесса tf,ep У нее увеличено.

На фиг.Зв изображена оптимальна  переходна  характеристика, не имеюща  значительного перерегулировани , врем  переходного процесса у которой меньше, чем у характеристик, изображенной на фиг.Зб. Дл  получени  оптимальной переходной характеристики (фиг.Зв) в предлагаемом импульсном стабилизаторе во врем  переходного процесса происходит изменение посто нной времени зар да конденсатора 16. Это достигаетс  за счет отключени  резистора 18 из цепи зар да конденсатора 16 в момент t, . Отключение резистора 18 производитс  ключом 11, которьй управл етс  пороговым устройством 10.

50

55

5

0

5 О

Q

0

5

506

Напр жение и„ - это напр жение на выходе импульсного стабилизатора , при котором происходит скачкообразное изменение вида переходной характеристики (при этом измен етс  посто нна  времени зар да конденсатора 16). Момент изменени  вида переходной характеристики t, зависит от величины напр жени  на вьпсоде импульсного стабилизатора и от вели-; чины напр жени  на выходе второго блока 6 опорного напр жени , которое определ ет порог срабатывани  по- рового устройства 10. Скорость изменени  выходного напр жени  на начальном участке переходной характеристики определ етс  величиной сопротивлени  параллельно соединенных резисторов 17 и 18. Скорость изменени  выходного напр жени  на последующем участке переходной характеристики определ етс  величиной сопротивлени  резистора 17.

Таким образом, формируетс  оптимальна  переходна  характеристика импульсногс стабилизатора, не имеюща  -значительного перерегулировани , В то же врем  длительность переходного процесса- оптимальной переходной характеристики по сравнению с переходной характеристикой апериодического вида (имеющей такую же величину перерегулировани ) существенно уменьшена. Однако полученна  переходна  характеристика будет оптимальной лишь при неизменной величине нагрузки. Сопротивление нагрузки оказывает существенное вли ние на коэффициент перадаточной функции LCD-фильтра 2, а следовательно, и на вид переходной характеристики.

В предлагаемом импульсном стабилизаторе суммирующий дифференциатор 9 учитывает и величину, и скорость изменени  напр жени  на выходе импульсного стабилизатора. Чем Bbmie скорость изменени  напр жени  на выходе импульсного стабилизатора и чем больше величина в ыходного напр жени , тем больше величина напр жени  на выходе суммирующего дифференциатора 9. Чем круче начальный участок переходной характеристики, тем быстрее происходит срабатывание порогового устройства 10 и изменение вида переходной характеристики.

На фиг.4г и д приведены переходные характеристики соответственно

полиостью нагружен 101 о н ненлгружен- ного импульсного стабилизатора, в котором исключено вли ние скорости изменени  вь ходного напр жени  на вид переходной характеристики. На фиг.4е приведена переходна  характеристика предлагаемого импульсного стабилизатора в режиме полной нагрузки .

Сравнение фиг.4г и е показывает, что при прочих равных услови х у переходной характеристики, изображенной на фиг.4е, врем  действи  участка с более крутым фронтом увеличено , а врем  переходного процесса

пер.

уменьшено.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Импульсньй стабилизатор напр жени  с плавным запуском, содержащий регулирующий орган, входна  депь которого соединена с выводами дл  подключени  первичной питающей сети,. а выход через LCD-фильтр соединен с выходными выводами и с входом делител  напр жени , усилитель сигнала рассогласовани , входы которого подключены к выходам соответственно делител  напр жени  и первого блока опорного напр жени , широтно-импульс- ный модул тор, первый и второй входы .которого соединены с выходами соот

   5

   0

   5

   0

   ветственно усилител  сигнала рассогласовани  и генератора пилообразного напр жени , а выход соединен с управл ющим входом регулирующего органа , интегратор, выход которого , подключен к входу плавного запуска широтно-импульсного модул тора, а между входом интегратора и выходом источника посто нного напр жени  включен первый зар дный резистор и источник посто нного напр жени , о т- л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  качества выходного напр жени , в него введены суммирующий дифференциатор, пороговый узел, вто рой блок опорного напр жени , ключ и второй зар дный резистор, причем вход суммирующего дифференциатора соединен с выходом делител  напр жени , выход суммирующего дифференциатора соединен с первым входом поро- вого узла, второй вход которого подключен к выходу второго блока опорного напр жени , выход порогового узла соединен с входом ключа,выход которого через второй зар дный резистор подключен к входу интегратора , а выводы питани  суммирующего дифференциатора, второго блока опорного напр жени , порогового узла и ключа соединены с соответствующими выводами источника посто нного напр жени  .

   а;

   Фиг.3

   Фиг. ft