Способ управления выходным напряжением в пьезополупроводниковом преобразователе

Способ управления выходным напряжением в пьезополупроводниковом преобразователе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1 6,сс о: .1,я щтаи -но-те ни че .

° и неc. ия

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) дополнительное к авт. сВил-ву— (22) Заявлено 28.10.77 (21) 2538839/18-23 с присоединением заявки №(23) Приоритет

Опубликовано 05.02.79.Б|оллетень № 5

Дата опубликования описания 05.02,.79

Гооударстеениый комитет

СССР оо делом изооретеиий и открытии (72) Автор изобретения

A. A. Ерофеев

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт км. M. И. Калинина (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ

B ПЬЕЗОПОЛУПРОВОДНИКОБОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в стабилизированных источниках питания устройств радиоэлектронной аппаратуры, систем автоматики и вычислительной техники.

Известен способ управления выходным напряжением в пьезополупроводниковом преобразователе, основанный на возбуждении пьезотрансформатора на резонансной (или близкой к его электромеханическому резонансу1 частоте и изменении частоты и амплитуды напряжения возбуждения от номинальных значений в сторону изменения выходного напряжения, компенсирующего действие возмущающего сигнала. При этом сдвиг частоты от резонансной сопровождается увеличением механического сопротивления, чем достигается компенсация уменьшения коэффициента передачи пьезотрансформатора 11 .

Недостатком этого способа является невысокая точность управления.

Целью изобретения является увеличение точности управления выходным напряжением пьезополупроводникового преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что осуществляют инвариантное изменение управляющего напряжения, при этом воздействуют на пьезотрансформатор сигналом, пропорциональным выпрямленному напряжению сети, и управляют этим сигналом в функции тока нагрузки.

На фиг. 1 приведена схема стабилизированного пьезополупроводникового преобразователя, реализующего предлагаемый способ инвариантного управления; на фиг. 2, 3 приведены характеристики пьезотрансформатора, иллюстрирующие способ.

Пьезополупроводниковый преобразователь содержит сетевой выпрямитель с фильтром I, питающий выходной двухтактный усилитель 2 мощности и элемент 3 инвариантной связи по управлению. Усилитель мощности нагружен на вход пьезоэлектрического трансформатора (ПЭТ) 4, который через выпрямитель с фильтром 5 соединен с нагрузкой 6.

Усилитель мощности управляется двухполярным широтно-модулироваины м сигналом с выхода системы управления 7 преобразователя, на вход которой могут посту- пать сигналы с элемента 8 частотно-синхронизкрующей обратной связи и с элемента 9 главной обратной связи по выходному напря648392

3 жению нагрузки, элементы 8, 9 и образуемые посредством их связи могут отсутствовать (показаны на фиг. 1 пунктиром). Элемент 3 инвариантной связи по управлению соединен с выходом элемента 10 функциональной токовой обратной связи; вход элемента 10 подключен к датчику тока нагрузки. Элемент 3 в простейшем случае представляет собой управляемый транзистор, изменяюш,ий напряжение управления на управляющей секции ПЭТ, управляющее напряжение с элемента может подаваться и иа секцию возбуждения ПЭТ, конденсатор

С в этом случае выполняет функции блоки " " рующего — кбнденсатора, кондуктивно разнязывающего цепи по постоянному и переменному току.

Работа пьезополупроводникового преобразователя осуществляется следующим образом. Прн отсутствии инвариантной связи по управлению н действии сильных возмущений со стороны сети питания, пропорционально изменению напряжения сети Uc, изменяется напряжение возбуждения ПЭТ 1)вх и соответственно изменяется выходное напряжение ПЭТ и нагрузки (фиг, 2). При этом в случае неизменной нагрузки R» =

= К»„= const рабочая точка 0 перемещается из точки 0 в точку 0 или 0 . При действии сильных возмущений со стороны нагрузки (ее изменении в широких пределах) рабочая точка О, при неизменном напряжении сети Uc = 1)с = const, перемещается из точки 0 в точку 0 или 0". При этом, как и в первом случае, возможны значительные изменения выходного напряжения

Us a и определенные изменения резонансной частоты ПЭТ fp (фиг. 2, 3). Введение инвариантной связи по управлению позволяет стабилизировать выходное напряжение Свыше, что базируется на,свойстве ПЭТ изменять параметры 3вых (1р, А,„„) под действйем

Uy (фиг. 3). При этом, в случае изменения напряжения сети 14 на выходе элемента 3, пропорционально увеличению (уменьшению)

U; увеличивается (уменьшается) управляющее напряжение Uy, Например, если произошло уменьшение напряжения сети Uc =

= Ue, (Uc», то точка 0 при отсутствии U, переместилась бы в точку 0, где Свыше

= U8bw4 < 1-)выхн (фиг. 2). Наличие изменяет траекторию движения рабочей точки. Пропорционально уменьшенному значению Uc уменьшается Uy = 14, (Uy,, при этом точка 0 перемещается в точку 0, где

11выв = 1)вахи, Таким образом обеспечивается стабилизация 1.)вы» действием инвариантной связи, т. е. 1JBbe поддерживается неизменным при изменении. одного из основHblx возмущений (изменение напряжения питания сети). Аналогично происходит работа преобразователя и при увеличении Uc, например, до (Аi рабочая точка 0 перемещается не в 0, а в О., где Upbx = 3вьин, благодаря автоматическому изменению Ь)» до

55

Формула изобретения

Способ управления выходным напряжением в пьезополупроводниковом преобразователе, основанный на возбуждении пьезотрансформатора на резонансной частоте и изменении частоты и амплитуды напряжения возбуждения от номинальных значений в сторону изменения выходного напряжения, компенсирующего действие возмущающего сигнала, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности управления, осуществляют инвариантное изменение управляющего напряжения,, при этом воздействуют на пьезотрансформатор сигналом, пропорциональным выпрямленному напряжению сети, и управляют этим сигналом в функции тока нагрузки.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

I. ЛаврененхоВ. В. Пьезоэлектрические трансформаторы. М., «Энергия», 1975, с. 80 — 95.

U»b ) Ив„). В случае изменения тока нагрузки 1„ функциональная токовая обратная связь с элемента 10 воздействует на элемент 3 инвариантной связи таким образом, что при увеличении 1н напряжение управления Ц уменьшается, а при уменьшении 1„— Q увеличивается (фиг. 2, 3). Например, при увеличении тока нагрузки амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)

ПЭТ смещается влево вниз, при этом посред 0 ством воздействия токовой связи на элемент

3 напряжение управления U> уменыпается, что приводит к некоторому росту f, и увеличению 1) „„до U, . В обратном порядке аналогично происходит изменение при уменьшении тока нагрузки I>. В случае одновременного воздействия возмущений- как со стороны питания так и со стороны нагрузки динамический диапазон изменения Ц, умейьшается при их синфазном воздействии и, наоборот, увеличивается при их противо20 фазном воздействии. Ввведение обратных связей с элементов 8, 9 увеличивает точность стабилизации 1Ув„„при обработке более широких диапазонов изменения внешних возмущающих воздействий.

Использование способа инвариантного управления в пьезополупроводниковом пре. образователе обеспечивает, по сравнению с существующими способами, высокую точность стабилизации выходного напряжения прн действии сильных возмущений (нестабильность на уровне менее 0,1 /О). Способ

30 прост в реализации (добавляется в простеишем случае один регулируемый транзистор).

Ожидаемый эффект, который может быть получен при использовании предлагаемого изобретения, составит примерно 40 тыс. руб, з5 при введении партии приборов в количестве 975 шт.

646392

1 ь

I у нуг иди иуда исг аю и<

Фиг. я

Составитель В. Банков

Редактор О. Иванова Техред О. Луговая Корректор В. Куприянов

Заказ 22/42 Тираж 922 Подписное

1лНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 I 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4