SU1749997A2

SU1749997A2 - Stabilized dc-to-dc voltage converter

Info

Publication number: SU1749997A2
Application number: SU904858442A
Authority: SU
Inventors: Виктор Алексеевич Белов
Original assignee: Научно-исследовательский институт автоматики
Priority date: 1990-08-08
Filing date: 1990-08-08
Publication date: 1992-07-23

Abstract

Использование: дл преобразовани энергии посто нного тока на входе в энергию посто нного тока на выходе, которые,могут найти применение дл электропитани различной радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретени : преобразователь содержит инвертор на транзисторах 1 и 2, выход которого через трансформатор 3. выпр митель 4 и фильтр 5 подключен к выходным выводам. Точна стабилизаци выходного напр жени осуществл етс контуром обратной св зи через усилитель б обратной св зи, амплитудно-импульсный модул тор 7 и широтно-импульсный модул тор 8, Параметрическа стабилизаци осуществл етс через измеритель 11 амплитудного значени и динамическую нагрузку 10 путем изменени амплитуды пилообразного напр жени . Увеличение скорости отработки схемы параметрической стабилизации достигаетс периодическим разр дом конденсатора измерител 11 через транзисторный ключ 16. 1 ил.Use: for converting the direct current energy at the input to the direct current energy at the output, which can be used to power various electronic equipment. The essence of the invention: the converter contains an inverter on transistors 1 and 2, the output of which is through a transformer 3. The rectifier 4 and the filter 5 are connected to the output terminals. The output voltage is precisely stabilized by a feedback loop through a feedback amplifier b, a pulse amplitude modulator 7, and a pulse width modulator 8. Parametric stabilization is performed through an amplitude value meter 11 and a dynamic load 10 by varying the amplitude of the sawtooth voltage wives An increase in the speed of testing the parametric stabilization circuit is achieved by periodically discharging the capacitor of the meter 11 through a transistor switch 16. 1 Il.

Description

. Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для преобразования напряжения одной величины в стабилйзированноепостоянное напряжение другой величины, и является усове ршенство- Е ванием устройства по авт. св. № 1541729.. The invention relates to electrical engineering, in particular to devices for converting a voltage of one magnitude to a stabilized constant voltage of another magnitude, and is an improvement of the device according to ed. St. No. 1541729.

Известно устройство, содержащее инвертор на силовых транзисторах с транс- ; форматорным выходом, через выпрямитель й первичную обмотку двухобмоточного 1 дросселя LC-фильтра, подключенного к выходным выводам, связанным с входом усилителя обратной связи, широтно-импульсный модулятор, входные выводы которого подключены к первичной обмотке со средней 1 точкой трансформатора широтно-импульсногО модулятора, причем управляющие'входы силовых транзисторов подключены к вторичным обмоткам трансформатора'широтноимпульсного модулятора через цепи 2 формирования запирающего напряжения, вспомогательный преобразователь, Входом подключенный к входным выводам, причем его выход постоянного тока подключен к усилителю обратной связи и широтно-им- 2 пу. 1ьсному модулятору, измеритель амплитудного значения, формирователь пилообразного напряжения, динамическую нагрузку, дифференцирующую цепь и амплитудно-импульсный модулятор, причем измеритель 3 амплитудного'значения входом подключен к выходным выводам и вторичной обмотке двухобмоточного дросселя LC-фильтра, а выходом - к формирователю пилообразного напряжения через динамическую нагрузку, 3 причем выход формирователя пилообразно'Тб’напряжения подключён к входу широтноимпульсного модулятора, а вход-к выходу переменного тока вспомогательного преобразователя через дифференцирующую цепь, 4 причем амплитудно-импульсный модулятор подключен силовыми выводами между выходом постоянного тока вспомогательного преобразователя и средней точкой первичной обмотки трансформатора' широт- 4 но-импульсного модулятора, а вход амплитудно-импульсного модулятора подключен к выходу усилителя обра тной связи.A device is known comprising an inverter on power transistors with trans; a formatted output, through the rectifier and the primary winding of the double-winding 1 LC filter choke, connected to the output terminals connected to the feedback amplifier input, a pulse-width modulator, the input terminals of which are connected to the primary winding with the middle 1 point of the pulse-width modulator transformer, and the control inputs of power transistors are connected to the secondary windings of a transformer of a pulse-width modulator through circuit 2 forming a blocking voltage, an auxiliary converter, V Odom connected to the input terminals, and its dc output is connected to the feedback amplifier and Pulse 2 im- pu. 1 modulator, an amplitude value meter, sawtooth voltage generator, dynamic load, a differentiating circuit and an amplitude-pulse modulator, and the amplitude value 3 meter is connected to the output terminals and the secondary winding of the LC coil two-winding choke by the input, and the output to the sawtooth voltage generator through dynamic load, 3 and the output of the sawtooth 'Tb' voltage former is connected to the input of the pulse-width modulator, and the input to the AC output of the auxiliary Yelnia converter via a differentiating circuit 4 and a pulse amplitude modulator is connected between the output of the power terminals of the auxiliary DC converter and a midpoint of the transformer primary winding '4 but latitudinal width modulator, and the input amplitude-width modulator connected to the output of the amplifier to the return connection.

Недостатком известного устройства является задержка параметрической отработ- Е кй провалов входного напряжения, вызванная отсутствием цепи разряда конденсатора измерителя амплитудного значения:A disadvantage of the known device is the delay in the parametric processing of the input voltage dips caused by the absence of the discharge circuit of the capacitor of the amplitude meter:

Целью изобретения является улучше- Е ниё качества выходного напряжения путем повышения стабильности при провалах входного напряжения.The aim of the invention is to improve the quality of the output voltage by increasing stability with input voltage dips.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный преобразователь по стоянного напряжения в постоянное введен транзисторный ключ, коллектор которого подключен к верхней обкладке выходного конденсатора измерителя амплитудного значения, эмиттер - к нижней обкладке конденсатора, а база через ограничивающий резистор - к входу формирователя пилообразного напряжения.This goal is achieved by the fact that a transistor switch is inserted into the stabilized DC-DC converter, the collector of which is connected to the upper plate of the output capacitor of the amplitude value meter, the emitter to the lower plate of the capacitor, and the base through the limiting resistor to the input of the sawtooth voltage generator.

На чертеже представлена функциональная схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения в постоянное.The drawing shows a functional diagram of a stabilized DC-DC converter.

Стабилизированный преобразователь содержит двухтактный инвертор на силовых транзисторах 1 и 2, выходной трансформатор 3, последовательно соединенные выходной выпрямитель 4, двухобмоточный LC-фильтр 5, усилитель 6 обратной связи, амплитудно-импульсный модулятор 7 и широтно-импульсный модулятор 8, управляющим входом подключенный к формирователю 9 пилообразного напряжения совместно с динамической нагрузкой 10. второй выход которой подключен через измеритель 11 амплитудного значения к выходу выпрямителя 4, а вход формирователя 9 пилообразного напряжения подключен через дифференцирующую цепь 12 двойной частоты к вспомогательному преобразователю 13, осуществляющему одновременно питание схемы постоянными и переменными прямоугольной формы напряжениями. Выход широтно-импульсного модулятора 8 через развязывающий трансформатор 14 и цепь 15 формирования запирающего напряжения подключен к управляющим входам силовых ключей 1 и 2. Параллельно конденсатору измерителя 11 амплитудного значения включен транзисторный ключ 16, база которого через резистор 17 подсоединена к выходу дифференцирующей цепи 12.The stabilized converter contains a push-pull inverter on power transistors 1 and 2, an output transformer 3, a series-connected output rectifier 4, a double-winding LC filter 5, a feedback amplifier 6, an amplitude-pulse modulator 7 and a pulse-width modulator 8, connected to the driver by a control input 9 sawtooth voltage together with the dynamic load 10. the second output of which is connected through the meter 11 of the amplitude value to the output of the rectifier 4, and the input of the shaper 9 sawtooth n voltage is connected through a differentiating circuit 12 of a double frequency to an auxiliary converter 13, which simultaneously supplies the circuit with constant and rectangular rectangular voltages. The output of the pulse-width modulator 8 through an isolation transformer 14 and a blocking voltage generating circuit 15 is connected to the control inputs of the power switches 1 and 2. A transistor switch 16 is connected in parallel with the amplitude meter capacitor 11, the base of which is connected through the resistor 17 to the output of the differentiating circuit 12.

Преобразователь работает следующим образом.The converter operates as follows.

При гтодачё напряжения сети U_BX на вспомогательный преобразователь 13 он начинает вырабатывать постоянное и переменное прямоугольной формы напряжения. Постоянное напряжение запитывает усилитель 6 и через открытый амплитудно-импульсный модулятор 7 подается на вход питания широтно-импульсного модулятораWhen the voltage of the mains U _{BX is} supplied to the auxiliary converter 13, it begins to produce a constant and alternating rectangular voltage. A constant voltage feeds the amplifier 6 and through the open pulse-amplitude modulator 7 is fed to the power input of the pulse-width modulator

8. На выходных обмотках трансформатора 14 широтно-импульсного модулятора 8, а следовательно, на входах силовых ключей 1 и 2 и выходном трансформаторе 3 появляются широтно-модулированные импульсы. На выходе выпрямителя 4 появляются однополярные положительные широтно-модулировзнные импульсы, амплитуда которых преобразуется измерителем 11 амплитуд- . 1749997 6 ного значения в постоянное напряжение, равное амплитуде импульсов. По оконча-. нию полупериода управляющего напряжения происходит быстрый разряд ^:конденсатора измерителя 11 амплитудного 5 значения импульсом малой длительности, снимаемым с выхода дифференцирующей цепи 12 и открывающем транзисторный ключ 16. Это приводит к постоянному отслеживанию амплитуды однополярных импуль- 10 сов на выходе выпрямителя 4 как при резких набросах входного напряжения, так и при его провалах. Время запаздывания при этом не превышает половины периода частоты преобразования. Выходное напряже- 15 ние измерителя 11 через динамическую нагрузку 10 поступает на формирователь 9 пилообразного напряжения, формирующий синхронно и с дифференцированным схемой 12 переменным напряжением вспомога- 20 тельного преобразователя 13 периодически линейно нарастающее напряжение на входе широтно-импульсного модулятора 8. Пилообразное напряжение в широтно-импульсном модуляторе 8 сравнивается с внутренним 25 опорным и преобразуется в широтно-модулированные импульсы прямоугольной формы, длительность которых обратно пропорциональна амплитуде пилообразного напряжения, а следовательно, и амплитудному 30 значению импульсов на выпрямителе· 4, выгодном трансформаторе 3 и, соответственно, напряжению питающей сети.8. On the output windings of the transformer 14 of the pulse-width modulator 8, and therefore, on the inputs of the power switches 1 and 2 and the output transformer 3 appear pulse-width modulated pulses. At the output of the rectifier 4, unipolar positive pulse-width modulated pulses appear, the amplitude of which is converted by an amplitude meter 11. 1749997 6 values to a constant voltage equal to the amplitude of the pulses. At the end. The half-period of the control voltage leads to a fast discharge ^{: the} capacitor of the meter 11 of amplitude 5 is pulsed by a short pulse taken from the output of the differentiating circuit 12 and opening the transistor switch 16. This leads to constant monitoring of the amplitude of unipolar pulses of 10 ow at the output of the rectifier 4 as with sharp drops of the input voltage, and with its failures. The lag time does not exceed half the period of the conversion frequency. The output voltage 15 of the meter 11 through a dynamic load 10 is supplied to a sawtooth shaper 9, which simultaneously and with a differentiated circuit 12 generates an alternating voltage of the auxiliary converter 13, a periodically linearly increasing voltage at the input of the pulse-width modulator 8. The sawtooth voltage to the latitudinal pulse modulator 8 is compared with the internal 25 reference and converted into a pulse-width modulated rectangular pulses, the duration of which is inversely proportional to the amplitude of the sawtooth voltage, and hence the amplitude 30 value of the pulses on the rectifier · 4, a profitable transformer 3 and, accordingly, the voltage of the supply network.

Таким образом, напряжение на выходе стабилизированного преобразователя ока- 35 зывается параметрически стабилизированным относительно изменений (возмущений) напряжения питающей сети с учетом падения напряжения на ключах, трансформаторе, диодах и дросселе фильтра. : 40Thus, the voltage at the output of the stabilized converter turns out to be parametrically stabilized with respect to changes (disturbances) in the voltage of the supply network, taking into account the voltage drop across the keys, transformer, diodes, and filter choke. : 40

Схема 6 управления управляет Дополнительно через амплитудно-импульсный . модулятор 7 посредством изменения пита ющего широтно-импульсный модулятор 8 напряжения амплитудой· широтно-модулированных импульсов так, что напряжение на выходе стабилизированного преобразователя остается неизменным.The control circuit 6 additionally controls the pulse-amplitude. modulator 7 by changing the voltage-supplying pulse-width modulator 8 of the voltage with amplitude · pulse-width modulated pulses so that the voltage at the output of the stabilized converter remains unchanged.

Предлагаемый преобразователь обладает лучшей по сравнению с известным устойчивостью работы при высокой скорости отработки возмущений входного напряжения за счет того, что большая часть нестабильности от изменения входного напряжения в нем отрабатывается параметрически, т.е. незамкнутым контуром импульсного регулирования. При этом время отработки не превышает половины периода частоты преобразования. Для более точной стабилизации используется дополнительный замкнутый контур линейного регулирования, обладающий лучшей устойчивостью из-за линейного способа регулирования, малого необходимого коэффициента усиления и малых величий Дестабилизирующих факторов.The proposed converter has better stability compared to the known stability at a high speed of working out disturbances of the input voltage due to the fact that most of the instability from changing the input voltage in it is worked out parametrically, i.e. open loop pulse control. In this case, the working time does not exceed half the period of the conversion frequency. For more accurate stabilization, an additional closed loop of linear regulation is used, which has better stability due to the linear method of regulation, the small required gain and small values of the destabilizing factors.

Высокое быстродействие параметрической части позволяет схеме отрабатывать входные пульсации с частотой, соизмеримой частоте п рёобразова ния устройства.The high speed of the parametric part allows the circuit to process input pulsations with a frequency commensurate with the conversion frequency of the device.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION Stabilized DC-DC Converter to DC St. No. 1541729, characterized in that. in order to improve the quality of the output voltage by increasing stability during input voltage dips, a transistor switch is inserted into it, the collector of which is connected to the upper side of the output capacitor of the amplitude value meter, the emitter to the lower side of the capacitor, and the base through the limiting resistor to the input of the sawtooth voltage .

Compiled by V. Belov Editor I. Derbak Tehred M. Morgenthal Corrector N. Revskaya

Order 2601 Circulation Subscription

VNIIIPI of the State Committee for Inventions and Discoveries under the State Committee for Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushskaya nab., 4/5

Production and Publishing Plant “Patent, Uzhhorod, 101 Gagarin St.