SU1656508A1 - Способ управлени импульсным стабилизатором посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в стабилизированных источниках электропитани  повышенной точности. Целью изобретени   вл етс  улучшение динамических характеристик и повышение точности стабилизации. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в тактовые моменты времени периодически включаетс  регулирующий элемент 1, выдел етс  корректирующий сигнал, повтор ющий по форме импульсное напр жение на дросселе 8 импульсного стабилизатора. Корректирующий сигнал складываетс  с сигналом рассогласовани . Суммарный сигнал интегрируетс  и сравниваетс  с опорным на компараторе 4, в результате чего вырабатываетс  управл ющий импульс включени  регулирующего элемента 1. Причем корректирующий сигнал поступает в цепь регулировани  на интервалах времени от тактовых до очередных моментов равенства проинтегрированного напр жени  с опорным, а на интервалах от указанных моментов равенства до очередных тактовых импульсов включени  регулирующего элемента 1 корректирующий сигнал в цепь регулировани  не поступает. Отсутствие посто нной составл ющей в ко- ректирующем сигнале обеспечивает высокую точность стабилизации выходного напр жени  стабилизатора. 2 ил. Ј

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к преобразовательной технике , и может быть использовано в стабилизированных источниках электропитани  повышенной точности.

Целью изобретени   вл етс  улучшение динамических характеристик и повышение точности стабилизации.

На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства, реализующего способ управлени  импульсным стабилизатором посто нного напр жени ; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие данный способ.

Устройство содержит регулирующий элемент(транзистор) 1. формирователь 2 управл ющих импульсов и выключени  регулирующего элемента, генератор 3 тактовых импульсов, компаратор 4, источник 5 опорных сигналов, интегратор 6, сумматор 7, дроссель 8 с основной обмоткой 9 и допол-1 нительной обмоткой 10, управл емый переключатель 11, разделительный конденсатор 12, узел 13 линейной коррекции.

Способ реализуетс  в импульсном стабилизаторе следующим образом. Регулирующий транзистор 1 включает в тактовые моменты времени сигналом с тактового генератора 3. С помощью обмотки 10 дроссел  8 выдел ют корректирующий сигнал, который по форме повтор ет импульсное напр жение на основной обмотке 9 дроссел  импульсного стабилизатора. ОдновреО

ел о ел о

00

менно с включением регулирующего транзистора 1 в тактовые моменты времени подключают корректирующий сигнал к каналу обратной св зи путем переключени  управл емого переключател  11 в положение, по- казанное на фиг. 1. Затем из корректирующего сигнала с помощью разделительного конденсатора 12 исключают посто нную составл ющую. Полученный сигнал складывают на сумматоре 7 с сигналом рассогласовани , т.е. разницей между напр жением нагрузки и опорным напр жением , снимаемым с источника 5 опорных сигналов. Суммарное напр жение интегрируют на интеграторе 6 и сравнивают с опорным сигналом от источника 5 опорных сигналов. Сравнение провод т но компараторе 4. В момент равенства проинтегрированного и опорного сигналов вырабатывают управл ющий импульс выключени  регулирующего транзистора 1 и одновременно от- ключают корректирующий сигнал до очередного тактового момента (перевод т управл емый переключатель 11 в положение , противоположное показанному на фиг.

1).

Процессы, протекающие в устройстве при реализации предлагаемого способа, показаны на фиг. 2 и заключаютс  в следующем . В момент времени t 0 на выходе генератора 3 по вл етс  тактовый импульс DT, который вызывает формирование на выходе формировател  2 управл ющего импульса включени  регулирующего транзистора с амплитудой Uyi (см. фиг. 2,6) и переброс переключател  11 в состо ние, показанное на фиг. 1. Регулирующий элемент 1 включаетс , на основной обмотке 9 дроссел  8 по вл етс  напр жение, равное разности входного UBx и выходного Увых напр жений стабилизатора, ток ii (фиг. 2,г) в этой обмотке нарастает примерно по линейному закону. На дополнительной обмотке 10 по вл етс  напр жение Uio Кдр(иВх - ивых), где КДр Wio/Wg, Wg и Wio - число витков обмотки 9 и 10 (см. фиг. 2,в). Напр жение Un (см. фиг. 2,д) на выходе переключател  11 поддерживаетс  равным Uio. На сумматор 7 поступает корректирующий сигнал

UK U11-U12,(1)

где Ui2 напр жение на разделительном

конденсаторе (см. фиг.2е).

Кроме того, на сумматор 7 подаетс  сигнал

рассогласовани 

Up V0ni -КдиВЫх,(2)

где Кд - коэффициент передачи узла 13 линейной коррекции, представл ющего собой в простейшем случае просто делитель напр жени , Voni - опорное напр жение, подаваемое на сумматор 7 с источника 5.

Выходной сигнал сумматора 7 поступает на интегратор 6, в результате чего на выходе интегратора 6 по вл етс  напр жение

ии иио+ Г0 (U - ир) dt,

(3)

где UHO - начальное значени  напр жени 

ии, Ти - посто нна  времени интегратора (см. фиг. 2,ж).

На компараторе 4 происходит сравнение опорного сигнала V0n2 , поступающего от источника 5, с выходным сигналом интегратора 11и, имеющим пилообразную форму. В момент t уТ сравнени  сигнэлов /оп2 и 11и компаратор вырабатывает импульс, поступающий на формирователь 2, под действием которого на выходе формировател  2

формируетс  управл ющий импульс выключени  регулирующего элемента с амплитудой Uy2 (см. фиг. 2,6), управл емый переключатель 11 перебрасываетс . Напр жение Un на выходе переключател  11 становитс  равным нулю (см. фиг. 2,д).

Регулирующий элемент 1 выключаетс  с задержкой г3ад после начала формировани  управл ющего импульса его выключени , что в случае использовани  бипол рного

транзистора, в первую очередь, обусловлено временем рассасывани . После выключени  регулирующего элемента ток IL в основной обмотке 9 дроссел  8 убывает приблизительно по линейному закону (см. фиг.

2,г). Напр жение Uio на дополнительной обмотке 10 мен ет знак. Однако это не сказываетс  на напр жении Un на выходе переключател  11, которое остаетс  равным нулю до начала следующего периода. При

этом корректирующий сигнал поддерживаетс  равным

UK -U12(4)

Напр жение 1)и на выходе интегратора 6

уменьшаетс .

В момент t Т подачи на формирователь

2 очередного тактового импульса от генератора 3 начинаетс  следующий период работы схемы. Начинаетс  формирование следующего управл ющего импульса включени  регулирующего элемента. Регулирующий элемент 1 включаетс  (временем включени  регулирующего элемента пренебрегаем , поскольку в случае применени  бипол рного транзистора оно обычно почти

на пор док меньше времени рассасывани ). Управл емый переключатель 11 возвращаетс  в исходное состо ние, показанное на фиг. 1, по вл етс  очередной импульс напр жени  на выходе переключател 

ост

U -( U UK

Un -Uw- nT t (n + y)T. где n - любое целое число. Корректирующий сигнал, поступающий на сумматор 7 через разделительный конденсатор 12, снова определ етс  выражением (1). Напр жение Уи на выходе интегратора 6 снова начинает увеличиватьс .

Таким образом, корректирующий сигнал UK, показанный на фиг. 2. определ етс  выражени ми:

11ю- Ui2 при nT t (n + y)T, -Ui2npn(n+ y)T t (п-М)Т,

п 0, 1,2, ...

Емкость конденсатора 12 выбираетс  достаточно большой, поэтому напр жение Lh мало отличаетс  от соеднего значени  напр жени  Un, „равного

(п4Г)Т

UUCP 4 / ДР ( - ивых ) dt .

пт

В рассматриваемом стабилизаторе можно выделить два контура регулировани . Первый контур включает в себ  регулирующий элемент 1, дроссель 8, управл емый переключатель 11, разделительный конденсатор 12, сумматор 7, интегратор б, компаратор 4, формирователь 2, второй контур включает в себ  регулирующий элемент 1, дроссель 8, конденсатор фильтра, узел 13 линейной коррекции, сумматор , интегратор 6, компаратор4, формирователь 2. В св зи с тем, что в первый контур не входит конденсатор фильтра, а также второе звено фильтра (при двухзвен- ном фильтре), процессы в этом контуре протекают значительно быстрее, чем во втором контуре. Задержка выключени  регулирующего элемента вызывает неустойчивость процессов именно в первом контуре. Исключение вли ни  этой задержки позвол ет обеспечить устойчивость первого контура и всего стабилизатора в широком диапазоне изменени  параметров.

Одновременно с хорошими динамическими свойствами в предлагаемом способе обеспечиваетс  и высока  статическа  точность стабилизации. Среднее значение корректирующего сигнала UK равно нулю, т.е.

1 т

Y/Ukdt 0,

о

из уравнени  (3)получаем

. т1 т

Y / Up dt у / ( Um - Кд ивых) dt О

0

5

0

5

0

5

0

Отсюда следует, что

U6

dt

Uonl

т.е. среднее значение выходного напр жени  не зависит от медленных изменений входного напр жени  VBX и тока нагрузки. Таким образом, высока  статическа  точность достигаетс  благодар  тому, что корректирующий сигнал UK не содержит посто нной составл ющей.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ управлени  импульсным стабилизатором посто нного напр жени , включающим регулирующий элемент, дроссель фильтра и цепь обратной св зи, заключающийс  в том, что регулирующий элемент включают в тактовые моменты времени, измер ют напр жение на дросселе и формируют пропорционально этому напр жению корректирующий сигнал, который суммируют с сигналом рассогласовани  цепи обратной св зи, затем суммарный сигнал интегрируют и сравнивают с опорным сигналом , в момент равенства проинтегрированного и опорного сигналов выключают регулирующий элемент, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  динамических характеристик и повышени  точности стабилизации , перед операцией суммировани  сигнала обратной св зи и корректирующего, из последнего исключают посто нную составл ющую , а корректирующий сигнал суммируют с сигналом обратной св зи на интервалах времени от тактовых моментов до моментов равенства проинтегрированного сигнала с опорным и прекращают суммирование от указанных моментов равенства до очередных тактовых моментов.