Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1987 года по МПК G05F1/12 

112

Изобретение относится к электро- текнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для построения точных быстро- действующкх стабилизаторов перемен- ного напряжения, работающих при больших изменениях частоты стабилизируемого напряжения.

Цель изобретения - повьшение качества стабилизации при колебаниях частоты стабилизируемого напряжения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема стабилизатора , на фиг. 2 - эпюры напряжений в некоторык характерных точках схемы.

Устройство содержит регулирующий орган 1, соединенный управляющим входом с выходом буферного усилителя 2 ячейки 3 памяти, состоящей, кроме того, из включенных последовательно с входом усилителя 2 аналогового управляемого ключа 4, а параллельно входу - запоминающего конденсатора 5, измерительный тран- сформатор 6, подключенный первичной обмоткой к выходу устройству, а вторичной - к входу выпрямителя 7, источник 8 опорного напряжения, выходом подсоединенный к одному из вхо- доз узла 9 сравнения, интегратор 10 с ключом 11 сброса, синхронизатор- формирователь 12, подключенный входом к входу устройства, первым выходом - к управляющему входу ключа 4 ячейки 3 памяти, а вторым - к управляющему входу ключа 11 сброса интегратора 10, умножающий ЦАП 13, ППЗУ 14, счетчик 15, генератор 16 и формирователь 17 импульсов стабил ной длительности, оп ределяемой минимально допустимой длительностью полупериода, причем выход ЦАП 13 соединен с вторым входом узла 9 сравнения, выход которого подключен к входу аналогового ключа 4, выход выпрямителя 7 подсоединен к входу интегратора 10, выход которого соединен с входом опорного напряжения ЦАП 13, каждый из цифровых входов которого начиная с входа младшего разряда соединен с одним соответствющим выходом ППЗУ 14, а на оставшиеся свободными цифровые входы старших разрядов подан уровень 1, вы- ход генератора 16 подключен к счетному входу счетчика 15, выходы соответствующие разрядов которого соединены с адресными входами ППЗУ 14,

5

0 5 0 0 5 0 5

162

выход формирователя 17 импульсов подключен к входу обнуления счетчика 15, а вход - к второму выходу синхронизатора - формирователя 12.

Устройство работает следующим образом.

г

Входное напряжение U ц, поступает на вход регулирующего органа 1 и преобразуется в нем в выходное напряжение и gi (фиг. 2ft), снимаемое с вькодных зажимов устройства. Измерительный трансформатор 6 приводит выходное напряжение стабилизатора к величине, допустимой для последующей обработки. На фиг. 2 б показана форма выходного напряжения 18 выпрямителя 7, поступающего на вход интегратора 10. Синхронизатор-формирователь 12 вырабатывает импульсы 19, периодически обнуляющие интегратор 10 в начале полупериода посредством ключа 11, и импульсы 20, которые непосредственно предшествуют во времени импульсам 19 и используются для считывания сигнала ошибки с узла 9 сравнения путем подключения к нему заЛоминающего конденсатора 5 через ключ 4. Формирователь 17 запускается по переднему фронту импульсов 19 и вырабатывает импульсы 21 стабильной -длительности, используемые для запрета работы счетчика на время, определяющее, минимально допустимую длительность пояуперио- да (т.е. верхнюю границу рабочего

диапазона частот). С момента времени

, II ,

t(,t,, t| ,...), т.е. с момента окончания импульса 21, снимается запрет на работу счетчика 15 и каждьпт поступающий с этого момента импульс генератора 16 изменяет состояние счетчика. На фиг. 2 е показана форма напряжения 22 на одном из промежуточных разрядов счетчика 15. Так как до момента времени t, счетчик 15 находился в нулевом состоянии, то в мо- мент времени t значение двоичного кода на выходах соответствующих его f разрядов прямо пропорционально отклонению длительности полупериода от принятого его минимального значения Т . На фиг. 2у, показана форма выходного напряжения 23 интегратора 10, величина которого в момент времени t, при синусоидальной форме входного напряжения равна:

3

и -т

и

Bblx.HHT.

где t - постоянная времени интегра-

тора 10.

Выходное напряжение умножающего ЦАП 13, являющееся выходным напряжением измерительного органа, зави

сит от напряжения U , поступающего на вход опорного напряжения, и значения цифрового сигнала S ; на соответствующем i-M цифровом входе:

о , -1 h-2

выхилп --; (S, 2 S, 2 ...

+...+ S 2 ) ,

где п - число разрядов преобразования , причем разряд кода, обозначенный индексом i, является старшим, а ин- дексом п - младшим. Так как

и Т

о вЫХ.ИнТ ТГЗТ т -

и

где

X7V

mt, rv-2

изых.цдп (S 2 +S 2 +.2 .

,., +S,.-2 +...+2 SJ .

ППЗУ 14 запрограммировано таким образом, что при нулевых логических уровнях на выходах счетчика 15 (до момента времени t ) на всех выходах ППЗУ присутствует уровень ., обеспечивающий максимальный коэффициент передачи по входу опорного напряжения, т.е. выходное напряжени

ЦАП в момент времени t.

и Тмин

ь....п. (2--1)

В интервале времени t -t, каждое из К изменений состояния счетчика 15 вызывает изменение кода выходного т-разрядного слова ППЗУ 14 в сторону уменьшения, причем величина

12937164

этого изменения при записи в общем виде имеет вид: .

us S,- + 5; ....,

где S - инверсное значение цифрового

сигнала на выходе ППЗУ. Значение кода выходного слова ППЗУ, дающего соответствующую поправку в коэффициент передачи ЦАП и устраняющего несоответствие между средним значением входного напря- жени/г интегратора и его выходным напряжением в конце полупериода, определяется из условия равенства выходного напряжения 1ДАП как в слу- ае Т Т„„„ , так и при Т Т„,,„ +ДТ, т.е. при колебаниях длительности периода:

и -Тмин

().

и (Тмин -hff)

(2 -I-IS)

30

откуда

&Т(2 -1)

35

Тмни- ЬТ

с учетом того, что лТ К-Т , где T,.g - период напряжения генератора 16, а К - количество импульсов, поступивших на счетчик 15 за интервал времени ,, последнее выражение принимает вид:

К-Т,,„ ()

IS

Т МММ + К-Тген

Для программирования ППЗУ 14 необходимо для каждого К определить код поправки S, вычесть его из максимально возможного значения кода на входах ЦАП, равного , и перевести результат в двоичный код. В результате получают выходной код слова ППЗУ, используемый при програмировании. При незначительных колебаниях частоты (+1-1,5%) выводы сооветствующих разрядов счетчика 15 возможно подключить через инверторы

к соответствующим цифровым входам ЦАП (т.е. применить прямолинейную аппроксимацию кривой).На фиг. 22 показано напряжение 24 на выходе ЦАП 13 и опорное напряжение 25 на выходе источника 8. Напряжени рассогласования 26 (фиг. 2 и ), выделяемое на конденсаторе 5, используется в дальнейшем для управления регулирующим органом 1.

Предложенная система частотной коррекции напряжения измерительного органа достаточно стабильна как во времени, так и при колебаниях температуры за счет введения цифровых элементов при условии, что частота генератора 16 и длительность импульса формирователя 17 стабилизированы кварцевьм резонатором.

Это условие легко реализовать, используя один кварцевый генератор, а в качестве генератора 16 и формирователя 17 - обычные счетчики с входом установки в О,

Формула изобретени

Стабилизатор переменного напряжения, содерщащий включенньй между входными и выходными выводами регулирующий орган, соединенный управ- ЛЯЮ1ЦИМ входом с выходом ячейки памяти, измерительный трансформатор, подключенный первичной обмоткой к выходным выводам,а вторичной - к входу вьшрямителя, источник опорног напряжения выходом подсоединенньй .к одному из входов узла сравнения, интегратор с ключом сброса, синхронизатор-формирователь подключенный входом к входным выводам, первьм выходом к управляющему входу ячейки памяти, а вторым - к управляющему входу ключа сброса интегратора, отличающ. ийся тем, что, с целью повьшения качества стабилизации при колебаниях частоты стабилизируемого напряжения, в него введены умножающий цифроаналоговый преобразователь, программируемое постоянное запоминающее устройство счетчик, генератор импульсов и формрователь импульсов стабильной длительности, определяемой минимально допустимой длительностью полупериода, причем выход цифроаналогового преобразователя соединен с вторым входом узла сравнения, выход которого подключен к входу ячейки памяти, выход выпрямителя подключен к входу интегратора, выход которого соединен с входом опорного напряжения умножающего цифроаналогового преобразователя, каждый из цифровых входов которого,начиная с входа младшего разряда, соединен с одним соответствующим выходом программируемого

постоянного запоминающего устройства, а оставшиеся цифровые входы старших разрядов подключены к источнику сигнала. - логическая схема 1, вы- ход генератора импульсов подключен

к счетному входу счетчика, выходы соответствующих разрядов которого с адресными входами программируемого постоянного запоминающего устройства, выход формирователя

импульсов стабильной длительности, определяемой мини1- 1ально допустимой длительностью полупериода подключен к входу запрета работы счетчика, а вход - к второму выходу синхронизатора-формирователя, при этом постоянное Запоминающее устройство запрограммировано в соответствии с следующим математическим выражением:

35

К Т,

()

8 +К Т

ген

5

0 где S - инверсное значение цифрового сигнала на выходе программируемого постоянного запоминающего устройства,

количество импульсов, поступающих на счетчикJ минимальное значение длительности периода входного напряжения; период напряжения генератора импульсов; число разрядов преобразования.

0

К мин

ген

п

Фаг.1

г

to ti

е ж

а

Фиг. 2

Составитель С.Чернышева Редактор Л.Пчелинская Техред И.Попович . Корректор В.Бутяга

Заказ 386/53

Тираж 864Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

20

vZJ

ЯП

ti

22

23

/

2«

25

2В

Изобретение относится- к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение качества стабилизации при колебаниях частоты стабилиэируемого напряжения. Цель достигается введением в схему умножающего цифроанало- гового преобразователя (ЦАП) 13, программируемого постоянного запоминающего устройства (ПИЗУ) 14, счетчика 15 и формирователя 17 импульсов. Изменение частоты выходного напряжения отслеживается формирователем 17 и счетчиком 5. В соответствии с определенной программой кодируе ся в ППЗУ 14 и перемножается в ЦАП 13 с сигналом обратной связи интегратора 10. Сигнал с выхода ЦАП преобразуется и подается на управление регулирующим органом 1. 2 ил. с (Л ч Од