Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное Советский патент 1987 года по МПК H02M5/12 

1.5

113073

Изобретение относится к электро- , технике и предназначено для ступенчатого регулирования переменного напряжения при питании радиотехнических устройств.5

Цель изобретения - повьшшние надежности.

На фиг. 1 представлена структурная схема силовой части устройства; на фиг. 2 - структурная схема блока О управления.

Устройство содержит трансформатор 1, подключенную к сети первичную обмотку 2, вторичную обмотку 3, состоящую из двух одинаковых частей, каждая из которых выполнена в виде регулировочных секций 3,1-3,пи 3,1 3,п, ключевые элементы 4,1-4,п и 4,1 -4.п , первый и второй дополнительные ключевые элементы 5 и 5 , дроссель 6, 0 средняя точка 7 которого соединена с первым выходным выводом 8, общий провод 9, соединяющий выводы первых регулировочных секпий и подключенный к второму выходному выводу 1 о, блок 11 управления, включающий источник 12 опорного напряжения, первый и второй генераторы 13 и 14 одиночного импульса, первый, второй и третий триггеры 13, 16 и 17, генератор 18 тактовых 30 импульсов, восьмиразрядный двоичный счетчик 19, дешифратор 20 с импульсным входом считывания информации, первый и второй реверсивные счетчики 21 и 22, компаратор 23 кодов, элемент 35 И 24, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ 25-29, ключ 30, переключатель 31, установочные ключи первой группы 32,1-32.п, установочные ключи второй, группы 40 33,п, выходы 34.-34,п первого и выходы 35,-35,п второго реверсивных счетчиков 21 и 22, подключенные к уп- ,. равляющим входам ключевых элементов

4,1-4,п и 4,1-4,п ,выходы 36 и 37 45 триггеров 16 и 17, подключенные к управляющим входам дополнительных ключевых элементов 5 и 5 соответственно.

Регулировочные секции 3,1-3,п и JQ 3.1 -З.п имеют число витков, соответствующее закону двоичного ряда: 1, 2, 4, 8, При подаче переменного напряжения на первичную обмотку 2 трансформатора на регулировочных сек- днях обеих частей вторичной обмотки наводятся напряжения: .2 U; 2 U, . .; , где и - напряжение единичной ступени регулирования.

.5

3

0 0 5 0

5

Q

152

Возможны два различных режима работы устройства: плавное повышение выходного напряжения от заданного нижнего предельного значения до верхнего; плавное понижение выходного напряжения от верхнего до нижнего заданных предельных значений,

В первом режиме устройство работает следующим образом.

Установочные ключи первой группы 32.1-32,п устанавливают в положение, соответствующее двоичному коду нижнего, а установочные ключи второй группы 33,1-33.п - в положение, соответствующее двоичному коду верхнего пределов регулирования выходного напряжения , Ключ 30 устанавливается в положение О Разомкнуто, если значение нижнего предела регулирования четное, и в положение 2 Замкнуто при нечетном значении этого предела. Переключатель 31, выполненный двух- входовым, устанавливается в положение I. Опорный уровень напряжения от источника 2 опорного напряжения через замкнутьш ключ 30 и соответствующие требуемым уровням напряжения установочные ключи первой и второй групп 32 и 33 поступает на установочные входы 1,п реверсивных счетчиков 21 и 22, первый входной канал компаратора 23 кодов и установочный вход 2 восьмиразрядного двоичного счетчика 19, Для определенности положим, что нижним пределом изменения выходного напряжения является О,

Процесс плавного повьш1ения выходного напряжения в этом случае иллюстрируется табл, 1, где U - напряжение регулировочных секций 3.1-3,п; Ug - напряжемте регулировочных секций 3.1 -З.п ; - выходное напряжение.

С помощью генератора 13 одиночного импульса все логические схемы устройства устанавливаются в исходное состояние. При этом восьмиразрядный двоичный счетчик 19, двоичные реверсивные счетчики 21 и 22 и триггер 15 устанавливаются в состояние О, триггеры 16 и 17 - в состояние 1, ключевые элементы 4.1-4.П и 4,1 -4,п разомкнуты, дополнительные ключевые элементы 5,5 замкнуты, напряжение на выходе устройства равно О,

После срабатывания генератора 14 триггер 15 устанавливается в состояние 1, разрещая прохождение импульсов от генератора 18 через схему И 2 на счетный вход восьмиразрядного двоичного счетчика 19 и импульсный вход считывавши информации депшфратора 20 Предполагается, что все счетчики в схеме построены на счетных триггерах с внутренней задержкой (переключение разрядов происходит после окончания счетного импульса).

Первый импульс входной последова- тельности формирует импульсный сигна на выходе О дешифратора 20. Этот сигнал, проходя через схему ИЛИ 25 и переключатель 31, поступает на счетный вход сложения реверсивного счет- чика 21. После окончания счетного импульса восьмиразрядный счетчик 19 и реверсивный счетчик 21 переключаются в состояние 1. Сигнал с выхода 34. поступает на управляющий вход ключе- вого элемента 4,1, вызывая его срабатывание. В результате замыкания ключевого элемента 4.1 напряжение Ид будет равным 2 U. Поскольку напряжение Ug по-прежнему остается равным О

то по окончании первого такта ра:боты выходное напряжение устройства Ug и/2.

Второй импульс входной последовательности формирует импульсный сигнал на выходе 1 дешифратора 20. Последний, проходя через схему ИЛИ 26 и переключатель 31, поступает на счетный вход сложения реверсивного счетчика 22. По окончании счетного импульса восьмиразрядный двоичный счетчик 19 переключается в состояние

По

состояние

вызывает срабатывание ключевого элемента 4.l . Соответственно напряже- ние Ub 2°U и Т1,,.

Итак, повышение выходного напряжения от О до 2 и происходит за два такта работы устройства,

В третьем такте импульсы с выхода 2 дешифратора 20 переводят триггер 16 в состояние О, сигнал с выхода 36 размыкает ключевой элемент 5, восьмиразрядный двоичный счетчик 19 пе-

3, напряже, а реверсивный счетчик 22 - в

Сигнал с выхода 33,1

реключается в состояние ния ,.

В четвертом такте импульс с выхода 3 дешифратора 20 переводит реверсивный счетчик 21 в состояние 2 восьмиразрядный двоичньй счетчик 19 переключается в состояние 4. Сигналами с выходов 34.1 и 34,2 размыкает

7, ,Ugyj( 2U.

ся ключевой элемент 4.1 и замыкается ключевой элемент 4.2. Однако, поскольку дополнительный гитючевой элемент 5 в этот момент времени разомкнут, то, в отличие от прототипа, при любом разбросе по времени срабатывания ключевых элементов выбросов выходного напряжения не происходит и ъь остается равным 2°U.

В пятом такте импульс с выхода 4 дешифратора 20 устанавливает триггер 16 в состояние 1, сигнал с выхода 36 замыкает дополнительный ключевой элемент 5, восьмиразрядный двоичный

19 переключается в состояние При этом

счетчик

1 с 1

, ,Ugyj( 2U.

и, 2U; и„ U;

и и + Н

Бых 2

7, ,Ugyj( 2U.

В шестом такте импульс с выхода 5 дешифратора 20 переводит триггер 17 в состояние О, Сигнал с выхода 37 размыкает дополнительный ключевой элемент 5 , восьмиразрядный двоичный счетчик 19 переключается в состояние

7, ,Ugyj( 2U.

В седьмом такте импульс с выхода 6 дешифратора 20, проходя через схему ИЛИ 26 и переключатель 31 , переводит реверсивный счетчик 22 в состояние 2. Управляющие сигналы с выходов 35.1 и 35.2 размыкают ключевой элемент 4.1 и замыкают ключевой элемент 4.2 , выбросов выходного напряжения не происходит, , Ug 20. Восьмиразрядный двоичный счетчик 19 переключается в состояние

П т П / .

в восьмом такте импульс с выхода 7 дешифратора 20 устанавливает триггер 17 в состояние 1. Сигнал с выхода 37 за я 1кает дополнительньш ключевой элемент 5 , восьмиразрядный двоичный счётчик 19 переключается в состояние О.

,( 2U.

В дальнейшем повышение U

вых

от

,четного значения до нечетного осуществляется за два такта и устройство работает как в .первом и втором тактах. ПоБьппение U

вых

от нечетного зна

чения до четного происходит за шесть тактов, устройство работает как в третьем и восьмом тактах.

. Разнида в числе тактов, необходимых для повышения выходного напряжения на единичную ступень регулирования, объясняется тем, что в процессе перехода от двоичного кода четного числа к коду нечетного числа изменя513

ется значение от О к I только у младшего разряда (табл. 2).

Так как-при этом цифры в остальных разрядах-не изменяютсяj то в процессе перехода от четного кода к не- ч втному напряжение будет совпадать либо со старым, либо с новым состоянием и ложных выбросов напряжения на выходе устройства не будет. Следовательно, в этих случаях нет не обходимости использовать дополнительные ключевые элементы 5 и 5 для отключения выводов дросселя 7 от регу- лировочных секций 3, 3 и для реализации этого перехода требуется два такта работы устройства.

Переход от двоичного кода нечетного числа к четному связан с изменением значений нескольких двоичных разрядов (табл. 2). Для исключения в мо мент этого перехода ложных кодовых комбинаций и связанных с ними выбро- сов выходного напряжения используются дополнительные ключевые элементы 5, 5 , На последовательное включение и отключение этих ключевых элементов затрачивается четыре дополнительных такта работы устройства, Соответст- ветственно продолжительность цикла изменения „.на единичную ступень регулирования равняется:шести тактам

После того, как реверсивные счетчики 21 и 22 установятся в состояние определяемое установочными ключами первой группы 32.1-32,п, на выходе компаратора 23 кодов появится сигнал который через схему ИЛИ 29 устанавливает триггер 15 в состояние О, запрещая дальнейшее прохождение входных импульсов от генератора 18,

Если требуется повышать ., начиная с некоторого ненулевого значения, то в реверсивные счетчики 21 и 22 заносится двоичный код этого значения, а восьмиразрядный двоичный счетчик 19 устанавливается с помощью ключа 30 в состояние О или 2 в зависимости от четного или нечетного начальных значений нижнего предела

регулирования Uob.v соответственно.

Процесс плавного понижения выходного напряжения от верхнего предела к нижнему иллюстрируется табл. 3.

В этом режиме работы устройства реверсивные счетчики 21 и 22 устанавливаются в состояние, соответствующее ДВОИЧН01МУ коду верхнего предела регулирования, установочные ключи вто

5

0 5 0

5 0

5

0

е

156

рой группы 33.1-ЗЗ.п - в положение, соответствующее двоичному коду нижнего предела регулирования, переключатель 31 - в положение 11, а восьмиразрядный двоичный счетчик 19 - в состояние 2 при четном и в состояние О при нечетном значениях верхнего предела.

Работа устройства происходит по аналогии с предыдущим режимом. Отличие заключается в том, что импульсы с выходов дешифратора 20 поступают на счетные входы вычитания реверсивных счетчиков 21 и 22 и при переходе от четного значения Ug,|j( к нечетному продолжительность цикла равняется шести, а при переходе от нечетного к четному значениям - двум тактам работы.

Формула изобретения

Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным выводам, а вторичная обмотка состоит из двух одинаковых частей, каждая из которых выполнена в виде п регулировочных секций, причем число витков каждой из последующих секций вдвое больше, чем предыдущей, регулировочные секции каждой части вторичной обмотки соединены между собой последовательно через ключевые элементы, замыкающие контакты которых включены между разноименными выводами соседних регулировочных секций, а размыкающие контакты - между одноименными выводами соседних регулировочных секций, первые и вторые одноименные выводы первых регулировочных секций обеих частей вторичной обмотки соединены через соответствующие замыкающие и размыкающие контакты соответствующих ключей с первым выходным выводом, вторые одноименные выводы последних регулировочных секций обеих частей вторичной обмотки связаны с крайними выводами дросселя, средний вывод которого является вторым выходным выводом, и блок управления, 2п управляющих выхода которого подключены к управляющим входам соответствующих ключевых элементов, отличающееся тем, что, с целью повьапения надежности, введены два дополнительных ключевых элемента, включенных каждьш между крайним выводом дросселя и вторым выводом последней секции соответствующей части вторичной обмотки, а блок управления содержит восьмиразрядный двоичный счетчик, два генератора одиночного импульса, генератор тактовых импульсов, источник опорного напряжения, три RS-триггера пять схем ИЛИ, ключ, две группы по п установочных ключей, переключатель схему И, два реверсивных счетчика и компаратор кодов, при этом выход источника опорного напряжения подключен через ключ к установочному входу восьмиразрядного двоичного счетчика, через первую группу п установочных ключей - к попарно объединенным п установочным входам первого и второго реверсивных счетчиков и через вторую группу п установочных ключей - к первым п входам компаратора кодов, выход первого генератора одиночного импульса подключен к первым входам первой, второй и третьей схем ИЛИ и к входам начальной установки реверсивных счет чиков, выход второго генератора одиночного импульса подключен к 3 -входу первого RS-триггера, R-вход которого подключен к выходу первой схемы ИЛИ, а выход - к первому входу

fO 152025

75158

схемы И, второй вход которой подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход - к импульсному входу считывания информации дешифратора и к счетному входу восьмиразрядного двоичного счетчика, выходы которого подключены к входам дешифратора, нулевой и третий, первый и шестой выходы которого подключены к входам соответственно четвертой и пятой схем ИЛИ, второй и седьмой выходы - ко вторым входам соответственно второй и третьей схем ИЛИ,четвертый и пятый ВЫХОД - к R-входам соответственно второго и третьего Кй-триггеров, S- входы которых подключены соответственно к выходам второй и третьей схем ИЛИ, а выходы подключены к управляющим входам первого и второго дополнительньпс ключевых элементов, выходы четвертой и пятой схем ИЛИ через переключатель подключены к счетным входам сложения и вычитания соответственно первого и второго реверсивного счетчика, выходы последнего подключены к вторым п входам компаратора кодов, выход которого подключен к второму входу первой схемы ИЛИ, а выходы реверсивных счетчиков образуют 2п упомянутых управляющих выходов блока управления.

Таблице I

30

11 12 13 U 15 16

1 1 1 О О 1

оо1 Iо оо I1зизизи3

оо1 I001 оо; зу,ЗУэр4

оо .1 11 о1 ооАизиЗи+и/2 5

оо1.11010о4U и4U6

О1о о10J оо4U4U4U7

О1О О1010О4U4U4UО

Таблица2

Десятичный код

о

1

2 3 4 5 6 7 8

Такт,

Работахл1ие кгючи

5 |4.п 4.3 |4.2 4.1 |5 4..3 f .2 4.1 U uj | U,,,

Исходное состояние

1 2 3 4 5 6

1 1 I

О О

Г

о1о о1о 1оо4UАи4U2

О10.0ОО I. ОО4U4U4U3

О1О ООО- О114U4U4U4

О1001001Iзи4UЗи+и/2 5 о

О1О оI0011зизизи6

оо1-110011зизизи7

оо1 11о о11зизизио

Двоичный код

0000

оо/ О/1

о

о/о(

о

о1/о/г

)

сссс

о f

о i 0

с с с

Таблица 3

uj | U,,,

Напряжение

Состояние бчетчика

710 О 1 1I О О 1 О 2U Зи 2U+U/21

81 О О I О1 О О I О 2U 2U 2U2 91 00 I ОО 00 1.0 2U2U2U3 10 10 О 1 ОО О О О 1 2U 2U 2U4 И 10 О 1 ОIOOOIU2U 1Л-и/25 1200 01 О10001UUU6

130000110001UUU7

1410 О О 110001UUUО

151 О О О 11 ОО О 0.0 и и/2I

1610 О 00100000002

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для ступенчатого регулирования переменного напряжения при питании радиотехнических устройств. Цель изобретения - повыше.ние надежности. Изменение напряжения на выходе осуществляется за счет изменения числа включенных в работу регулировочных секций 3.1-З.п и 3.1 - З.п соответственно первой и второй части вторичной обмотки трансформатора 1. Первая и вторая части вторичной обмотки включены параллельно через дроссель 6, Алгоритм управления ключевыми элементами 4. 1 -4. п; 4,1 -4 . п и 5.5 , заданный блоком управления 1 1 , обеспечивает изменение числа витков каждой из частей вторичной обмотки при разомкнутом соответствующем ключевом элементе 5,5 . При упомянутом порядке переключения ключевых элементов исключается появление ложных выбросов напряжения на выходе в процессе перехода от одного уровня выходного напряжения к другому, за счет чего достигается поставленная цель. 2 ил., 3 табл. с € (Л Q| JL ..

Редактор А, Гулько

Составитель И. Головинова Техред В.Кадар

Заказ 1638/52Тираж 661Подписное

ВНИИГГИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/5

-...,«„.- - ------,----.-.,--,..--..,-,,....-..---.---i...-.--..- -..-.-..- .- ---...- .-----Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Л. Пилипенко