Способ регулирования выходного напряжения многоканального импульсного преобразователя

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемых источниках, электропитания. Целью изобретения является повышение качества выходного напряжения импульсного преобразователя за счет улучшения спектраль- if. ного состава и получение линейной регулировочной характеристики. Цель изобретения достигается тем, что регулирование выходного напряжения осуществляется одновременным изменением длительности импульсов управления и частоты их следования. Для этого управляющее напряжение U, распределенное по п каналам импульсного преобразователя , в каждом канале преобразуется в импульсную последовательность , частота следования импульсов которой изменяется в зависимости ее величины управляющего напряжения U. С заданной таким способом частотой генераторы развертывсцощего напряжения 21 и 26 вырабатывают сигналы и,21 и и,, которые сравниваются с управляющим напряжением U у компараторами 22 и 27, при и (и.) и„ 2i 1 к о J на выходах которых появляются сигналы U,j и и27 . Таким образом, наряду с изменением частоты следования импульсов изменяется и их длительность .. 5 ил. i сл с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) С51) 4 Н 02 М 5 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3801548/24 — 07 (22) 10.10.84 (46) 07.02.87. Бюл. № 5 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) В.M. Герасимов и Г.Я. Михалвченко (53) 621.316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство. СССР № 1065998, кл. Н 02 М 5/1 2, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 692030, кл. Н 02 M 5/12, 1979. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО ИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемых источниках. электропитания. Целью изобретения является повышение качества выходного напряжения импульсного преобразователя за счет улучшения спектральи„ ного состава и получение линейной регулировочной характеристики. Цель изобретения достигается тем, что регулирование выходного напряжения осуществляется одновременным изменением длительности импульсов управления и частоты их следования. Для этого управляющее напряжение Uö, распределенное по и каналам импульсного преобразователя, в каждом канале преобразуется в импульсную последовательность, частота следования импульсов которой изменяется в зависимости ее величины управляющего напряжения Ug.

С заданной таким способом частотой генераторы развертывающего напряжения 21 и 26 вырабатывают сигналы

U „ и U, которые сравниваются с управляющим напряжением U „ компараторами 22 и 27, при П (П ) П„ на выходах которых появляются сигналы U« H U, . Таким образом, наряду с изменением частоты следования импульсов изменяется и их длительность. 5 ил.!

288852

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение при создании регулируемых источников электропитания с модуляцией выходного напряжения и мощных ключевых 5 усилителей, в тех случаях, когда требуется высокое качество выходного напряжения, быстродействие регулирования при минимальной массе и габаритах самих регуляторов.

Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения преобразователя за счет улучшения спектрального состава и получения линейной регулировочной характеристики. !

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для реализации способа; на фиг.. 2 — функциональная схема регулятора напряжения со звеном повышенной частоты, реализующего

20 спо соб; на фиг . 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 4 — временные диаграммы, поясняющие сущность способа при изменении импульсных последовательностей в трех каналах преобразователя на примере линейно нарастающего входного сигнала; на фиг. 5 — функциональная схема управляемого и неуправляемого блоков формирования разнополярных импульсов.

Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 питания, многоканальный импульсный преобразователь 2, сумма-. тор 3, соединенный с фильтром 4, схему управления, включающую генератор

5, широтно-импульсный модулятор 6.

Регулятор (фиг. 2) содержит п 40 (в данном случае 3) параллельно включенных инверторов, каждый из которых выполнен на полностью управляемых ключах 7.1-7.4, 8.1-8.4 и 9.!в

9.4, высокочастотные трансформаторы 45

10-1.2, вторичные обмотки которых подключены к входам выпрямительных мостов 13-15, соединенных последовательно и подключенных к нагрузке через выходной фильтр 16, и и-каналь- у ный блок управления, каждый из каналов 17.1 17.3 блока управления выполнен в виде последовательно соединенных преобразователя напряжение— частота 18, триггера 19, ждущего мультивибратора 20, генератора 21 развертывающего напряжения, компара-, тора 22, элемента И 23, выход которого подключен к входу управляемога блока 24 формирования разнополярных импульсов, выходами соединенного с управляющими входами ключей 7.! и

7.3 инверторной ячейки. Также последовательно соединены ждущий мультивибратор 25, генератор 26 развертывающего напряжения, компаратор 27, элемент И 28, неуправляемый блок

29 формирования разнополярных импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами ключей 7.2 и

7.4 инверторной ячейки.

Управляемый блок 24 формирования разнополярных импульсов (фиг. 5) со— держит последовательно соединенные элемент ИЛИ 30 и триггер 31, срабатывающий при перепаде напряжения из

"1" и "0", прямой и инверсный выходы которого соединены с усилителями мощности, содержащими трансформаторные развязывающие узлы, выход— ные обмотки которых соединены с управляющими входами соответствующих ключей инверторных ячеек. Устройство неуправляемого блока 29 формирования разнополярных импульсов аналогично устройству блока 24, за исключением того, что триггер, входящий в состав блока 29, опрокидывается не по спадающему, а по нарастающему фронту входного сигнала, таким образом фаза его выходных напряжений по отношению к фазе импульсов задающего генератора остается неизменной.

Предлагаемый. способ заключается в том, что весь диапазон регулирования выходного напряжения по амплитуде разделяют на зоны (фиг. 4, для определенности число зон принято равным трем), генератор 5 (фиг. 1), преобразующий напряжение управления и работающий с ним широтно-импульсный модулятор 6, воздействует на импульсный преобразователь 2 так, что преобразуют -напряжение источника 1 пита— ния, одного из ега каналов в импульсную последовательность U, (фиг. 3 или

4), длительность импульсов которой и частота их следования изменяется в функциональной зависимости от входного сигнала. К моменту времени 1:

1 У с, сз (фиг. 4) частота следования импульсной последовательности изменяется от минимального значения до максимального, длительность импульсов становится максимальной. При этом среднее значение напряжения этой импульсной последовательности равно

1 2888 единице и не содержит нерегулируемых пауз. С этого момента напряжение регулируют в следующей зоне.

Напряжение на выходе сумматора 3 (фиг. 1) равно сумме напряжений всех 5 последовательностей.

На выходе фильтра 4 (фиг. 1) дей— ствует сглаженное напряжение усиленного по мощности входного сигнала

Ц f0

Устройство (фиг. 2) работает следующим образом.

Управляющий сигнал U имеет лиЧ нейно-нарастающую форму, а преобразователь содержит три канала. В качестве импульсного преобразователя может быть использован любой регулятор напряжения со звеном повышенной частоты. 20

Регулирование напряжения инверто— рами путем изменения длительиости

7 импульсов и частоты их следования осуществляется изменением фаэ замыкания пар ключевых элементов 7.1 — 25

7.4, 8.1-8.4 и 9.1-9.4 друг относительно друга. Работа преобразователя (фиг. 2) поясняется приведенными диаграммами (фиг. 3). При появлении входного управляющего сигнала U пре- 30

Ч образователь 18 напряжение-частота вырабатывает короткие импульсы U, следующие с частотой повторения изменяющейся пропорционально уровню управляющего сигнала. Триггер 19 35 срабатывает на перепад напряжения с "0" в "1" от сигналов преобразователя 18 (U фиг. 3), входные цепи

1g ждущих мультивибраторов 20 и 25 дифференцируют сигнал триггера 19 (U,„ „,),40 а каждый из ждущих мультивибраторов срабатывает на вХодной сигнал одной иэ полярностей (0д, U фиг. 3).

Сигналы с мультивибраторов поступают на генераторы 21 и 26 развертывающего4 напряжения, формирующие сигналы U,, U g (фиг. 3), которые поступают на входы компараторов 22 и 27. На вторых входах компараторов действует управляющий сигнал U, а выходное gp напряжение компараторов представлено диаграммами U u U (фиг. 3).

Элементы И выделяют сигналы U u

23

U при одновременном воздействии входных напряжений П, U U 25

U соответственно.

Сигналы U 3 и U поступают на блоки 24 и 29 формирования раэнополярных импульсов. В неуправляемом

52 4 блоке 29 формирования разнополярных импульсов входной триггер срабатывает на перепад напряжения 0" в

"1" и формирует на выходах напряжения U - и U . Диаграмма напряжений ъз зз на выходе неуправляемого блока развязки и усиления, действующих на обмотках трансформаторов мощности, приведена на фиг. 3 — U Ä. Блок 29 выходами соединен с управляющими входами ключей инверторных ячеек.

Аналогичные диаграммам U», U, и напряжения, сдвинутые на дли0Ч тельность импульсов U u U, фар 2 8 мируются в блоке 24. Диаграмма напряжений, действующих на обмотках трансформаторов блока 24, показана изображением U

Совместная работа ключей 7 инвертора иллюстрируется диаграммой напряжения на первичной обмотке высокочастотного трансформатора 10 (V,, фиг. 3). При увеличении длительностИ импульсов мультивибраторов

20 и 25 регулятор работает в режиме с перекрытием.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество выходного напряжения за счет снижения искажений более, чем на 206 в каждом канале, при их числе больше трех.

Это достигается исключением нерегулируемых импульсов в выходном напряженин, в процессе регулирования спектр импульсной последовательности не содержит искажающих гармоник с амплитудой приближающейся к основной, кроме того, зти гармоники смещены в сторону высших частот, что позволяет практически исключить их попадание в полосу пропускания фильтра.

Существенное снижение искажений выходного напряжения позволяет снизить проектную мощность фильтров и повысить быстродействие регулирования.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ регулирования выходного напряжения многоканального импульсного преобразователя, заключающийся в том, что распределяют регулируемое напряжение по и каналам преобразователя, регулирование среднего значения напряжения осуществляют во всех каналах поочередно изменением длительности и частоты следования импульсов, причем регулирование в очередном ка)288852 нале начинают после достижения максимального (минимального) значения напряжения в предыдущем канале, а напряжения всех каналов суммируют, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, регулироваиие осуществляют в каждом канале одновременным изменением длительности импульсов и частоты их следования.

1288852

tu люв

7f

7Ю

72

74

Составитель А. МеркуловаРедактор M. Бланар Техред Л.Сердюкова Корректор И. Муска

Заказ 7820/55 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4