Устройство для питания нагрузки

Устройство для питания нагрузки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ , содержащее нестабилизированный источник ограниченной мощности , выходом через последовательно включённые ключевой элемент и DLC-фнпьтр соединенный с выходными клеммами, и щиротно-импульсный модулятор , входом через датчик напряжения подсоединенный к выходным клеммам, а выходом подключенный к управляющему выводу ключевого элемента, отличающееся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов при большой кратности изменения тока нагрузки, в него введены однополупериодный выпрямитель , дополнительный фильтр и преобразователь напряжения в частоту, выходная величина которого пропорциональна корню квадратному из входной, . дроссель DLC-фильтра снабжен дополнительной обмоткой, а широтно-импульсный модулятор - входом синхронизации , причем вход однополупериодного выпрямителя подключен к дополнительной обмотке дросселя выходноVO го фильтра, а его выход через указанные дополнительный фильтр и преобразователь напряжения в частоту соединен с входом синхронизации широтно-импульсного модулятора.

СОЮЗ СОВЕТСНИЛ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИК

{ 19) (11) 4y G 05 F 1/$6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,: "":

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛА H30$PETEHHA H OTHPblTMA (21) 3692445/24-07 (22) 13.01.84 (46) 07.07.85. Бюл..В 25 (72) Н.И.Олейник, В.И.Петренко и В.В.Афанасов (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 744512, кл. С 05 Р 1/56, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 130544, кл. Н 02 М 3/ 135, 1960. (54)(57) УС РОЙС ВО anal ПИ АНИ НАГРУЗКИ, содержащее нестабилизированный источник ограниченной мощности, выходом через последовательно включенные ключевой элеменf и

DLC-фильтр соединенный с выходными клеммами, и широтно-импульсный модулятор, входом через датчик напряжения подсоединенный к выходным клеммам, а выходом подключенный к управляющему выводу ключевого элемента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов при большой кратности изменения тока нагрузки, в него введены однополупериодный выпрями» тель, дополнительный фильтр и преобразователь напряжения в частоту, выходная величина которого пропорциональна корню квадратному из входной, дроссель ЭЬС-фильтра снабжен дополнительной обмоткой, а широтно-импульсный модулятор — входом синхронизации, причем вход однополупериодного выпрямителя подключен к дополнительной обмотке дросселя выходного фильтра, à его выход через указанные дополнительный фильтр и преобразователь напряжения в частоту соединен с входом синхронизации широтно-импульсного модулятора.

1166083

Изобретение относится к автономным системам электроснабжения и может быть использовано, при проектировании устройств для неравномерной нагрузки от источников ограничен- 5 ной мощности.

Известно устройство для питания нагрузки от источника ограниченной .мощности, содержащее ключевой стабилизатор напряжения, в котором цепи 10 управления ключевых элементов подключены к выходу широтно-импульсного модулятора, работающего при неизменной частоте модулнруемых импульсов (1) .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее источник ограниченной мощности, выходом через последовательно включенные ключевой элемент и DLC-фильтр соединенный с выходными клеммами, и широтно-импульсный модулятор, входом через датчик напряжения подсоединенный к выходным клеммам, а выходом подключенный к управляющему входу ключевого элемента (2J.

Недостатком известных устройств являются завышенные массы и габариты в условиях, когда ток нагрузки изменяется в широком диапазоне,, вследствие недоиспользования ключевых элементов и радиаторов к .ним при малых значениях тока нагрузки и элементов выходного фильтра при боль-З5 ших токах, так как при малых токах нагрузки напряжение источника ограниченной мощности максимально. Исхо.дя из этой длительности и заданных требований по пульсациям, рассчиты- 40 вают выходной фильтр. При больших значениях тока нагрузки напряжение источника ограниченной мощности сильно уменьшается. С целью поддержания неизменного напряжения на нагрузке 45 длительность паузы между импульсами

I уменьшают. При постоянной частоте пульсации становятся намного меньше допустимых, а фильтр - черезмерным.

В это же время ключевые элементы и 50 радиатор к ним черезмерны при малых токах нагрузки. Избыточные масса и габариты фильтра при больших нагрузках и ключевых элементов с. радиато: рами при малых нагрузках вызывают ухудшение массогабаритных показателей известных устройств для питания нагрузки.

Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов устройства для питания нагрузки при большой кратности изменения тока нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для литания нагрузки, содержащее нестабилизированный источник ограниченной мощности, выходом через последовательно включенные ключевой элемент и DLCфильтр соединенный с выходными

J клеммами, и широтно-импульсный модулятор, входом через датчик напряжения подсоединенный к выходным клеммам, а выходом подключенный к управляющему выводу ключевого элемента, введены однополупериодный выпрямитель, дополнительный фильтр и преобразователь напряжения в частоту, выходная величина которого пропорциональна корню квадратному из входной, дроссель DLCфильтра снабжен дополнительной обмоткой, а широтно-импульсный модулятор — входом синхронизации, причем вход однополупериодного выпрямителя подключен к дополнительной обмотке дросселя выходного фильтра, .à его выход через указанные дополнительный фильтр и преобразователь напряжения в частоту соединен с входом синхронизации широтно-импульсного модулятора.

Благодаря этому в. устройстве производится автоматическая подстройка частоты широтно-импульсного модулятора по мере изменения тока нагрузки. При малых токах частота максимальна и необходимость в завышенных массе и габаритах фильтра отпадает.

При увеличении нагрузки частота уменьшается таким образом, чтобы пульсации выходного напряжения оставались неизменными, Одновременно ключевые элементы и радиаторы частично разгружаются от частотных ifoтерь, в связи с чем их масса и габа риты также могут быть снижены, На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого устройства.

Источник 1 ограниченной мощности подключен к нагрузке 2 через импульсный стабилизатор напряжения, содержащий ключевой элемент 3 и выходной

DLC-фильтр, образованный дросселем

4, блоком 5 конденсаторов и блоком

6 диодов. Основная обмотка дросселя

1166083 4 ное интегрирование выходного напряжения фильтра 10..

При достижении выходным напряжением интегратора 12 определенного порогового значения релаксационный . генератор формирует импульс управления на широтно-импульсный модулятор

7 и импульс обратной связи на интегратор 12, устанавливающий интегра10 тор в исходное положение, например, уменьшая скачком его выходное напряжение до нуля. Процессы повторяются и на выходе релаксационного генератора 13 формируются импульсы управления, период следования которых зависит от t т.е. от величины тока нагрузки. Импульс управления формируется при равенстве выходного иапряжеI ния интегратора пороговому значению

gp U o, т. e npH

K UN(1 н)Т Ппор .

Следовательно, частота f следования импульсов управления, т.е. частота широтно-импульсного модулятора, 25 определяется выражением е-к-ГГ-е„, (3) где К= К

Пм

ЩОР

Благодаря такому закону изменения частоты, амплитуда пульсаций выходного напряжения сохраняется постоянной в широком диапазоне изменения тока нагрузки и имеет величину, равную амплитуде пульсаций при макси35 мальном токе нагрузки, т.е, наименьшую из всех возможных значений.

Амплитуду пульсаций напряжения на нагрузке можно выразить формулой

dIl, 40 " 8fC где Ь|, — амплитуда пульсаций тока в обмотке дросселя выходного фильтра1

С вЂ” емкость блока 5 конденсаторов фильтра.

При этом (4) 45

b I = — (1-t ) l, Jf ll

4 выходного фильтра включена между блоком 3 и нагрузкой 2. Управляющий вывод ключевого элемента 3 соединен с выходом широтно-импульсного модуля тора 7, подключенного к датчику 8 напряжения на нагрузке 2. Устройство снабжено однополупериодным вшпрямителем 9, дополнительным фильтром

10 и преобразователем 11 напряжения в частоту, выходная частота которого пропорциональна корню квадратному из входного. напряжения, что допускается, например, включением в его состав охваченных обратной связью интегратора 12 и релаксационного генератора 13. Однополупериодный выпрямитель 9 входом подключен к

1 дополнительной обмотке 14 дросселя,: а выходом — к входу синхронизации широтно-импульсного модулятора 7 через дополнительный фильтр 10 и преобразователь 11.

Устройство работает следующим образом.

При малой нагрузке, так как на.пряжение источника 1 максимально, силовой ключ 3 работает с минималь- ным коэффициентом заполнения t< (длительность импульса минимальна).

С увеличением тока нагрузки напряжение источника ограниченной Ьощнасти уменьшается, à t растет. При этом наводимое в дополнительной обмотке

14 дросселя 4 напряжение выпрямляется выпрямителем 9, фильтруется в дополнительном фильтре 10 и подво,дится к входу преобразователя 11 ° Вы прямитель 9 включен таким образом, что напряжение на его выходе существует лишь при разомкнутом состоянии ключевых элементов блока 3. Тогда на входе преобразователя 11 существует напряжение U фильтра 10 связанное с напряжением U на на- . грузке выражением

ЦР=К (1-tÄ ) UÄ, (1) где К вЂ” коэффициент передачи дросселя по напряжению, определяемый соотношением витков силовой и дополнитель- 50 ной обмоток дросселя. где Ь вЂ” индуктивность дросселя силового фильтра.

Из формул (4) и (5) получим: Преобразователь 11 квадратного корня из величины постоянного напряжения в частоту может быть реализован, например, с помощью интегратора 12 и релаксационного генератора

13. Интегратор 12 обеспечивает данUK(f t )

85UH LC (6) Так как. величины U„, Ь и С постоянны, то постоянство при изменении дбн (т.е. при изменении потребляемо(7) Составитель Ю.Опадчий

Техред А.Бабинец Корректор А.Обручар

Редактор А. Козориз. Заказ 4310/43 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, .Ж-35,.Раушская наб., д. 4/S

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

5 го нагрузкой тока) можно достичь изменением частоты по закону:

При сравнении формул (3) и (7) видно, что закон изменения частоты, 1166083 6 реализованный в предлагаемом устрой= стве, соответствует закону изменения частоты, при котором достигается . неизменная амплитуда пульсаций выходного напряжения. Соответствующим . выбором параметров дополнительного фильтра, интегратора и релаксационного генератора можно достичь заданной стабильносги пульсаций, снизив рас1О четные массу и габариты фильтра.