Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1988 года по МПК G05F1/44 

Изобретение относится к электротехнике и электроизмерительной технике и Может быть использовано в источниках вторичного электропитания электронных устройств, в высокоста- бильиых эталонных или регулируемых источниках переменного напряжения, а также для регулирования и стабилизации a mлитyды выходного напряжения в преобразователях постоянного напряже 1щй в переменное.

Цель изобретения - повышение экономичности стабилизатора при сохранений, высокой точности стабилизации выходного напряжения. i НА фиг. 1 приведена функциональная схема стабилизатораэ на фиг, 2 - функциональная схема блока управлени на фиг. 3 - схема узла объединения кодов.

Стабилизатор переменного напряжения содерлсит усилитель 1 мощности выход которого включен последовательно с выходом источника 2 переменного напряжения, узел 3 измерения выходного напряжения, подключенньй к выходным выходам стабилизатора, источник 4 опорного напряжения., компаратор 5, первый и второй реверсивный счетчики 6 и 7, узел 8 объединения кодов5 перемножающий ЦАП 9, делитель 10 напряжения, подключенньй входом к выходу источника 2 переменного напряжения, инвертирующий усилитель 11 первый и второй ключи 12 и 13, блок 14 управления и узел 15 сброса. Компаратор 5 соединен первым входом с выходом узла 3 измерения выходного напряжения, вторым входом - с вько- дом источника 4 опорного напряжения. ПервьБ выход компаратора 5 соединен вычитающим входом первого и суммирующим входом второго реверсивных счетчиков б и 7, второй выход кокшарато- ра 5 соединен с суммирующим входом первого и вычитающим входом второго реверсивных счетчиков 6 и 7о Первый и второй входы узла 8 объединения

кодов соединены соответственно с выходами первого и второго реверсивных счетчиков 6 и 7. Выход узла 8 объединения кодов соединен с цифровым входом перемножающего ЦАП 9, соеди- немного выходом с управляющим входом сг усилителя 1 мощности. Делитель 10 напряжения соединен выходом с входами первого и второго ключей 12 и 13. Выход первого ключа 12 через инверти0

5 0

5 0 5 0 з

0

г

рующий усилитель 11 и выход второго ключа 13 непосредственно соединены с аналоговым входом перемножающего ЦАЦ 9. Блок 14 управления соединен первым и вторым информационными входами с выходами первого и второго реверсивных счетчиков 6 и 7, первой и второй шинами запуска с первым и вторым выходами компаратора 5, первым и вторым выходами со счетными входами соответственно первого и второго реверсивных счетчиков 6 и 7, первым и вторым переключающими выходами с управляющими входами первого и второго ключей 12 и 13. Узел 15 сброса соединен выходом с шинами сброса первого и второго реверсивных счетчиков б и 7.

Блок 14 управления (фиг. 2) содержит генератор 16 импульсов, первьй - четвертый элементы И 17-20, первый и второй элементы И-НЕ 21 и 22, пер- вьш и второй дифференцирующий элементы 23, и 24, первьй и второй триггеры 25 и 26.

Узел 8 объединения кодов можно вьтолнить на двухвходовых элементах RTOi, количество которых нужно взять равным числу разрядов перемножаюЕ1его ЦАП 9. Первый входы элементов ИЛИ при этом образует первый вход, вторые входы - второй вход, а выходы - выход узла 8 объединения кодов.

Устройство работает следующим образом.

Выходное напряжение стабилизатора равно сумме напряжения Unffr , снимаемого с выхода источника 2 переменного напряжения, и напряжения добавки и о, снимаемого с выхода усилителя 1 мощности.

Амплитуды выходного напряжения стабилизатора Ugj,, преобразуются узлом 3 измерения в постоянное напряжение, величина которого пропорциональна Ugji . Компаратор 5 сравнивает напряжение на выходе узла 3 измерения с постоянным напряжением U источника 4 опорного напряжения.

При включении стабилизатора узел 15 сброса кратковременным импульсом устанавливает первый и второй реверсивные счетчики 6 и 7 в нулевое состоя1ше. На выходах первого и второго элементов И-НЕ 21 и 22 появляется 1, которая через первьй и второй дифференцирующий элементы 23

и 24 сбрасывает первый и второй триггеры 25 и 26.

Если амплитуда выходного напряжения стабилизатора меньше заданной, то уровень 1 с первого выхода компаратора 5 Поступит на суммирующий вход второго реверсивного счетчика 7 и на вход второго триггера 26. На выходе второго триггера 26 устанавли вается 1, открывающая второй ключ 13 и разрешающая прохождение импульсов от генератора 16 и myльcoв через второй элемент И 18 на счетный вход второго счетчика 7. Состояние второго счетчика 7 будет изменяться и двоичный код с его выхода чере узел 8 объединения кодов будет поступать на цифровой вход перемножающего ДАЛ 9. На аналоговый вход перемножающего ЦАП 9 через второй ключ 13 будет поступать неинвертированное напряжение с делителя 10. Амплитуда переменного напряжения на выходе перемножающего ЦАП пропорциональна произведению амплитуды переменного напряжения на его аналоговом входе на двоичное число, подаваемое на его цифровой вход. Переменное напряжение с выхода перемножающего ЦАП 9 подается на вход усилителя 1 мощности, создающего добавочное напряжение, синфазное с напряжением стабилизируемого источника 2. В результате амплитуда выходного напряжения стабилизатора будет нарастать, пока не сравняется с заданной.

Состояние первого реверсивного счетчика 6 при этом будет оставаться неизменным, так как О на выходах первого триггера 25 и второй схемы И-НЕ 22 запрещают прохождением импульсов с выхода генератора 16 импульсов через элемент И 17 на счетный вход первого реверсивного счетчика 6. Первый ключ 12 будет закрыт О на его управляющем входе.

Пусть при включении стабилизатора на выходе усилителя 1 мощности установилось некоторое добавочное напряжение, синфазное с выходным напряжением источника 2. При внезапном увеличении напряжения источника 2, уровень 1 с второго выхода компаратора 5 поступит на суммируюшяй вход первого реверсивного счетчика 6, на вычитающий вход второго реверсивного счетчика 7 и на вход первого триггера 25. На выходе первого триггера 25

5

0

5

появится 1, подготавливающая третий элемент И 19 к формироватшю сигнала включения первого ключа 12 и первого реверсивного счетчика 6. Однако их включение производится при наличии также на выходе второго элемента И-НЕ 22, т.е.при установке вто-. рого реверсивного счетчика 7 в нулевое состояние. Поскольку на вычитающий вход второго реверсивного счетчика 7 подается 1, с второго выхода компаратора 5, а 1 на выходах второго триггера 26 и первого элемента 5 21 разрешают прохождение импульсов с выхода генератора 1бмуль- сов на счетньш вход второго реверсивного счетчика 7, то состояние счетчика изменяется так, что двоичное число на его выходе уменьшается. Это приводит к уменьшению амплитуды напряжения на выходе умножающего ЦАП 9 и следовательно, к уменьшению добавочного напряжения на выходе усилителя 1 мощности. Как только второй реверсивный счетчик 7 установится в нулевое состояние, уровень 1 с выхода второго элемента И-НЕ 22 сбрасывает второй триггер 26. На выходе четвер- 0 того элемента И 20 формируется О запрещающий поступление импульсов на счетный вход второго реверсивного счетчика 7 и вьгключаюп1 1й второй ключ 13. Одновременно появление 1 на вы- 5 ходе второго элемента И-НЕ 22 формирует сигнал включения первого ключа 12-и разрешает поступление импульсов с выхода генератора 16 импульсов на счетный вход первого реверсивного счетчика 6, на суммирующий вход которого подается 1 со второго выхода компаратора 5. Логическое число на выходе первого реверсивного счетчика 6 начинает увеличиваться. 5 Соответственно увеличивается напряжение, противофазное напряжению источника 2, на выходе перемножающего ЦАП 9 и на выходе усилителя 1 мощ-- ности. На аналоговый вход перемножающего ЦАП 9 напряжение, противофазное напряжению источника 2, подается с выхода инвертирующего усилителя 11. В результате выходное напряжение стабилизатора будет уменьшаться, пока не станет равным заданному.

В данном устройстве точность стабилизации выходного напряжения стабилизатора определяется числом разрядов перемножающего ДАП 9 и точнос0

0

5

тью стабнлнзадаи выходного напряжения источника 4 опорного нанряжегшя.

Наряду с высокой точностью стабилизации амипитуды выходного напряжения обеспечивается также высокое быстродействие цепи автоматической стабилизации,

При частоте следования импульсов от генератора 16 импульсов, много

большей частоты стабилизируемого переменного напряжения, быстродействие стабилизатора полностью определяется быстродействием узла 3 изменения выходного напряжения. ,

Устройство эк ономично, так как при соответствии выходного напряжени стабилизируемого источника 2 заданному напряжение добавки на выходе усилителя 1 мощности равно нулю и мощ- ность, потребляемая стабилизатором, становится минимальной. Кроме того, выход усилителя мощности стабилизатора включен последовательно с выходом источютка переменного напряже- кия. Это позволяет максимально использовать выходную мощность источника переменного напряжения.

Блок управления и два реверсивных счетчика исключают резкие скачки ам- плитуды и фазы напряжения добавки.

Формула изобретения

Стабилизатор переменного напряже- НИЛ, содержащий включенньй между вхоным и выходным выводами усилитель мощности, узел измерения выходного напряжения, подключенный к выходным

выход коьтаратора соединен с суммирующим входом первого и вычитающим входом второго реверсивных счетчиков, первьй и второй в.ыходы компаратора соединены также с первой и второй шинами запуска блока управления, выходы первого и второго, реверсивных счетчиков соединены с первым и вторым входами узла объединения кодов, а также с первым и вторым информатдион- ными входами блока управления, выход узла сброса соединен с шинами сброса первого и второго реверсивных счетчиков, счетные входы которых соединены с первым и вторьм выходами блока управления, выход узла объединения кодов соединен с цифровым входом перемножающего цифро-аналогового преобразователя, выход делителя напряжения, подключенного входами к входным выводам, соединен с входами первого и второго ключей, выход второго ключа - непосредственно, а выход первого ключа - через инвертирующий усилитель соединены с аналоговым входом перемножающего цифроапалогового преобразователя, соединенного выходом с управляющим входом усилителя мощности, управляющие входы первого и второго ключей соединены с первым и вторым переключающими выходами блока управ- ления, причем блок управления выполнен на генераторе и myльcoв, соединенном выходом с первым входом первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответственно- третьего и четвертого элементов И, первом и втором элемен

Изобретение относится к вторичным источникам электропитания. Цель изобретения - повышение экономичности стабилизатора при сохранении высокой точности стабилизации выходного напряжения. Цель достигается тем, что усилитель 1 мощности включен между входным и выходным выводами, а для его управления введены второй ревер- сивньй счетчик 7, узел 15 сброса, узел 8 объединения кодов, перемножающий цифроаналоговый преобразователь 9, делитель 10 напряжения, первый и второй ключи 12 и 13, инвертирующий усилитель 11. Причем первый выход кo mapaтopa 5 соединен с вырастающим входом первого 6 и суммирующим входом второго 7 реверсивных счетчиков, второй выход коьшаратора 5 соединен с сумм1-1рующим входом первого и вьни- тающим входом второго реверсивных счетчиков, первый и второй выходы компаратора соединены также с первой и второй шинами запуска блока 14 управления. Выходы первого и второго реверсивных счетчиков соединены с первым и вторым входам узла 8 объединения кодов, а также с первым и вторым информационными входам блока 14 управления. Напряжение на выходе усилителя 1 мощности синфазпо или противофазно с напряжением на цыходе источника 2 переменного напряжения и изменяется в зависимости от стабилизируемого напряжегагя и напряжения на выходе источника 2, 3 нл. feJ ---0 и оз ч О) IHkUlTUI

выходам, источник опорного напряжения,40 И-НЕ, соединенных выходами с перкомпаратор, соединенный первым входом с выходом узла измерения, вторым входом - с выходом источника опорного напряжения, первый реверсивный счетчик, блок управления, отличаю- 45 второго триггеров, выходы которых

щ и и с я тем, что, с целью повышения экономичности стабилизатора при сохранении высокой точности стабилизации выходного напряжения, в него введены второй реверсивный счетчик, узел сброса, узел объединения кодов, перемножающий цифроаналоговый преобразователь, делитель напряжения, первый и второй ключи, инвертирующий усилитель, причем первьй выход компаратора соединен с вычитающим входом первого и суммирующим входом второго реверсивных счетчиков, второй

вым входом соответственно четвертого и третьего элементов И, а также через первьй и второй дифференцирующие элементы - с щинами сброса первого и

соединены с вторым входом соответственно третьего и четвертого элементов И, выходы первого и второго элементов И являются первым и вторым выходами блока управления, выходы третьего и четвертого элементов И - первым и вторым переключающими выходами лока управления, входы первого и второго элементовИ-НЕ - первым и

вторым информационными входами блока управления, а входы первого и второго триггеров - первой и второй шинами запуска блока управления.

Фиг. Z .