Способ импульсной стабилизации постоянного напряжения и устройство для его осуществления

Способ импульсной стабилизации постоянного напряжения и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ импульсной стабилизации постоянного напряжения стабилизированного преобразователя, при котором формируют импульсы синхрониза - ции и в моменты времени, совпаданяцие с передним фронтом этих импульсов, включают силовой ключ стабилизатора, измеряют выходное напряжение стабилизатора , сравнивают его с заданным напряжением, полученный сигнал рассогласования интегрируют, проинтегрированный сигнал сравнивают с пороговым напряжением и в момент их равенства выключают силовой ключ стабилизатора , при этом на периоде следования импульсов синхронизации формируют импульс сброса интегратора в исходное состояние, задний фронт которпго является началом следующего периода интегрирования, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества стабилизации выходного напряжения, указанный импульс сброса интегратора в исходное состояние формируют в момент выключения силового ключа стабилизатора, а постоянную времени интегрирования интегратора устанавливают исходя из условия достижения напряжения на выходе интегратора величины порогового напряжения за время, равное периоду импульсов синхронизации при равенстве выходного напряжения заданному. i 2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что силовой ключ ста (Л С билизированного преобразователя выключают в моменты времени, совпадающие с приходом заднего фронта импульсов синхронизации в случае длительности вкл оченного состояния силорого управления ключа, стремящейся к длительности периода следования указанных импульсов синхронизации. 3.Устройство для импульсной стабилизации постоянного напряжения, содержащее включенные между входными и выходными выводами силовой ключ, LCp-фильтр, генератор синхронизирующих импульсов, источник опорного и порогового напряжений, первьм выходом соединенный с первым входом интегратора , а вторым выходом - с первым входом компаратора, вторым входом соединенного с выходом интегратора , соединенного вторым входом с выходом делителя выходного напряже1шя , ключ сброса, подключенный параллельно выходу интегратора, о т

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУбЛИН (l9) SU (ll) А

С 05 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2! ) 3475144/24-07 (22) 30.07.82 (46) 23. 10. 84. Бюл. 11 39 (72) А.Ф. Кадацкий и В,П. Кривозубов (7 1) Куйбышевский электротехнический институт связи (53) 621.3 16.722(088.8) (56) 1. Бокуняев А.А. Релейные стабилизаторы постоянного напряжения.M.

"Энергия", 1978, с. 79, рис. 39.

2. Транзисторные схемы автоматического управления. (Проектирование и расчет). Под ред. Ю.И.Конева. М., "Советское радио", 1967, с, 155.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3394091/24-07, кл. С 05 F 1/56, 17.02.82, (54) СПОСОБ ИМПУЛЬСНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, (57) 1. Способ импульсной стабилизации постоянного напряжения стабилизированного преобразователя, при котором формируют импульсы синхрониза— ции и в моменты времени, совпадающие с передним фронтом этих импульсов, включают силовой ключ стабилизатора, измеряют выходное напряжение стабилизатора, сравнивают его с заданным напряжением, полученный сигнал рассогласования интегрируют, проинтегрированный сигнал сравнивают с пороговым напряжением и в момент их равенства выключают силовой ключ стабилизатора, при этом на периоде следования импульсов синхронизации формируют импульс сброса интегратора в исходное состояние, задний фронт которого является началом следующего периода интегрирования, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью улучшения качества стабилизации выходного напряжения, указанный импульс сброса интегратора в исходное состояние формируют в момент выключения силового ключа стабилизатора, а постоянную времени интегрирования интегратора устанавливают исходя из условия достижения напряжения на выходе интегратора величины порогового напряжения за время, равное периоду импульсов синхронизации при равенстве выходного напряжения заданному.

Ф

2. Способпоп. 1, отличаю- Е шийся тем, что силовой ключ ста- / билизированного преобразователя выклю- чают в моменты времени, совпадающие С с приходом заднего фронта импульсов синхронизации в случае длительности включенного состояния силового управления ключа, стремящейся к длительности периода следования указанных импульсов синхронизации.

3. Устройство для импульсной стабилизации постоянного напряжения, содержащее включенные между входными и выходными выводами силовой ключ, LCg ильтр, генератор синхронизирующих импульсов, источник опорного и порогового напряжений, первым выходом соединенный с первым входом интегратора, а вторым выходом — с первым входом компаратора, вторым входом соединенного с выходом интегратора, соединенного вторым входом с выходом делителя выходного напряжения, ключ сброса, подключенный параллельно выходу интегратора, о т личающеес я тем,что,сцелью улучшения качества стабилизации выходного напряжения, первый вход введенного логического элемента И-HE подключен к выходу 0 введенного триггера управления, второй вход логического элемента И-НŠ— к выходу компаратора, а выход — через перьый введенный развязывающий диод к вхо120304 ду и триггера управления, выход Я которого подключен к входу введенного формирователя импульсов сброса, выход генератора синхронизирующих импульсов подключен непосредственно к входу С синхронизации триггера управления и через введенный второй развязывающий диод — к входу R триггера управ. пения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания радиоэлектронных приб оров, в част ности, для управления импульсными стабилизаторами постoHHHOI напряжения.

Известен способ управления на основе принципа релейного (двухпозиционного) регулирования, при котором сравнивают сигналы постоянного тока, один из которых является опор— ным, а другой — сигналом, пропорциональным величине входного или выходного напряжения, в зависимости. от знака результата сравнения включают или выключают силовой управляемый ключ (1) .

Известно устройство цля стабилизации постоянного напряжения, реали- >0 зующее принцип релейного регулирования, содержащее силовой управляемый ключ, подключенный через согласующий элемент к выходу релейного элемента, вход которого подключен к выходу ста- > билизатора (i) .

Недостатками релейного способа и устройства для его осуществления яв- ляются относительно большая амплитуда пульсации выходной регулируемой ве-30 личины, а также зависимость частоты переключ, ния силовых коммутирующих элементов от воздействия дестабилизирующих факторов и наличие статической ошибки регулируемой величины.

Известен способ. импульсной стабилизации постоянного напряжения на основе широтно-импульсной модуляции, при котором сравнивают сигнал пилообразной формы с сигналом постоянного тока и переключают силовой управляемый ключ в момент равенства этих сигналов (2j .

Известно устройство для стабилизации постоянного напряжения, реализующее принцип широтно-импульсной модуляции, содержащее силовой управляемый ключ, выход которого подключен через согласующий элемент к выходу широтно-импульсного модулятора, один выход которого соединен с выходом нагрузки, а другой - с генератором пилообразного напряжения f2) .

Недостатком данного способа и устройства для его осуществления являет ся малое быстродействие системы управления, в результате которого при резких изменениях входного напряжения на выходе стабилизатора наблюдаются выбросы и провалы напряжения, величина и длительность которых определяется KGHKppTHbIMH динамическими характеристиками данного способа управления, а новое установившееся значение выходной регулируемой величины отличается от предыдущего квазиустановившегося состояния.

Наиболее близким к изобретению является способ импульсной стабилизации постоянного напряжения стабитплэированного преобразователя, при котором формируют импульсы синхронизации и в моменты времени, совпадающие с передним (задним) фронтом этих импульсов, включают (выключают) силовой ключ стабилизатора, измеряют выходное напряжение стабилизатора, сравнивают его с заданным напряжением, полученный сигнал рассогласования подают на вход интегратора, напряжение с выхода интегратора сравнивают с пороговым напряжением и в момент их равен1120304 с тва выключают (включают) силовой клю. стабилизатора, прк этом на периоде следования импульсов синхронизациик формируют импульс сброса интегратора в исход ое состояние, задний

5 фронт которого является началом следующсг<.. еркода интегрирования. Достоинством способа, использующего . комг.енсацконно-параметрическое регулирование, является высокая скорость отраСоткк возмуш"=.ний входного напряжения.

Устройство для осуществления известного способа содержит силовой ключ, СД-фильтр, генератор синхронизирующих импульсов, источник опорного и порогового напряженкй, первым выходом соедкненнык с перуым входом генератора, а вторым выходом — с первым входом компаратора, вторым входом соедккенногo с выходом интегратора, соединенного, вторым входом с выходом делителя вьгходного напряжения, и ключ сброса, подключенный г.араллельно выходу интегратора(Л.25

Недостатком известных способа и устройства является статизм выходного напряжения в установившемся режиме поскольку для работы цепи обратной связи принципиально необходимо откло->> нение выходного напряжения от заданной величины °

Цель изобретения — повышение качества стабилизации выходного напряжения стабилизированного преобразо35 вателя путем обеспечения астатического регулирования.

Эта цель достигается тем, что согласно способу импульсной стабилизации постоянного напряжения стабилизиро- 40 ванного преобразователя, при котором формируют импульсы синхронизации и в моменты времени, совпадающие с передним фронтом этих импульсов, включают силовой ключ стабилизатора, из- 45 меряют выходное напряжение стабилизатора, сравнивают его с заданным напряжением, полученный сигнал рассогласования подают на вход интегратора, напряжение с выхода интегратора срав-50 нивают с пороговым напряжением и в момент их равенства выключают силовой ключ стабилизатора, при этом на периоде следования импульсов синхронизации формируют ижгульс сброса интегра-55 тора в исходное состояние, задний фронт которогс является началом следунцего периода интегрирования, указанный импульс сброса интегратора в исходное состояние формируют в момент выключения силового ключа стабилизатора, а постоянную времени интегрирования интегратора устанавливают исходя из условия достижения напряжения на выходе интегратора величины порогового напряжения за время, равное периоду импульсов синхронизации прк равенстве выходного напряжения заданному.

Кроме того, для улучшения переходных процессов силовой ключ стабили) зированного преобразователя выключают в моменты времени, совпаданицие с приходом заднего фронта импульсов синхронизации в случае длительности включе нког о с ост оя ни я силового управляемого ключа, стремящейся к длительности периода следоваггия указанных импульсов синхронизации.

Прк этом в устройстве для импульсной стабилизации постоянного напряжения, содержащем включенные между входными и выходными выводами, силовой ключ, LС0-фильтр, генератор синхронизирующих импульсов, источник опорного

I и порогового напряжений, первым выходом соединенный с первым входом интегратора, а вторым выходом — с первым входом компаратора, вторым входом соединенного с выходом интегратора, соединенного вторым входом с выходом делителя выходного напряжения, и ключ сброса, подключенный параллельно выходу интегратора, первый. вход введенного логического элемента

И-HE подключен к выходу И введенного триггера управления, второй вход логического элемента И-НŠ— к выходу компаратора, а выход — через первый введенный развязывающий диод к входу R триггера управления, выход 4 которого подключен к входу введенного формирователя импульсов сброса, выход генератора синхронизируницих импульсов подключен непосредственно к входу С синхронизации триггера управления и через введенный второй развязывающий диод — к входу R триггера управления.

На фиг. 1 представлена блок-схема

) на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений, на фиг. 3 — электрическая схема устройства.

Преобразование электрической энергии первичного источника 1 питания (фиг. 1) осуществляется стабилизиро1120304 ванным преобразователем 2 постоянного на, который может быть Bhl полнеи н зависимости от тгредъянляемых нагрузкой 3 —,ðåáoíàíèé по любой яз известных однофазных импульсных схем, с согласующей цепью и сяловьви коммутирующими элементамя — силовой ключ > L Сгг фильтр, Блок 4 формировагп-гя управляющего сигнала содержит генератор 5 импульсов синхронизации, формирователь 6 сигнала управления, исто ник 7 опорного и порогового напряжений, компаратор 8, делитель 9 выходного папряжекяя, форггяронатель 10 импульсов сброса, интегратор 11 напряжения,c>гему 12 сброса, источник 13 постоянного смещения я схему 14 сравнения (фиг.1).

На фиг. 3 представлена схема устройства для реализации предложенного ь способа импульсной стабилизации, К выходу первичного источника 1 питания постоянного напряжения Е,, подключен входом стабилизированный преОоразонатель 2 пОстОянного ггапряженяя," - > выходом подключенный к нагрузке 3, а управляющим входом — к выходу блока

4 формирователя управляющего сигнала.

Устройство формирования упрагзлягсщег о сигнала (фяг . 3) содержит =.eíeð àòoð 3О

5 импульсов синхронизации, формирователь 6 сигнала управления, источггяк

I г+ опорного и порогового напряжений, компаратор 8, делитель 9 выходного напряжения, формггронатель l0 импульз5 сов сброса, интегратор 11 напряжения г схему 12 сброса, два источника вспомогательных напряжений: источник 13

Е (фиг. 3) > питающий элементы аналОГOBOH техники, истОчник г 4 Е (фиг. 3), питающий элементы цифровой техники. При этом генератор 5 импульсов синхронизации выполнен из генератора 15 прямоугольных импульсов и формирователя 16 коротких импульсов, формирователь 6 сигнала управления— из триггера 17 управления, двуь. развязывающих диодов 18 и 19 и логического э>>@мента И-НЕ 20, формирователь

10 сброса — из g -триггера 21, нремязадающей цепочки 22 и инвертора

23, интегратор 11 напряжения — яз операционного усилителя 24, конденсатора 25, резисторов 26-28, схемы . сброса из ключа 29 сброса и согласую- .

mего элемента 30.

Н" фиг. 2 показаны временньге диаграммы напряжений; 31 — >a выходе генератора 15 прямоугольных ягягуггьсон;

32 — на выходе формирователя 16 коротких rtè.óëьсов (для случая значятельиог о уменьщеняя напряжения на нагруз— ке 3 и на выходе триггера 17„выходе упранляемогс ключа преобразователя 2)

33 — на выходе формирователя 10 ямпуль; ов сипхроннзацяя, 34 — на выходе интегратора 11 (установявпяйсл режим), 35 — на выходе интегратора l1 на.>ряжения., 36 - на выходе триггера

i?, 37 — на выходе компаратора 8 наг.:p>r;:.eHèé, 38 — на выходе форггирователя >0 яглгульсов сброса (режяг малых отклонений процесса регулиро:зания)

39 -- на выходе триггера 17 (режим значятельного увеличения напряжений на нагрузке 3), 40 — на выходе интегратора 11, 41 — на выходе кэмпаратора 8, 42 — на выходе триггера 17, 43 — на ныхОде формкронаталя 1 .г импульсов сброса.

Одноименг".ые звенья блок-схемы фиг . 1 и устройства фиг.3,реализующие предложенный способ итгульсг:оя стабилизации, имеют следующие взаимос вязи.

Входные силовые цепи однофазнсго импульсного преобразователя 2 электрической энергии подключены к выходным ликам первичного источника г виталя, выходные силовые целя -- к нагруз-<е 3„ а гзходные цепи управления — к блоку 4 формирования управляющего сигнала. Выход генератора 5 импульсов синхронизации подключен к одному из входов формирователя 6 сигнала управления, к другому входу которого подключен выход когагаратора 8„один из входов которого лодключеч к источнику 7 опорного и порогового напряжений, другой — к выходу интегратора 11 напряжения. Выход формирователя

6 сигнала управления подключен к входу уггранления стабилизированного преОбразователя 2 и к входу формяровате ля 10 имггульссв сброса, выход которого соединен с входом схемьг 12 сброса, выходом подключенной к интегратору 1 l напряжеьля . Выход агрузки

3 поцклгочен к делителю 9 напряжения, входные цепи схемы 14 сравнения (фиг. 1) — к истОчнику / ОпорнОгс напряжения и делителю 9 выходного напряжения. Выход схемы 14 сравнеглгя (фиг„ 1) подклкчен к одному из входов интегратора i1 напряжения, на другой вход которого подключен источ>пгк 13 постоянного смещения.

7 1203

В устройстве (фиг. 3) функции схемы сравнения и интегратора напряжения совмещены путем подключения выхода операционного усилителя 24 через конденсатор 25 к его инвентирующему входу., который подключен через резистор 27 к источнику 7 опорного напряжения и через резистор 26 к источнику постоянного смещения, функции источника 13 (фиг. 1) постоянного 1О смещения в устройстве (фиг. 3) реализует источник 7 опорного напряжения, при э т ом напряже ние постоя нного смещения 0Сц равно напряжению оП опорного источника 7. В общем случае работа интегратора 11 не меняется, если резистор 26 подключить одним выводом к неинвертирующему входу операционного усилителя 24, а другим выводом — к источнику / порогового на- щ пряжения с выходным напряжением Up p. При этом напряжение постоянного смещения определяется 0С> =0,ю — U zn a при пор= 2 "оп 11 ц= 0 „. Параллельно времязадающему конденсатору 25 ин- г5 тегратора 11 напряжения подключен ключ 29 сброса, вход которого соединен через согласующий элемент 30 с. выходом формирователя 10 импульсов сброса, Выход порогового устройства

8 подключен к одному из входов логического элемента 20, на другой вход которого подается напряжение с выхода Q триггера 17 управления, выход

Ц которого подключен к входу синхронизации триггера 21 формирователя

10 импульсов сброса. Выход логического элемента И-НЕ 20 подключен через развязывающий диод 19 к входу триггера 17 управления. Кроме того, 40 вход к триггера 17 управления подключен через развязывающий диод. 18 к общей точке соединения входа синхронизации С триггера 17 и к выходу генератора 5 импульсов синхронизации.

Генератор 15 прямоугольных импульсов выходом подключен к входу формирователя 16 коротких импульсов °

Источник вспомогательного напряжения 14 Е (фиг. 3)- обеспечивает элект", ропитанием блоки 5, 6 и 10. Кроме того полюсовая шина источника 14 (фиг. 3 ) подключена к,входам f) — триггеров 17 и 21. Источник 13 (фиг. 3) вспомогательного напряжения (Е )

55 обеспечивает электропитанием блоки 71 8) 11 и 12

Сущность способа заключается в следующем.

04 8

Импульсные системы регулирования с широтно-импульсным модулированием характеризуются постоянным периодом квантования, но переменной скважностью работы регулирующего элемента при изменениях коэффициента заполнения 0(К, 1 ° В случае, если возмущающие воздействия приводят к насыщению широтно-импульсного модулятора

ШИИ (при этом коэффициент заполнения равен или нулю, или единице) сигнал на выходе усилителя постоянного тока (на входе ШИИ) может значительно отличаться от граничных значений (при коэффициенте заполнения равном нулю или единице) . Накопление ошцбок приводит к увеличению времени переходного процесса. Кроме того, наличие статической ошибки также ухудшает качество выходного напряжения. В предлагаемом способе указанные недостатки устраняются следующим образом.

Генератор 5 воздействует на вход формирователя 6 импульсами синхронизации, например, вида, представленного эпюрой 32, формирователь 6 обеспечивает независимо от режима работы включение силового ключа стабилизированного преобразователя 2 в моменты времени i g. 5 (эпюра 32,фиг .2), совпадающие с передним фронтом. положительных (или задним фронтом отрицательных) импульсов синхронизации. Формирователь 6 выключает силовой ключ преобразователя 2 в случае воздействия на любой из его входов или сигнала с выхода компаратора 8, или сигнала с выхода генератора 5.

Рассмотрим случай, когда управляющий сигнал на выходе компаратора 8 отсутствует (это происходит или при включении преобразователя, или при возмущающих воздействиях, отклоняющих напряжение на нагрузке значительно ниже требуемого). В данном случае формирователь 6 в моменты времени t>, 14,t ... обеспечивает запирание силового ключа преобразователя 2 и появление-на выходе формирователя 10 импульсов сброса (эпюра 32, фиг .2) интегратора. Указанные импульсы сбрасывают интегратор 11 напряжения в исходное состояние. В результате в указанном режиме работы силовой ключ преобразователя 2 открыт практически в течение каждого периода (если пренебречь временем его включения, то его выходное напряжение совпада1120304 1О ет с эпюрой 32, фиг. 2), а интегратор 11 напряжения в начале каждого

1периода установлен в исходное состояние. Здесь и далее будем полагать что характер изменения во времени 5 напряжения на выходе силового ключа преобразователя 2 совпадает с характером изменения напряжения на вькоде формирователя 6. В результате силовой ключ преобразователя 2 практически открыт весь период коммутации. Это приводит к увеличению напряжения на нагрузке 3. При достижении напряжением на нагрузке 3 требуемой величины напряжение на выходе делителя 9 (на входе схемы сравнения фиг ° 1) равно напряжению источника 7 опорного напряжения и приращение напряжения — сигнал рассогласования — на вькоде схемы 14 сравнения (фиг. 1) равно нулю.

Постоянная времени интегратора

11 напряжения выбирается иэ условия достижения его вольтсекундным напряжением заданного источником 7 уров ня напряжения эа время, равное периоду следования импульсов синхронизации.. Так как сигнал рассогласования на выходе схемы 14 сравнения (фиг. 1) для рассматриваемого режима работы 30 равен нулю, то изменение вольт-секундного напряжения на выходе интегратора обеспечивается источником 13

{фиг. 1) постоянного смещения. В момент равенства напряжений на входах компаратора 8 на его выходе (входе формирователя 6) появляется управляющий сигнал. При наличии указанного сигнала формирователь 6 обеспечивает выключение силового ключа преобразо- щ вателя 2 и сброс интегратора 11 8 исходное состояние воздействием через формирователь 10 на схему 12 сбро« са. Характер изменения напряжений во времени для квазиустаиовившегося ре- g5 жима работы на вькодах генератора

5, интегратора 11, формирователя 6, компаратора 8, формирователя 10 импульсов сброса соответственно представлен на эпюрах 32, 35, 36 и 38 у; (фиг. 2). Таким образом, включение силового ключа преобразователя 2 производится независимо от режима работы в момент времени 41, 4>,4, 4у ° . ° (эпюры 32 и 36, фиг. 2). Выключение ключа производится или сигналом с выхода генератора 5 в конце каждого периода в моменты времени 1, 1 (эпюра 32, фиг. 2), еслч нет управляющего сигнала на вьиоде коипаратора 8, или сигналом с выхода компаратора 8, например, в моменты времени t + t, 4 + 4 (эпю1 ° ° ° ра 36, фиг. 2) при наличии управляю-, щего сигнала на выходе компаратора

8 (эпюра 37, фиг. 2) . Причем в кваэиуетановившемая режиме сигнал рассогласования, т.е. разность выходного напряжения делителя 9 и заданного опорного Ов источника 7, равен нулю. При этом выключение силового ключа производится через интервал времени, разный периоду си гнала синхронизации генератора 5. Зто обеспечивается выбором постоянной времени интегрирования интегратора 11 и величиной напряжения источника 13 постоянного смещения.

При увеличении (уменьшении) напряжения на нагрузке 3 напряжение на вькоде делителя 9 увеличивается (уменьшается), соответственно на выходе схемы 14 сравнения (фиг. 1) появляется сигнал рассогласования. Появление сигнала рассогласования на входе интегратора 11 приводит к увеличению (уменьшению) скорое ти изменения пилообразного напряжения на его выходе. В резу ьтате напряжение на выходе интегратора 11 достигает порогового уровня раньше— эпюра 35 фиг. 2 (поэже -Ij ) и длительность открытого состояния управляемого ключа уменьшается - 1„ !

4 в э эпюра За, фиг. 2 — (увеличится—

t<>) . Соответственно напряжение на нагрузке 3 уменьшается (увеличивается) . Установившийся процесс возможен лишь в случае равенства напряжений на выходе делителя 9 и на вькоде источника 7 опорного напряжения, лишь в этом случае интервал между моментами выключения равен периоду сигнала синхронизации генератора 5.

На примере реализации устройства фиг. 3 рассмотрим основные режимы работы данного способа импульсной стабилизации.

В момент подключения источника 1 питания к преобразователю 2 напряжение на нагрузке 3 равно нулю. Считаем, что источники 13 и 14 (фиг. 3) вспомогательньк налряжений включаются или раньше, или одновременно с источником 1. Напряжение, подаваемое на инвертирующий вход операционного

1120304 усилителя 24, определяется соотношением резисторов 27 и 2б. Для данного режима оки образуют делитель напряжения опорного источника 7. Напряжение, подаваемое на неинвертирующий 5 вход операционного усилителя 24 с выхода делителя 9, равно нулю, поэтому напряжение на выходе интегратора 11 практически совпадает с осью времени эпюры 34 (фиг. 2). На входе компаратора 8 управляющий сигнал отсутствует (выходное напряжение равно практически нулю). Характер выходного напряжения на выходе силового ключа преобразователя 2 полностью совпадает с характером сигнала синхронизации генератора 5 (эпюра 32, фиг. 2). В момент времени tI, t 4g ... сигнал синхронизации перепадом О/1 переводит триггер. 17 управления по выходу Я в 20 .состояние высокого 10 уровня (эпюра32, фиг. 2), так как по входу 2— триггера 21 присутствует высокий уровень (с источника 14 (фиг. 3). В рассматриваемом режиме работы управляющий сигнал с выхода компаратора

8 отсутствует, поэтому переключение триггера 17 по выходу Q с высокого уровня напряжения в низкий уровень происходит в конце каждого периода 3Q в моменты времени. 2, 1 отрицательным перепадом 1/О синхронизации (эпюра 32, фиг. 2). Указанный сигнал синхронизации подается через развязыванщий диод 18 на вход Я триггера 17. Соответственно на выходе Q триггера 17 в указанные моменты времени появляются высокие уровни напряжения. На перепад О/1 напряжения выхода g триггера 17 управления о формирователь 10 импульсов сброса формирует положительный импульс (эпюра 33, фиг. 2), длительность которого задается выбором параметров времязадающей цепочки 22 и выбирается из 5 условия обеспечения сброса интегратора }1 в исходное состоякие. Сброс интегратора 11 производится ключом 29 сброса, открываемым ка интервале времени hi сигналом, поступающим через согласующий элемент"30 с формирователя 10. Поскольку ключ преобразова-. теля 2 практически открыт в течение всего периода (эпюра 32, фиг. 2), то напРяжение на нагрузке 3 увеличивается. По мере приближения напряжения на нагрузке 3 к установившемуся значению напряжение на выходе интегратора 11 последовательно занимает положение, совпадающее с осью времеки0>,,0<2, Нц> (эпюра 34, фиг. 2) и в установившемся режиме имеет вид, представленный эпюрой 35 (фиг. 2) .

Данный режим работы характеризуется равенством напряжений 0>II = "g, подаваемых на входы схемы 14 (фиг.1) сравнения с источника 7 опорного напряжения и делителя 9 выходного напряжения. В устройстве, показанном на фиг. 3, функции схемы сравнения совмещены в операционном усилителе

24, ра б от ающем в режиме интегрирования благодаря емкостной обратной связи через конденсатор 25 (С) . Для данного схематического решения (фиг.3) параметры элементов выбираются из условия обеспечения интервала между моментами выключекия силового ключа преобразователя 2, равного периоду синхронизации Т: ; т

u,„йс-u -u,„. «)

Соотношение (1) позволяет определить входное сопротивдение 3 интегратора 11 при заданном С или конден-, сатора емкостной обратной связи при задакном 02<, например, для С имеем — (г) М "оор оп

Выбор параметров устройства (фиг. 3) согласно соотношения (2) обеспечивает в установившемся состоянии достижение вольт-секундного напряжения на выходе интегратора 11 порогового значения за время, рав-. ное Т. При этом напряжение на выходе делителя Ug равно напряжению,O II . В моменты Времени, +, + ч, 5 +

на выходе компаратора 8 появляется управляющий сигнал — высокий уровень напряжения (эпюра 37, фиг. 2), поступающий на один из входов элемента И-НЕ 20. На другом входе логического элемента 20 в указанные моменты времени присутствуют высокие уровни напряжений, поступающие с выхода

Я триггера 17 (эпюра 36, фиг. 2).Это обеспечивает появление низкого уровня напряжения на выходе элемента И-НЕ

20, который, проходя через диод 19 на вход Р триггера 17, переключает выход Я с высокого на низкий уровень

»20304 напряжения. На Фронт О/1 поступающего сигнала с выхода g триггера 17 формирователь 10 в указанные моменты формирует импульсы сброса интегратора 11 (эпюра 38, фиг. 2) . Аналогично устройство 12 сброса обеспечивает исходное состояние интегратора напряжения 11. В моменты времени 1, 11 сигнал синхронизации (эпюра 32, фиг. 2) формирователя 5 фронтом О/1 по входу синхронизации С переводит триггер 17 по выходу Q в высокий уровень напряжения (эпюра 36,фиг.2),а в . моменты t, +t,, tq+ t„, t +1п ... сигнал с выхода компаратора (эпюра 37, 15 фиг. 2) переводит триггер 17,по выходу Ц в низкий уровень напряжения (эпюра 36, фиг. 2) . Это обеспечивает в установившемся режиме коммутацию силового ключа преобразователя 2 с 20 постоянными периодом Т и длительностью открытого состояния

Увеличение (умен шение) напряжения на нагрузке 3 приводит к увеличению (уменьшению) скорости измене- 25 ния выходного напряжения интегратора 11 (Ц, „Оц, эпюра 35, фиг. 2), которое достигает порогового уровня в рассматриваемом 1 +1 периоде за времяh3;„ =t; „- : меньшее (большее) пери- о ода Т (где ;„,1, — моменты времени, соответствующие выключению силового ключа преобразователя 2 в (;+1)-миg -м периоде коммутатора соответственно), Обусловлено это тем, что Од„- (1g 7 0 при достижении выходным напряжением интегратора 11 порогового уровня, задаваемого источником 7, следовательно

, ь(. 40

1 1+1

Оо1Ж = О.р (3)

1„

В р езультате длит ел ьнос ть открыт ого состояния силового ключа преоб1 разователя 2 уменьшается с< (увеличи; вается 4 ) уменьшая (увеличивая) напряжение йа нагрузке 3 (эпюра 39, фиг. 2).установившийся процесс возможен лишь приЦ„ = "g, когдад.;, = Т.>о

Эпюры 40-43 (фиг. 2) соответствуют возмущающему воздействию, приводящему к значительному увеличению напряжения на нагрузке 3. Появление высокого уровня напряжения на выходе порогового элемента (эпюра 4 1,фиг.2) в моменты времени 4 „, - ... не вызывает изменения состояния г.:огического элемента И-НЕ 20 и соответственно триггера 17. Это вызвано тем, что на втором входе элемента И-HE 20 в указанные моменты времени присутствуют низкие уровни напряжения, поступаюпу е с выхода триггера 17 (=-пюра 42,, фиг. 2). В моменты времени сигнал синхронизации фронтом

О/1, поступая на вход синхронизации

С триггера 17, переводит его по выходу Q в высокий уровень напряжения (эпюра 42, фиг..2). Это обеспечивает наличие на обоих входах логического элемента И-HE 20 высоких уровней напряжения, приводящих к появлению на его выходе низкого уровня напряжения, который через диод 19 поступает на вход 1 триггера 17 и переводит его по выходу 9 в состояние низко:. о уровня (эпюра 42, фиг. 2), В результате силовой ключ преобразователя 2, временные диаграммы на выходе которого соответствуют эпюре 42 (фиг.2), практически в течение всего периода закрыт. Это приводит к уменьшению выходного напряжения нагрузки 3. Формирователь 10 импульсов сброса в указанные переключения триггера 17 формирует импульсы сброса (эпюра 43, фиг. 2), обеспечивая сброс интегратора напряжения.

При возмущающих воздействиях, приводящих к значительному понижению напряжения на нагрузке 3, характер напряжений на выходах формирователя 6, формирователя 10, интегратора 11 аналогичен случаю подключения преобразователя 2 к первичному источнику питания, который представлен соотвественно эпюрами 32-34.

Таким образом, независимо от режима .работы обеспечивается сброс интегратора в исходное состояние в каждый период„ что исключает накопление ошибки, 8 наличие интегратора обеспечивает астатическое регулирование.

Это позволяет увеличить точность процесса регулирования в переходном и установившемся режимах.

1120304

1 120304

1120304

°

%7

1 !

I

1

l

L===

ВНИИПИ Заказ 89 78 Тиран 841 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Укгород, л.Проектыан,4