Устройство для контроля параметров линейных стабилизаторов напряжения Советский патент 1993 года по МПК G01R31/28 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для автоматизированного контроля параметров линейных стабилизаторов напряжения как в процессе их произ- водства, так и при входном контроле.

Целью изобретения является повышение быстродействия и достоверности контроля за счет сокращения времени контроля каждого из параметров объекта контроля и возможности контроля изменения относительной величины результата контроля.

На фиг. 1 представлена блок-схема заявляемого устройства; на фиг. 2 представле- на функциональная схема блока управления; на фиг. 3 - временная диаграмма работы блока управления.

Устройство для контроля параметров линейных интегральных стабилизаторов напряжения (фиг. 1) содержит клеммы 1.1, 1.2 1.3 для подключения контролируемого стабилизатора, причем первая клемма 1.1 соединена с общим проводом устройства и первым выходом первого источника 2 питания, второй выход которого соединен с пер- вым входом элемента 3 коммутации, первым выходом второго 4 источника питания и первым выходом первого резистора 5, второй выход которого соединен со вторым выходом второго 4 источника питания и вторым входом элемента 3 коммутации, выход которого соединен со второй клеммой 1.2 для подключения входа контролируемого стабилизатора напряжения, а третья клемма 1.3 для подключения выхода контролируемого стабилизатора напряжения соединена с входом делителя 6 напряжения и первым выходом источника 7 тока, второй выход которого соединен с общим проводом устройства.

Первый вход аналогового коммутатора 8 подключен к выходу программируемого источника 9 опорного напряжения, вход управления которого подключен к первой группе выходов блока 10 управления, вто- рая группа выходов которого подключена к входам управления блока 11 допускового контроля.напряжения, выход которого соединен со входом блока 10 управления,третий выход блока 10 управления подключен к входу управления аналогового запоминающего устройства 12 (АЗУ), вход АЗУ 12 соединен с входом дифференциального усилителя 13 и первым выходом делителя 6 напряжения, второй выход которого соеди- пен с общим проводом устройства, второй вход аналогового коммутатора 8 соединен с выходом АЗУ 12, а выход аналогового коммутатора 8 подключен ко второму входу дифференциального усилителя 13. выход

которого через усилитель 14 с программируемым коэффициентом усиления соединен с входом блока 11 допускового контроля напряжения, входы управления усилителя 14 соединен с четвертой группой выходов блока 10 управления, пятый выход блока 10 управления соединен со входом управления аналогового коммутатора 8, шестая группа выходов блока 10 управления соединена со входами управления источника 7 тока, седьмая группа выходов блока 10 управления соединена со входами управления первого источника 2 питания, восьмая группа выходов блока 10 управления соединена с входами управления второго источника 4 питания через элементы 15 гальванической развязки, а девятый выход блока 10 управления соединен со входом управления элемента 3 коммутации.

Элемент 3 коммутации содержит диод 16, анод которого подключен к первому входу элемента 3 коммутации, а катод - с выходом элемента 3 коммутации и эмиттера транзисторного оптрона 17, коллектор которого соединен со вторым входом элемента 3 коммутации, а вход оптрона 17 соединен с входом управления элемента 3 коммутации.

Делитель 6 напряжения содержит второй и третий резисторы 18 и 19, причем первый выход второго резистора 18 подключен к входу делителя 6 напряжения, второй выход второго резистора 18 подключен к первому выходу делителя 6 напряжения и первому выходу третьего резистора 19, второй выход которого соединен со вторым выходом делителя 6 напряжения.

Блок 10 управления, функциональная схема которого представлена на фиг. 2, содержит схему 20 начальной установки, выход которой соединен с первым входом логического элемента 21 ИЛИ, .выход которого соединен с первым входом R-S триггера 22, второй вход которого соединен с выходом кнопки 23 с защитой от дребезга, а выход R-S триггера 22 соединен с установочным входом счетчика 24, счетный вход которого подключен к выходу генератора 25. Выходы счетчика 24 соединены с первой группой адресных входов постоянного запоминающего устройства 26,вторая группа адресных входов которого соединена с выходом задатчика кодов 27, девять групп выходов ПЗУ 26 соединены с соответствующими выходами блока 10 управления, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый выходы ПЗУ 26 соединены соответственно с С-входами триггеров 28...31, R-входы которых объединены и подключены к выходу кнопки 23 управления, а выходы

этих триггеров 28...31 соответственно подключены к входам индикаторов 32...35.

D-входы триггеров 28...30 объединены и подключены к входу блока 10 управления, а выходы этих триггеров 28...30 подключены к входам логического элемента 36, прямой в,ыход которой подключен ко второму входу элемента 21 ИЛИ, а инверсный выход логического элемента 36 подключен к D-входу триггера 31. Четырнадцатый выход ПЗУ 26 соединен с третьим входом логического элемента 21.

Устройство работает следующим образом,

После включения источников питания, питающих блок 10 управления, и схем изме- ррния, которые на фиг. 1 не показаны, схема 2Q начальной установки обеспечивает формирование импульса (см. фиг. 3), который чфрез логический элемент 21 ИЛИ поступа- е| на R-вход R-S триггера 22, который уста- н вливается в исходное нулевое состояние. Низкий логический уровень, поступающий с выхода триггера 22 на R-вход счетчика 24, устанавливает счетчик 24 в исходное состоящие, поэтому на первую группу адресных вводов ПЗУ 26 подается исходный нулевой код.

На выходах ПЗУ 26 установятся исходные кодовые состояния, по которым на выходах первого и второго источников 2 и 4 питания устанавливаются исходные нулевые разницы потенциалов между выходами указанных блоков. Будет также включен оп- тррн 17 (сигнал 26-9 на фиг. 3), поэтому через клемму 1.2 на контролируемый стабилизатор напряжения будет подан нулевой потенциал относительно общего провода устройства. На клемме 1.3 также будет потенциал, близкий к нулевому потенциалу.

В исходном состоянии триггера 28...31 мо;гут устанавливаться в произвольные со- стфяния, и индикаторы 32...35 могут све- тиТься или нет.

Проверка электрических параметров контролируемых стабилизаторов начинается после подключения контролируемого стабилизатора к клеммам 1.1, 1.2. 1.3 и включения кнопки 23. В исходное состояние установятся триггеры 28...31, а индикаторы 32,..35 - в каком бы они состоянии ни были - погаснут.

В момент отключения кнопки 23 отрицательным перепадом логического сигнала, приходящим на S-вход триггера 22, этот триггер установится во взведенное единичное состояние (см. фиг. 3). С этого момента по аждому перепаду сигнала, поступающего q выхода генератора 25 на счетный вход счетчика 24, будут меняться состояния на

выходах ПЗУ 26, причем таким образом, чтобы на выходах источников 2 питания, 9 опорного напряжения и 7 тока установились режимы, соответствующие техническим условиям контролируемого стабилизатора по параметру: выходное напряжение. Транзисторный оптрон 17 будет выключен, а диод 16 смещен в прямом направлении. Управление аналоговым коммутатором 8 бу0 дет существенно таким образом, что второй вход дифференциального усилителя 13 через аналоговый коммутатор 8 будет подклю- чен к выходу источника 9 опорного напряжения, на выходе которого будет уста5 новлено среднее значение из допустимых значений выходного напряжения с учетом коэффициента деления делителем 6, который обеспечивает согласование выходного напряжения контролируемого стабилизато0 ра напряжения с предельно допустимыми значениями входных напряжений для аналогового запоминающего устройства 12 и дифференциального усилителя 13,

Таким образом, на выходе дифференци5 ального усилителя 13 падение напряжения будет пропорционально разности потенциалов между средним значением и реальным входным напряжением контролируемого стабилизатора. После усиления с заданным

0 четвертой группой выходов блока 10 управления коэффициентом усиления усилителем 14, сигнал поступает на блок 11 допускового контроля напряжения, который осуществляет сравнение сигнала с выхода усилителя 14

5 с двумя разнополярными и равными значениями допустимых отклонений выходного напряжения. Значение этого напряжения устанавливается сигналами управления,поступающими на блок 11 допускового конт0 роля напряжения со второй группы выходов блока 10 управления.

На выходе блока 11 допускового контроля напряжения будет наблюдаться логический сигнал, соответствующий О, если

5 контролируемый стабилизатор соответствует своим техническим условиям по заданному параметру, и 1 - в противном случае. Этот сигнал с выхода блока 11 допускового контроля напряжения поступает на D-входы

0 триггеров 28...30. По положительному перепаду сигнала, поступившего 13-го выхода ПЗУ 26 на С-вход триггера 28, и этот триггер окажется в таком состоянии, которое в момент перепада было на его D-входе. Поэто5 му индикатор 32 загорится в том случае, если отклонение выходного напряжения контролируемого стабилизатора от среднего значения будет больше предельно допустимого значения, и его свечение будет соответствовать случаю, когда контролируемый стабилизатор будет забракован по параметру выходное напряжение. С выхода триггера 28 через логический элемент 36 и логический элемент 21 ИЛИ на R-вход триггера 22 поступает сигнал, сбрасывающий триггер 22 в исходное нулевое состояние. Счетчик 24 также устанавливается в исходное состояние, и измерение прекращается. В противном случае процесс контроля продолжается.

При нулевом значении логического сигнала, поступившего на D-вход триггера 28 в момент положительного перепада сигнала на его С-входе, триггер 28 останется в исходном нулевом состоянии, и индикатор 32 не загорится.

После завершения контроля параметра выходное напряжение устройство автоматически переходит к контролю параметра нестабильность по напряжению. С началом измерения этого параметра на входы управления источников2 и4 питания, источника тока 7, источника 9 опорного напряже- ния устанавливаются необходимые значения, чтобы обеспечить требования технических условий на контролируемый стабилизатор напряжения поданному параметру. Транзисторный оптрон 17 будет оставаться выключенным, а диод 16 будет оставаться смещенным в прямом направлении, а на входе управления аналогового коммутатора 8 появится импульс заданной длительности, позволяющий произвести запоминание выходного сигнала. Начало этого сигнала сдвинуто относительно начала измерения данного параметра на время, достаточное для установления выходного напряжения контролируемого стабилизатора.

С этого момента на выходе дифференциального усилителя установится близкое к нулевому падение напряжения. После установления заданного падения напряжения на выходах второго 4 источника питайия блоком 10 управления (выход 9) разрешается включение транзисторного оптрона 17, в этом случае потенциал на клемме 1.2 резко повысится на величину падения напряжения на выходах второго источника 4 питания. Так как сопротивление резистора 5 выбирается таким образом, чтобы ток в его цепи в исходном состоянии был больше тока, втекающего через клемму 1.2 на вход контролируемого стабилизатора, диод 16 будет смещен в обратном направлении, и на вход контролируемого стабилизатора будет подано напряжение, равное сумме падений напряжения на выходах источников 2 и 4 питания.

На выходе контролируемого стабилизатора напряжение несколько повысится,

дифференциальный усилитель обеспечит выделение этого прироста относительно зафиксированного аналоговым запоминающим устройством 8 сигнала.

После усиления усилителем 14 с заданным коэффициентом усиления, сигнал, пропорциональный нестабильности по напряжению контролируемого стабилизатора напряжения поступает на блок 11 допускового контроля напряжений, который обеспечит сравнение сигнала с выхода усилителя 14 с установленным значением предельно допустимого напряжения, заданного с блока 10 управления второй группой выходов.

Таким образом результат сравнения в виде логического сигнала поступает на объединенные D-входы триггеров 28,..30. По положительному перепаду сигнала с 12 выхода ПЗУ 26 триггер 29 установки в состояние, определяемое блоком 11 допускового контроля напряжения. В случае несоответствия контролируемого стабилизатора требованиям своих технических условий по

этому параметру происходитсбростриггера 22 и счетчика 24, и измерение прекращается. В противном случае процесс контроля параметров продолжится.

Затем происходит выключение транзисторного оптрона 17, диод 16 смещается в прямом направлении, и устройство переходит к контролю следующего параметра: нестабильность по току, и на входы управления источника 2 питания, источника 7 тока, источника 9 опорного напряжения задаются необходимые коды. Как и в предыдущем случае после некоторой задержки, необходимой для установления необходимого режима измерения, на вход управления аналогового запоминающего устройства 8 подается импульс, которым

производится запоминание напряжения, на выходе делителя 6 и на выходе дифференциального усилителя 13 должен установится потенциал, близкий к потенциалу общего провода устройства. Затем на входах управления источника 7 тока происходит изменение кодовой ситуации, и источник 7 тока

обеспечиваетзаданноетехническимиуслови- ями на контролируемый стабилизатор напряжения изменение тока нагрузки для контролируемого стабилизатора напряжения. Падение напряжения на выходе контролируемого стабилизатора несколько уменьшится. На выходе дифференциального усилителя 13 появится падение напряжения, пропорциональное разнице потенциалов на выходе контролируемого стабилизатора, которые были до и после

увеличения тока в цепи нагрузки контролируемого стабилизатора.

После усиления усилителем 14 с заданным коэффициентом усиления сигнал поступает на блок 11 допускового контроля напряжения, который обеспечивает сравнение сигнала с выхода усилителя 14 с допустимым значением, заданным кодом, поступившим со второй группы выходов блока 10 управления на входы управления блока 11 допускового контроля напряжения.

По положительному перепаду сигнала, приходящего с 11 выхода ПЗУ 26 на С-вход триггера 30, этот триггер 30 установится в то состояние, которое будет на выходе блока 11 допускового контроля напряжения, и индикатор 34 загорится в том случае, если контролируемый стабилизатор напряжения не соответствует своим техническим условиям по данному параметру. Как и в предыдущих случаях происходит сброс триггера 2SJ и счетчика 24, и измерение прекращается. В противном случае производится изменение кода, поступающего с шестой группы выходов блока 10 управления на входы источника 7 тока, по которому происходит уменьшение тока нагрузки контролируемого стабилизатора до минимального зна- чения. В этот же момент происходит изменение кодов, поступающих с седьмой и восьмой групп выходов блока 10 управления на источники 2 и 4 питания, по которым уменьшаются падения напряжения на выходах источников 2 и 4 питания практически до нулевого значения.

На десятом выходе ПЗУ 26 появляется импульс (см. фиг. 3), положительным перепадом которого триггер 31 установится в единичное состояние, если ни один из триггеров 28...30 не будет в единичном состоянии.

Свечение индикатора 35 будет свидетельствовать о том, что контролируемый стабилизатор соответствует требованиям сврих технических условий по указанным параметрам.

Появление единичного сигнала на 14 выходе ПЗУ 26 приведет к сбросу триггера 22 и источника 24 и установке всех выходов ПЗУ 26 в исходное состояние. Измерение параметров прекращается, и состояние индикаторов 32...35 свидетельствует о соответствии или несоответствии контролируемого стабилизатора напряжения требованиям своих технических условий.

В случае перехода к другому типу контролируемого стабилизатора напряжения необходимо с помощью задатчика 27 кода произвести изменение кодов ситуации на

второй группе адресных входов ПЗУ 26, и устройство будет автоматически готово к проверке этого типа стабилизатора, так как в процессе контроля С-выходов ПЗУ на источники 2 и 4 питания источник 7 тока, источник 9 опорного напряжения, усилитель 14 и блок 11 будут подаваться другие кодовые последовательности, приводящие к установлению на выходах этих блоков

0 сигналов, соответствующих техническим условиям на этот стабилизатор напряжения.

Благодаря использованию в заявляемом устройстве программно-управляемых источников 2 и 4 питания, источника 7 тока,

5 блока 11 допускового контроля напряжения, а также схемы с использованием аналогового запоминающего устройства 12 и конкретной реализации элемента 3 коммутации, заявляемое устройство обеспечивает

0 более высокую производительность контроля по сравнению с прототипом. А благодаря использованию усилителя 4 с программируемым коэффициентом усиления обеспечивается повышенная точность измерения.

5 Формула изобретения

Устройство для контроля параметров линейных стабилизаторов напряжения, содержащее клеммы для подключения объекта контроля, первая из которых соединена с

0 первым выходом источника тока и первым выводом делителя напряжения, вторая клемма для подключения объекта контроля соединена с первым выходом первого источника питания, аналоговый коммутатор,

5 программируемый источник опорного напряжения, блок допускового контроля напряжения, выход которого соединен с входом блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстро0 действия и достоверности контроля, в него введены аналоговое запоминающее устройство, дифференциальный усилитель, усилитель с программируемым коэффициентом усиления, элементы гальванической

5 развязки, резистор, первый вывод которого соединен со вторым выходом первого источника питания, первым входом коммутатора и первым выходом второго источника питания, второй выход которого соединен с вто0 рым выводом резистора и вторым входом коммутатора, выход которого соединен с третьей клеммой для подключения объекта контроля, вторая клемма для подключения которого соединена с общим проводом уст5 ройства, который также соединен с вторым выводом резистивного делителя, третий вывод которого подключен к первым входам аналогового запоминающего устройства и дифференциального усилителя, выход ко- торого соединен с первым входом усилителя с программируемым коэффициентом усиления, выход которого соединен с первым входом блока допускового контроля напряжения, вторые входы которого соединены с первыми выходами блока управления, вторые выходы которого соединены с входами усилителя с программируемым коэффициентом усиления, третий выход блока управления соединен с первым входом аналогового коммутатора, второй вход которого соединен с выходом программируемого источника опорного напряжения, выходы которого соединены с четвертыми выходами блока управления, пятый выход которого соединен с вторым входом аналогового запоминающего устройства, выход которого подключен к входу аналогового коммутатора, выход которого соединен с вторым входом дифференциального усилителя,

10

местные входы блока управления соединены с входами источника тока, второй выход которого соединен с второй клеммой для подключения объекта контроля, седьмая

группа выходов блока управления соединена с входами управления первого источника тока, восьмая группа - с входами управления второго источника питания через элементы гальванической развязки, а девятый

выход блока управления соединен с входом управления блока коммутации, который содержит диод, анод которого подключен к первому входу блока коммутации, катод - к выходу блока коммутации и эмиттеру транзисторного оптрона, коллектор которого соединен с вторым входом блока коммутации, а вход управления транзисторного оптрона соединен с входом управления блока коммутации.

Устройство содержит клеммы для подключения объекта контроля 1.1,1.2, 1.3, первый и второй источники питания 2, 4, блок коммутации 3, резистор 5, резистивный усилитель напряжения 6, источник тока 7, аналоговый коммутатор 8, источник опорного напряжения 9, блок управления 10, блок до- пускового контроля напряжения 11, аналоговое запоминающее устройство 12, дифференциальный усилитель 13, усилитель с программируемым коэффициентом усиления 14, элементы гальванической развязки 15с соответствующими связями. 3 ил.

Фи г.I