Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1988 года по МПК G05F1/20 

(21)Д172510/2А-07

(22)30.12.86

(46) 30.09,88. Бюл. № 36

(71)Андроповский авиационный технологический институт

(72)В.В.Юдин, Б.Б. Малков и А.И.Фавстов

(53)621.316.722.1 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 628475, кл. G 05 F 1/20, 1,978.

Авторское свидетельство СССР № 976432, кл. G 05 F 1/20, 1981.

(54)СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

(57)Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является увеличение быстродействия и повышение точности стабилизации. Выходное напряжение стабилизатора, прошедшее ком-

паратор 11, разрешает счет импульсов мультивибратора 14 счетчиком 13 импульсов. Число накопленньпс импульсов сравнивается узлами 15 и 16 сравнения со значениями, соответствующими нижнему и верхнему пределам стабилизации. Полученные сигналы записываются в регистр 19 с одновременным обнулением счетчика 13. С выхода регистра 19 импульсы поступают через конъюнкторы 6 и 7 на входы реверсивного счетчика 2. Регулирующий орган 1, управляемый сигналом с реверсивного счетчика 2 изменяет свой ко- .эффициент передачи и устанавливает выходное напряжение на заданный уровень. Амплитуда выходного напряжения измеряется и корре1:тируется каждые полпериода выходного напряжения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

(Q

сл

Чбьп

иын

1

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системах электропитания радиоэлектронной и вычислительной аппаратуры.

Цель изобретения - увеличение быстродействия и повышение точности стабилизации,

На фиг.1 дана схема стабилизатора переменного напряжения; на фиг.2 .- диаграммы, поясняющие работу стабилизатора переменного напряжения.

Стабилизатор переменного напряжения (фиг.1) содержит регулирующий орган дискретного действия 1, реверсивный счетчик 2, первый и второй дешифраторы 3 и 4, усилители управления 5, первый и второй коньюнкторы 6 и 7, датчик тока 8, формирователь импульсов синхронизации 9, вьшрями- тель 10, компаратор 11, источник опорного напряжения 12, счетчик импульсов 13, задающий генератор на мультивибраторе 14, первая и вторая схемы сравнения 15 и 16, первый и второй задатчики кодов 17 и 18, регистр 19.

Регулирующий орган 1 включен между входными и выходньп ш выводами стабилизатора переменного напряжения. Реверсивный счетчик 2 выходами подключен к входам первого и второго дешифраторов 3 и 4 и усилители управления 5, З силители управления 5 выходами соединены соуправляющими входами регулирующего органа дискретного действия. Выход первого дешифратора 3 соединен с первым входом первого коньюнктора6, выход вто14273502

коньюнкторами 6 и 7, а входы с выходами схем сравнения 15 и 16. Синхронизирующий вход регистра 19 и вход установки счетчика импульсов 13 подключены к выходу компаратора 11.

Стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом.

Сетевое синусоидальное напряжение 10 в подается на входные выводы устройства и без искажений формы передается регулирующим органом 1 на его выход. После выпрямителя 10 (фиг,2а) оно сравнивается компаратором 11 с

5 опорным напряжением U источника 12. Сигнал компаратора 11 (фиг.2б) разрешает счет импульсов мультивибратора 14 .(фиг.2в) счетчиком импульсов 13 (фиг.2г). Тисло накопленных счетчиков

2Q 13 импульсов N сравнивается узлами сравнения 15 и 16 с установленными задатчиками кодов 17 и 18 значениями N , и М;, которые соответствуют нижнему и верхнему пределам стабилиза25 ции выходного напряжения. Узлом сравнения 15 формируется функция N,N (фиг.2д), а узлом 16 функция

(фиг.2е). Эти сигналы по фронту импульса компаратора 11 записываются в 30 регистр 19 (фпг.2ж,з) с одновременным обнулением значения счетчика 13. В зависимости от состояния регистра 19 импульсы с формирователя 9, соответ35

ствующие моментам перехода входного О

тока через U, поступают через коньюнкторы 6 и 7 на входы реверсивного счетчика 2 (фиг.2и,к). Регулирующий орган 1, управляемый от реверсивного счетчика 2, изменяет свой коэф- рого дешифратора 4 соединен с входом 40 фициент передачи и устанавливает вы- второго коньюнктора 7. Датчик тока В ходное напряжение-стабилизатора на

включен между одним из входных выводов и регулирующим органом дискретного действия 1, а выходом через формирователь импульсов синхронизации 9 с коньюнкторами 6 и 7. Выпрямитель 10 входом соединен с выходными выводами стабилизатора напряжения. Компаратор 11 инвертирующим входом подключен к выходу выпрямителя 10, а неинвертирующим входом - к источнику опорного напряжения 12. Счетчик импульсов 13 счетным входом соединен с мультивибратором 14, выходы счетчика 13 соединены с одной частью входов схем срав- зации действующего значения выходного

нения 15 и 16. Другая часть входов схем сравнения 15 и 16 подключена соответственно к задатчикам кодов 17 и 18. Выходы регистра соединены с

напряжения выполняет возведение в квадрат измеряемого напряжения и последующее его интегрирование. Реализация этих фун кций в стабилиза 5 опорным напряжением U источника 12. Сигнал компаратора 11 (фиг.2б) разрешает счет импульсов мультивибратора 14 .(фиг.2в) счетчиком импульсов 13 (фиг.2г). Тисло накопленных счетчиков

2Q 13 импульсов N сравнивается узлами сравнения 15 и 16 с установленными задатчиками кодов 17 и 18 значениями N , и М;, которые соответствуют нижнему и верхнему пределам стабилиза25 ции выходного напряжения. Узлом сравнения 15 формируется функция N,N (фиг.2д), а узлом 16 функция

(фиг.2е). Эти сигналы по фронту импульса компаратора 11 записываются в 30 регистр 19 (фпг.2ж,з) с одновременным обнулением значения счетчика 13. В зависимости от состояния регистра 19 импульсы с формирователя 9, соответ

ствующие моментам перехода входного О

тока через U, поступают через конь юнкторы 6 и 7 на входы реверсивного счетчика 2 (фиг.2и,к). Регулирующий орган 1, управляемый от реверсив ного счетчика 2, изменяет свой коэф- фициент передачи и устанавливает вы- ходное напряжение-стабилизатора на

задачный уровень.

Быстродействие предложенного стабилизатора превышает быстродействие устройства, описанного в прототипе, поскольку при одинаковой высокой точности после дний является инерционным из-за невысокого быстродействия измерительного органа. В предложенном устройстве величина амплитуды выходного напряжения измеряется и корректируется каждые полпериода выходного напряжения.

Измерительный орган при стабилинапряжения выполняет возведение в квадрат измеряемого напряжения и последующее его интегрирование. Реализация этих фун кций в стабилизаторах во многом определяет их точность, быстродействие и сложность.

В предлагаемом стабилизаторе измерение действующего значения напря- жеиия заменяется измерением угла if при котором мгновенное значение напряжения превышает заданный пороговый уровень и (фиг.2а). В этом случае при номинальном значении выходного напряжения U, выполняется следующее равенство:

UHOM 2Kt,

(1)

где К - некоторый постоянный коэффициент преобразования. В/рад. Измерение угла ср производится его пересчетом в число импульсов N цифровой схемой

N .EM

ТГ F,.

(2)

где tp - угол в радианахJ

F, - частота мультивибратора 25

FC - частота питающей сети. Из фиг.2а для угла су

(f arccos (----) Ui

.(3)

ном

и с учетом (1)

Un

и„„„. 2К arccos.C----) . (4)

ином

Для повышения точности выражения (4) в диапазоне стабилизируемьпс значений выходного напряжения, находят значение U, при котором выполняется равенство производных его частей

2K Ur

71Г71Ш1л7-U2

п UHOM

(5)

Для величины К из (4) UHOM

к

UHOAA

Подставляя (6) в (5), получают

. Un

C.-l- VTT Htiqy, (7)

Jl -(. arccos( 55

N UHOMи„ом ЭЭ

Решая (7) относительно, находят

UHOM

и, 0,6521и„,„; К 0,5811-и„, В/рад, меряемо

Измеряемое действующее значение напг ряжения и

, UhoM

3 - i

с учетом этого дпя числа импульсов

N Zi.:i -Уl о 3874- SiJ - - тг . 9V u,Jo/4

FC- U- 2К

FC UHOM

15

20

25

30

40

45

50

55

ЭЭ

Задаваясь конкретными значениями F,,, FJ, , УНОМ определяют требуемые пороговые уровни N,, N и их кодовые эквиваленты задатчиков кодов.

Ф о р мула изобретения

с выходными выводами, два узла сравнения с разными пороговыми уровнями и задающий генератор, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и повьш ения точности стабилизации, в него введены регистр, счетчик импульсов и компаратор с источником опорного напряжения, а узлы сравнения выполнены с задатчикамй кодов, причем выход выпрямителя соединен с инвертирующим входом кооператора, выход которого подключен к синхронизирующему входу регистра и входу установки в О счетчика импульсов, вход которого подключен к выходу задающего генератора, а выход - к входам узлов сравнения, вьпсоды которых через регистр соединены соответственно с первым и вторым конъюнкторами.

2,Стабилизатор по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в него введен датчик тока, включенный в од51Д273506

ну из силовых шин, и формирователь 3. Стабилизатор по пп.1 и 2, о тимпульсов синхронизации, входом соединенный с выходом датчика тока, а выходом - с соответствующими входами первого и второго конъюнкторов.

л и чающийся тем, что уровень опорного напряжения равен 0,6521 от амплитуды номинального выходного нап4 ряжения.