Импульсный стабилизатор Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования сигналов, а также вторичных источников электропитания.

Известны импульсные стабилизаторы, 5 напряжения, содержащие регулиру СИ 1ий элемент, систему управления, генератор импульсов, дроссель l.

Недостатками таких ста&йлизаторов является сравнительно большая инер- 0 ционность, обусловленная инерционностью дросселей и трансформаторов, а также сравнительно невысокая точность.

Быстродействие повышено в им- 5 пульсном стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем силовой транзистор, переключающий усилитель и магнитный мультивибратор 2.

Недостаток такого стабилизатора- 20 невысокая точность стабилизации,обусловленная дрейфом усилителя в цепи измерения выходного напряжения, а также погрешностью устройства формирования импульсов.25

Наиболее близким техническим ре- шением, в котором повышена точность является импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, фильтр, 30

усилитель, преобразователь, устапов-, ленный на выходе фильтра, генератор опорной частоты, тригге нл (зТ.

Однако он имеет при значительных изменениях входного напряжения сравнительно невысокую точность, о5уйловленную наличием статической ошибки.

Цель изобретения - повьлиение точности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе, содержащем усилитель, подк.шоченный своим выходом Ко входу регулирующего элемента,установленного на входе преобразователя напряжения с фильтром, выход которого соединен со входом преобразова-т теля частоты, генератор опорной частоты, связанный с первым делителем частоты, два реверсивных счетчика и ключевой элемент введен второй делитель частоты, два инвертора, распределитель импульсов, три ключевых элемента и три элемента совпадения, входы первых из них соединены с выходами двух реверсивных счетчиков, входы первого k3 которых связаны с выходами преобразователя частоты и ге-, не.ратора опорной частоты через первые два ключевых элемента, управляющие входы которых подключены к первым двум выходам распределителя импульсов, а его вход соединен с выходом первого делителя частоты, входы второго реверсивного счетчика через третий и четвертый ключевые элементы связаны с выходом генератора опорной частоты: .один непосредственно, а второй через второй делитель частоты, причем управляющий вход

.третьего ключа связан со входом усилителя и выходом третьего элемента совпадения, один из входов которого связан с четвертым выходом распределителя импульсов, а второй через первый инвертор и логический элемент со вторым выходом второго счетчика, управляющий вход четвертого ключа соединен с выходом второго элемента совпадения, один из входов которого подключен к третьему выходу распределителя импульсов, а второй вход чере второй инвертор - к выходу первого элемента совпадения.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Импульсный стабилизатор содержит регулирующий элемент 1, преобразователь 2 напряжения с фильтром, установленный на выходе регулирующего элемента, импульсный преобразователь 3, усилитель 4, генератор 5 опорной частоты, подключенный к делителям 6 и 7 частоты, распределитель 8 импульсов, реверсивные счетчики 9 и 10, логический элемент 11, инвертор 1.2, элементы 13, 14 и 15 совпадения, клточи 16-19, инвертор 20.

Устройство раб.отает следующим образом.

Напряжение через регулирующий элемент 1 поступает на вход преобразователя 2 напряжения с фильтром и далее поступает на вход импульсного преобразователя 3, который осуществляет преобразование выходного напряжения в .частоту. Сигнал с выхода импульсного преобразователя 3, который представляет собой импульсы, следующие с частотой f „ KU-.,.. с высокой точ11 коЬ1л

ностью/ соответствугацей значению выходного напряжения, через ключ 16 поступает на реверсивный счетчик 9. Импульсы с генератора 5 опорной частоты через делитель б частоты и дале через распределитель 8 импульсов поочередно открывают ключи 17, 16, 19, 18. В установившемся режиме работы в реверсивном счетчике 9 до открывайияклгача 17 хранится число N. При открывании ключа 17 в реверсивном счетчике 9 записывается количество импульсов Ngi f bt , где &t время,в течение которого открыт ключ 17. За время л1 , в течение которого открыт клоч 16, из реверсивного счетчика 9 считываотся импульсы, поступившие от импульсного преобразователя 34 - fnp йц .

в принципе At и Atj могут быть не равны, но в номинальном режиме, когда Ugyj, соответствует требуемой величине, должно обеспечиваться равенство Ngj и, следовательно,

пр оп 1 этом в реверсивном счетчике 9 остается число N.

В следующий интервал времени at- , который соответствует третьему выходу распределителя 8 импульсов и выбирается большим, чем а t и at., происходит запись в реверсивный счетчик 10 от нулевого исходного состояния.

Когда в реверсивном счетчике 10 запишется число импульсов, равное числу импульсов, записанных в реверсивном счетчике 9, т.е. N М, срабатывает элемент 13 совпадения, инвертор 20 отпускает элемент 14 совпадения и ключ 19 закрывается.

Время записи в реве рсивном счет Wo

чике 10 равно t,

, причем

АП 3

ion

В остальную часть интервала времени U t, импульсы в реверсивный счетчик 10 не поступают, В интервале времени at (4-е положение распределителя 8 импульсов) происходит считывание числа М из реверсивного счетчика 10 до нулевого исходного состояния.При достижении этого состо яния срабатывает логический элемент 11, выключается инвертор 12, закрывается элемент 15 совпадения, закрывается ключ 18 , импульсы на вход реверсивного счетчика 10 не поступают Затем цикл работы распределителя повторяется.

Время одного цикла Т ,,4Одновременно

с ключом 18

+utj+ut4

сигналом от элемента 15 совпадения открыт усилитель 4 и, следовательно регулируняций элемент 1. Время, в течение которого открыт регулирующий элемент 1Т g , где fj - частота импульсов на вьжоде делителя 7 частоты. . .

Поскольку именно интервал at, является рабочим для регулирующего элемента, он выбирается большим чем ut, atj, того, чтобы время счит Зыло больше Т , вводится делитель 7 частоты, т.е. считывание с реверсивного счетчика 10 производится с более низкой частотой. Если выходное напряжение Ua.,.. меня-DblX

ется, то меняется fj,p . Например, при увеличении и соответственно увеличивается f „ и появляется разность п- прСледовательно, за один цикл число N в реверсивном счетчике 10 уменьшится на а N . Поэтому время С;., в течение которого открыт регулирующий элемент, ..уменьщится и, следовательно, уменьшится U...,. Тем самым

DOi ,

Обеспечивается стабилизация ид,,, . ,В течение нескольких циклов в ревер

сивном счетчике 9 установится новое число Ng, отличное от N , но величии„... останется прежней с погрешна

вых

ностыо дискретности.

fno . ., , const

и

SblVkix -2

Если вместо сигнала генератора опорной частоты в устройство подавать сигнал.Е виде импульсов с меняющейея частотой, то устройство работает как прецизионный преобразователь частота-напряжение, при этом

выполняется соотношение N.

ПР Ofi

следовательно, по-прежнему U

At-i

но в данном случае часon

тота f - переменная.

В предлагаемом устройстве повьвие-. на точность по сравнению сз существующими устройствами за счет устранения статической ошибки, В известном устройстве при изменении входного напряжения имеется статическая ошибка (dUgy ) ст. Поскольку управление элементом осуществлялось по разностной частоте л f fj,p - f, , то при изменении входного напряжения Ug возникала статическая ошибка по частоте tfAf cPUg .

Так, например, если U изменяется на ±20%, а af 0,01 f , то cfaf ±20.% и (cfUg,)cT tO,2%.

В предлагаемом устройстве ошибка обусловлена прежде всего выбранными значениями .N , . NQ и может быть значительно уменьшена. Так, если N - 510, то ошибка в один импульс соответствует погрешности в 0,02%. 1Кроме того, преимуществом преобразующего устройства является возможность использования общих цифровых устройств при использовании преобразующего устройства в цифровой системе автоматического регулирования-.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор, содержащий усилитель, подключенный выходом

ко входу регулирующего элемента, установленного на входе преобразователя напряжения с фильтром, выход которого соединен со входом преобразователя частоты, генератор опорной частоты, .связанный с первым делителем частоты, два реверсивных счетчика и ключевой элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации, введен второй делитель частоты, два инвер0тора, распределитель илотульсов, три ключевых элемента и три элемента сов падения, входы первых из них соединены с выходами двух реверсивных счетчиков, входы первого из которых

5 связаны с выходами преобразоватеяя частоты и генератора опорной частоты через первые два элемента,, управляющие входы которых подключэ.ны к первым двум выходам распределите0ля импульсов, а его вход соединен с i выходом первого делителя частоты, входа второго реверсивного счетчика через третий и четвертый ключевые элементы связаны с выходом генератора опорной частоты; один непосредст5венно, а второй через второй делитель частоты, причем управлятощий вход третьего ключа рвязан со входом усилителя и выходом третьего элемента совпадения, один из входов кото0рого связан с четвертьм выходом распределителя импульсов, а второй через первый инвертор и логический элемейт со вторь® выхойСФч второго счетчика, управлякяций вход четвертого

5 ключа соединены с выходом второго элемента совпадения, один из входов которого подключен к третьему выхоЛУ распредели геля импульсов, а второй через второй инвертор к вы0ходу первого элемента совпадения.

источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 292148, кл. G 05 F 1/56, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР

5 373712, кл. G 05 F 1/56, 1973.

3.Авторское свидетельство СССР № 450145, кл. G 05 F 1/56, 1974,