Багатоступеневий електронний перетворювач електричної енергії

1 Многоступенчатый электронный преобразователь электрической энергии, содержащий между источником напряжения и источником тока ряд последовательных управляемых переключающих ячеек, имеющих каждая два переключателя, причем один вывод каждого из двух переключателей образует часть предшествующей пары выводов, другой же вывод каждого из переключателей образует часть последующей пары выводов, а последующая пара выводов предшествующей ячейки соединена с предшествующей парой выводов последующей ячейки, предшествующая же пара выводов первой ячейки соединена с указанным источником тока, в то время, как пара последующих выводов последней ячейки соединена с указанным источником напряжения, конденсаторы в соответствующих ячейках, конденсатор последней ячейки может быть исключен, если свойства указанного источника напряжения позволяют источнику играть его роль, подсоединенных между двумя выводами, образующими последующую пару выводов соответствующей ячейки, многоступенчатый электронный преобразователь электрической энергии снабжен устройствами управления, управляющими номинальной работой преобразователя путем воздействия на переключатели последовательных ячеек таким образом, что два переключателя любой ячейки всегда находятся в противоположных состояниях проводимости, так что по поступлении управляющих сигналов от указанных устройств управления к ячейке один из двух переключателей данной ячейки находится последовательно вначале в первом, а затем во втором состоянии проводимости в течение циклически повторяющегося периода, и под воздействием идентичных управляющих ячейкой сигналов, которые, однако, сдвинуты по времени друг относительно друга на долю указанного периода, переключатели последовательных ячеек функционируют таким же образом, но с временным сдвигом на указанную долю периода, при этом конденсаторы последовательности имеют возрастающие номинальные напряжения зарядов такие, что номинальное среднее напряжение на конденсаторе каждой из указанных ячеек равно произведению напряжения указанного источника напряжения, умноженному на величину, обратную количеству ячеек, и на порядковый номер ячейки, отличающийся тем, что содержит устройства оценки среднего напряжения на каждом из конденсаторов, устройства измерения на каждом из указанных конденсаторов любой разности между оценкой среднего напряжения заряда и номинальным средним напряжением заряда конденсатора и выдачи соответствующих разностных сигналов, и корректирующие средства управления, принимающие указанные разностные сигналы и в результате управляющие, по меньшей мере, одной временной соединительной цепью между двумя конденсаторами с целью коррекции указанной разности 2 Многоступенчатый электронный преобразователь электрической энергии по п 1, отличающийся тем, что указанные корректирующие средства управления содержат одну корректирующую схему для каждого конкретного конденсатора преобразователя, причем каждая из указанных схем принимает один из указанных разностных сигналов вместе с разрешающим сигналом от генератора тактовых импульсов и вырабатывает в ответ один из двух сигналов управления перезарядом, предназначенных для управления связью каждого конкретного из конденсаторов с предшествующей цепью для разряда и с последующей цепью для подзаряда соответственно 3 Многоступенчатый электронный преобразователь электрической энергии по п 2, отличающийся тем, что указанная предшествующая цепь содержит непосредственно предшествующий конденсатор 4 Многоступенчатый электронный преобразователь электрической энергии по п 2, отличающийся тем, что указанная последующая цепь содержит непосредственно следующий конденсатор О (О (О 44266 Изобретение относится к многоступенчатому электронному преобразователю электрической энергии и может использоваться в промышленности в источниках питания Во французской заявке FR2679715A1 описан электронный преобразователь энергии и содержащий его источник питания Описанный в настоящей заявке электронный преобразователь энергии, приведен на фиг 1 Между источником напряжения SE и источником тока он содержит, в основном, ряд управляемых переключающих ячеек CL1, CL2, , CLn, содержащих каждая два переключателя Т1, Т, Т2, Т'2, , Тг|, Тп, причем один вывод каждого из двух переключателей образует часть предшествующей пары выводов, другой же вывод каждого из переключателей образует часть последующей пары выводов, а последующая пара выводов предшествующей ячейки соединена с предшествующей парой выводов последующей ячейки, предшествующая же пара выводов первой ячейки CL1 соединена с указанным источником тока С (в дальнейшем ИТ), в то время, как пара последующих выводов последней ячейки CLn соединена с указанным источником напряжения SE, кроме того, преобразователь содержит конденсаторы С1, С2, , Сп в соответствующих ячейках (конденсатор последней ячейки может быть исключен, если свойства указанного источника напряжения SE позволяют ему играть ту же роль), подсоединенных между двумя выводами, образующими последующую пару выводов соответствующей ячейки, далее, преобразователь снабжен устройствами управления (не показанными на фиг), управляющими номинальной работой преобразователя и воздействующими на переключатели последовательных ячеек так, что два переключателя любой ячейки всегда находятся в противоположных состояниях проводимости (показано на фиг связью Id), т е по поступлении управляющих сигналов от указанных устройств управления один из переключателей данной ячейки находится последовательно вначале в первом, а затем во втором состоянии проводимости в течение циклически повторяющегося периода преобразования, и под воздействием идентичных управляющих сигналов, которые, однако, сдвинуты по времени друг относительно друга на долю указанного периода преобразования, переключатели последовательных ячеек функционируют таким же образом, но с временным сдвигом на указанную долю периода Предпочтительно выбирать указанную долю периода равной величине, обратной количеству п ячеек, т е 2тт/п, такое значение оптимально относительно гармоник, появляющихся на выходе, и обеспечивает естественный баланс напряжений зарядов конденсаторов преобразователя Можно, однако, выбирать и другие значения сдвига В таком преобразователе в следующих друг за другом конденсаторах С1, С2, , Сп, связанных с указанными ячейками, накапливается заряд при среднем напряжении, равном напряжению VE указанного источника напряжения, умноженному на величину, обратную количеству ячеек в преобразователе, и на порядковый номер ячейки, т е VE/3, 2VE/3, VE при п = 3, т е когда преобразователь имеет всего 3 ячейки Все сказанное, естественно, справедливо и для других значений п > 2 Термин "многоступенчатый электронный преобразователь энергии" (МП) обозначает далее преобразователь, соответствующий описанию, приведенному выше Однако в известном многоступенчатом электронном преобразователе электрической энергии условия формирования заряда каждого из конденсаторов не может обеспечить функционирование устройства при отклонении от номинального режима Задачей изобретения является создание такого многоступенчатого электронного преобразователя электрической энергии, в котором используемые элементы и их компоновка позволяют создать условия формирования заряда каждого из конденсаторов, обеспечивающие функционирование устройства, несмотря на неизбежные отклонения от номинального режима Поставленная задача решается тем, что известный многоступенчатый электронный преобразователь электрической энергии, содержащем, между источником напряжения и источником тока ряд последовательных управляемых переключающих ячеек, имеющих каждая два переключателя, причем один вывод каждого из двух переключателей образует часть предшествующей пары выводов, другой же вывод каждого из переключателей образует часть последующей пары выводов, а последующая пара выводов предшествующей ячейки соединена с предшествующей парой выводов последующей ячейки, предшествующая же пара выводов первой ячейки соединена с указанным источником тока, в то время, как пара последующих выводов последней ячейки соединена с указанным источником напряжения, конденсаторы в соответствующих ячейках, конденсатор последней ячейки может быть исключен, если свойства указанного источника напряжения позволяют источнику играть его роль, подсоединенных между двумя выводами, образующими последующую пару выводов соответствующей ячейки, многоступенчатый электронный преобразователь электрической энергии снабжен устройствами управления, управляющими номинальной работой преобразователя путем воздействия на переключатели последовательных ячеек таким образом, что два переключателя любой ячейки всегда находятся в противоположных состояниях проводимости, так что по поступлении управляющих сигналов от указанных устройств управления к ячейке один из двух переключателей данной ячейки находится последовательно вначале в первом, а затем во втором состоянии проводимо 44266 протекает через Тк, в то время, как ток Гк через сти в течение циклически повторяющегося периоТ'к равен 0 Состояние Тк + 1 определяет Ik + I = да, и под воздействием идентичных управляющих О, а Гк + 1 = I, вследствие чего ток Гек через конячейкой сигналов, которые, однако, сдвинуты по денсатор Ск равен I, времени друг относительно друга на долю указанd) четвертое состояние, при котором Тк раного периода, переключатели последовательных зомкнут, а Тк + 1 замкнут, так что ток Гк + I от ИТ ячеек функционируют таким же образом, но с С, равный I, протекает через Т'к, в то время, как временным сдвигом на указанную долю периода, ток Ik через Тк равен 0 Состояние Тк + 1 опредепри этом конденсаторы последовательности имеляет Ik + 1 = I, а Гк + 1 = 0, вследствие чего ток Ick ют возрастающие номинальные напряжения зарячерез конденсатор Ск равен I дов такие, что номинальное среднее напряжение на конденсаторе каждой из указанных ячеек равно ТОКИ Гек = Гк + 1 и Ick = Ik + 1 добавляют запроизведению напряжения указанного источника ряды противоположных знаков в конденсаторе Ск напряжения, умноженному на величину, обратную в третьем и четвертом состояниях, мы будем наколичеству ячеек, и на порядковый номер ячейки, зывать первую ситуацию отрицательной, а вторую согласно изобретению, содержит устройства положительной ИСТОЧНИКОМ ТОКОВ В ЭТИХ двух оценки среднего напряжения на каждом из консостояниях является ИТ Если ИТ выдает постоденсаторов, устройства измерения на каждом из янный ток строго выдерживаемой величины, все указанных конденсаторов любой разности между остальное остается постоянным, токи от ИТ во оценкой среднего напряжения заряда и номивремя состояний с) и d) одинаковы и протекают в нальным средним напряжением заряда конденсапротивоположных направлениях в течение периотора и выдачи соответствующих разностных сигдов проводимости Тк и Тк + 1 (которые, как уже налов, и корректирующие средства управления, указывалось, в номинальном режиме одинаковы и принимающие указанные разностные сигналы и в сдвинуты по времени) Это означает, что заряд результате управляющие, по меньшей мере, одконденсатора Ск меняет свою величину положиной временной соединительной цепью между тельно и затем отрицательно на одну и ту же ведвумя конденсаторами с целью коррекции указанличину, и, таким образом, остается неизменным ной разности за период преобразователя Рекомендуется, чтобы указанные корректирующие средства управления содержали одну корректирующую схему для каждого конкретного конденсатора преобразователя, причем каждая из указанных схем принимала бы один из указанных разностных сигналов вместе с разрешающим сигналом от генератора тактовых импульсов и вырабатывала бы в ответ один из двух сигналов управления перезарядом, предназначенных для управления связью каждого конкретного из конденсаторов с предшествующей цепью для разряда и с последующей цепью для подзаряда соответственно Целесообразно, чтобы указанная предшествующая цепь содержала непосредственно предшествующий конденсатор Предпочтительно, чтобы указанная последующая цепь содержала непосредственно следующий конденсатор Чтобы рассмотреть более детально, как в номинальных условиях изменяется заряд на одном из конденсаторов, обратимся к фиг 2, где показана произвольно выбранная переключающая ячейка Clk вместе с ее переключателями Тк и Т'к, конденсатором Ск, принадлежащим этой ячейке, а также последующей ячейкой Clk + 1 с ее переключателями Тк + 1 и Т'к + 1 С учетом соединений между переключателями каждой ячейки, Тк и Т'к или Тк + I и Т'к + 1, пара смежных ячеек Clk и Clk + 1, показанная на фиг 2, может иметь 4 состояния a) первое состояние, при котором Тк и Тк + I разомкнуты, так что заряд конденсатора Ск остается неизменным, b) второе состояние, при котором оба Тк и Тк + I замкнуты, заряд конденсатора Ск также остается неизменным, так как Т'к и Т'к + I при этом разомкнуты, c) третье состояние, при котором Тк замкнут, а Тк + I разомкнут, так что ток Ik от ИТ С, равный I, Токи Ick и Гек зависят от напряжения источника напряжения, ток от ИТ и напряжения Vck на конденсаторе Ск Иными словами, если внутреннее сопротивление ИТ конечно, ток ИТ зависит от напряжения на его выходных клеммах и, таким образом, от напряжений Vck на конденсаторах Например, если по какой-либо причине напряжение Vck окажется выше его номинального значения Vexk/n, то это приведет к увеличению тока разряда Гек и уменьшению тока заряда Ick по сравнению с их номинальными значениями, и, в результате, к возврату заряда конденсатора Ск к значению, которое он должен иметь Таким образом, можно видеть, что работа МП будет стабильной, несмотря на колебания амплитуды в обоих направлениях, как от ИТ, так и от источника напряжения Тем не менее, как пояснено ниже, это создает проблемы, связанные с динамикой На фиг 3 иллюстрирован пример функционирования МП, показанного на фиг 1 и 2, для случая п = 3, для того, чтобы подать к ИТ С синусоидально модулированное напряжение использована широтно-импульсная модуляция, т е в течение последовательности периодов р1, р2, рЗ, при работе преобразователя (линия t) переключатели Т1, Т2, и ТЗ один за другим находятся в замкнутом состоянии в течение временных промежутков, изменяемых с соответствии с волной модуляции выходного напряжения, называемой далее "модулирующей" волной В каждый момент времени переключатели Т'1, Т'2, и Т'З находятся в противоположных состояниях Естественно, иные типы модуляции работы переключателей также позволяют получить такой же результат Ясно также, что преобразователь можно использовать, чтобы подать к ИТ С волну любой иной формы или регулируемое постоянное напряжение Рассмотрим вначале работу преобразователя в течение периода pi Если в течение этого перио 8 На фиг 3 это явление проиллюстрировано кривой VT, подобной кривой VI, за исключением того, что конденсатор С1 (фиг 1), который предполагается заряжаемым до напряжения ниже номинального, предотвращает выдачу преобразователем импульсов vi1, vi2, vi3 постоянной амплитуды, вместо которых преобразователь генерирует импульсы, подобные viV, меньшей амплитуды (масштаб искажен для улучшения представления), делая это всякий раз, когда конденсатор С1 добавляет собственное напряжение к напряжению выдаваемое в ИТ С, а также импульсы, подобные vi2', большей амплитуды, делая это в случаях, когда конденсатор С1 вычитает свое напряжение из напряжения, подаваемого к ИТ, и, наконец, также импульсы, подобные vi3, неизменяемой амплитуды, когда конденсатор С1 выключен из цепи Таким образом, легко видеть, что это добавляет в сигнал VI' возмущающую составляющую на указанной частоте преобразователя 44266 да один из переключателей Т1, Т2 и ТЗ замкнут, то остальные два разомкнуты Для каждой пары смежных ячеек и конденсатора между ними это соответствует вышеописанным состояниям, с) и d), когда конденсатор получает дополнительные отрицательный и затем положительный заряды с результирующим значением, равным в номинальных условиях 0 Следует также отметить, что в то время, как смежные ячейки CL1 и CL2 находятся в состоянии d), смежные ячейки CL2 и CL3 находятся в состоянии с), так что конденсатор С1 получает дополнительный положительный заряд от того же тока, который приносит конденсатору С2 дополнительный отрицательный заряд Фиг 3 также дает пример, показывающий, как МП работает в течение периодов р1, р2, и т д , в продолжение которых периоды проводимости переключателей Т1, Т2, ТЗ становятся короче, а затем длиннее, пока они не превзойдут одну треть периода, вследствие чего произойдет их взаимное перекрытие Линия VI показывает значение напряжения, которое в идеальном случае было бы передано ИТ, в частности, в случае, если емкость конденсаторов была бы такова, что упомянутые дополнительные заряды незначительно влияли на напряжения, на них Напряжение VI представлено в долях напряжения VE источника напряжения SE, отсчитываемого относительно отрицательного вывода SE Легко видеть, что напряжение VI содержит как основную составляющую на частоте модулирующей волны, так и низкоамплитудные гармоники частот выше частоты прерывателя, которые легко удалить с помощью фильтра нижних частот Поскольку изменение тока происходит синусоидально, состояния с) и d), упомянутые выше, вызывают неодинаковые изменения заряда конденсаторов преобразователя, так как в течение промежутка времени между двумя состояниями ток успеет измениться Этим обстоятельством можно пренебречь, только если рабочий период переключателей значительно превосходит частоту модулирующей волны Следует также ожидать, что переменный ток, подаваемый в ИТ, не будет строго синусоидальным, но будет иметь искажения несимметричного вида Аналогично этому, ошибки уровней управляющих сигналов, или в генерируемых ими сигналах, или любые ошибки, приводящие к различию в моментах переключения различных переключателей, всегда приводят к неравенству продолжительности проводимости переключателей за рабочий период преобразователя, или вызывают временной сдвиг фаз проводимости переключателей, или же приводят к разбалансировке токов заряда и разряда конденсаторов Вследствие этого, вообще говоря, в МП описанного типа нельзя на практике обеспечить выполнение функциональных требований К сожалению, повторяющаяся ошибка в добавляемом заряде приведет к ошибке в заряде конденсатора (в ту или иную сторону) и, таким образом, к ошибке в среднем значении напряжения на конденсаторе, тем самым, повышая уровень искажений на рабочей частоте напряжения, подаваемого преобразователем к источнику тока Такая возмущающая составляющая отсутствует, когда конденсаторы получают номинальный заряд Обычно такая составляющая вредна Тем не менее, и, прежде всего, переключатели попадают под напряжения, уже не равные разности номинальных напряжений на смежных конденсаторах, т е напряжение источника напряжения, деленное на количество ступеней преобразователя Это опасно для переключателей Конечно, как уже отмечалось ранее, ошибки заряда имеют тенденцию к спонтанному поглощению, однако этот процесс занимает время Кроме того, этот спонтанный процесс происходит с участием ИТ Следовательно, он невозможен при отсутствии тока от ИТ и, во всяком случае, протекает медленнее, если ток, протекающий через ИТ, мал Исходя из указанных выше особенностей, в изобретении предложен МП, в котором номинальное среднее значение заряда на каждом конденсаторе можно поддерживать лучше Задачей изобретения является создание такого электронного преобразователя электрической энергии, в котором используемые электронные схемы, обеспечивают поддержание номинального среднего значения заряда на каждом конденсаторе, что улучшает работу источника питания Поставленная задача решается тем, что многоступенчатый электронный преобразователь электрической энергии, содержащий, между источником напряжения и источником тока ряд последовательных управляемых переключающих ячеек, имеющих каждая два переключателя, причем один вывод каждого из двух переключателей образует часть предшествующей пары выводов, другой же вывод каждого из переключателей образует часть последующей пары выводов, а последующая пара выводов предшествующей ячейки соединена с предшествующей парой выводов последующей ячейки, предшествующая же пара выводов первой ячейки соединена с указанным источником тока, в то время, как пара последующих выводов последней ячейки соединена с указанным источником напряжения, конденсаторы в соответствующих ячейках, конденсатор последней ячейки может быть исключен, если свойства указанного источника напряжения позволяют источ 44266 10 нику играть его роль, подсоединенных между двутирующих схем мя выводами, образующими последующую пару Преимуществом является то, что разность повыводов соответствующей ячейки, многоуровнерождает разностный сигнал только тогда, когда вый электронный преобразователь электрической она превосходит заранее заданный порог энергии снабжен устройствами управления, В воплощении амплитуда одного из указанных управляющими номинальной работой преобразоразностных сигналов определяет величину и дливателя путем воздействия на переключатели потельность указанного сигнала коррекции следовательных ячеек таким образом, что два В другом варианте указанный сигнал коррекпереключателя любой ячейки всегда находятся в ции имеет заранее заданную длительность, соотпротивоположных состояниях проводимости, так ветствующую порядковому номеру корректируечто по поступлении управляющих сигналов от укамой схемы занных устройств управления к ячейке один из Различные элементы и характерные особендвух переключателей данной ячейки находится ности изобретения более иллюстративно изложепоследовательно вначале в первом, а затем во ны в нижеследующем описании воплощения на втором состоянии проводимости в течение циклипримере (не ограничивающем применимости изочески повторяющегося периода, и под воздейстбретения), со ссылками на прилагаемые чертежи, вием идентичных управляющих ячейкой сигналов, где которые, однако, сдвинуты по времени друг отнофиг 1, описанная выше, представляет принсительно друга на долю указанного периода, пеципиальную схему известного МП, реключатели последовательных ячеек функциофиг 2, описанная выше, представляет приннируют таким же образом, но с временным ципиальную схему двух смежных ступеней МП из сдвигом на указанную долю периода, при этом фиг 1, конденсаторы последовательности имеют возрасфиг 3, описанная выше, представляет диатающие номинальные напряжения зарядов такие, грамму функционирования МП из фиг 1 и 2 для что номинальное среднее напряжение на конденслучая, когда МП имеет 3 ступени, саторе каждой из указанных ячеек равно произвефиг 4 представляет принципиальную схему дению напряжения указанного источника напряустройства управления для МП типа, показанного жения, умноженному на величину, обратную на фиг 1, 2 и 3 и скомпонованных так, чтобы сдеколичеству ячеек, и на порядковый номер ячейки, лать возможным воплощение изобретения и согласно изобретению, содержит устройства фиг 5 представляет принципиальную схему оценки среднего напряжения на каждом из конустройства оценки напряжения на конденсаторе и денсаторов, устройства измерения на каждом из пригодную для использования в цепях фиг 4 указанных конденсаторов любой разности между Повторное описание МП не дано Схемы из оценкой среднего напряжения заряда и номифиг 1, 2 и 3 соответствуют преобразователю тинальным средним напряжением заряда конденсапа, описанного в документации к патенту тора и выдачи соответствующих разностных сигFR2697715A1, к которому читатель может обраналов, и корректирующие средства управления, титься за более детальной информацией принимающие указанные разностные сигналы и в Из элементов фиг 1 на фиг 4 показаны тольрезультате управляющие, по меньшей мере, одко конденсаторы С1, С2, , Сп В изобретении ной временной соединительной цепью между каждый из этих конденсаторов связан с цепями двумя конденсаторами с целью коррекции указаноценки VMO1, VMO2, , VMOn, определяющими ной разности оценку среднего напряжения на каждом из конденсаторов Со стороны конденсаторов каждая Рекомендуется, чтобы указанные корректисхема оценки подсоединена к выводам соответструющие средства управления содержали одну вующего конденсатора Она вырабатывает сигнакорректирующую схему для каждого конкретного лы оценки VO1, VO2, , VOn, представляющие конденсатора преобразователя, причем каждая из средние значения напряжения на конденсаторах указанных схем принимает один из указанных разностных сигналов вместе с разрешающим сигКак можно видеть из фиг 5, схема оценки соналом от генератора тактовых импульсов и вырадержит входные резисторы ptk1 и ptk2, последобатывает в ответ один из двух сигналов управлевательно подсоединенные к выводам конденсатония перезарядом, предназначенных для ра, с которых определенная часть напряжения управления связью каждого конкретного из конконденсатора поступает к аналого-цифровому денсаторов с предшествующей цепью для разряпреобразователю (АЦП), который при поступлении да и с последующей цепью для подзаряда сооточередного импульса fkn выдает цифровое значеветственно ние напряжения к усредняющей схеме Sck, выходной сигнал которой один раз за цикл преобраПредлагается, чтобы указанная предшестзователя поступает к схеме стробирования PVk, вующая схема цепь непосредственно предшестзапускаемой сигналом gk Сигналы fk и gk постувующий конденсатор пают от генератор тактовых импульсов ВТ (фиг 4), Целесообразно, чтобы указанная последуюи их положения во времени внутри рабочего пещая цепь содержала непосредственно следующий риода преобразователя таковы, что после гп изконденсатор мерений напряжения в пределах рабочего периоНаличие, по меньшей мере, одного из указанда преобразователя и вычисления среднего ных разностных сигналов предпочтительно вызызначения результатов указанных измерений повает выполнение цикла коррекции, в котором при лученное значение среднего напряжения заряда наличии разрешающих тактовых сигналов происодин раз за рабочий период преобразователя моходит последовательный ввод в действие коррек 11 44266 12 жет быть снято с выхода VOk схемы Sck в момент, тактовых импульсов ВТ и схемы коррекции ЕС1, наиболее удобный для определения возможных ЕС2, , Есп, каждая из которых связана с соотошибок заряда конденсаторов, как это пояснено ветствующим конденсатором преобразователя и ниже которая принимает указанные разностные сигналы и соответствующим образом управляет, по В изобретении каждый из этих конденсаторов меньшей мере, одной временной соединительной связан также с цепями измерения разности VE1, цепью между двумя конденсаторами, устраняя VE2, , Ven, предназначенными для измерения этим указанную разность любой разности, которая может возникнуть между средним значением напряжения заряда, получаеВ данном случае каждая из этих цепей полумым от соответствующей схемы оценки, и номичает разностный сигнал VEC1, VEC2, , VECn нальным средним значением напряжения на конвместе с разрешающим сигналом уе от схемы денсаторе Схема измерения разности сама формирования импульсов и выдает в ответ один вычисляет номинальное среднее напряжение на из двух сигналов управления перезарядом CR1, конденсаторе как долю 1/п напряжения VE источCR'1, CR2, CR'2, , Crn, CR'n, один из которых ника напряжения SE (д - количество ступеней в должен обеспечить соединение данного конденпреобразователе), умноженную на ранг R ступени сатора С1, С2, , Сп с предшествующей цепью Таким образом, схема получает значения VE и R, для ее разряда, а второй обеспечивает соединевеличина же д, постоянная для данного преобрание конденсатора с последующей цепью для ее зователя, введена в цепь схемно (величина R, перезаряда будучи константой для каждой ступени, может Для примера рассмотрим конденсатор С1 быть введена схемно аналогичным образом) Соответствующая схема коррекции, если она акСхема формирует из этих величин номинальное тивизирована (как это происходит, объяснено нисреднее напряжение заряда VExR/n и сравнивает же) и получила сигнал ошибки (представляющий его с оценкой среднего напряжения заряда, чтобы ошибку, превосходящую заданное пороговое знавыдать разностный сигнал VEC1, VEC2, , VECn, чение), выдает сигналы управления перезарядом представляющий разность между этими двумя CR1, если заряд конденсатора слишком велик, напряжениями В другом варианте, однако, разноили CR'1, если заряд слишком мал стный сигнал может представлять собой простой Если принять, что в исходном состоянии заряд двухбитовый логический сигнал, указывающий конденсатора С1 слишком велик, сигнал активного лишь на наличие разности и ее знак По причинам, состояния CR1 создает на выходе схемы стробиразъясняемым далее, целесообразно формирорования 2§1 сигнал неактивного состояния, котовать разностный сигнал только тогда, когда разрый приводит переключатель Т1 в проводящее ность зарядов конденсатора превосходит опредесостояние Легко видеть (фиг 1), что, поскольку ленное пороговое значение, которое может быть переключатель Т'1 также замкнут (так как сигнал задано схемно в цепи измерения разности СТ1 имеет активный уровень, в частности по причине отсутствия какого-либо сигнала sd), конденУстройства контроля на фиг 4 содержат также сатор С1 будет замкнут накоротко через ключи Т1 управляющие модули МС1, МС2, , МСп Эти и Т'2 Так как эта схема короткого замыкания управляющие модули срабатывают в ответ на включает провода, всегда обладающие индуктивсигнал sd, выдаваемый схемой формирования ностью, то, учитывая кратковременность сигнала импульсов в каждом периоде, такой, например, управления перезарядом С1 (несколько мкс), как |э1 ( Ф и г 3), и выдают запускающие сигналы можно добиться калиброванного уменьшения заsd1, sd2, , sdn, сдвинутые друг относительно ряда конденсатора Можно обеспечить связь междруга на часть периода, задаваемую элементами ду его длительностью и амплитудой сигнала задержки R2, R3, , Rn, управляя, таким образом, ошибки, если сигнал ошибки действительно предпереключающими ячейками со сдвигом Важной ставляет ее величину При таких условиях необфункцией управляющих модулей МС1, МС2, ходимо учитывать ток I, протекающий через исМСп является выработка управляющего импульточник тока и складывающийся с током разряда са, который приводит сигналы СТ1, СТ2, , Ctn к конденсатора С1 В более просто реализуемом их активному уровню на номинальный промежуток варианте, возможно, также обеспечить постоянствремени, определяемый величиной VE напряжево и малую величину этой продолжительности, в ния источника напряжения и величиной М модуэтом случае коррекция заряда конденсатора пролирующего сигнала исходит в несколько шагов В этом случае шаги Каждый из этих импульсов, управляющих акдостаточно малы для того, чтобы после последнетивным уровнем, поступает непосредственно к го шага коррекции остаточная ошибка заряда бысоответствующему переключателю Т'1, Т'2, , Т'п, ла меньше указанного заданного порогового знаустанавливая его в разомкнутое состояние, а такчения же к соответствующей схеме стробирования pel, ре2, , 2§п, которая затем задает противоположЕсли теперь вместо конденсатора С1 расный или "неактивный" уровень соответствующему смотреть конденсатор С2, то процессы будут тапереключателю Т1, Т2, , Тп, устанавливая его в кими же, причем сигнал управления перезарядом замкнутое состояние, независимо от уровней на будет непосредственно подсоединять конденсадругих входах схемы стробирования Состояния тор С2 к конденсатору С1 через переключатели Т2 указанных переключателей показаны на фиг 3 (0 и Т'2 Разность между напряжениями двух конденразомкнут, 1 - замкнут) саторов равна заряду (имеется в виду напряжение - прим переводчика) конденсатора С1 Таким обРазностные сигналы должны воздействовать разом, вначале имеет место короткое замыкание на корректирующую схему управления, генератор 13 44266 14 такого же характера Тем не менее, при передаче периодами преобразователя В течение цикла заряда от конденсатора С2 к конденсатору С1, коррекции схема генерации импульсов вырабатынапряжение на конденсаторе С1 растет, огранивает сигнал уе, который непосредственно порожчивая переход заряда от С2 к С1 Продолжительдает сигнал уе1, запускающий схема коррекции ность передачи заряда должна быть, следоваЕС1, а затем вырабатывает сигналы уе2, , yen, тельно, увеличена (примерно вдвое, предполагая, последовательно запускающие схемы коррекции что разность напряжений меньше напряжения на ЕС2, , Есп, используя каскад цепей задержки конденсаторах) Кроме того, заряд, передаваемый Т2, , Тп конденсатору С1, является для него избыточным Таким образом, при обнаружении разности, а и вызовет появление ошибки напряжения заряда, обычно происходит обнаружение только одной из которая будет скорректирована так, как описано них, происходит выполнение цикла коррекции выше Ток I источника тока также будет оказывать Если его выполнение приводит к возникновению действие, описанное выше То же самое отноошибки в смежном конденсаторе преобразоватесится ко всем ступеням преобразователя ля, происходит выполнение еще одного цикла коррекции, целесообразно обеспечить минимальТеперь рассмотрим случай, когда конденсатор ную паузу между этими циклами путем необходиС1 заряжен недостаточно, так что сигнал управмой организации работы схемы генерации имления перезарядом CR' воздействует на схему пульсов Сдвигая во времени операции коррекции стробирования ре2, которая устанавливает неакдля каждого последующего конденсатора, можно тивное состояние, вызывая замыкание переклюдобиться коррекции нескольких одновременно чателя Т2 Таким образом, сигнал CR' управления обнаруженных разностей в одном цикле перезарядом вызывает непосредственное присоединение конденсатора С1 к конденсатору С2, Приведенное описание соответствует контак что заряд переходит от конденсатора С2 к кретному примеру, не ограничивающему примеконденсатору С1, так, как описано выше Тем не нимости изобретения, и численные параметры менее, эта коррекция заряда конденсатора С1 могут быть иными для других воплощений Изоодновременно вызывает появление ошибки зарябретение может быть также применено в источнида конденсатора С2, эта ошибка будет после этого ках питания, в которых использован описанный скорректирована, как это описано выше, и т д выше преобразователь Аналогичным образом описание относится к случаю, когда источник наСхема ЕСп показана, но так как переключатепряжения вырабатывает положительное напряжелей Тп + 1, Т'п + 1 нет, выход CRn' отсутствует ние относительно эталона или земли, причем заДля обеспечения номинального функционироряды конденсаторов смещены в том же вания схем коррекции в воплощении на фиг 4 направлении, а ток протекает от положительного предусмотрено наличие по меньшей мере одного вывода источника напряжения к источнику тока из указанных разностных сигналов VEC1, VEC2, Очевидно, что квалифицированный специалист , VECn, обнаруживаемого схемой ЕТЕ типа сможет приспособить изобретение к случаю, когда "ИЛИ" и воздействующего на генератор тактовых полярности различны импульсов ВТ, в результате чего он генерирует цикл коррекции, выполняющийся между двумя Фиг. 1 Фиг. 3 15 44266 CLk Ik СІМ їм, —о о 1Ь Vk c -а I'ck Т'Ы Iі Ы Фиг. 2 --ВІ Iі k Cn T ! Ги Т п П Р2 ТІ Фиг. 4 VMOk CAHk Фиг. 5 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ЇМ