Преобразователь переменногонапряжения b постоянное

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сов етскнн

Соцналнстнческнн

Респубттнк i»845250 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22)Заявлено 05.04; 79 (21) 2746996/24-07 с присоединением заявки ¹

1ееудерстеенньй KGMHTeò

СССР

Н 02 М 7/537 (23 } Приоритет по делает нзебретеннй н атнрытнй

Опубликовано 07.07.81, Бюллетень № 25 (53) УД1(621 ° 314, ° 632 (088. 8) Дата опубликования описания 07.07.81

В. И. Сенько, В. М. Скобченко, H. П. Макаренко, С. Ф. Малишевский и 10 ° П. Большов

li

«С

/ !

f

Киевский ордена Ленина политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической (72) Авторы изобретения (71} Заявитель еволюции (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к преобра.зовательной технике и может быть использовано в стабилизированных источниках питания для улучшения г их динамических свойств.

Известны преобразователи переменного напряжения в постоянное, выполненные в виде стабилизированных источников электропитания с бестрансформаторным входом $1 — 3).

Низкое быстродействие этих

l0 преобразователей при обработке изменений входного напряжения обусловлено тем, что вход блока обратной связи подключен к выходному фильтру, 15 имеющему большую постоянную времени.

Наиболее близким по техническому решению является преобразователь, содержащий соединенные последовательно низкочастотный выпрямитель, сгла— живающий фильтр, инвертор, разделительный трансформатор, высокочастотный выпрямитель и фильтр, < бразующий выход преобразователя, а также систему управления инвертором, содержащую соединенные между собой блок формирования управляющих напряжений и блок обратной связи, состоящий из узла сравнения и источника опорного напряжения, подключенного к одному из входов узла сравнения, причем, второй вход узла сравнения подключен к выходу преобразователя Г4 j.

Недостатком такого преобразователя являются низкие динамические ха— рактеристики при воздействии на него возмущающих воздействий со стороны входного напряжения. Низкие динамические характеристики обусловлены тем, что вход системы управления подключен непосредственно к выходу преобразователя, после сглаживающего фильтра, постоянная времени которого выбирается из условия сглаживания пульс»ций выходного напряжения и, следов»сельпо, должна

3 84525 быть в несколько раз больше периода выходного напряжения инвертора.

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик преобразователя путем повышения быстродействия отработки возмущающих воздействий, а так же повышения быстродействия преобразования.

Достигается это тем, что в преобразователе, содержащем соединен- 10 ные последовательно низкочастотный выпрямитель, сглаживающий фильтр, инвертор, разделительный трансформатор, высокочастотный выпрямитель и фильтр, образующий выход преобра- 15 зователя, а также систему управления инвертором, содержащую соединенные между собой блок формирования управляющих напряжений и блок обратной связи, состоящий из узла 20 сравнения и источника опорного напря- . жения, подключенного к одному из входов узла сравнения, а также измерительный орган, выходом подключенный к второму из входов, подклю- 25 чен непосредственно к выходу высокочастотного выпрямителя.

B описанном преобразователе мог бы найти применение измеритсльный орган, реализующий принцип высоко- 30 частотного опроса", содержащий последовательно соединенные управляемый генератор тока, конденсатор со схемой разряда, а также схему синхронизации (5g и 1,6). Выходной величиной этого устройства является частота следования импульсов, несущая информацию о величине измеряемого напряжения. При использовании такого измерительного органа в описанном 40 преобразователе необходим преобразователь частоты следования импульсов в постоянное напряжение для сравнения его с постоянным опорным напряжением. 45

Измерительный орган преобразователя содержит последовательно соединенные управляемый генератор тока, конденсатор со схемой разряда, а также схему синхронизации,. дополни- 50 тельно снабжен последовательно соединенными между собой пиковым детектором и схемой запоминания, выход которой образует выход измерительного органа, причем к управляю- SS щему входу схемы запоминания подключен выход схемы синхронизации, а входы управляемого генератора тока, 1

4 схемы разряда и схемы синхронизации объединены и образуют вход измерительного органа, На фиг.l представлена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 — схема измерительного органа; на фиг.3 — диаграммы, поясняющие принцип работы измерительного органа при разомкнутой цепи обратной связи; на фиг.4 " то же, при замкнутой цепи обратной связи, Предлагаемый преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит соединенные последовательно низкочастотный выпрямитель l сглаживающий фильтр 2, инвертор 3, разде лительный трансформатор 4, высокочастотный выпрямитель 5 и сглаживающий фильтр 6, oF. ðàçóþùèé выход преобразователя 7, а также систему управления инвертором 8, содержащую соедийенные между собой блок формирования управляющих напряжений 9 и блок обратной связи 10 состоящий из узла сравнения 11 и источника опорного напряжения 12, подключенного к одному из входов узла сравнения 11, а также измерительный орган 13, выходом 14 подключенный к второму из входов узла сравнения

ll, Вход 15 измерительного органа

13 подключен к выходу высокочастотного выпрямителя 5. Измерительный орган 13 содержит соединенные последовательно уйравляемый генератор тока 16, конденсатор 17 со схемой разряда 18, а также схему синхронизации 19 и соединенные между собой последовательно пиковый детектор

20 и схему запоминания 21, выход которой образует выход 14 измерительного органа 13, К управляющему входу 22 схемы запоминания 21 подJ ключен выход схемы синхронизации

19, а входы управляемого генератора тока 16, схемы разряда 18 и схемы синхронизации 19 объединены и образуют вход 15 измерительного органа 13.

Рассмотрим принцип работы измерительного органа.

Для наглядности рассмотрим сначала его работу при разомкнутой цепи обратной связи преобразователя.

В этом случае на вход 15 измерительного органа 13 с выхода высокочастотного выпрямителя 5 поступают последовательность импульсов 23 с

5 84525 постоянной скважностью !допустим, равной 2), амплитуда которых определяется величиной напряжения на входе инвертора 3 ° Ток на выходе управляемого генератора тока 16 прямо пропорционален амплитуде импульсов 23, поэтому скорость заряда конденсатора 1 7 также прямопропорциональна амплитуде импульсов последовательности импульсов 23. 3а вре- 10 мя действия каждого импульса конденсатор 17 заряжается до напряжения, величина которого соответствует среднему значению напряжения импульса. На вход схемы разряда 18 .поступает последовательность импульсов 23. При нулевом потенциале на входе схемы разряда 18 (т.е; во время паузы между импульсами импульсной последовательности 23) конденсатор щ

17 быстро разряжается и схема разряда 18 поддерживает на нем нулевое напряжение до прихода следующего импульса импульсной последовательности 23.В результате на конденсаторе

17 формируется импульсное напряжение 24, причем амплитуда каждого из импульсов импульсного напряжения 24 пропорциональна среднему значению напряжения соответствующего импульса 30

23. Импульсное напряжение 24 поступает на вход пикового детектора 20.

Напряжение 25 на выходе пикового детектора 20 повторяет по форме напряжение на конденсаторе 17 в периоды З5

его заряда. После разряда конденсатора 17 напряжение 25 на выходе пикового детектора 20 уменьшается из-за разряда емкости пикового детектора

20, вследствие неидеальности элемен- 40 тов схемы (более того, такой разряд может быть предусмотрен специально) .

На вход схемы синхронизации !9 подается последовательность импульсов 23. Схема синхронизации 19 ферми- w5 рует напряжение 26 в виде коротких импульсов 27, совпадающих с задними фронтами импульсов импульсной последовательности 23, а длительность их значительно (например, на 2 по- 50 рядка) меньше длительности импульсов последователноети импульсов 23.

Выходное напряжение 25 пикового детектора 20 поступает на вход схемы запоминания 21, на управляющий вход 55

22 которой .подаются импульсы 27 последовательности импульсов 26 с выхода схемы синхронизации 19. При

0 Ь этом на выходе схемы запоминания

21 формируется напряжение 28, амплитуда которого изменяется дискретно (изменение амплитуды происходит при поступлении на управляющий вход 22 каждого импульса 27 последовательности импульсов 26) в соответствии с изменением амплитуды импульсов напряжения 25 °

Таким образом, на выходе 14 измерительного органа 13 вырабатывается напряжение 28, амплитуда которого соответствует среднему значению напряжения каждо о из импульсов импульсной последовательности 23, поступающей на вход 15 измерительного органа 13 с выхода высокочастотного выпрямителя 5, При замкнутой цепи обратной связи происходит стабилизация среднего значения выходного напряжения пре" образователя, Например, при увеличении напряжения, поступающего на вход инвертора 3, увеличивается амплитуда импульсов импульсной последовательности 29 на выходе высокочастотного выпрямителя 5. При этом длительность импульсов уменьшается.Скорость заряда конденсатора

17 увеличивается, так как увеличивается выходной ток управляемого генератора тока 16, однако время заряда уменьшается. Поэтому амплитуды импульсов последовательности 30 на входе пикового детектора 20 и импульсов напряжения 31 на его выходе стремятся к постоянной величине. На выходе схемы синхронизации вырабатывается напряжение 32 ° На выходе схемы запоминания 2! при .этом вырабатывается постоянное напряжение

33, соответствующее среднему значению напряжения импульсов прследователь ности импульсов 29.

При отклонении среднего значения напряжения на выходе высокочастотного выпрямителя 5 от постоянного значения изменение напряжения 33 на выходе 14 измерительного органа !

3 происходит с задержкой во време ни, не превышающей 1/2 периода выходного напряжения инвертора 3. На пример, при частоте преобразования, равной 20 кГц, задержка составляет не более 25 мкс и время отработки возмущающих воздействий предлагаемым преобразователем определяется этой цифрой.

Подключение входа измерительного органа к выходу высокочастотного выпрямителя, а также введение в изI мерительный орган пикового детектора и схемы запоминания позволило значительно повысить динамические характеристики заявляемого преобразователя по сравнению с прототипом.

Так, если в прототипе при частоте выходного напряжения инвертора рав- 10 ной 20 кГц время отработки возмущающих воздействий определяется постоянной времени выходного сглаживающего фильтра, которая выбирается в 10-15 раз больше периода выходного напря- 15 жения инвертора (для обеспечения достаточное" о сглаживания этого напряжения), что составляет 500-750 мкс,то в предлагаемом техническом решении быстродействие определяется временем 20 задержки формирования среднего значе-, .ния выходного напряжения, которое равно 25 мкс.

25 1978, с.28, 2. Скубко В. А., Мельников А, В.

35

50

Формула изобретения

1, Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий соединенные последовательно низкочастотный выпрямитель, сглажива— ющий фильтр, инвертор, разделителье1ый трансформатор высокочастотееый выпрямитель и фильтр, образующий выход преобразователя, а также систему управления инвертором, содержащую соединенные между собой блок формирования управляющих напряжений и блок обратной связи, состоящий из узла сравнения и источника опорного напряжения, подключенного к одному из вхопов узла сравнения, а также измерительный орган, выходом подключенный к второму из входов узла сравнения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик преобразователя путем повышения быстродей.ствия отработки возмущающих воздей-. ствий со стороны сети переменного тока, вход измерительного органа подключен к выходу высокочастотного выпрямителя.

0 8

2. Преобразователь по п,1, изме1рительный орган которого содержит последовательно соединенные управляемый генератор тока, конденсатор

-со схемой разряда, а также схему

Ъ синхронизации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, он дополнительно снабжен последовательно соединенными между собой пиковым детектором и схемой запоминания, выход которой образует выход изме— рительного органа, причем к управляющему входу схемы запоминания подключен выход схемы синхронизации, а входы управляемого генератора .тока, схемы разряда и схемы синхронизации объединены и образуют вход измерительного органа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Вересов Г. П,, Смуряков !О. Л.

Стабилизированные источники питания радиоаппаратуры, М. Энергия, Метод анализа и расчета электрических характеристик вторичных источников электропитания с промежуточным преобразованием частоты. В кн. "Проблемы миниатюризации и унификации ВИП

РЭА", М., 1979, с, 35.

3, Гальс Б. К,, Булык В. М. Меениатюризация и унификация ВИП периферийных устройств ЭВМ". В кн,"Проблемы миниатюризации и унификации

ВИП РЭА". М,, 1979, с. 140-145.

4. Гулый В. Д., Буйков В. Я.

Устойчивость устройства электропита— ния с широтно-импульсной модуляцией.

В кн. "Методы и средства преобразования параметров электрической энергии". Киев, "Наукова думка", 1977, с. 57 (прототип).

5. Мартяшин А. И., Шахов Э.К., Шляндин В, M. Преобразователи электрических параметров для системы контроля и измерения. М., Энергия".

1976, с. 141, 6, Тычино К. К. Преобразователи напряжения в частоту. М., "Энергия", 1972, Массовая радиобиблиотека.

Вып. 808 ° с. !1-15.

Составитель Г. Мыцык

Редактор Е. Гончар Техред С. Иигунова Корректор С.. Шомак

Заказ 4208)6 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4