ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК G05F1/571 

Перекрестная ссылка на родственную заявку

[0000] Настоящая заявка заявлена по приоритету патентной заявки Японии №2018-113304, поданной 14 июня 2018 года, содержание которой включено в настоящую заявку путем отсылки.

Область техники

[0001] Изобретение относится к преобразователю напряжения, в частности, к преобразователю напряжения, выполненному с возможностью выполнения экстренного процесса, если выходное напряжение превышает верхнее предельное значение напряжения.

Уровень техники

[0002] Преобразователь напряжения выполняется в схеме управления с обратной связью, благодаря чему его выходное напряжение совпадает с заданным целевым напряжением. Например, опубликованная патентная заявка Японии №2005-168129 описывает преобразователь напряжения, содержащий датчик напряжения, измеряющий выходное напряжение преобразователя. Контроллер преобразователя напряжения осуществляет управление с обратной связью таким образом, чтобы разность между целевым напряжением и измеренным выходным напряжением была равна нулю. Для упрощения описания схема, выполняющая преобразование напряжения (схема преобразователя напряжения), в дальнейшем может называться основной схемой. То есть преобразователь напряжения содержит основную схему, выполняющую преобразование напряжения, и контроллер, управляющий основной схемой.

Сущность изобретения

[0003] Преобразователь напряжения может быть выполнен с возможностью выполнения экстренного процесса, что выполняется в случае, если выходное напряжение преобразователя превышает заранее определенное верхнее предельное значение напряжения, в целях защиты от сбоя отдельно от управления с обратной связью. Обычно экстренный процесс представляет собой процесс остановки основной схемы. Для повышения надежности преобразователь напряжения может содержать два датчика напряжения, измеряющих выходное напряжение. Один из датчиков напряжения (первый датчик напряжения) используется для управления с обратной связью, а другой (второй датчик напряжения) используется для контроля перенапряжения.

[0004] При этом измеренные значения от датчиков напряжения могут содержать погрешность. Накопление погрешностей измерения двух соответствующих датчиков напряжения может привести к возникновению следующего недостатка. В целях упрощения описания измеренное значение от первого датчика напряжения будет обозначаться как «Vs1», а измеренное значение от второго датчика напряжения будет обозначаться как «Vs2». Истинное значение выходного напряжения будет обозначаться как «Vout». Погрешность первого датчика напряжения будет обозначаться как «e1», а погрешность второго датчика напряжения будет обозначаться как «е2». Целевое напряжение управления с обратной связью будет обозначаться как «VLO». Верхнее предельное значение напряжения для предотвращения перенапряжения будет обозначаться как «Vx». Допуск первого датчика напряжения будет обозначаться как «|е1|», а допуск второго датчика напряжения - как «|е2|».

[0005] Контроллер преобразователя напряжения управляет основной схемой таким образом, чтобы разность между выходным напряжением Vout и целевым напряжением VLO была равна нулю. Контроллер использует измеренное значение Vs1 первого датчика напряжения для управления с обратной связью. Измеренное значение Vs1 первого датчика напряжения может содержать погрешность e1. Максимальным значением погрешности e1 первого датчика напряжения является допуск |e1|. Когда погрешность e1 принимает максимальное значение, измеренное значение Vs1 первого датчика напряжения может быть обозначено как «Vout - |e1|». Поскольку контроллер осуществляет управление с обратной связью таким образом, чтобы «VLO-Vs1» было равно нулю, то фактическое выходное напряжение Vout записывается как «VLO + |e1|», если измеренное значение Vs1 равно Vout - |e1|.

[0006] Измеренное значение Vs2 второго датчика напряжения также может содержать погрешность е2. Максимальным значением погрешности е2 является допуск |е2|. Следовательно, при Vout = VOL + |e1| измеренное значение Vs2 второго датчика напряжения может быть записано как Vs2 = Vout + |е2| = VLO + |e1| + |е2|, если погрешность принимает максимальное значение. Если целевое напряжение VLO и верхнее предельное значение напряжения Vx близки друг к другу, то измеренное значение Vs2 (= VLO + |e1| + |е2|) второго датчика напряжения может превышать верхнее предельное значение напряжения Vx, хотя фактическое выходное напряжение Vout не превышает верхнего предельного значения напряжения Vx. В этом случае контроллер, отслеживающий измеренное значение Vs2 второго датчика, определяет, что выходное напряжение превышает верхнее предельное значение напряжения Vx, и выполняет экстренный процесс.

[0007] Имеется необходимость в исключении того, чтобы экстренный процесс выполнялся вследствие накопления погрешностей двух датчиков напряжения (допуски |e1| и |е2|), если фактическое выходное напряжение Vout не превышает верхнего предельного значения напряжения Vx. Настоящее изобретение относится к преобразователю напряжения, содержащему два датчика напряжения, соответственно для управления с обратной связью и для контроля перенапряжения, и предлагает способ устранения недостатка, обусловленного накоплением погрешностей этих двух датчиков напряжения.

[0008] Преобразователь напряжения, описываемый настоящим изобретением, может содержать схему преобразователя напряжения; первый датчик напряжения и второй датчик напряжения, выполненные с возможностью измерения выходного напряжения схемы преобразователя напряжения; и контроллер, выполненный с возможностью осуществления управления с обратной связью схемой преобразователя напряжения таким образом, чтобы разность между целевым напряжением и измеренным значением первого датчика напряжения была равна нулю, а также выполненный с возможностью выполнения заранее определенного экстренного процесса в случае, если измеренное значение второго датчика напряжения превышает заранее определенное верхнее предельное значение напряжения, причем контроллер осуществляет управление с обратной связью схемой преобразователя напряжения таким образом, чтобы разность между откорректированным целевым напряжением и измеренным значением первого датчика напряжения была равна нулю, когда измеренное значение второго датчика напряжения превышает пороговое значение напряжения, которое меньше верхнего предельного значения напряжения, причем откорректированное целевое напряжение получают путем вычитания напряжения смещения из целевого напряжения.

Краткое описание чертежей

[0009] На ФИГ. 1 изображена блок-схема управления преобразователем напряжения согласно первому варианту осуществления;

На ФИГ. 2 изображена блок-схема процесса, выполняемого контроллером; и

На ФИГ. 3 изображена блок-схема управления преобразователем напряжения согласно второму варианту осуществления.

Подробное описание

[0010] Согласно первому аспекту преобразователь напряжения может содержать схему преобразователя напряжения (основную схему), первый датчик напряжения и второй датчик напряжения, выполненные с возможностью измерения выходного напряжения схемы преобразователя напряжения, а также контроллер. Контроллер может быть выполнен с возможностью осуществления управления с обратной связью для схемы преобразователя напряжения таким образом, чтобы разность между целевым напряжением VLO и измеренным значением Vs1 первого датчика напряжения была равна нулю. Целевое напряжение VLO обычно предоставляется контроллером высшего порядка. Кроме того, контроллер может быть выполнен с возможностью выполнения предварительно определенной экстренного процесса в случае, если измеренное значение Vs2 второго датчика напряжения превышает предварительно определенное верхнее предельное значение напряжения Vx. Когда измеренное значение Vs2 второго датчика напряжения превышает пороговое значение Vth напряжения, которое меньше верхнего предельного значения напряжения Vx, контроллер корректирует целевое напряжение VLO до значения, меньшего целевого напряжения VLO. Другими словами, когда измеренное значение Vs2 второго датчика напряжения превышает пороговое значение Vth напряжения, которое меньше верхнего предельного значения напряжения Vx, контроллер может осуществлять управление с обратной связью для схемы преобразователя напряжения таким образом, чтобы разность между откорректированным целевым напряжением VLOc, полученным вычитанием предварительно определенного напряжения Voff смещения из целевого напряжения, и измеренным значением Vs1 первого датчика напряжения была равна нулю. Символ «Vth» обозначает пороговое значение напряжения.

[0011] Предложенный способ изменяет целевое напряжение VLO на откорректированное целевое напряжение VLOc (= VLO - Voff), когда измеренное значение Vs2 второго датчика напряжения приближается к верхнему предельному значению напряжения Vx. Понижение целевого напряжения VLO может привести к тому, что фактическое выходное напряжение Vout будет меньше исходного целевого напряжения VLO, однако, это поможет предотвратить то, что измеренное значение Vs2 второго датчика напряжения превысит верхнее предельное значение напряжения Vx вследствие накопления погрешностей. Поскольку целевое напряжение не корректируют тогда, когда измеренное значение Vs2 второго датчика напряжения меньше порогового значения Vth напряжения, то выходным напряжением Vout управляют таким образом, чтобы оно совпадало с целевым напряжением VLO.

[0012] Как правило, напряжение Voff смещения может быть установлено равным значению, полученному вычитанием порогового значения Vth напряжения из измеренного значения Vs2 второго датчика напряжения. То есть контроллер может быть выполнен с возможностью изменения целевого напряжения VLO на VLOc (= Vs2-Vth), если измеренное значение Vs2 второго датчика напряжения превышает пороговое значение Vth напряжения. В этой конфигурации, если разность напряжений становится равной нулю благодаря управлению с обратной связью с использованием первого датчика напряжения, то фактическое выходное напряжение Vout не превышает верхнего предельного значения напряжения Vx.

[0013] Как правило, пороговое значение Vth напряжения может быть принято равным значению, полученному вычитанием допуска |е2| второго датчика напряжения из верхнего предельного значения напряжения Vx. В этом случае, даже если измеренное значение Vs2 второго датчика напряжения превысит фактическое выходное напряжение на величину допуска |е2|, то измеренное значение Vs2 второго датчика напряжения будет удовлетворять формуле Vs2 = Vx - |е2| - е2 (вывод этого уравнения будет раскрыт в описании варианта осуществления). То есть измеренное значение Vs2 второго датчика напряжения снижают до значения, которое меньше верхнего предельного значения напряжения Vx. Поскольку снижение целевого напряжения VLO приводит к снижению измеренного значения Vs2 второго датчика напряжения, то измеренное значение Vs2 второго датчика напряжения не может превысить верхнего предельного значения напряжения Vx. Таким образом, предотвращается выполнение экстренного процесса вследствие накопления погрешностей двух датчиков напряжения.

[0014] Как было описано выше, экстренный процесс обычно может представлять собой процесс остановки схемы преобразователя напряжения. В альтернативном варианте экстренный процесс может представлять собой процесс ограничения верхнего предела выходного напряжения в схеме преобразователя напряжения.

[0015] Репрезентативные примеры настоящего изобретения, не носящие ограничительного характера, будут далее описаны более подробно со ссылкой на приложенные чертежи. Это подробное описание предназначено для информирования специалиста в данной области техники о вариантах практического применения предпочтительных аспектов настоящего изобретения и не ограничивает защищаемый объем настоящего изобретения. Кроме того, каждый из дополнительных признаков и идей, раскрытых ниже, может использоваться отдельно или в сочетании с другими признаками и идеями для получения усовершенствованных преобразователей напряжения.

[0016] Кроме того, комбинации признаков и этапов, раскрытых в нижеследующем подробном описании, могут не быть необходимыми для практического применения настоящего изобретения в самом широком смысле, и предназначены исключительно для описания репрезентативных примеров настоящего изобретения. Кроме того, различные признаки описанных выше и ниже репрезентативных примеров, а также независимые и зависимые пункты формулы изобретения могут комбинироваться способами, не указанными конкретно и явно, в целях получения дополнительных полезных вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0017] Все признаки, раскрытые в описании и/или формуле, должны пониматься как раскрытые отдельно и независимо друг от друга для исходного письменного раскрытия сущности изобретения, а также для ограничения заявленной сущности изобретения в вариантах осуществления и/или формуле изобретения, независимо от состава признаков. Кроме того, все диапазоны значений или группы объектов предназначены для раскрытия всех возможных промежуточных значений или объектов в рамках исходного письменного раскрытия сущности изобретения, а также для ограничения заявленного предмета изобретения.

Варианты осуществления изобретения

[0018] (Первый вариант осуществления)

Преобразователь 2 напряжения согласно первому варианту осуществления будет описан ниже со ссылкой на чертежи. На ФИГ. 1 изображена блок-схема управления преобразователем 2 напряжения согласно первому варианту осуществления. Преобразователь 2 напряжения представляет собой устройство, преобразующее входное напряжение Vin в целевое напряжение VLO. Целевое напряжение VLO предоставляется контроллером высшего порядка (не показанным на фигуре).

[0019] Преобразователь 2 напряжения содержит схему 3 преобразователя напряжения, контроллер 10 и два датчика напряжения (первый датчик 4 напряжения и второй датчик 5 напряжения). Схема 3 преобразователя напряжения является основной схемой, преобразующей напряжение. Схема 3 преобразователя напряжения представляет собой неизолированный преобразователь, состоящий из переключающего элемента и дросселя, при этом выполненный с возможностью регулировки отношения входного напряжения Vin и выходного напряжения Vout посредством управления переключающим элементом. В нижеследующем описании схема 3 преобразователя напряжения для удобства описания будет именоваться основной схемой 3.

[0020] Контроллер 10 состоит из нескольких блоков. Контроллер 10 содержит блок 16 управления с обратной связью, блок 12 коррекции целевого напряжения и блок 17 контроля перенапряжения. Кроме того, контроллер 10 содержит вычитающие устройства 14 и 15, блок 13 вывода смещения и переключатель S1. Эти блоки, за исключением блока 17 контроля перенапряжения, реализованы с помощью ЦП (центрального процессора) и программы (программного обеспечения). Блок 17 контроля перенапряжения необходим для надежной работы даже в аварийной ситуации, например, при столкновении, и поэтому реализован аппаратным, а не программным путем.

[0021] Блок 16 управления с обратной связью управляет основной схемой 3 таким образом, чтобы выходное напряжение Vout соответствовало целевому напряжению VLO. Блок 16 управления с обратной связью управляет основной схемой 3 таким образом, чтобы разность dV (= VLO - Vs1) между измеренным значением Vs1 первого датчика 4 напряжения и целевым напряжением VLO сходилась к нулю. Под «управлением основной схемой 3» понимают перемещение переключающего элемента, включенного в основную схему 3, с предварительно определенным коэффициентом заполнения. Блок 16 управления с обратной связью увеличивает коэффициент заполнения, если измеренное значение Vs1 меньше целевого напряжения VLO, и уменьшает коэффициент заполнения, если измеренное значение Vs1 больше целевого напряжения VLO. В частности, алгоритм ПИД-управления встроен в блок 16 управления с обратной связью для того, чтобы обеспечить схождение разности dV между целевым напряжением VLO и измеренным значением Vs1 первого датчика 4 напряжения к нулю.

[0022] Разность dV между целевым напряжением VLO и измеренным значением Vs1 первого датчика 4 напряжения определяется вычитающим устройством 14. Результат операции вычитающего устройства 14 поступает в блок 16 управления с обратной связью.

[0023] Как было описано выше, целевое напряжение VLO предоставляется контроллером высшего порядка (не показанным на фигуре). При выполнении заданного условия контроллер 10 изменяет целевое напряжение VLO на откорректированное целевое напряжение VLOc (= VLO - Voff). В случае коррекции целевого напряжения VLO блок 16 управления с обратной связью управляет основной схемой 3 таким образом, чтобы измеренное значение Vs1 первого датчика 4 напряжения соответствовало откорректированному целевому напряжению VLOc. То есть блок 16 управления с обратной связью управляет основной схемой 3 таким образом, чтобы разность напряжений dV (= VLOc - Vs1) сходилась к нулю.

[0024] Заданное условие состоит в том, что измеренное значение Vs2 второго датчика 5 напряжения превышает предварительно определенное пороговое значение Vth напряжения. Выполнено ли заданное условие или нет, определяется блоком 12 коррекции целевого напряжения. Измеренное значение Vs2 второго датчика 5 напряжения вводится в блок 12 коррекции целевого напряжения. Если измеренное значение Vs2 второго датчика 5 напряжения превышает пороговое значение Vth напряжения, то блок 12 коррекции целевого напряжения замыкает переключатель S1, чтобы подключить блок 13 вывода смещения к вычитающему устройству 15. Блок 13 вывода смещения генерирует напряжение Voff смещения. Если блок 13 вывода смещения подключен к вычитающему устройству 15, то напряжение Voff смещения вычитается из целевого напряжения VLO, предоставляемого контроллером высшего порядка, в вычитающем устройстве 15. То есть целевое напряжение VLO корректируется на откорректированное целевое напряжение VLOc (= VLO - Voff).

[0025] Измеренное значение Vs2 второго датчика 5 напряжения вводится также и в блок 17 контроля перенапряжения. Если измеренное значение Vs2 превышает верхнее предельное значение напряжение Vx, то блок 17 контроля перенапряжения останавливает основную схему 3.

[0026] Напряжение Voff смещения устанавливается равным значению, полученному вычитанием порогового значения Vth напряжения из измеренного значения Vs2 второго датчика 5 напряжения. Поскольку напряжение Voff смещения (= Vs2 - Vth) используется, когда измеренное значение Vs2 превышает пороговое значение Vth напряжения, то его устанавливают как равное небольшому положительному значению.

[0027] Кроме того, пороговое значение Vth напряжения принимают равным значению, полученному вычитанием допуска |е2| второго датчика 5 напряжения из верхнего предельного значения напряжения Vx. Допуск |е2| означает возможное максимальное значение погрешности измерения второго датчика 5 напряжения. Хотя погрешность может иметь как положительное, так и отрицательное значение, допуск выражается ее абсолютным значением. Допуск |e1| первого датчика 4 напряжения, который будет описан ниже, означает возможное максимальное значение (абсолютное значение) погрешности измерения первого датчика 4 напряжения.

[0028] Ниже будут раскрыты полезные эффекты, обеспечиваемые процессом корректировки целевого напряжения VLO, когда измеренное значение Vs2 второго датчика 5 напряжения превышает пороговое значение Vth напряжения. Измеренное значение Vs2 второго датчика 5 напряжения может иметь погрешность, максимальная величина которой выражается допуском |е2|. Измеренное значение Vs1 первого датчика 4 напряжения также может иметь погрешность, максимальная величина которой выражается допуском |e1|. Блок 16 управления с обратной связью управляет основной схемой 3 таким образом, чтобы выходное напряжение Vout становилось совпадающим с целевым напряжением VLO. Тем не менее, блок 16 управления с обратной связью получает выходное напряжение Vout, используя первый датчик 4 напряжения, измеренное значение Vs1 которого имеет погрешность. Если измеренное значение Vs1 имеет погрешность, величина которой соответствует допуску |e1|, то при управлении измеренным значением Vs1 таким образом, чтобы оно совпадало с целевым напряжением VLO, фактическое выходное напряжение Vout выражается формулой VLO + |e1| (Vout = VLO + |e1|) при максимальной погрешности.

[0029] Второй датчик 5 напряжения также измеряет выходное напряжение Vout. Если измеренное значение Vs2 второго датчика 5 напряжения имеет погрешность, равную допуску |е2|, то максимальное измеренное значение Vs2 может быть выражено как Vout + |е2|. Как было описано выше, фактическое выходное напряжение Vout может определяться как VLO + |e1| системой управления с обратной связью с использованием первого датчика 4 напряжения. Следовательно, при аккумулировании погрешности первого датчика 4 напряжения измеренное значение Vs2 второго датчика 5 напряжения может быть выражено как Vs2 = VLO + |e1| + |е2|.

[0030] Между тем, блок 17 контроля перенапряжения останавливает основную схему 3, когда измеренное значение Vs2 превышает верхнее предельное значение напряжения Vx. Если напряжение (VLO + |e1| + |е2|) превышает верхнее предельное значение напряжения Vx, то блок 17 контроля перенапряжения может определить, что выходное напряжение Vout превышает верхнее предельное значение напряжения Vx вследствие аккумулирования погрешности, несмотря на то, что фактическое выходное напряжение Vout остается VLO + |e1| (< верхнего предельного значения напряжения Vx). В результате выполняется экстренный процесс, несмотря на то, что фактическое выходное напряжение Vout равно VLO + |e1| (< верхнего предельного значения напряжения Vx).

[0031] Фактическое выходное напряжение Vout, полученное в результате управления с обратной связью, понижают путем изменения целевого напряжения VLO на откорректированное целевое напряжение VLOc (= VLO - (Vs2 - Vth)), когда измеренное значение Vs2 второго датчика 5 напряжения превышает пороговое значение Vth напряжения (= Vx - |е2|). В частности, выходное напряжение Vout выражается формулой 1.

[0032]

[0033] В этом случае измеренное значение Vs2 второго датчика 5 напряжения выражается формулой 2.

[0034]

[0035] Соответственно, при корректировке целевого напряжения VLO, как описано выше, если измеренное значение Vs2 второго датчика 5 напряжения превышает пороговое значение Vth напряжения (= Vx - |е2|), то измеренное значение Vs2 второго датчика 5 напряжения не превышает верхнего предельного значения напряжения Vx.

[0036] Процесс, выполняемый контроллером 10, будет снова описан ниже со ссылкой на блок-схему на ФИГ. 2. Блок-схема на ФИГ. 2 содержит процесс коррекции целевого напряжения VLO и процесс контроля перенапряжения, но не предполагает управление с обратной связью. Управление с обратной связью выполняется регулярно отдельно от процесса на ФИГ. 2. Контроллер 10 регулярно выполняет процесс на ФИГ. 2 во время работы основной схемы 3.

[0037] Контроллер 10 получает измеренное значение Vs2 второго датчика 5 напряжения (этап S2). После этого контроллер 10 сравнивает друг с другом измеренное значение Vs2 и пороговое значение Vth напряжения (этап S3). Если измеренное значение Vs2 не превышает порогового значения Vth напряжения, то контроллер 10 размыкает переключатель S1 (НЕТ на этапе S3 и этап S5). Если переключатель S1 уже был разомкнут перед выполнением этапа S5, контроллер 10 может не выполнять никаких действий.

[0038] Если измеренное значение Vs2 превышает пороговое значение Vth напряжения, то контроллер 10 замыкает переключатель S1 (ДА на этапе S3 и этап S4). Если переключатель S1 замкнут, то блок 13 вывода смещения подключается к вычитающему устройству 15, и напряжение Voff смещения вычитается из целевого напряжения VLO. То есть целевое напряжение VLO исправляется на откорректированное целевое напряжение VLOc (= VLO - Voff). Как было указано ранее, напряжение Voff смещения выражается как Voff = Vs2 - Vth.

[0039] После этого контроллер 10 сравнивает друг с другом полученное измеренное значение Vs2 и верхнее предельное значение напряжения Vx (этап S6). Если измеренное значение Vs2 превышает верхнее предельное значение напряжения Vx, то контроллер 10 останавливает основную схему 3 (ДА на этапе S6 и этап S7). Процессы на этапах S6 и S7 выполняются блоком 17 контроля перенапряжения в составе контроллера 10. Если процесс на этапе S7 (остановка главной схемы 3) выполнен, то будет также выполнен другой процесс для устранения неисправности в транспортном средстве, хотя это и не показано на схеме. Другой процесс представляет собой, например, процесс уведомления контроллера высшего порядка сообщением о возникновении неисправности.

[0040] Если измеренное значение Vs2 не превышает верхнего предельного значения напряжения Vx (НЕТ на этапе S6), то контроллер 10 завершает процесс.

[0041] Как описано выше, управление с обратной связью регулярно выполняется отдельно от процесса, показанного на ФИГ. 2. Если целевое напряжение корректируется процессом на этапе S4, то целевое значение управления с обратной связью изменяется с целевого напряжения VLO на откорректированное целевое значение VLOc (= VLO - Voff). В результате, блок 16 управления с обратной связью управляет основной схемой 3 таким образом, чтобы разность напряжений между измеренным значением Vs1 первого датчика 4 напряжения и откорректированным целевым напряжением VLOc сходилась к нулю. Напряжение Voff смещения является значением, полученным вычитанием порогового значения Vth напряжения из измеренного значения Vs2 второго датчика 5 напряжения. То есть откорректированное целевое напряжение VLOc выражается как VLOc = VLO - Vs2 + Vth. В этом случае, если разность напряжений сходится к нулю, то выходное напряжение Vout выражается как Vout = (Vx - |е2|) - е2, как описано выше. Путем коррекции целевого напряжения можно предотвратить ложное срабатывание блока 17 контроля перенапряжения, вызванное накоплением погрешности.

[0042] (Второй вариант осуществления)

Преобразователь 2а напряжения согласно второму варианту осуществления будет описан со ссылкой на ФИГ. 3. На ФИГ. 3 изображена блок-схема преобразователя 2а напряжения согласно второму варианту осуществления. Преобразователь 2а напряжения содержит основную схему 3, контроллер 10а, первый датчик 4а напряжения и второй датчик 5а напряжения. Функции преобразователя 2а напряжения по второму варианту осуществления аналогичны функциям преобразователя 2 напряжения по первому варианту осуществления.

[0043] Основная схема 3 имеет ту же конфигурацию, что и основная схема преобразователя 2 напряжения по первому варианту осуществления, преобразует поступающее напряжение (входное напряжение Vin) с предварительно определенным отношением и выводит преобразованное напряжение. Выходное напряжение Vout основной схемы 3 измеряется первым датчиком 4а напряжения и вторым датчиком 5а напряжения. Первый датчик 4а напряжения состоит из двух резисторов 41 и 42. Два резистора 41 и 42 соединены последовательно между выходной линией основной схемы 3 и землей. Средняя точка 43 последовательного соединения двух резисторов 41 и 42 соответствует выходу первого датчика 4а напряжения. Таким образом, первый датчик 4а напряжения делит выходное напряжение Vout основной схемы 3 согласно предварительно определенному отношению напряжений и выводит разделенное напряжение. Показания первого датчика 4а напряжения (измеренное значение Vs1 первого датчика 4а напряжения) поступают в контроллер 10а.

[0044] Второй датчик 5а напряжения имеет ту же конфигурацию, что и первый датчик 4а напряжения, и состоит из двух резисторов 51 и 52. Два резистора 51 и 52 соединены последовательно между выходной линией основной схемы 3 и землей. Средняя точка 53 последовательного соединения двух резисторов 51 и 52 соответствует выходу второго датчика 5а напряжения. Второй датчик 5а напряжения делит выходное напряжение Vout основной схемы 3 согласно предварительно определенному отношению напряжений и выводит разделенное напряжение. Показания второго датчика 5а напряжения (измеренное значение Vs2 второго датчика 5а напряжения) поступают в контроллер 10а. В контроллере 10а целевое напряжение VLO предоставляется контроллером высшего порядка (не показанным на фигуре).

[0045] Контроллер 10а состоит из блока 16а управления с обратной связью и блока 17а контроля перенапряжения. Блок 16а управления с обратной связью содержит ЦП (центральный процессор), запоминающее устройство и программу, сохраненную в запоминающем устройстве и исполняемую ЦП. Если измеренное значение Vs2 второго датчика 5а напряжения меньше порогового значения Vth напряжения, то блок 16а управления с обратной связью осуществляет управление с обратной связью основной схемой 3 таким образом, чтобы измеренное значение Vs1 первого датчика 4а напряжения совпадало с целевым напряжением VLO.

[0046] Если измеренное значение Vs2 второго датчика 5а напряжения превышает пороговое значение Vth напряжения, то блок 16а управления с обратной связью корректирует целевое напряжение VLO. В частности, блок 16а управления с обратной связью устанавливает значение, полученное вычитанием напряжения Voff смещения из целевого напряжения VLO, в качестве откорректированного целевого напряжения VLOc. Блок 16а управления с обратной связью осуществляет управление с обратной связью основной схемой 3 таким образом, чтобы измеренное значение Vs1 первого датчика 4а напряжения совпадало с откорректированным целевым напряжением VLOc. Напряжение Voff смещения устанавливается равным значению, полученному вычитанием порогового значения Vth напряжения из измеренного значения Vs2 второго датчика 5а напряжения.

[0047] Если измеренное значение Vs2 второго датчика 5а напряжения превышает верхнее предельное значение напряжения Vx, то блок 17а контроля перенапряжения останавливает основную схему 3. Блок 17а контроля перенапряжения реализован полностью аппаратными средствами, а не процессором или программой. Блок 17а контроля перенапряжения состоит, например, из компаратора и усилителя.

[0048] Преобразователь 2а напряжения по второму варианту осуществления работает аналогично преобразователю 2 напряжения по первому варианту осуществления. Преобразователь 2а напряжения отличается высокой скоростью обработки, поскольку блок 17а контроля перенапряжения реализован аппаратными средствами. Как первый датчик 4а напряжения, так и второй датчик 5а напряжения преобразователя 2а напряжения состоит из двух резисторов. Конфигурации первого датчика 4а напряжения и второго датчика 5а напряжения просты и, следовательно, могут быть реализованы с низкими затратами.

[0049] Ниже будут описаны некоторые признаки предложенной технологии согласно вариантам осуществления. Если измеренное значение Vs2 второго датчика 5 (5а) напряжения меньше порогового значения Vth напряжения, то контроллер 10 (10а) преобразователя 2 (2а) напряжения в вариантах осуществления осуществляет управление с обратной связью таким образом, чтобы измеренное значение Vs1 первого датчика 4 (4а) напряжения совпадало с целевым напряжением VLO. Благодаря управлению с обратной связью выходное напряжение Vout следует за целевым напряжением VLO в диапазоне допуска |e1| первого датчика 4 напряжения. Пороговое значение Vth напряжения установлено на значение, которое меньше верхнего предельного значения напряжения Vx. В частности, пороговое значение Vth напряжения устанавливают на значение, которое меньше верхнего предельного значения напряжения Vx на допуск измерения |е2| второго датчика 5 (5а) напряжения (Vth = Vx - |e2|). Допуск |e1| первого датчика 4 (4a) напряжения приблизительно равен допуску |е2| второго датчика 5 (5а) напряжения. Таким образом, пока измеренное значение Vs2 второго датчика 5 (5а) напряжения будет меньше порогового значения Vth напряжения, измеренное значение Vs2 второго датчика 5 (5а) напряжения не превысит верхнее предельное значение напряжения Vx.

[0050] Если измеренное значение Vs2 второго датчика 5 (5а) напряжения превышает пороговое значение Vth напряжения, то контроллер 10 (10а) исправляет целевое напряжение VLO на откорректированное целевое напряжение VLOc (= VLO - Voff), которое меньше целевого напряжения VLO. Поскольку целевое напряжение уменьшается, фактическое выходное напряжение Vout также уменьшается. В результате измеренное значение Vs2, содержащее погрешность второго датчика 5 (5а) напряжения, также уменьшается. Следовательно, предотвращается то, что измеренное значение Vs2 второго датчика 5 (5а) напряжения превысит верхнее предельное напряжение даже с учетом погрешности.

[0051] Напряжение Voff смещения устанавливают равным значению, полученному вычитанием порогового значения Vth напряжения из измеренного значения Vs2 (Voff = Vs2 - Vth). To есть откорректированное целевое напряжение выражается как VLOc = VLO - Voff = VLO - (Vs2 - Vx). В этом случае выходное напряжение Vout выражается как Vout = (Vx - |е2|) - е2 (см. уравнение 1). Даже если измеренное значение Vs2 второго датчика 5 (5а) напряжения будет иметь допуск |е2|, измеренное значение Vs2 второго датчика 5 (5а) напряжения не превысит верхнего предельного значения напряжения Vx.

[0052] Ниже будут описаны некоторые признаки предложенной технологии согласно вариантам осуществления. Процессы, выполняемые блоком 17 (17а) контроля перенапряжения (процессы на этапах S3 и S4 на ФИГ. 2), соответствуют примеру с экстренным процессом. Поскольку экстренный процесс выполняется, когда измеренное значение Vs2 второго датчика 5 (5а) напряжения превышает верхнее предельное значение напряжения Vx, то выходное напряжение основной схемы 3 может быть ограничено.

[0053] Примеры осуществления настоящего изобретения были подробно описаны выше, однако они носят исключительно иллюстративный характер и, тем самым, не ограничивают защищаемый объем изобретения, определенный согласно формуле. Решение, раскрытое в формуле изобретения, содержит изменения и модификации конкретных примеров, представленных выше. Технические признаки, раскрытые в описании и на чертежах, могут использоваться по отдельности или в различных комбинациях, в том числе не упомянутых здесь. Кроме того, решение, раскрытое в описании и на чертежах, может одновременно решать несколько задач, и техническая значимость решения состоит в решении любой из таких задач.

Изобретение относится к области электротехники. Преобразователь напряжения содержит первый датчик напряжения и второй датчик напряжения, выполненные с возможностью измерения выходного напряжения схемы преобразователя напряжения, и контроллер, выполненный с возможностью осуществления управления с обратной связью схемой преобразователя напряжения таким образом, чтобы разность между целевым напряжением и измеренным значением первого датчика напряжения была равна нулю, а также выполненный с возможностью выполнения заранее определенного экстренного процесса в случае, если измеренное значение второго датчика напряжения превышает заранее определенное верхнее предельное значение напряжения. Контроллер осуществляет управление с обратной связью таким образом, чтобы разность между откорректированным целевым напряжением и измеренным значением первого датчика напряжения была равна нулю, когда измеренное значение второго датчика напряжения превышает пороговое значение напряжения, которое меньше верхнего предельного значения напряжения. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Преобразователь напряжения, содержащий:

схему преобразователя напряжения;

первый датчик напряжения и второй датчик напряжения, выполненные с возможностью измерения выходного напряжения схемы преобразователя напряжения; и

контроллер, выполненный с возможностью осуществления управления с обратной связью схемой преобразователя напряжения таким образом, чтобы разность между целевым напряжением и измеренным значением первого датчика напряжения была равна нулю, а также выполненный с возможностью выполнения заранее определенного экстренного процесса в случае, если измеренное значение второго датчика напряжения превышает заранее определенное верхнее предельное значение напряжения, при этом

контроллер осуществляет управление с обратной связью схемой преобразователя напряжения таким образом, чтобы разность между откорректированным целевым напряжением и измеренным значением первого датчика напряжения была равна нулю, когда измеренное значение второго датчика напряжения превышает пороговое значение напряжения, которое меньше верхнего предельного значения напряжения, причем откорректированное целевое напряжение получают путем вычитания напряжения смещения из целевого напряжения.

2. Преобразователь напряжения по п. 1, в котором

напряжение смещения равно значению, полученному путем вычитания порогового значения напряжения из измеренного значения второго датчика напряжения.

3. Преобразователь напряжения по п. 1, в котором

пороговое значение напряжения равно значению, полученному путем вычитания допуска второго датчика напряжения из верхнего предельного значения напряжения.

4. Преобразователь напряжения по п. 1, в котором

экстренный процесс представляет собой процесс остановки схемы преобразователя напряжения.