Способ стабилизации выходного напряжения импульсного стабилизатора

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратурь: . Целью ияобретения является дос- rижeниe высоких быстродействия и запаса устойчивости стабилизатора.Цоставленная цель постигается тем, что опорный сиг)шл тока дросселя 4 формируют равным току нагрузки 7, а из выходного напряжения исключают составляющую , равную падению напряжения на внутреннем сопротивлении конденсатора 6 выходного фильтра. Полученные сигналы рассогласования по току и напряжению умножают на соответствующие ксгзффипиенты, суммируют и подают на вход широтно-импульсного модулятора 1 fi, Сигналом с выхода модулятора управляют регу;п1рующим элементом 3. 4 ил. С (Л U8X. оо 00 со 05 Фи.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Г 05 Р 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3969511/24-07 (22) 30.10.85 (46) 30.10.87. Бюл, И 40 (71) Красноярский политехнический институт (72) А.В. Манаков, В,И. Иванчура, Ю.В. Краснобаев и Б.П. Соустин (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Грейвер Е,С. Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока.

М.: Связь, 1970, с. 9-10.

Авторское свидетельство СССР

Ф 928328, кл. G 05 F 1/56, 1980. (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫХОДНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО СТАБИЛИЗАТОРА (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппарату„„SU„„1348796 А 1 ры. Целью изобретения является дос сижение высоких быстродействия и запаса устойчивости стабилизатора.Поставленная цель достигается тем, что лпсрный сигнал тока дросселя 4 формируют равным току нагрузки 7, а из вы— холного напряжения исключают составляющую, равную падению напряжения на внутреннем сопротивлении конденсатора 6 выходного фильтра. Полученные сигналы рассогласования по току и напряжению умножают на соответствующие коэффициенты, суммируют и подают на вход широтно-импульсного модулятора

16. Сигналом с выхода модулятора управляют регулируюшим элементом 3 °

4 ил. тономных систем электропитания.

Целью изобретения является достижение высоких быстродействия и запаса устойчивости стабилизатора.

На фиг. 1 представлена блок-схема

ИСН, поясняющая предлагаемый способ; на фиг. 2 — схема устройства, реализующего способ; на фиг. 3 — пример выполнения суммирующего усилителя; на фиг. 4 — диаграммы переходного процесса в быстродействующем ИСН при скачкообразном изменении тока на10

15 грузки.

В блок-схему (фиг. 1) входят включенные последовательно между входом 1 и выходом 2 стабилизатора регулирующий элемент 3, дроссель 4 LC-фильтра, датчик 5 тока дросселя, конденсатор

6 LC-фильтра, датчик 7 тока нагрузки. 25

К выходу 2 стабилизатора подключена нагрузка 8, Вычитаюшие входы сумматоров 9 и 10 соединены с информационным выходом датчика 5 тока и выходом

2 стабилизатора соответственно.Суммирующий вход сумматора 9 подсоединен к информационному выходу датчика

7 тока, а выход — через усилитель 11 с коэффициентом передачи К = К (где

Р с

R — внутреннее сопротивление конденсатора 6) — подключен к второму вычитающему входу сумматора 10, Источник 12 опорного напряжения подключен к суммирующему входу сумматора 10.

Выходы сумматоров 9 и 10 подключены 40 соответственно через усилители 13 и

14 с коэффициентами усиления К и К

1 к суммирующим входам сумматора 15.

Выход сумматора 15 через широтно-импульсный модулятор 16 подсоединен к управляющему входу регулирующего элемента 3.

Устройство (Фиг. 2) с.одержит силовой ключ 17, лроссель 18, датчики 19 и 20 тока, вкл ченные последовательно между входом 21 и выходом 22 стабилизатора. Диод 23 включен между обшей точкой силового ключа 17 и дросселя

18 и общим приводом 24 стабилизатора.

Конденсатор 25 включен между обшей точкой датчиков 19 и 20 тока и общим приводом 24 стабилизатора. Суммирующий усилитель 26 неинвертирующим и инвертирующил1 вх Одами подключен к ин1 13481

Изобретение Относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при построении импульсных ста5 билизаторов напряжения (ИСН) для ав—

96 2 формационным входам датчиков 20 и 19 тока соответственно. Суммирующий усилитечь 27 неинвертирующим и первым, вторым инвертирующими входами подключен соответственно к источнику 28 опорного напряжения, выходу 22 стабилизатора и выходу суммирующего усилителя 26, суммирующий усилитель 29 подключен первым и вторым неинвертирующими входами к выходам суммирующих усилителей 26 и 27 соответственно, а выходом — к входу широтно-импульсного модулятора 30 (ШИМ). Выход ШИМ 30 подключен к управляющему входу силового ключа 17.

На фиг. 3 приведен пример выполнения суммирующего усилителя 27, который выполнен на операционном усилителе 31 и резисторах 32-36. С помощью резистора 32-36 обеспечиваются требуемые коэффициенты передачи по входам суммирующего усилителя 27.

Предлагаемый способ стабилизации выходного напряжения импульсного стабилизатора, содержащего выходной индуктивно-емкостный фильтр, регулирующий элемент, широтно-импульсный модулятор с пилообразным опорным напряжением, осуществляют путем измерения тока дросселя фильтрa, его инвертирования и сравнения с первым опорным сигналом, измерения выходного напряжения, его инвертирования и сравнения с вторым опорным сигналом, суммирования сигналов рассогласования и формирования результирующим сигналом импульсов по принципу широтно-импульсной модуляции для управления регулирующим элементом.

При этом измеряют ток нагрузки и формируют первый опорный сигнал,равный току нагрузки, из измеренного выходного напряжения исключают напряжение, полученное в результате измерения падения напряжения на внутреннем сопротивлении емкости, а указанные сигналы рассогласования по току и напряжению умножают соответственно на коэффициенты К, = К, -и К„

С

= — К опт

2 L где 1. и С вЂ” индуктивность и емкость выходного напряжения ИСН;

Š— входное напряжение ИСН;

134879I >

U — скорость изменения опорл ного напряжения широтноимпульсного модулятора;

Т и t — период преобразования и и 5 статическая длительность импульса (паузы в случае инверсии выходного сигнала модулятора).

При данном способе сигнал управле- 1р ния формируется пропорционально приращениям напряжения на емкости конденсатора и тока дросселя выходного фильтра ИСН к их опорным значениям, а в качестве опорного значения тока дросселя используется ток нагрузки.

Реальный конденсатор имеет внутреннее сопротивление, и напряжение на конденсаторе описывается выражением 20 — U + 1, R,, где J U 1, R — соответственно напряжения на конденсаторе и емкости ?5 конденсатора, ток и внутреннее сопротивление конденсатора.

Поскольку для формирования сигнала управления используется переменная состояния — напряжение на ем- gp кости конденсатора, то для ее определения из напряжения на конденсаторе (выходного напряжения ИСН) вычитается падение напряжения на внутреннем сопротивлении конденсатора.

Для определения тока конденсатора (фиг. 1) в качестве опорного сигнала тока дросселя 1, измеряемого датчиком 5 тока, используется ток нагрузки 1g снимаемый с датчика 40

7 тока. В результате на выходе сумматора 9 формируется сигнал, равный току конденсатора.

Для определения напряжения V,(c) на конденсаторе LC-фильтра из выход45 ного напряжения U, снимаемого с вывых хода 2, вычитается падение напряжения на внутреннем активном сопротивлении конденсатора R . .Величина R, в большинстве практических случаев соизмеРима с переходным сопротивлением кон50

> Т денсатора Е .(Т) = — и вносит сущестС венное искажение в измерение V (Г), Вычитание производится на сумматоре

10, на первый инверсный вход которого поступает величина выходного напряжения, а на второй — ток конденсатора с выхода сумматора 9.

Работа уг I pt>й> I »л, I>«,>: ??-", >.>;>« I > способ, пояс«яетсл с п1>м1 >к»н фиг. 2, Силовой клк>ч 17 и д??с л 23 выполняк>т функции регул??рун???ег«элемента 3, дроссель 18, датчики 19, 20 тока, конденсатор 25 л??л??or и ?нь> дросселю 4, датчикам 5, 7 т«кл, конденсатору 6.

Суммирующий усилитель 26 выполняет функции сумматора 9, л суммирующий усилитель 27 — функции сумматора 10 и усилителя 11, выбирая коэффициент передачи по второму инвертирующему входу. Усилитель 29 выполняет функции сумматора 15 и усилителей 13 и 14, выбирая коэффициенты передачи по входам, подключен??»?м к выходам суммирующих усилителей 26,27 — К,К соответственно.

В моме??т рлвс??ст??л пилообразного напряжения и напряжения с выхода суммирующего усилителя 29 компаратор

11 11

ШИМ 30 переклн>чается, сбрасывая в 0 триггер ШИ . 30. Ир?, .>том силовой ключ

17 размь?? лс Tc>I. Tp?II ãåð ШИМ 30 устанавливается в "1" сигналом генератора ШИМ 30, который опновременно синхронизирует рлб«ту генератора пило«бразного «лпряже?п?я ШИМ 30.

Экспериментальные исследования

ИСН показали, чт« при скачкообразных изменениях тока нагрузки, не приводящих к отклонению длительности импульс«в управления регулируloIIIIIM элементом более чем нл 107 от их стационарного значения, переход«ый процесс в ИСН имеет минимлльнуê> длител»ность, равную 2Т. Для б«льшей амплитуды скачкообразного изме«ения токл нагрузки,но не приводящей к размыканию системы (выходу сигнала управления из зоны пилообрлз«ог« нлпряже«ия ШИМ) ллительность переходного процесса не превышает 3,5Т. Если возмущение приводит к размыкл«ию системы, длительность переходного процесса превышает

3,5Т, но остается конечной.

На фиг. 4 приведе ы диаграммы,поясняющие процессы в ИСН при скачкообразном увеличен« ? кл нагрузки.

Таким «брлзсм, « пре;ллглемом способе реллизо«л?«? д?1л «езлвисимых контура регул??р««л«ия п«значениям переменных состояния — току дросселя и напряжению «а емк«сти конденсатора, что позволяет дс стич» ?1«>с«них быстродействия и злплсл уст«?? и?в«сти стабилизатора

LиС

Ul л

Т и

17 фиг. 2

5 1348

Формула изобретения

Способ стабилизации выходного напряжения импульсного стабилизатора, содержащего выходной индуктивно-емкостный фильтр, регулирующнй элемент, широтно-импульсный модулятор с пилообразным опорным напряжением, осуществляемый путем измерения тока

10 дросселя фильтра, его инвертирования и сравнения с первым опорным сигналом, измерения выходного напряжения, его инвертирования и сравнения с вторым опорным сигналом суммироваФ 15 ния сигналов рассогласования и формирования результирующим сигналом импульсов по принципу широтно-импульсной модуляции для управления регулирукищим элементом, о т л и ч а ю—

20 . шийся тем, что, с целью достижения высоких быстродействия и запа. са устойчивости стабилизатора, измеряют ток нагрузки и формируют первый

796 в опорный сигнал, равный току нагрузки, иэ измеренного выходного напряжения исключают напряжение, полученное в результате измерения падения напряжения на внутреннем сопротивлении емкости, а указанные сигналы рассогласования по току и напряжению умножают соответственно на коэффициС енты К = К и К о т опт

2 L U„ где К,„, индуктивность и емкость выходного фильтра; входное напряжение ИСН; скорость изменения опорного напряжения широтноимпульсного модулятора; период преобразования и статическая длительность импульса (паузы, в случае инверсии входного сигнала модулятора).

1348 79(1

Составитель А. Колоколкин

Редактор А. Маковская Техред М.1оданич

Корректор В. Бутяга

Заказ 5189/47 Тираж 862

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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

Р,Г

ОГ

Г7Я

Г7

0 1 Г 7

Риг. 4