Способ преобразования переменного напряжения в постоянное и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК H02M7/217 

2.Способ по п. 4, отличающийся тем, что исходное напряжение инвертируют, второе и четвертое напряжения получают интегрированием инвертированного напряжения и все интегральные напряжения складывают.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличают и и с я тем, что дополнительно сравнивают продолжительность паузы в исходном напряжении с заданным временем и устанавливают интегральные напряжения равными нулю, если пауза превышает заданное время.

4.Устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное, содерзхащее первый компаратор и два интегратора, вход первого из которых соединен с входом первого компаратора и образует входной вывод, два ключевых элемента, шунтируюсчих накопительные конденсаторы интеграторов, сурчматор, выполненный, например, на операционном усилителе, выход которого образует выходной вывод, а к входам подключены выходы интеграторов, отличающеес я .тем, что, с целью повынюния точИости, введен инвертор, вход которого подключен к.входному выводу, второй компаратор, третий и четвертый интеграторы, выводы которых подключены к соответствующим входам сумматора, третий и четвертый ключевые элементы, шунтирующие накопительные конденсаторы соответствующих интеграторов, и два Т-триггера, подключенных входами к выходам компараторов , входы второго компаратора, второго и четвертого интеграторов соединены с выходом инвертора, вход третьего интегратора подключен к входному выводу, прямой и инверсный выходы первого и второго Т-триггера подключены к управляющим входам соответственно второго, четвертого, первого и третьего ключевого элемента.

5. Устройство по п. 4, о т л и. ч а ,к щ е е с я тем, что в него; введен элемент времени, вход кото(рого через логический элемент ИЛИ-НЕ подключен к выходам компараторов, а выход - через элементы ИЛИ к управлягацим входам ключевых элементов.

1. Способ преобразования переменного напряжения в постоянное, в котором исходное напряжение интегрируют с начала первых полупериодов и с начала вторых полупериодов и второе интегральное напряжение вы читают из первого,.о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности, исходное напряжение интегрируют также с начала третьих и с начала четвертых полупериодов, первое интегральное напряжение устанавливают равным нули на третьих и четвертых полупериодах, второе на первых и четвертых, третье - на первых и вторых, четвертое - на вто- Q рых и третьих полупериодах и третье интегральное напряжение складывают с первым а четвертре вычитают из него.

Изобретение относится к электротехнике , в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в приборах, реагирующих на средневыпрямленное значение напряжения, а также для измерения переменных величин -без постоянной составляющей.

Известен способ преобразования переменного напряжения в постоянное, в котором исходное переменное напряжение приводят к желаемому -ровню путем деления или усиления, формируют его модуль и подавляют пульсации l .

Недостаток указанного способа состоит в том, что не достигается высокое качество выходного напряжения, которое имеет повышенный уровень пульсаций.

Наиболее близким по технической c цнocти к предлагаемому является способ преобразования переменного напряжения в постоянное в котором исходное напряжение интегрируют с начала первых полуперибдов и с нача ла вторых полупериодов, а второе рнтегральное иапряженив вычитгиот из первого zQ .

Недос аток указанного способа заключается в том, что первое интег

ральное напряжение должно устанавливаться равным нулю в начале первых полупериодов, а второе - в начале вторых полупериодов. Для установки

на нуль требуется определенное время, в течение которого интегрирование производиться не может, следовательно, способу присуща методическая погрешность, снижакяцая точность пре-Образования.

Известный способ реализуется устройством, содержащим компаратор, два интегратора, два ключевых элемента,

шунтирунждих в начале полупериодов соответствующие накопительные конденсаторы интеграторов, и сумматор на операционном усилителе.

Недостаток указанного устройства заключается в том, что ключевые элементы, замыкаясь в начале полупериодов, препятствуют своевременному вступлению в действие интеграторов, что вносит погревмость в уровень выходногг) напряжения.

Цель изобретения - повышение точности преобразования переменного напряхения в постоян нов.

Поставленная цель достигается тем, что способу преобразования

переменного напряжения в постоянное, в котором исходное напряжение интег pHpyjoT с начала первых полупериодов и с начала вторых полупериодов и второе интегральное напряжение вычитают из первого, исходное напряжение интегрируют также с начала третьих и с начала четвертых полупериодов, первое интегральное напря жение устанавливают равным нулю на третьих и четвертых полупериодах, второе - на первых и четвертых, третье - на первых и вторых, четвер i тое - на вторых и третьих полупериi одах и третье интегральное напряже ние складывают с первым, а четверо тое вычитают из него. Кроме того, исходное напряжение инвертируют, второе и четвертое напряжения получают интегрированием ин.вертированного напряжения и все интегральные напряжения складывают Дополнительно сравнивают продолжительность паузы в исходном напряжении с заданным временем и устанавливают все четыре интегральные «апряхения равныминулю, если -пауза превы1иает заданное время. Способ может быть осуществлен устройством, содержащим первый компаратор и два интегратора, вход .первого из которых соединен с входо первого компаратора и образует вход ной вывод, два ключевых элемента, иунтирующих накопительные конденсаторы интеграторов, сумматор, выполненный, например, на операциоином усилителе, выход которого образует выходной вывод, а к входам подключены выходы интеграторов, инвертор, вход которого подключен к входному выводу, второй компаратор, третий л и четвертый интеграторы, выходы которых подключены к соответствующим входам сумматора, третий и четвертый ключевые элементы, шунтирующие накопительные конденсаторы соответствующих интеграторов, и два Г-триг -гера, подключенных входами к выходам jjoMnapaTOpOB, входы второго компара тора, второго и четвертого интеграт ров соединены с вьосодом инвертора, вход третьего интегратора подключен к входному выводу, прямой и инверсный выходы первого и второго Т-триг гера подключены к управ лякяцим ёходам соответственно второго, четвертого, первого и третьего клпчевого элемента. I. Для обеспечения возврата при отключении исходного напряжения в уст ройство может быть введен элемент .времени, вход которого «ерез логиче кий элемент ИЛИ-НЕ подключен к выхо дам компараторов, а выход чеоеэ эле менты ИЛИ - к управляющим входам ключевых элементов. На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 то же, часть предназначенная для возврата/ на фиг. 3 - кривые, пояснякадие сущность способа; на фиг. 4 временные диаграммы работы преобразователя. Преобразователь (фиг. 1) содержит инвертор 1, компаратоЕ 2 и 3, первый из которых подключен к входному выводу преобразователя (Вход), а второй - к выходу инвертора 1, Т-триггеры 4 и 5, подключенные к разным компараторам, интеграторы . 6-9, из которых первый и третий подключены входами к Входу преобразователя, а второй-и четвертый - к выходу инвертора 1, ключевые элементы 10-13, шунтирующие накопительные конденсаторы 14-17 интеграторов, и сумматор 18, входы которого подключены к выходам интеграторов. Ключевые элементы 10-13 ,выполнены управляемыми. Управ лякядие входы первого и третьего ключевых элементов 10-12 соединены с прямьгми выходс1Ми триггеров 4- и 5, а второго и четвертого элементов 11 и 13 - с инверсными выходами. В необходимых слуЧаях к компараторам 2 и 3 через логический элемент ИЛИ-НЕ 19 (фиг. 2) подключен элемент времени 20 и все ключевые элементу 10-13 связаны с триггерами 4 и 5 через элементы. ИЛИ, например, между прямым выходом триггера 5 и управляющим входом ключевого элемента 10 включен элемент ИЛИ 21, а вторые входы элементов ИЛИ подключены к выходу элемента времени 2Э. На фиг. 3 и 4 показ/аны графики следуиедих величин: 22 - исходное (входное) напряжение 23-26 - четыре интегральных напряженияJ 27 выходное напряжение} 28 - сигнал компаратора 2, 29 - сигнал компаратора 3J 30 - сигнал прямого выхода триггера 4, 31 - сигнал прямого выхода триггера 5i 32-35 - диаграммы коммутации ключевых элементов 10-13. . ИнтерватЕЛ, соответствующие разомкнутому состоянию ключей, завггрихоаны (фиг. 4 К Способ преобразования переменного напряжения в постоянное эаклю- . чается в том, что исходное напряжение интегрируют, начиная с разных интервалов : первых, вторых, третьих и четвертых, а также устанавливают интегральные напряжения равными нулю на соответствующих интервалах. Получают четыре напряжения, отстающие друг от друга на. один полупериод, затем первое и третье складывают, а второе и четвертое вычитают из них. Спустя один полупериод (фиг. 3) получгиот постоянное вьоеодное напряжение 27, уровень которого пропорционален средневыпрямленному значению исходного напряжения, причем форма последнего никакой роли здесь не играет.

Если исходное напряжение 22 еще и инвертируют, то напряжения 24 и 26 получают интегрированием инвертированного напряжения, тогда все четыре интегральных напряжения в сумме дают постоянное напряжение 27.

Устройство, реализукнцее ..описанный способ, (фиг. 1) работает следующим образом.

ОднополупериодНые сигналы 28 и 29 (фиг. 4), формируемые компараторами 2 и 3, подаются на Т-триггеры 4 и 5, которые выполняют функцию деления частоты на два. Выходные сигналы 30 и 31 триггеров 4 и 5, дополненные еще и их инверсиями, совпадают по длительности с периодами исходного напряжения, составленными из разных сочетаний полупериодов . .

Триггеры уnpai ляют ключевыми элементами 10-13, которые, в свою очередь, периодически шунтируют конденсаторы 14-17, вследствие чего выходные напряжения 23-26 интеграторов 6-9 устанавливаются равными нулю на протяжении смещенных друг относительно друга периодов. В зависимости от начального состояния Т-триггеров 3 и 4 последовательность работы ключевых элементов 10-13 может быть разной, но это означает лишь, что в диаграммах 32-35 и 23-26 отдельные графики поменяются местами, что не отразится на результирующем напряжении 27.

В предлагаемом преобразователе ключевые элементы 10-13 периодически .замыкаются на цельЛ период. Этого времени более чем достаточно для полного рааряда конденсаторов 14-17, заряд которых всегда начинается с нулевого уровня, причем точно в начале соответствукхцих полупериодов.

Дополнительные блоки вьтолняют следукячую функцию (фиг. 2).

Если исходное напряжение равно нулю, то сигналы на выходах компараторов 2 и 3 также имеют нулевой уровень. Соответственно на выходе

логического элемента ИЛИ-НЕ 19 появляется сигнал высокого уровня, запускающий элемент времени 20, который, отсчитав заданное время, сработает и через элемент ИЛИ 21 подаст сигнал управления на замыкание ключевого элемента 10, а через три других элемента ИЛИ (не показаны) - на замыкание остальных ключевых элемеитов 11-13. В результате надежно предотвращается появление напряжения на вмхвде устройства при нулевом уровне исходного напряжения. Когда же уровень исходного напряжения повышается, один из компараторов 2 или 3, воздействуя своим сигналом на элемент ИЛИ-НЕ 19, снимает сигнал с входа элемента . времени 20, который сразу же воз вращается, а так как сигнал от триггера 5 на элемент ИЛИ 21 в тот момент не поступает, то, и с ключевого элемента 10 сигнал управления будет снят.- Ключевой элемент размыкается, предоставляя интегратору 6 возможность обрабатывать исходное напряжение. Если в нем имеются паузы, то -они не могут вызвать замыкание ключевых элементов 10-13, поскольку их продолжительность недостаточна для срабатывания элемента времени 21.

Инвертор, компараторы, интеграторы и сумматор могут быть выполнены на операционных усилителях.

Приведенный способ, реализуемый описанным устройством, свободен от методической погрешности. Выбирая пороги компараторов несравненно меньишми амплитуды исходного напряжения, т.е. используя их в режиме индикации нуля, можно добиться того, чтобы интегрированием был охвачен весь период напряжения. В отличие от прототипа ключи, разряжающие конденсатор, своей работой не создают погрешности преобразования. Таким образом достигается повышение точности.

гз