Многофазный импульсный стабилизатор

 

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение надежности при одновременном снижении массы и объема, а также уровня излучаемых помех. Включенные параллельно или последовательно силовые каналы 2 обеспечивают преобразование входного напряжения в требуемый уровень выходного напряжения. Все силовые каналы 2 разбиты на N/M групп. Сдвиг включения силовых каналов 2 в каждой группе задается регистром 13 сдвига соответствующего узла 11 синхронизации . Синхронизация первого узла 11 синхронизацииосуществляется непосредственно импульсами генератора 5 синхроимпульсов. Выходные последовательности импульсов всех регистров 13 сдвига синхронизируют работу генераторов 8 пилообразного напряжения, которые совместно с блоком 7 сравнения, выделяющим сигнал разности выходного и опорного напряжений, обеспечивают формирование на входах широтно-импульсных модуляторов 9 последовательностей управляющих импульсов силовых каналов 2. 2 ил, VI § Ј W

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕН1ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4778381/07 (22) 04.01.90 (46) 07.01.92. Бюл. М t (71) Самарский электротехнический институт связи (72) А.Ф.Кадацкий, В.Ф.Яковлев и Д.В.Рослик (53) 621.316.722.1 (088,8) (56) Авто ккое свидетельство СССР

М 1265741, кл. G 05 F 1/56, 1985.

Авторское свидетельство СССР

hh 1317415, кл. G 05 F 1/56, 1985.

Юрченко А,И. Гармонический анализ электрических процессов в многофазных импульсных преобразователях постоянного напряжения. — В кн.: Электронная техника в автоматике. / Под ред. Ю.И.Конева, вып.

9, М.: Советское радио, 1977, с, 61-70. (54) МНОГОФАЗНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение надежности при

„„5U „„1704142 А1 одновременном снижении массы и объема, а также уровня излучаемых помех, В ключенные параллельно или последовательно силовые каналы 2 обеспечивают преобразование входного напряжения в требуемый уровень выходного напряжения.

Все силовые каналы 2 разбиты íà N/М групп. Сдвиг включения силовых каналов 2 в каждой группе задается регистром 13 сдвига соответствующего узла 11 синхронизации. Синхронизация первого узла 11 синхронизации осуществляется непосредственно импульсами генератора 5 синхроимпульсов. Выходные последовательности импульсов всех регистров 13 сдвига синхронизируют работу генераторов

8 пилообразного напряжения, которые совместно с блоком 7 сравнения, выделяющим сигнал разности выходного и опорного напряжений, обеспечивают формирование на входах широтно-импульсных модуляторов 9 последовательностей управляющих импульсов силовых каналов 2. 2 ил, à — ф 1

1704142

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источников электропитания электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры различного наэначения.

Цель изобретения — повышение надежности при одновременном снижении массы и обьема, а также уровня излучаемых помех.

На фиг. 1 приведена функциональная схема многофаэного импульсного стабилизатора; на фиг.2 — временная диаграмма, поясняющая его работу.

Многофазный импульсный стабилизатор содержит входные выводы, соединенные с источником 1 питания и с входами N силовых каналов 2, выходные цепи которых подключены к выходным выводам, соединенным с нагрузкой 3 параллельно или последовательно, блок 4 управления.

Блок 4 управления содержит генератор

5 синхроимпульсов, источник 6 опорного напряжения, блок 7 сравнения, N формирователей 8 пилообразного напряжения, N широтно-импульсных модуляторов 9, N блоков 10 согласования, — узлов 11 синхрониN

"М зации, каждый иэ укаэанных блоков синхронизации содержит д :литель 12 частоты на М и М-разрядный ре; истр 13 сдвига.

Узлы синхронизации с второго по — дополМ нительно содержит узел 14.

Генератор 5 синхроимп;ль; -г выходом подключен к входным цег уз lod 11 синхронизации: у первого к в:".ду 13 сдвига, у

N второго,... — -го — к входу, ла 14 сдвига, N

 — -"ах 11 синхрониэаци1. имеются следующие взаимосвязи: выход делителя 12 частоты на М подключен к инфоо ационному

""."v регистра 13 сдвига, у к-тзр го кажиз выходов первого. второ о,..., М-го

„азрядов подключен к соответствующему формирователю 8 пилообразного напряжения. B узлах 11 синхронизаци второго по

N — -й выход узла 14 сдвига под ." учен к вхоМ ду делителя 12 частоты на М. 1 каждого иэ

N формирователей 8 пилообр =-. ого напряжения выход подключен к одно» иэ входов соответствующего широтно - пульсного модулятора 9. У каждого из ни. второй вход подключен к выходу блока 7 ; ..внения, к одному иэ входов которого и. =включен источник 6 опорного напряжения. к другому— выходные выьсдь, соединенные с нагруз кой 3. Каждый иэ N широтно- чпульсных модуляторов 9 выходом под :л очен через соответствующий блок 1О со.я сования к

10

13 сдвига первого узла 1 f синхронизации; д . — на выходе М-го разряда М-разрядного ре15 гистра 13 сдвига первого узла 11 синхрониN

М зации; е — на выходе узла 14 сдвига — -го

55 входу силового канала 2. Выходы силовых каналов 2 подключены к выходным выводам,соединенным с нагрузкой 3.

Временные диаграммы (фиг.2) показаны для М=4, N-8: а — на выходе генератора 5 синхроимпульсов; б — на выходе первого разряда Мразрядного регистра 13 сдвига первого узла

11 синхронизации; в — на выходе второго разряда М-разрядного регистра 13 сдвига первого узла 11 синхронизации; г — на выходе третьего разряда М-разрядного регистра узла 11 синхронизации; ж — на выходе первого разряда М-разрядного регистра 13 сдвига — -го узла 11 синхронизации; э — на

N выходе второго разряда M-разрядного региN стра 13 сдвига — -го узла 11 синхронизаМ ции; и — на выходе третьего разряда

М-разрядного регистра 13 сдвига g -го узN ла 11 синхронизации; к — на выходе М-го разряда М-разрядного регистра 13 сдвига — го узла 11 синхронизации.

М

Многофазный импульсный стабилизатор работает следующим образом.

С выхода генератора 5 синхроимпульсов напряжение с периодом Тгси = Т/М (где

Т вЂ” период электрических процессов в силовых каналах 2, М вЂ” разрядность делителей

12 частоты на М и регистров 13 сдвига узлов

11 синхронизации) поступает на узлы 11 синхронизации. Причем в первом узле 11 синхронизации этот сигнал (фиг.2а) воздействует на входы делителя 12 частоты на M u е од синхронизации регистра 13 сдвига. Поскольку на информационный вход регистра

13 сдвига подается сигнал с периодом Т=Тгси М, то на его М выходах появляется смешение на интервал времени Тгси сигнала (напряжения) также с периодом Т (фиг.2б,в,г.д), соответственно напряжения

Up1, Up2, Up3, Up4. Их равномерный сдвиг Во времени обеспечивает формирование формирователями 8 пилообразного напряжения равномерно сдвинутых во времени пилообразных напряжений (фиг.2б.в,г,д) соответственно напряжения Unl, Un2, Un3, Un4.

Во втором, третьем, ... М -м узлах 11 синхронизации в отличие от первого на входе дополнительно содержатся узлы 14 сдвига. Каждое из них обеспечивает требуемый

1704142

10

15 сдвиг во времени сигнала генератора 5 синхроимпульсов, Для обеспечения равномерного временного сдвига Atcg - Т/N электрических процессов в многофаэном стабилизаторе необходимо обеспечить временной сдвиг у второго узла 11 синхронизации íà At2-Trcu/N, у третьего — на Лiз - 2тгси/N. у — го — íà A t N/M -(— -1)Тгси/N.

N N

М М

Рассмотрим процессы функционироваN ния, например, в — -м узле 11 синхронизации. Его узел 14 сдвига обеспечивает временной сдвиг сигнала на выходе (фиг.2е), равный

At N/М -(— -1)—

N Тгси

M N

При этом период следования данного сигнала сохраняется неизменным, равным периоду исследования выходного сигнала (фиг.2а) генератора 5 синхроимпульсов.

В результате, поскольку разрядности делителя 12 частоты и регистра 13 сдвига

N го узла 11 синхронизации равны с разрядностями одноименных функциональных узлов первого узла 11 синхронизации, на выходах первого, второго,..., M-го разрядов регистра сдвига формируются равномерно сдвинутые сигналы один относительно другого на интервал времени Т/М. Период следования этих сигналов также равен Т (фиг,2). Причем наличие временного сдвига

AtN/М между сигналами синхронизации на входах делителей 12 частоты в первом и

N — узлах 11 синхронизации обеспечивает

M временной сдвиг во времени, равный также

N и —, между выходными сигналами одноМ именных разрядов их регистров 13, а именЙО между выходными сигналами первых (фиг.2 б и ж), вторых (фиг.2в и з), ...,М-х (фиг.

2ж и к) разрядов. Выходные сигналы (их количество равно M) используются для синхронизации формирователей 8, в результате чего ими формируются пилообразные напряжения Щй-М+1), Оп(й-М+2),...,йпн (фиг.2 ж, э,...,к).

Последние также сдвинуты во времени на интервал At N/М относительно выходных напряжений формирователей 8, синхронизируемых первым узлом 11 синхронизации (фиг.2б и ж, в и э, г и и, ди к).

Воздействие на входы широтно-импульсных модуляторов 9 равномерно сдвинутых во времени сигналов обеспечивает на их выходах широтно-модулированные сиг20

55 налы, также равномерно сдвинутые во времени. Длительность этих сигналов является функцией выходного сигнала блока 7 сравнения.

Изменение напряжения на выходных выводах, соединенных с нагрузкой 3, при воздействии какого-либо возмущающего фактора приведет к изменению уровня выходного напряжения на выходе блока 7 сравнения и к соответствующему иэменению сигналов на выходе каждого из N широтно-импульсных модуляторов 9. Эти сигналы воздействуют через соответствующий блок 10 согласования на силовые каналы 2, изменяя количество энергии, передаваемой ими на выходные выводы, соединенные с нагрузкой 3. Укаэанные изменения зэ счет использования отрицательной обратной связи направлены на компенсацию возмущающих воздействий и установление с заданной точностью напряжения на выходных выводах, соединенных с нагрузкой 3.

Таким образом, при периоде Тгси - Т М следования выходного сигнала генератора

5 синхроимпульсов временной сдвиг между сигналами синхронизации на выходах регистров 13 и формирователей 8 составляет

Тп Тlй, причем Т < Тгси в Тгси/Tn=N/Муз. 8 результате при постоянстве NT, путем увеличения числа М узлов 11 синхронизации можно снизить требования к частотному диапазону используемой элементной базы. С другой стороны, использование конкретно взятой элементной базы позволяет реализовать многофазный стабилизатор с большим числом параллельно (последовательно) работающих силовых каналов. Указанное уменьшает объем и массу, повышает надежность, уменьшает уровень излучаемых помех многофазного импульсного стабилизатора, Формула изобретения

Многофазный импульсный стабилизатор напряжения, содержащий силовую цепь, выполненную в виде N/2 двухтактных или N однотактных силовых каналов, включенных параллельно или последовательно между входными и выходными выводами. и блок управления, состоящий из генератора синхроимпульсов. N формирователей пилообразного напряжения, N широтно-импульсных модуляторов, N блоков согласования, источника опорного напряжения, блока сравнения и первого узла синхронизации, включающего делитель частоты на М и Мразрядный регистр сдвига, при этом каждый из N широтно-импульсных модуляторов выходом подключен через соответствующий блок согласования к входу управления соот1704142

Un I

5 ee ю е

М Ю ю %

Р

3

Ll ю °

Ию

K .гФ г

Фиг.2

Составитель Ю. Опадчий

Техред М.Моргентал Корректор О. Ципле

Редактор А. Козориз

Заказ 63 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101 ветствующего силового канала, а одним иэ входов подключен к выходу блока сравнения, входы которого подключены соответственно к источнику опорного напряжения и выходным выводам, выход генератора синхроимпульсов подключен к входу первого узла синхронизации, в качестве которого использован вход делителя частоты на М, выход которого подключен к информационному входу М-разрядного регистра сдвига, входом синхронизации подключенного к выходу генератора синхроимпульсов, а первый, второй, ..., М-й выходы М-разрядного регистра сдвига подключены соответственно к входам первого, второго, ..., М-го широтно-импульсных модуляторов, о т h и ч аю шийся тем. что,с целью повышения надежности при одновременном снижении массы и обьема, а также уровня излучаемых

N помех, в него введены (М - 1) узлов синхронизации, каждый иэ которых содержит узел сдвига, делитель частоты на М и М-разрядный регистр сдвига, причем в каждом иэ указанных узлов синхронизации вход узла сдвига подключен к выходу генератора синхроимпульсов, а выход узла сдвига подклю5 чен к входу делителя частоты íà M и к входу синхронизации М-разрядного регистра сдвига, информационный вход которого подключен к выходу делителя частоты на М, а выходные разряды подключены к входам

10 соответствующих формирователей пилообразного напряжения, при этом выходы первого, второго, ..., М-го разрядов

М-разрядного регистра сдвига второго узла синхронизации подключены соответствен15 но к входам (М+1), (М+2),...,2M-гоформирователей пилообразного напряжения, а выходы первого. второго, .... М-го разрядов

М-разрядного регистра сдвига — узла синN

М

20 хронизации подключены соответственно к входам (N-М+1)-, (й-М+2)-. М-го формирователей пилообразного напряжения.