Управляемый стабилизатор постоянного тока Советский патент 1992 года по МПК G05F1/46 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемым кодам стабилизированным источникам тока с широким диапазоном изменений тока в нагрузке.

Цель изобретения - повышение качества стабилизации и расширение диапазона регулирования тока.

На фигЛприведена структурная схема управляемого кодом стабилизатора постоянного тока; на фиг. 2 - функциональные схемы представленных на фиг, 1 блока определения поддиапазона и блока смещения кода.

Управляемый кодом стабилизатор постоянного тока содержит блок1 определения поддиапазона и блок 2 С-разрядного смещения кода (фиг, 1), информационные входы которых соответственно 3 и 4 подключены к К- разрядной шине 5 задания кода тока, Р-разрядный выход 6 блока 1 определения поддиапазона соединен с управляющим входом 7 коммутатора 8 токов и с управляющим входом 9 блока 2 смещения кода. М- разрядный выход 10 этого блока соединен со входом цифроаналогового преобразователя 11, выход которого подключен к суммирующему входу (+) вычитающего блока 12, выходом подключенного к усилителю мощности 13. Питающий вход (не показан) усилителя мощности 13 соединен с выводами

vj

СО

О iOO

.&ь

для подключения первичного источника питания (не показаны).

Выход усилителя мощности 13 через Р шунтов 14.1-14.Р связан с Р силовыми входами 15.1... 15. Р коммутатора 8 токов, выход которого соединен с выводами (не показаны), предназначенными для подключения заземленной нагрузки 16 (другой вывод этой нагрузки соединен с общей шиной устройства). Потенциальные выводы шун- тоз 14 1-14.Р попарно подключены к входам соответствующих разностных усилителей 17.1-17.Р, выходы которых подключены к Р-входовому сумматору 18, выход которого в свою очередь подключен к вычитающему входу (-) вычитающего блока 12,

Выполнение блоков 1 и 2 показано на фиг. 2. Блок 1 определения поддиапазона содержит Р-1 элементов ИЛИ 19.2-19.Р, каждый из которых имеет по С входов (на фиг. 2 для примера показано С 3, К 24, Р 4, М 12, А 2). Выходы элементов ИЛИ подключены к приоритетной цепочке 20, включающей Р-1 элементов И 21.1...21. . Р-1 с прямыми и инверсными входами.

Блок 2 смещения кода содержит Р-ка- нальный мультиплексор 22 на М разрядов и Р-входовой шифратор 23, выполненный на элементах ИЛИ 24.0...27.А-1.

Управляемый кодом стабилизатор постоянного тока работает следующим образом.

Двоичный К-разрядный код величины задаваемого тока с задатчика кода (не показан) поступает через входную шину 5 задания кода тока на вход 3 блока определения поддиапазона и на информационный вход 4 блока смещения кода.

Блок 1 определения поддиапазона служит для выработки унитарного кода номера поддиапазона в соответствии с величиной задаваемого тока. Величина поддиапазона М определяется разрядностью цифроанало- гового преобразователя 11. На фиг. 1 и 2 показано М 12. При известном числе разрядов 4 входного кода (например, К 24) и выбранной величине смещения С, определяющей число разрядов, на которое должен быть смещен каждый поддиапазон относительно соседних поддиапазонов (например, С 4), можно определить число поддиапазонов Р из выражения:

Р (К-М)/С + 1

0)

как ближайшее целое большое число. Для приводимого примера Р 4.

Блок 1 определения поддиапазона определяет унитарный код номера поддиапазона путем выявления позиции самого

старшего активного разряда. Если все активные разряды (логические единицы) входного кода размещены в 12 младших разрядах, то на входы элементов ИЛИ

19.2...19.Р логические единицы не поступают, поэтому на их выходах присутствуют логические нули, Это вызывает появление потенциала высокого уровня на выходе 6.1, свидетельствующего о выборе первого поддиапазона. Если старший активный разряд входного кода находится с 13 по 16 позицию, то активизируется элемент ИЛИ 19.2, элемент И 21.2 и выход 6.2, свидетельствуя о выборе второго поддиапазона. Если активный разряд имеет позицию с 17 по 20, то выбирается третий поддиапазон и т.д. Приоритетная цепочка 20 выделяет самый старший поддиапазон и одновременно подавляет сигналы более младших поддиапазонов. Таким образом, позиция активного выхода 6.1...6.Р свидетельствует о номере выбранного поддиапазона.

Однако выбора поддиапазона недостаточно для качественной и точной стабилизации тока при возможности его задания в широком диапазоне.

Блок 2 смещения кода осуществляет приведение любого входного кода к нормированному виду, когда старший активный разряд обязательно попадает в число С старших разрядов преобразуемого в аналоговый сигнал кода М.

Работа блока 2 С-разрядного смещения кода основана на групповом мультиплексировании кодов в соответствии с выбранным поддиапазоном. Для этого в шифраторе 23 унитарный позиционный код номера поддиапазона преобразуется в двоичный код номера поддиапазона, который поступает на

адресные входы мультиплексора 22, При этом число разрядов А двоичного кода на выходе шифратора 23 определяется из выражения:

A (2)

Для рассматриваемого примера А 2.

Таким образом, при выборе первого поддиапазона на выходах элементов ИЛИ

24.0...24.А-1 присутствуют нули, поэтому мультиплексор 22 соединяет М младших разрядов входного кода нулевой канал с М выходами 10 блока 2 смещения кода и соответственно с М входами цифроаналогового

преобразователя 11. При выборе второго поддиапазона на цифроаналоговый преобразователь поступают более старшие разряды входного кода со смещением на С разрядов. При выборе каждого последующего поддиапазона происходит очередное

смещение кода на С разрядов. Таким образом осуществляется совмещение значимых разрядов начиная со старших с разрядной сеткой цифроаналогового преобразователя.

Смещенный нормализованный код разрядностью М преобразуется в нормализованный аналоговый сигнал цифроана- логовым преобразователем 11 и поступает на прямой вход вычитающего блока 12 в качестве задающего сигнала. Датчиками обратной связи по току служат Р шунтов 14.1...14.Р, Для каждого поддиапазона имеется свой датчик тока, что позволяет обеспечить достаточный сигнал для сигнала обратной связи, а не усиливать слабый сигнал при малых уровнях тока. Это необходимо для обеспечения максимальной стабильности и точности.

Каждый из шунтов 14.1...14.Р, кроме токовых выводов, один из которых коммутируется коммутатором токов 8 на нагрузку 16, имеет также по два потенциальных вывода, что исключает влияние величины тока на сигнал обратной связи. Для замыкания цепи отрицательной обратной связи по току и исключения синфазных потенциалов к каждому шунту (к его потенциальным выводам) подключен соответствующий разностный усилитель 17.1..,17,5. Эти усилители, кроме того, позволяют более точно установить коэффициент обратной связи для каждого поддиапазона. Выходы всех разностных усилителей черзз аналоговый сумматор 18 связан с вычитающим входом вычитающего блока 12. Однако в любой момент времени обратная связь по току замыкается только с шунта выбранного поддиапазона, так как только через этот шунт течет ток нагрузки. Остальные шунты обесточены, а потому дифференциальные сигналы на входах соответствующих разностных усилителей равны нулю.

Таким образом, в стабилизаторе для каждого заданного кода выбирается поддиапазон и в соответствии с этим поддиапазоном преобразуется код к нормализованному виду. Нормализуется также и сигнал обратной связи по току. Регулирование и стабилизация тока осуществляется в нормализованном виде. При этом оба вида нормализации осуществляются с высокой точностью и не вносят дополнительной погрешности. Более того, при этом осуществляется индивидуальная для каждого поддиапазона коррекция. Благодаря этому обеспечивается высокая точность задания и стабилизации тока в нагрузке при изменении задаваемой величины тока в широком

диапазоне. Возможно одновременное увеличение точности и ширины диапазона токов по сравнению с прототипом или значительное улучшение одного из этих па- раметров при сохранении других параметров на высоком уровне.

Формула изобретения

1,Управляемый стабилизатор постоян- ного тока, содержащий усилитель мощности, питающий вход которого соединен с выводами для подключения первичного источника питания, коммутатор, силовые входы которого через Р шунтов подключены к

выходу усилителя мощности, а выход соединен с выводами для подключения нагрузки, К-разрядную шину задания кода тока, подключенную через блок определения поддиапазона к управляющему входу

коммутатора, М-разрядный цифроаналого- вый преобразователь, сумматор, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стабилизации и расширения диапазона регулирования тока, в него введены блок

С-разрядного смещения кода, вычитающий блок и Р разностных усилителей, причем информационный вход блока смещения кода соединен с шиной задания кода тока, управляющий вход - с выходом блока определения поддиапазона, а выход через циф- роаналоговый преобразователь - с суммирующим входом вычитающего блока, вычитающий вход которого подключен к выходу сумматора, а выход - к управляющему

входу усилителя мощности, входы разностных усилителей соединены с потенциальными выводами соответствующих шунтов, а выходы - с входами сумматора, величины Р, К, М и С выбраны с учетом соотношения

)/С + 1.

2.Стабилизатор поп. 1,отличающий- с я тем, что блок С-разрядного смещения

кода выполнен в виде М-разрядного Р-ка- нального мультиплексора, адресный А-раз- рядный вход которого через шифратор соединен с управляющим входом данного блока, входы младшего канала подключены

поразрядно к выходам М младших разрядов К-разрядной шины задания кода тока, а входы каждого последующего канала соединены поразрядно с разрядными выходами упомянутой шины со смещением на С разрядов в сторону старших разрядов в сторону старших разрядов, при этом величины А и Р выбраны из соотношения А одР.

5 --Л

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Цель - повышение качества стабилизации и расширение диапазона регулирования тока. В стабилизаторе блок 1 определения поддиапазона управляет коммутатором 8, осуществляющим формирование нагрузочного тока, и блоком 2 смещения хода, производящим нормализацию хода. Нармализованный ход преобразуется циф- роаналоговым преобразователем 11 в управляющее напряжение, поступающее на прямой вход вычитающего блока 12. Последний через усилитель 13 мощности управляет током. Датчики тока выполнены в виде коммутируемых шунтов 14,1-14.Р по числу поддиапазонов. Потенциальные выводы шунтов подключены к разностным усилителям 17.1-17,Р, выходы которых через сумматор 18 соединены с обратным входом вычитающего блока 12. Следовательно, нормализуется и сигнал обратной связи потоку. Регулирование и стабилизация тока в нормализованном виде предотвращают высокую точность осуществления операций без внесения дополнительных погрешностей. Для каждого поддиапазона имеет место индивидуальная коррекция, 1 з.п. ф-лы,2 ил. сл С

Р

га 4-

7

I /J

-)р-г

J;

Т

J.

Г/7Ч1Г72 173 77/

18

Фиг. 2.

Составитель М.Кисляков

Техред М.МоргенталКорректор М .Максимишинец

Редактор Н.Горват

Заказ 1670ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

/Г л

П.Р

15 Р

/43

г

/г .

/4 2

15 2

Т

1о 1

ij

/if

/г /