SU1467544A1 - Стабилизатор посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вторич - ным источникам питани  радиоаппаратуры . Целью изобретени   вл етс  повышение точности регулировани  выходно1ГО напр жени . Цель достигаетс  за счет компенсации вли ни  запаэдыпа- ни  срабатывани  ключевых элементов и демпфирующих КС-цепей, ограничивающих скорость нарастани  напр жени  на силовом ключе. Это обеспечиваетс  путем введени  в систему управлени  датчика 13 тока, второго узла 7 делени , сумматора 11 и источника 12 опорного напр жени . В результате управл ющий сигнал, формируемый путем делени  сигнала регул тора по отклонению на сигнал, пропорциональный входному напр жению, суммируетс  с двум  компонентами, перва  из которых пропорциональна  входному напр жению и обратно пропорциональна току .нагрузки, а втора   вл етс  посто нным сигналом. 1 ил. to (Л

Description

NU О

СЛ

iu 4;

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в преобразовател х посто нного напр жени , осуществл югщх регулирование выходного напр жени  методом широтно- импульсной модул ции.

Цель изобретени  - повьшение точности регулировани  выходного напр жени  преобразовател .

На чертеже представлена структурна  схема предложенного стабилизатора .

Стабилизатор содержит последовательно включенные источник 1 питани , силовой ключ 2, выходной LC-фильтр 3, нагрузку 4, выход источника 1 питани  подключен к входу датчика 5 входного напр жени , выход которого подключен к первым входам узлов 6 и 7 делени . Выход LC-фильтра 3 через датчик 8 выходного напр жени  подключен к первому входу первого сумматора 9, к второму входу которого подключен выход источника 10 напр жени  задани . Вы- ход сумматора 9 подключен к второму входу первого узла 6 делени , вы. ход которого подключен к первому входу второго сумматора 11, к второму входу которого подключен выход источника 12 опорного напр жени , а к ;- третьему - выход второго узла 7 делени , второй вход которого подключен к выходу датчика 13 тока нагрузки, включенного в силовую шину между LC- фильтром 3 и нагрузкой-4. Выход сумматора 11.через широтно-импульсный модул тор 14 подключен к управл ющему входу силового ключа 2.

Стабилизатор работает следующим образом.

Длительность интервала проводимости силового ключа 2 определ етс  в модул торе 14, где происходит сравнение опорного пилообразного сигнала , и сигнала управлени  U, , форми руемого.в сумматоре 11, которьш можно представить в виде

-11

U6- и -,- и

п

(1)

где и - сигнал, действующий на выходе узла 6 делени ; U-, - сигнал, действующий на выходе узла 7 делени 5 U, сигнал источника опорного

напр жени .

Сигнал и , д ействующий на выходе узла 6 делени , формируетс  путем

делени  сигнала U, с выхода сумматора 9 на сигнал U,j с выхода датчика 5 входного напр жени . Первый сигнал представл ет собой сумму сигнала задани  и ,0 и сигнала Uo отрицательной обратной св зи, действующего на выходе датчика 8 выходного напр жени 

10

и, и,о- Ug

(2)

Второй сигнал пропорционален величине входного напр жени  и равен

15

и к,и,

(3)

где К, - коэффициент пропорциональности между напр жением источника 1 питани  и напр - жением на выходе датчика 5.

Таким образом, сигнал на выходе узла делени  6 имеет вид

и«

-к

V тт

,

(4)

где К л - масштабный коэффициент узла

6 делени .

Сигнал U-,, действующий на выходе узла 7 делени , формируетс  путем делени  сигнала U с выхода датчика 5 входного напр жени  на сигнал выхода датчика 1.3 тока нагрузки.

Сигнал , пропорционален величине тока нагрузки 4 и равен

и п где ii,- ток нагрузки 4,

(5)

К 3 - коэффициент пропорциональности между током нагрузки 4 и напр жением на выходе датчика .13. Сигнал на выходе узла 7 делени 

равен

К,и,

тг

1 ч тг 1

ц л

(6)

где К 4 - масштабный коэффициент узла

7 делени .

Коэффициенты К.,, Kj и К выбираютс  таким образом, чтобы выполн лось условие

55

K.KJ К 2К.

(7)

где Ut4t,;7 й плитуда опорного пилообразного сигнала.

3l/4f-,75A

Сигнал I ,, источника опорного напр жени  выбираетс  таким образом, чтобы

и,, t,fU;,,

(8)

Подставл   (4), (6) и (8) в (1), а также учт  условие (7), получаем

TI -V- У л)- f и (чч

и и-M---:- - п-гati t Urn . (.у;

и

После проведени  несложных математических преобразований получаем выражение дл  среднего значени  напр жени  на выходе силового ключа 2

и

) KfU ю on

(10)

Из выражени  (10), видно что в предложенном стабилизаторе производитс  компенсаци  вли ни  запаздывани  срабатывани  ключевых элементов в силовой схеме и системе управлени  и наличи  демпфируюга 1х КС-цепей, ограничивающих скорость нарастани  напр жени  .

Высокочастотные пульсации, св зан ные с процессами переключений в силовом ключе 2, подавл ютс  выходным LC-фильтром 3 и не проход т в нагрузку 4. Регул тор по отклонению, в который входит датчик 8 выходного на- пр жени , обеспечивает высокую точность стабилизации выходного напр жени  в широком диапазоне изменени  тока нагрузки и температуры; ; При широтно-импульсном способе ре гулировани  напр жение U -г на выходу силового ключа св зано с выходным напр жением и равенством

и а SU ,.

где S - коммутационна  функхщ , принимающа  значение S 1 в интервалах проводимости силового ключа и значение S О, когда ключ разомкнут. Среднее значение коммутационной функции определ етс  вьфажением

и.

где и т - напр жение управлени ;

и,п „- амплитудное значение опорного пилообра-зного сигнала.

Заплзлмиание сраблтыпани  ключепыХ элементов в силовой схеме и системе управлени  и наличие демпфирую плх . RC-цепей, огра1ШчИнаю1Ш1х скорость на- растйни  напр жени  на силовом ключе, приводит к снижению точности регулировани . В результате вли ни  указанных факторов напр жение на выходе силового ключа определ етс  выражением

и ()U ,+4U,

где /jS - приращение коммутационной функтщи за счет запаздывани  срабатывани  ключевых элементов,

ли - приращение выходного напр жени  преобразовател  из-за наличи  демпфирующих цецей.

Усредненное значение приращени  коммутационной функции можно представить в виде

лС- ,,- f

ЛЬ с --- Л tut,

где /5t к - длительность .интервала рассасывани  носителей зар дов в к ключевых элементах, Т - период повторени  величина , обратна  частоте преобразовани  f.

Усредненное значение приращени  выходного напр жени  может быть представлено в виде

1 fU о -:j-dti|fU, ---:;-,

где /3t W - длительность интервала спада напр жени  на выходе СИЛОВОГО кл1-1па; Кп - коэффищ ент пропор11 5ональности;

i - ток нагрузки. С учетом указанных факторов среднее значение на выходе силового ключа имеет вид

Т UT fb , 1..

,.-1и-/ - Гк;г:| Форму л аи обретени 

Стабилизатор .посто нного напр жени , содержащий ciinoRon ключ, входом подсоединенный к вхо..м выводам, а

выходом через LC-фнльтр - к выходным выводам и к входу датчика выходного напр жени , выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к источнику напр жени  задани , выход первого сумматора соединен с первым входом первого узла делени , второй вход которого соединен с выходом датчика входного напр жени , входом соединенного с входом силового ключа, широтно-импульсный модул тор, выходом подключенный к управл ющему йходу силового ключа , от личающий- с   тем, что, с целью повышени  точности регулировани  выходного напр 

жени , в него введены датчик тока, второй узел делени , второй сумматор и источник опорного напр жени , причем датчик тока входом подключен к выходу LC-фильтра, а- выходом - к - первому входу второгб узла делени , второй вход которого соединен с выходом датчика входного напр жени , выход второго узла делени  подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого узла делени , а третий вход - к источнику опорного напр жени , выход второго сумматора соединен с входом широтно-импульсного модул тора .

Claims (1)

1. Форму ла й з о б р етения

   Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий силовой ключ, входом подсоединенный к входным выводам, а выходом через LC-фильтр - к выходным выводам и к входу датчика выходного напряжения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к источнику напряжения задания, выход первого сумматора соединен с первым входом первого узла деления, второй вход которого соединен с выходом датчика входного напряжения, входом соединенного с входом силового ключа, широтно-импульсный модулятор, выходом подключенный к управляющему Входу силового ключа, от'пичающийс я тем, что, с целью повышения точности регулирования выходного напряжения, в него введены датчик тока, второй узел деления, второй сумматор и источник опорного напряжения, причем датчик тока входом подключен к выходу LC-фильтра, а· выходом - к первому входу второгб узла деления, второй вход которого соединен с выхо дом датчика входного напряжения, вы1Q ход второго узла деления подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого узла деления, а третий вход - к источнику опорного напряже15 ния, выход второго сумматора соединен с входом широтно-импульсного модулятора.