Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1989 года по МПК G05F1/12 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть ис- пользоЬано для построения точных стабилиэаторов переменного напряжения, работающих при больших изменениях частоты стабилизируемого напряжения,

Цель изобретения - повышение точ- ности стабилизации переменного напряжения при изменении температуры и старении элементов.

На фиг,I представлена функциональная схема стабилизатора перемен- ного нарряжения; на фиг,2 - эпюры напряжений в характерных точках схемы,

Устройство содержит регулирующий орган I, включенный между входными и выходными выводами, узел 2 сравнения, к одному из входов которого подсоединен выход источника 3 опорного напряжения, к другому входу т выход цифроаналогового Преобразователя (ЦАП).4, а выход узла 2 сравнейия подключен к управляющему входу регулирующего органа 1, синхронизатор- формирователь 5, подсоединенный входом к входным выводам,.измерительньШ трансформатор 6 первичной обмоткой, соединенный с выходными выводами интегратор 7 с ключом сброса 8, компаратор 9, подсоединенный инвертирующим входом к выходу интегратора 7, а неинвертирующим -.к общей шине, элементы 2И О и 11, элементы 2И-НЕ

12 и 2ИЛИ-НЕ 13, источник 14 эталонного напряжения, подключенный своим положительным полюсом к входам опорного напряжения ЦАП 4 и 15, упраляемый ключ 16, имеющий два входа и один выход, подключенный к входу интегратора 7, причем первый из его входов соединен с одним из выводов первичной обмотки измерительного трансформатора 6, второй вывод кото рой подключен к общей шине, а второй вход подсоединен: к выходу. ЦАП 15, два счетчика 17 и 18 с входом сброса выходами соединенные соответственно с информационными входами регистра

19памяти и цифровыми входами ЦАП 15, формирователь 20 импульсов перезаписи, соединенный выходом с вхог дом перезаписи регистра 19 памяти,

.и генератор 21, соединенный с входами элементов 2И 10 и 11, выходы которых соединены со счетными входа- ми счетчиков соотве.тственно 1.7 и 18, Выход компаратора 9 соединен с входом сброса счетчика 18 и первым входом элемента 2И-НЕ 12, выход которог соединен с входом формирователя 20 импульсов перезаписи, втойЗй входом элемента 2И 10 и первым входом элемента 2ИЛИ-НЕ 13, второй вход которого, соединен с выходом формирователя

20импульсов перезаписи, а выход с входом сброса счетчика 17, Синхронизатор-формирователь 5 соединен одним выходом с управляющим входом ключа сброса 8, а вторым - с упрдв

ляющим входом переключаемого ключа 6 другим входом элемента 2И Пи вторым входом элемента 2И-НЕ 12. Выходы регистра 19 памяти соединен с цифровыми входами ЦАП 4, В интег торе 7 параллельно ключу 8 включен диод 22, причем его катод. подсоеднен к выходу интегратора 7.

Устройство работает следующим о разом.

Напряжение 23 11 (фиг. 2а) поступает на вход.регулирующего Орга

1, преобразуясь на его выходе в выходное напряжение стабилизатора. Синхронизатор-формирователь 5 ежет периодно вырабатывает импульсы 24, совпадающие по фазе с .переходом че- реэг нуль стабилизируемого напряжени и импульсы 25, задний фронт которых также совпадает с моментом этого периода (фиг. 26, в).Импульсы 25 напряжения ежепериодно обнуляют ин- -тегратор 7 перед началом отрицательного полупериода напряжения, подго- тавливая интегратор к измерению. Измерительный трансфо рматор 6 приводит выходное напряжение,с учетом максимальных его отклонений к вели- чине, допустимой для входных цепей электронного ключа 16 и интегратора 7. Ключ 16 при поступлении на его управляющий вход импульса 24 -напряжения разрешает прохождение отрицательной полуволны напряжения с вторичной обмотки трансформатора 6 на вход интегратора 7. Интегрирование напряжения производится с момента времени t, , совпадающего с передним фронтом импульса 24, до момента времени t, совпадающего с задним фрон -том того же импульса и окончанием отрицательного полупериода входного напряжения 23.

Импульс 24 напряжения дает раз- решение на один из входов схемЙ 2И- 11 на прохождение импульсов генератора 21 на время от t, до t. Эти импульсы поступают на счетный вход предварительно обнуленного счетчика 18. Состояния выходов счетчика 18 изменяют коэффициент передачи ЦАП 15, на вход опорного напряжения которого подается эталонное напри- жение и, 26 (фиг. 2г) от источника 14 эталонного напряжения. К моменту времени t значение выходного напряжения ПАП 15

(t5l

Т ,.-

(1)

где f - частота ге|1ератсфа;

п - число разрядов преобразования. С момента времени t напряжение

нии

24 запрещает прохождение импульсов генератора 21, и ПАП 15 переходит в режим постоянного коэффициента пере-г дачи, его выходное напряжение 27 равно значению (1)(фиг. 2д)

Напряжение 28 (фкг. 2е) на выходе интегратора 7 в момент времени t при синусоидальном входном напряжеи

j t

где

15 нии 20 25 0

0 U 5

ebH,HHT(ti1

Urn т

1

t

ti

и siiKott) t

- постоянная времени интегрирования интегратора 7; и - амплитудное значение входного напряжения интегратора 7; Т,(О - период и угловая частота

входного напряжения. С момента времени tj напряжение 24 подключает вход интегратора 7 к выходу ЦАП 15. Полярность напряжения 29, поступающего на вход интегратора 7 во время tj t, противоположна полярности напряжения, проинтегрированного в интервале t, - tj (фиг. 2ж). Напряжение 28 на выходе интегратора 7 с момента времени t начинает линейно уменьшаться и после перехода через нуль ограничивается на уровне прямого падения напряжения на диоде .22 (фиг. 2е , интервал tj - t,). Переход напряжения 27 че- рез нуль в момен.т времени tj фиксирует компаратор 9 (напряжение 30, фиг. 2з), который одновременно обнуляет счетчик 18. Выходное напряжение 28 интегратора 7 начиная с момента t описывается следующим выражением

Ьыу, ИНТ. ebi«.MMT(tj)-

5

0

U

(ii) t - t.).

t-U

f

UnjT iT

;cU:

tf

If. I

9Г nt on

времени t

при

последнйго выражения

г:

о

Z 2.

i- f 2П ut ,

где u t

Ч Ч

откуда длительность 2 2U,

t и;;-

Ишгервал времени ный коэффициент

выражает величи у среднего значения выходного напряжения стабилизатора, причем длительность этого интервала не зависит от постоянной интегрирования интегратора 7 и периода измеряемого напряжения. Интервал времени ut 31 (фиг. 2и) выделяется логическим элементом 12 и соответствует времени между задним фронтом импульса 24 и передним фронтом импульса 30. Напряжение 31 (фиг. 2и) разрешает прохождение импульсов генератора 21 через лргический элемент 2И 10 на сметный вход предварительно, обнуленного счетчика 17. По окончании интервала it в момент t формирователь 20 импульсов перезаписи вырабатывает импульс 32 (фиг, 2к), который по входу перезаписи записывает в регистр 19 памяти информацию со счетчика 17. По. окончании импульса перезаписи 32 с помощью элемента 2ИЛИ-НЕ 13 формируется импульс с броса 33 (фиг. 2д) . и счетчик 17 обнуляется. Информация, хранящаяся в регистре 19 памяти, подается на управляющие входы ЦАП 4 ни вход опорного напряжения которого подается напряжение от источника 14 эталонного напряжения. Напряжение на выходе ПАП 4

и

Т

9т

BblH, ЦАШ

9 f

- 2 2U™

At.f

2.

и

2Ura

6ЫХ. цйпа

Таким образом выходное напряжение ЦАП 4 пропорционально среднему значению выходного напряжения стабилизатора, причем не зависит от напряжения источника 14 эталонного напряжения, частоты генератора 21 и постоянной времени интегрирования интегратора 7. Изменение температуры окру- жагацей среды и старение элементов не

8862..

влечет за собой изменения выходного напряжения стабилизатора.

Узел 2 сравнения выделяет разность опорного напряжения источника 3 и измеренного напряжения 34 (фиг, 2м). Сигнал рассогласования с выхода узла сравнения используется для cooвeтcтвyкж eгo управления регу- лирукщим органом. Перед началом следующего отрицательного прлупериода входного напряжения происходит сброс интегратора 7 импульсом сброса 25 и в дальнейшем цикл измерения повторяется.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает хорошие качественные характеристики стабилизатора за счет применения гибридных (цифрр- методов обработки ин10

15

аналоговых)

формации.

Формул.

изобретения

0

0

Стабилизатор переменного напря- 5 жения, содержащий регулируидий орган, включенный между входными и выходными выводами, интегратор с ключом сброса, вход которого со.единен с выходом управляемого ключа, первый вход которого подключен к первому вьшоду вторичной обмотки измерительного трансформатора, второй вывод которой соединен с общей шиной, а первичная обмотка подключена к выходным выводам, компаратор, первый вход 5 которого соединен с выходом интегратора, второй г с общей шиной, а выход подключен к первому входу элемента 2И-НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента 2ИЛИ-НЕ и входом формирователя импульсов перезаписи, выходом соединенного с вторым входом элемента 2ИЛИ-НЕ, синхронизатор-формирователь, входом подключенный к входным выводам, одним выходом к управляющему входу ключа сброса интегратора, а вторым выходом - к управляняцему входу управляемого ключа и второму входу элемента 2И-НЕ, источник опорного напряжения, соединенный выходом с одним из входов.узла сравнения,..выход которого соединен с управляющим входом регулирующего органа, источник эталонного нарряжения, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности стабилизации, в него введены первый и второй цифро- аналоговые преобразователи (НАЛ),

5

0

5

а

Щ

23

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным источникам питания переменного напряжения, и может быть использовано для создания точных стабилиза-г торов, работающих при больших изменениях частоты стабилизируемого напряжения. Цель изобретения - повышение точности стабилизации. Цель дости

tf/

25

Х

X

4ri

2ff

29

,f

SZ

53

,3V