Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1988 года по МПК G05F1/30 

ОС

4

сс

ч

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано дЛуЧ построения точных стабили заторов переменного напряжения диск- ретнох о действия.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации среднего значения выходного напряжения при наличии искажений формы выходного напряжения стабилизатора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема стабилизатора; на фиг. 2 - эпюры напряжений в основных точках схемы.

Устройство содержит регулирующий орган 1,.дискретного действия, соединенный управляющими входами с выходами реверсивного счетчика 2, входы прямого и обратного счета которого подключены к выходам первого и второго пороговых элементов 3 и 4 соответственно, измерительный трансформатор 5, первичная обмотка которого подсоединена к выходу устройства, а вторичная через выпрямитель 6 подключена к двум параллельно включенным параметрическим цепям, состоящим соответственно из стабилитронов 7, 8 и резисторов 9, 10, двухвходовый интегратор 1 1 с ключом 12 сброса, подключенный своими входами к точке соединения стабилитрона и резистора соответственно первой и второй парамет- рических цепей (причем к второй - через управляемый ключ 13), а выходом - к входам пороговых элементов 3 и 4, стробируемые входы которых соединены с выходом формирователя 14 стробирующих импульсов, формирователь 15 импульсов сброса интегратора, подключенный входом к выходу формирователя 14 стробирующих импульсов , а выходом - к управляющему входу ключа 12 сброса интегратора, формирователь 16 импульсов стабильно длительности, формирователь 17 им- пульсов стабильной длительности по

заднему фронту входного сигнала, при

чем вход второго формирователя 17 соединен с выходом первого формирователя 16, выход - с управляюпщм вх дом ключа 13, а вход формирователя 16 подключен к выходу формирователя 14 стробирующих импульсов.

Работа стабилизатора поясняется диаграммами, представленными на фиг. 2; где а - выходное напряжение

стабилизатора, б - выходное напряжение 18 выпрямителя 6. Формирователь 14 стробирующих импульсов вырабатывает короткие строб-импульсы 19 (фиг. 2в), совпадающие по времени с моментом перехода через нуль выходного напряжения. По заднему фронту строб-импульса формирователем 15 вырабатываются импульсы 20 сброса интегратора 11 в нулевое состояние

Btix ИНТ .0) подготавливая интегра(U

тор к очередному циклу измерения. Строб-импульсы (фиг. 2в) запускают первый формирователь 16 импульсов стабильной длительности, по заднему фронту импульсов 21 которого (фиг. 2д) запускается второй формирователь 17. На фиг. 2е,ж показана форма импупьсов 22 и 23 соответственно на прямом и инверсном выходах формирователя 17. Выходное напряжение 18 выпрямителя 6 (фиг. 26) разбивается по уровню напряжения стабилизации стабршитронов 7 и-8 (стабилитроны выбираются с одинаковым напряжением стабилизации) Up на две части. Верхняя часть этого напряжения 24 (фиг. 2и) выделяется на резисторе 9 и подается непосредственно на первый вход интегратора 11. Нижняя часть 25, выделяемая на стабили-г троне 8, подается на второй вход интегратора только на время, определяемое замкнутым состоянием ключа.,13 (интервалы времени , ,, фиг. 2з). Постоянные времени интегрирования при этом выбираются равными по обоим входам. Выходное напряжение 26 интегратора (фиг. 2к) при нулевых начальных условиях может быть записано в следующем виде:

ItlX. МНТ,

Г

u..dt, (1)

где

Т 6х. ,

количество входов; постоянная времени интегратора по i-му входу; период напряжения; напряжение на i-м входе интегратора.

При синусоидальном выходном напряжении стабилизатора и равно

и

CUH

Uc

-

1

-(,).

(2)

где Uj.| - амплитуда синусоидального

напряжения.

Таким образом, из полной вольт- секундной площади полупериода вычи- тается часть площади (t,-t,), равная площади прямоугольника со сторонами U, и (t,-t). Пропорциональность между средним значением выходного напряжения стабилизатора и вы- ходным напряжением интегратора в конце полупериода соблюдается до некоторого минимального значения выходного напряжения Ugy, , при котором углы прямоугольника (при равенстве ,j) лежат на кривой полупериода. При этом точка излома напряжения (фиг. 2з), соответствующая моменту времени t,, смещается в точку, соответствующую моменту времени t. Аналогично сливаются точки, соответствующие моментам времени t 4 и tj. Напряжение интегратора при 2, с

W- iucr-at

« тг

+ UCT

-г-тг

arcsin

.. Ucr

Приравнивая левые части формул (2) и (3), можно найти выражение, связывающее минимальное значение UCWH. мкм (при котором еще соблюда- ется пропорциональность между U . и и 5,|,|х. цнт ) с временными характеристиками импульсов, вырабатываемых формирователями 16 и 17.

t . - -b(4-t,)

arcsin ,,

IT и

cuч. мин

откуда

sin(t,-t )ю

ст.

и

CU н. мин

Выигрьш, получаемый в виде увеличения отклонения U g;,. „нт при одном и том же отклонении U ьн; стабилиза- тора, тем больше, чем больше площадь неинтегрируемой части полупериода по сравнению со всей площадью, что будет при приближении вписанного прямоугольника к квадрату, так как площад последнего максимальна.

Условие равенства сторон квадрата является условием максимума площади и для данного случая имеет вид:

T(-2(t,-to)w . ,. .

L-° sin со (t.-t. ) .

(5)

Решая условия (4) и (5) относительно ) полуш-гм, что равенство соблюдается при u)(t5-tо)0,6368

и

ст

и

CUH.

sinuj (t,-to)

с ю15 20

25

30

35

40

.

45

,Q ь т

0,594.

Таким образом, наибольший выигрыш получается при напряжении стабилизации стабилитронов 7 и 8, равном примерно 0,6 и с такими параметрами импульсов формирователей 16 и 17, при которых (x)(t -t о)0,6368.

При превышении выходным напряжением интегратора (фиг. 2к) уровня срабатывания порогового элемента 3 (задающего верхнюю границу зоны допустимой нестабильности) или его понижении ниже уровня срабатывания порогового элемента 4 U (задающего нижнюю границу зоны) стробирующие импульсы 19 поступают на суммирующий или вычитающий вход счетчика (фиг.2л). Это приводит к соответствующему изменению состояния счетчика и, как следствие, изменению коэффициента передачи регулирующего органа 1. Поступление строб-инпульсов на счетчик продолжается до тех пор, пока выходное напряжение стабилизатора не войдет в пределы зоны допустимой нестабильности.

Таким образом, при неизменной инструментальной погрешности пороговых элементов благодаря тому, что операции производятся с неполными отсчетами контролируемой величины, предлагаемое устройство обеспечивает повышенную точность. Причем на точность поддержания среднего значения напряжения не влияют искажения формы выходного напряжения стабилизатора.

Формула изобретения

Стабилизатор переменного напряжения, содержащий включенный между входными и выходными выводами регулирующий орган дискретного действия, связанный управляющими входами с выходами реверсивного счетчика, входы прямого и обратного счета которого подключены соответственно к выходам первого и второго стробируемых пороговых элементов, измерительный трансформатор, первичная обмотка которо 5

13741

го подсоединена к выходным выводам, а вторичная через выпрямитель - к первой параметрической цепи, состоя щей из последовательно соединенных стабилитрона и резистора, интегратор с ключом сброса, подключенный своим первым входом к точке соединения стабилитрона и резистора, второй вывод которого заземлен, а выходом - к входам пороговых элементов, стро- бируемые входы которых соединены с выходом формирователя стробирующих импульсов, формирователь импульсов сброса интегратора, подключенный вы- ходом к управляющему входу ключа сброса, а своим входом - к выходу формирователя стробирующих импульсов вход которого подсоединен к незаземленному выводу выхода выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации среднего значения выходного напряжения, в стабилизатор введены формирователь импульсов стабильной

76

длительности, формирователь импульсов стабильной длительности по заднему фронту входного сигнала, дополнительный ключ и вторая, аналогичная первой и включенная параллельно ей параметрическая цепь таким образом, что резисторы параметрических цепей соединены с одноименными выводами стабилитронов зтих цепей, при этом инверсный выход формирователя импульсов стабильной длительности по заднему .фронту входного сигнала подсоединен к управляющему входу дополнительного ключа, а вход - к выходу формирователя импульсов стабильной длительности, вход которого подключен к выходу формирователя стробируюгцих импульсов, второй, ана- логичньш первому,.введенный вход интегратора через дополнительный ключ подключен к точке соединения резистора и стабилитрона второй параметрической цепи.

usm

а

i/

J 0

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение точности стабилизации среднего значения выходного напряжения. Зада,ча решена путем реализации измерительного органа в виде двухвходового интегратора, со считьшанием информации и последующим обнулением в конце каждого полупериода напряжения. Полупериод разбивается относительно некоторого уровня напряжения, задаваемого двумя одинаковыми параметрическими цепями, состоящими из резистора и стабилитрона, на две части. Причем верхняя часть полупериода в последующем интегрируется полностью, а в нижней вьщеляется, а дальше интегрируется, только изменяющаяся часть. Повышение точности происходит за счет -того, что в последующем происходит обработка неполных отсчетов информации о выходном напряжении, что снижает требование к инструментальным погрешностям средств обработки. 2 ил. i (О

ж

-23

25

и.

к

26

is

/ч

/

Ч

MQKt

MUh