Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1989 года по МПК G05F1/30 

щий цифрознало говьгй пр.еобразователь (ЦАП) 1. Число устойчивых состояни 1 реверсивного счетчика 2 превышает число коэффициентов передачи регулирующего органа 1„ ЦДЛ 11 осуг1;ествля ет перемножение отклонения выходного напряжения, выделяемого с помощью узла 6, на код, обратно пропорционаиь- ньй значению коэффициента передачи регулирующего органа 1, ползгчаемьш с помощью преобразователя 10. Преобразователь 12 ocypJ,ecтвляeт преобразование результата перемножения в числош тульсный код. Цифровая коррекция сигнала рассогласования и реализация нелинейной зависикости между входным и выходным кодами пре бразо- вателя 3 приводит к уменьшению процессов перерегулирования или недоре- гулирования,за счет чего и повьшает- ся качество стабилизации выходного напряжения. 2 ил

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения точных быстродействующих стабилизаторов переменного напряжения дискретного действия. Цель изобретения - повышение качества стабилизации выходного напряжения за счет улучшения динамических характеристик стабилизатора. В стабилизатор введены преобразователи 3 и 10 кодов и умножающий цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11. Число устойчивых состояний реверсивного счетчика 2 превышает число коэффициентов передачи регулирующего органа 1. ЦАП 11 осуществляет перемножение отклонения выходного напряжения, выделяемого с помощью узла 6, на код, обратно пропорциональный значению коэффициента передачи регулирующего органа 1, получаемый с помощью преобразователя 10. Преобразователь 12 осуществляет преобразование результата перемножения в числоимпульсный код. Цифровая коррекция сигнала рассогласования и реализация нелинейной зависимости между входным и выходным кодами преобразователя 3 приводит к уменьшению процессов перерегулирования или недорегулирования, за счет чего и повышается качество стабилизации выходного напряжения. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и Может быть использовано для построения точныхэ широкодиапазонных, быстродействующих стабилизаторов переменного напряжения дискретного действия.

Цель изобретения - повьшение каг честна стабилизации выходного напряжения за счет улучшения динамических характеристик стабилизатора,,

На фиг,- 1 представлена функциональная схема стабилизатора; на фиг, 2 - диaгpa мa работы регулиру- кщего органа с геометрической интерпретацией зависимости между входными и выходньн и кодами перБого преобразователя.

Устройство содержит регулирующий орган (РО) 1 дискретного действия на основе трансформаторно-Катючевой структуры, включенньй мезкду входд ыми и выходными выводами реверсивный счетчик (PC) 2j выходами через яер- выи преобразователь 3 кодов, соедш ен- ньй, с управляющими входа и РО 1, первый источдик - 4 опорного напр яжения. соединенньй с инвертирующим входом первого компаратора 5 и первым опор ным входом узла 6 выделения модуля отклонения выходного напряжения (УБМО второй источник 7 опорного напряжения, подключенньй к некнвертнрующему входу второго компаратора 8 и второму опорному входу.узла 6 выделения : модуля отклонения-выходного напряжения, измерительный вход которого соединен с н.аинвертиругощим входом первого компаратора 5, инвертир тощим входом второго кo mapaтopa 8 и выходом измерительного органа (ИО) 9s

подключенного входом к ВЬКОДНЬ&г ВЫ

0

5

0

5

5

0

0

5

.водам, второй преобразователь 10 кодов, входами подсоединенньй к выходам первого преобразователя 3 кодов, а вьrx:oдa ш - к Ц1фровым умножающего цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 1 , к входу опорного напря- - женик которого подключен выход узла 6j преобразователь 12 напряжения в число импульсов (ПНЧИ), вход к оторого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 11, управляющий вход- с синхроннаирзлощим выходом измеритель - кого органа 9s, а выход - со стробиру- ющкми входами I первого 5 и второго 8 компара7;оров5 выходы которых подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счет- .чика 2,.

В работе стабилизатора можно вьще- лить три возможных реж1-5ма:

BfciJi Av,(H sbu ebf)(. woKc j ° - BS3W дяаке ).

вых .

в первом режиме значение выходного напря кения НО Ъ в конце цикла измере- Н1-Ш находится в промежутке между значениями опорных напряжений источников А и 7, задающих соответственно верхнюю Ugb,5i мйкси нижнюю Ue „ „границы зоны допустимой нестабильности выходного напряжения. При этом ком-. параторы 5 и 8 не пропускают импуль- сы, поступаюЕще .с Ш-1ЧИ. 12, начинающего работать по сигналу синхронизации, поступающему с ИО 9 и свидетельствующему об о ончании цикла измерения. Счетчик 2 при э9ом находится в одном из m состояний, а регулирующий орган формирует такой коэффициент передачи ., при котором обеспечи5149

вается нахождение напряжения Ug, в заданных пределах.

Порядковый номер i коэффициента передачи РО 1 однозначно задается выходным кодом преобразователя 3 кодов. Значение К..; определяется со П|

отношением величин U

бых

и и

BV

к.

и Bbix

и

ex.

и для к (т.е. , фиг. 2а) значение К равно

и,

ЦБЫХ Мин Ug ик

и

,МИК

6Х 1

Из подобия треугольников

Uebix макс Usbi Mvut

и

вхг

- и

в

По аналогии, любое значение К,; соответственно равно

1 и бмх

;- Uubt Мин

V;

. На фиг.26 показаны в относительных единицах величины коэффициентов передачи и поддиапазоны входного напряжения Ug - Ug), ;, им соответствующие. Так как количество состояний m счетчика 2 больше количества i коэффициентов К „; РО 15 то одному и тому же К j,i дoJшнo соответствовать несколько устойчивых состояний S счетчика 2. В то же время К „ (т.е. Ug Ug) должно соответствовать первое состояние PC 2, а последнему К„; ,gj (т.е. UQ,;,,- UexUair-,- последнее m-e состояние PC 2.

Принимая распределение всех состояний PC 2 равномерным по диапазо- «Уот UexMHH(Ug,,) до (UB,) (фиг. 2Ь, где одному значению последовательного единичного кода соответствует одно устойчивое состояние счетчика), из пропорции

вх i

вг мин

ik

m

определяется значение S;

(и

в 14-1

.- Us,;) m

UftK MCIX.C вХ МИК

(2)

Так как из (1)

тт тт- UpMx длин

вх ,4i - Е.

,

(3)

то, подставляя (3) в (2), получаем (ЦВЫУ /У1аке Цвы мнн)та

S.

(и

.

ВХ макс .

(4)

как преобразователь 3 кодов

связьшает счетчик 2 и РО 1, то фор - , мула (4) фактически определяет соотношение между его входным и выходным кодами. На фиг. 2Ь представлены р

20 последовательном единичном (число- импульсном) коде значения входного кода преобразователя 3, равные

к„;

пг

S, + (k..S2),

Кпз

. . . К ь.

S, + S + (К. .S,)... S., + (1...S;);

cl2:s;

макс

ш

35

40

-c

50 45

55

30

Бо втором и третьем режимах работы устройства импульсы ПНЧИ i 2 через стробирующие входы компараторов 5 и 8 пост тгают соответственно на суммирующий (через компаратор 5) или вычитающий (через компаратор 8) входы счетчика 2, что приводит к переводу РО I на соответствующий коэффициент передачи.

1йэличество импульсов ПНЧИ 12 зависит от значения выходного напряжения УВМО 6 и цифрового кода на цифровых входах ЦАП 11. УВМО 6 на своем

выходе при Ugy Чьома сс - РЯ жение & Ugyj, пропорциональное разности и,

вых

и

ВЫХ АЛИН

(или равное

UesKUp иэ,-л,„м) и, соответственно, при Ugyj, i ( выделяет напряжение, пропорциональное Ь gy,;,дj(c- U еых (или

равное иэг«акс ewiio f вы. uo выходное напряжение измерительного органа 9 после окончания цикла измерения Uj,, напряжения соответственно источников 7 и 4. Далее выходное напряжение узла 6 корректируется ЦАП 11 в зависимости от значения коэффициента передачи К „; РО 1,

Выходное напряжение ЦАП П пропорционально произведению величины напряжения, подаваемого на его опорный вход Ug , на значение кода ; на его цифровых входах.

и

вых ЦАП

Црп 2

где п - количество разрядов НАЦ

Однако так как значения YJ , за- даваемые вторым преобразователем 10 кодов для каждого i-ro коэффициента передачи, соответственно равны

YI к- и,„ uuj, то

t UBbixl ,JL

2

К

п

Этим достигается равенство напряжений, поступающих на вход ПНЧИ 12 при одинаковых скачках входного напряжения на различных коэффициентах пере- дачи РО 1. Геометрическая интерпретация данной операции (фиг. 2) состоит в таких изменениях наклонов прямых, описывающих тот или иной коэффициент передачи, при которых все они будут расположены под одним и тем же углом.

Зависимость между входным напряжением ПНЧИ 12 и числом импульсов на его выходе должна быть примерно та-. кой, чтобы скачок входного напряжения от Ug, „ до Ug, „„(.преобразовался в количество импульсов, равное m-L На фиг. 2 В показано в числоим- пульсном коде, какое количество; им- пульсов выработается ПНЧИ 12 при скачках напряжения ± uUg. При этом дпя компенсации увеличения входного напряжения на + tiUex СФиг. 2ot) необходимо два последовательных переклю- чения коэффициента передачи, а при уменьшении входного напряжения на -MJg - четыре. Однако так как зависимость между входным и выходным кодами преобразователя 3, задаваемая приведенной формулой (4), нелинейная то и количество изменений выходного кода преобразователя 3 при одном и том же количестве изменений его входного кода различно и зависит при это не только от величины отклонения выходного напряжения, но и от его знак (уменьшение, увеличение), а также от величины входного напряжения в мо

5

0

5 0

5 0 5 л j

мент времени, предшествующий его изменению.

В нижней части диапазона Ugjj при одинаковом возмущении соответствующее изменение выходного кода преобразователя 3 больше, а в верхней - меньше. Этим устраняетсл недорегулирование или перерегулирование выходного напряжения.

Таким образом, предложенньй стабилизатор обеспечивает повышенное качество стабилизации выходного на. прялсения за счет устранения процессов недорегулирования или перерегулирования выходного напряжения путем

.соответствующей нелинейной модуляции числоимпульсного кода, пропорционального его отклонению. Наибольший эффект изобретение может дать при реализации стабилизаторов переменного напряжения дискретного действия с расширенным диапазоном входного напряжения .

«

Форм у л а изоб-ретения

Стабилизатор переменного напряжения, содержащий трансформат эрно-клю- чевой регулирующий ..орган дискретного действия, включенньй между входным и выходными выводами, реверсивньй счет- 4Hk, входами прямого м обратного счета соединенный соответственно с выходами первого и второго стробируемых компараторов, преобразователь напряжения в число импульсов, управляющий вход которого подключен к синхрони- зирующеь1у выходу измерительного органа, вход которого подсоединен к выходным вьшодам, а выход - к неинвертирующему входу первого компаратора., инвертирующему входу второго компаратора и измерительному входу узла выделения модуля отклонения выходного напряжения, первый опорный вход которого соединен с выходом первого источника опорного напряжения и инвертирующим входом первого компаратора, а второй опорный вход - с выходом второго источника опорного напряжения и неинвертирующим входом второго компаратора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стабилизации за счет улучшения дина- мических характеристик, в него введены первьй и второй преобразователи кодов и умножающий цифроаналоговьй преобразователь, а реверсивньй

914

чик выполнен с числом устойчивых состояний т, превыпЁюцим число коэ«|)фи- циентов передачи регулируюцего органа, причем входы первого преобразователя кодов соединены с выходами реверсивного вчетчика, а выходы - с управляющими входами регулируюцего органа и входами второго преобразователя кодов, выходы которого подключены к цифровым входам цифроанапогового преобразователя, подключенного входом опорного напряжения к выходу узла выделения модуля отклонения выходного напряжения, а выходом - к входу преобразователя напряжения в число импульсов, выход которого соединен со стробирующими входами компараторов, при этом значения выходного кода второго преобразователя обратно пропор-. циональны значениям соответствующих

5

10

коэффициентов передачи К регулирующего органа, а число S; смеж5:ых устойчивых состояний реверсивного счетчика, соответст вующих этому же коэффициенту передачи, определено выражением

. (аьш. макс .мии)Д .макс Рвх.иин )п1

где и

Вых. MQIfc

и

Hi

в)( мак«

,- соответственно

и минимальное значения выходного напряжения;

Вк. мии соответственно максимальное и минимальное значения входного напряжения

i - порядковый номер сорт- ветствующего состояния регулирующего органа.

вы, мин максимальное

Фив.2