Управляемый преобразователь напряжения

Управляемый преобразователь напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СООЭ СОЕЕТСНИХ и ЛИО\Ю

РЕСПУБЛИН з5 с 05 F 1/64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЯ И (ЛНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСНОМУ caWKf%llhc TeV. (21) 3586024/24-07(22) 27.04.83 (46) 23.12.84. Бюл. Ф 47 (72) А.А.. Алексанян, В.А. Александ ров, В.А. Галахов и В.А. Майоров (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 758426, кл. Н 02 М 3/335, G 05 F 1/56, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 479101, кл. С 05 Р 1/64, 1973 ° (54) (57) УПРАВЛЯЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий генератор тактовой частоты, счетчик, широтно-импульсный модулятор, распределитель импульсов с первым и вторым входами, оконечный каскад, цепь обратной связи и трансформатор, первичная обмотка которого подключена к выходам распределителя импульсов, а1вторичйые:обмотки — к входам оконечного каскадЕ, один из выходов которого подключен к выходному выводу, а другой соединен с входом,SU„„1130851 А цепи обратной связи, выход генератора тактовой частоты соединен со счетным входом счетчика, первый вход широтно-импульсного модулятора подключен к входному выводу, второй вход — к выходу цепи обратной связи, а выход — к первому входу распределителя импульсов. о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения управляемого преобразователя, он снабжен двумя дешифраторами и 9 --триггером, причем введенный установочный вход счетчика соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, установочным входом

1)-триггера и первым входом первого дешифратора, второй вход которого подключен к выходу 1) -триггера, а третий вход — к счетному входу

))-триггера и выходу второго дешифратора, входы которого соединены с выходами счетчика, выход первого дешифратора соединен с вторым входом распределителя импульсов.

1130851 2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичных источников питания, коллекторных модуляторов передатчиков и в других преобразовательных устройствах большой и средней мощности.

Известен преобразователь напряжения, использующий широтно"импульсную модуляцию (ШИМ) сигнала, содер- 10 жащие последовательно соединенные широтно-импульсный модулятор, распределитель импульсов и оконечный каскад, выполненный по двухтактной ,трансформаторной схеме, включающий двухтактный ключевой усилитель, силовой трансформатор, выпрямитель и фильтр нижних. частот (ФНЧ). Этот преобразователь имеет гальваническую развязку ключевого усилителя 20 и нагрузки, что позволяет использовать его в качестве вторичного источника питания L1$.

Недостатком такого преобразователя является нестабильность вы- 25 ходного напряжения при изменении нагрузки. Кроме того, при изменяющемся низкочастотном модулирующем воздействии выходное напряжение такого преобразователя зависит от характеристик ФНЧ. Например, при использовании преобразователя в качестве коллекторного модуля"гора передат чика его выходные амплитудно- и фазочастотные характеристики повторяют аналогичные характеристики ФНЧ.

Для повьппения стабильности выходного напряжения в известном преобразователе введена цепь обратной связи, включенная между выходом око-. нечного каскада и входом широтно- . импульсного модулятора. Однако предельная глубина обратной связи в этом преобразователе ограничена нарушением устойчивости работы, что обуславливает уменьшение стабильности и возрастание пульсаций выходного напряжения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является управ- 50 ляеМый преобразователь напряжения, содержащий генератор тактовой частоты, счетчик, широтно-импульсный модулятор, распределитель импуль-! сов с первым и вторым входами, око- 55 нечный каскад, цепь обратной связи и трансформатор, первичная обмотка которого подключена к выходам расп« ределителя импульсов, а вторичные обмотки — к входам оконечного каскада, один из выходов которого подключен к выходному выводу, а другой соединен с входом цепи обратной связи, выход генератора тактовой частоты соединен со счетным входом счетчика, первый вход широтно-импульсного модулятора подключен к входному выводу, второй вход — к выходу цепи обратной связи, а выход — к первому входу распределителя импульсов 2 .

Недостатком известного управляемого преобразователя напряжения является низкая стабильность выходно-.

> го напряжения, обусловленная неболь- шой глубиной обратной связи.

Обеспечение в импульсных преобразователях напряжения (усилители класса Д) адаптивной широтно-импульсной модуляции (АШИИ) позволяет существенно повысить стабильность их выходного напряжения. При таком виде модуляции импульсный сигнал формируется в результате непосредственного сравнения модулирующего воздействия Пм и сигнала обратной связи

Под . На выходе широтно-импульсного модулятора, выполненного на вычитающем устройстве и релейном элементе ,с шириной петли гистерезиса 2d,, формируется импульс при U — Под >Л и пауза, если U " Под< -Ь . Таким образом, при использовании АШИИ форма выходного напряжения с точностью до ширины петли гистерезиса релейного элемента повторяет форму модулирующего воздействия.

Однако использование АШИМ в известных преобразователях напряжения затруднено тем, что при таком виде модуляции длительность импульсных процессов зависит от уровня модулирующего воздействия.

При АШИИ длительность импульсов существенно изменяется и при больших уровнях модулирующего воздействия может достигать значительной величины. Необходимость передачи длинных импульсов в известных преобразователях приводит к значительному увеличению габаритов трансформаторов, что делает неэффективным использование в таких преобразователях АШИИ.

Цель изобретения " повьппение стабильности выходного напряжения упз 1 равляемого преобразователя напряжения.

Цель достигается тем, что управляемый преобразователь напряжения, содержащий генератор тактовой частоты, счетчик, широтно-импульсный модулятор, распределитель импульсов с первым и вторым входами, оконечный каскад. цепь обратной связи и

".ðàíñôîðìàòîð, первичная обмотка которого подключена к выходам распределителя импульсов, а вторичные обмотки — к входам оконечного каскада, один выход которого »подключен к выходному выводу. а другой соединен с входом цепи обратной связи, выход генератора тактовой частоты соединен со счетным входом счетчика, первый вход широтно-импульсного модулятора подключен к входному выводу, второй вход — к выходу цепи обратной связи, а выход — к первому входу распределителя импульсов, снабжен двумя дешифраторами и

3-триггером, причем введенный установочный вход счетчика соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, установочным входом j) -триггера и первым входом первого дешифратора, второй вход которого подключен к выходу )) -триггера, а третий вход — к счетному входу J) -триггера и выходу второго дешифратора, входы которого соединены с выходами счетчика, выход первого дешифратора соединен с вторым входом распределителя импульсов.

Введение в известное устройство дополнительных узлов и связей позволило обеспечить передачу длинных импульсов, сформированных широтноимпульсным модулятором через распределитель импульсов и высокочастотный трансформатор на вход оконечного каскада, и тем самым обеспечить в предлагаемом устройстве адаптивную ШИИ.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2-5 эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Управляемый преобразователь напряжения (фиг. 1) содержит широтноимпульсный модулятор 1, распределитель 2 импульсов, трансформатор 3, оконечный каскад 4, цепь 5 обратной связи, генератор б тактовой частоты, счетчик 7, первый дешифратор 8, 130851 триггер 9 и второй дешифратор 1О.

Оконечный каскад может быть выполнен на ключевом усилителе 11 и фильтре 12 низкой частоты (ФНЧ).

5 Широтно импульсный модулятор 1 у входящий в состав предлагаемого устройства, может быть выполнен на вычитающем устройстве 13 и релейном элементе 14. Широтно-импульсный l0 модулятор формирует импульс (U, = "1") при U> < Цос + h и паузы (U» = О ) при 11м > Цос

На фиг. 2-5 приведены сигналы на входах широтно-импульсного модуля15 тора 1 (сигнал обратной связи U c и модулирующие воздействия U ), а также выходные сигналы широтно-импульсного модулятора 1 U» счетчика 7 U> и U>, дешифратора 8 Ug, 20 D-триггера 9 U5, дешифратора 10

U, распределителя 2 импульсов Ug и сигнал, формирующийся на выходе счетного триггера, входящего в состав распределителя 2 импульсов U

25 Счетчик 7 осуществляет деление импульсов тактовой частоты, поступающей на его вход. с выхода генератора 6, когда сигнал на егб установочном входе U< = "1". При Ц»

= "0" счетчик 7 занулен и напряжения U> и U на его выходах равны

"О". Счетчик 7 может быть выполнен на микросхеме 133ИЕ5.

Дешифратор 8 при 1)» = "1" форми-, рует на выходе последовательность

Г импульсов U+, длительность L и период следования Т которых определяются сигналами, поступающими на его входы с выхода счетчика 7, например:

40 2, ° Т н н+ тт т

D-триггер 9 обеспечивает прохождение на счетный вход триггера, входящего в состав распределителя 2 импульсов, через дешифратор 10 сигнала U» npu t (T либо сигнала

U > U< при tn > Т, где t»» — длительность импульсов на выходе ши-. ротно-импульсного модулятора 1.

50 Управляемый преобразователь напряжения работает следующим образом.

Широтно-импульсный модулятор 1 в результате сравнения модулирующего сигнала U è сигнала обратной

55 связи Uoc формирует импульсный сигнал, которчй через распределитель

2 импульсов и трансформатор 3 поступает на входы оконечного каскада 4, 1 130851

Обеспечение в преобразователе передачи импульсов любой длительности на вход ФНЧ позволило использовать для формирования импульсов последовательности адаптивную ШИН, и тем самым существенно повысить

40 стабильность выходного напряжения преобразователя. где усиливается двухтактным ключевым усилителем 11, а затем через

ФНЧ 12 подается на выход устройства..

Когда длительность импульсов не превышает предельно-допустимой величи- 5 нй „ . Т (фиг. 2), предлагаемый преобразователь работает как известный. При этом выходное напряжение 3 -триггера не изменяется (Ug "0") и тем самым обеспечивает прохождение на вход распределителя 2 импульсов сигнала 6». Распределитель

2 импульсов переключается по каждому спаду импульсов U, чем обеспечивается поочередная передача импульсов с выхода широтно-импульсного модулятора 1 на соответствующие концы первичной обмотки трансформатора 3. Когда длительность импульсов значительно превышает установленную величину йн )) T (фиг. 3), то по спаду первого импульса с выхода дешифратора 8 Э-триггер 9 переключается U = "1" и сохраняет единичное

5 состояние до окончания импульса.

При этом обеспечивается прохождение сигнала Uy с выхода дешифратора 8 через дешифратор 10 на вход распределителя 2 импульсов, который переключается с периодом 2Т. На выхо- 30 де распределителя 2 импульсов формируется последовательность разнополярных импульсов Ug, длительность которых не превышает Т.

Если длительность импульсов незначительно превышает установленную длительность Т< t < 2Т - фиг. 4), то в момент времени t T, происходит переключение Э -триггера 9, которое приводит к изменению выходного напряжения дешифратора 10 Uy и тем самым к переключению распределителя 2 импульсов.

Переключение распределителя 2 импульсов по спаду импульсов U не происходит, так как в этот момент прохождение сигнала U< через дешифратор 10 запрещено его выходными напряжениями U< и Ug равными "1". В этом случае на выходе распределителя 2 импульсов формируется последовательность разнополярных импульсов U> суммарная длительность которых не превышает

2Т -Т

При 2Т > t> ) 2Т вЂ” (-. (фиг. 5) переключение распределителя 2 импульсов происходит в момент времени t = Т с момента начала импульса и по спаду импульса,. так как в этом случае прохождение сигнала

Еу в момент окончания импульсов через дешифратор 10 разрешено (П4 О).

Таким образом, в предлагаемом преобразователе обеспечивается передача импульса любой длительности с выхода широтно-импульсного модулятора на вход ФНЧ. При этом максимальная длительность импульсов одной полярности, передаваемых через трансформатор, не превышает

2Т-L

1130851

Фиг.

ll3u85)

Ю

Cly

Йе 4/юг

lip

Щ

Ь и

Яика

1! 30851

Рн, 0ос

Vg

Составитель В. Цишевский

Редактор р. Цицика Техред И.Асталош Корректор О, Билак

Заказ 9610/35 Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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