Стабилизатор постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК G05F1/56 

(St) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

I .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным источникам тока и может быть использовано для питания различной радиофизической аппаратуры.

Известны стабилизаторы постоянного тока.

Первое из известных устройство содержит включенный последовательно в выходную шину регулирующий элемент, ,0 усилитель постоянного тока, Входом соединенный с выходом сравнивающего элемента, к одному входу которого подключен зпдатчик опорного сигнала, а к другому входу - выход с fj датчика тока DlНедостатком устройства является то, что наличие S-образной выходной характеристики чувствительного элемента обуславливает усложнение систе- 2о мы регулирования и стабилизации тока. Недос1Гатком является также наличие аналогового сравнения с опорным сигналом, .усиления с помощью УПТ

что вводит дополнительные погрешности, включающие в себя температурный и временной дрейф УПТ, погрешность преобразования опорного кода от ЭВМ, в аналоговый сигнал и погрешность аналогового сравнения опорного сигнала с датчика тока. Все это снижает стабильность работы стабилизатора. Кроме того аналоговое преобразование сигналов с датчика тока чувствительно к наличию магнитных и электрических полей помех, что.требует тщательного выполнения монтажных соединений и электростатического и магнитного экранирования, что приводит в целом к усложнению устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, включенный между одной входной клеммой и одной из клемм для подключения нагрузки, другая клемма из которых соединена с другой входной клеммой. 39 управляющий вход регулирующего элемента подключен к выходу первого циф роаналогового преобразователя, вход которого.соединен с выходом узла сравнения, включающего установочный, суммирующий и вычитающий входы, датчик тока, состоящий из двух магнитных сердечников, набранных из отдельных ферромагнитных колец различного диаметра, каждый из которых охватывает выходную шину, одной обмотки компенсации, двух обмоток возбуждения, и двух выходных обмоток, причем обмотки возбуждения соединены последовательно-встречно и подключены к источнику возбуждения, и второй цифроаналоговый преобразователь , выход которого подключен к управляющему входу источника эталонного тока 2. Этот стабилизатор обладает следую щими недостатками. Выставляемый и затем стабилизируемый ток нагрузки О может принимат только дискретные значения, определяемые шагом измерительного преобразователя - m п, где тип - число колец точного и грубого измерительного преобразователя, что в значительной мере создает определенные неудобства применения сгабил агора постоянного тока. Чувствительность и точность работы такого стабилизатора определяется одним квантом датчика тока. Целью изобретения является и расширение функциональных возможностей, а также увеличения чувствительности и точности работы устройства. Поставленная цель достигается тем что в датчик тока введены две дополнительные обмотки, включенные последовательно встречно и соединенные с введенным управляемым источником тока, а выходные обмотки подключены к соответствующим введенным блокам фор мирования стандартных импульсов, выходы которых подключены к суммирующе му и вычитающему входам узла сравнеOWnrl I CinjlH -- J «j r-vv t-ii-t j .« соответственно, установочный вхо ния которого соединен с установочным вхо дом второго цифроаналогового преобразователя, кроме того, в датчик тока введена вторая обмотка компенсации, при этом обмотки компенсации со динены последовательно-согласно и подключены к выходу источника эталон ного тока. На фиг. 1 показана принципиалы ай схема стабилизатора; на фиг. 2 - выходная характеристика датчика тока (а) и зависимость индукции ферромагнитного кольца от напряженности внешнего магнитного поля (б). Стабилизатор постоянного тока состоит из питающего источника 1 постоянного напряжения, в выходную щину которого включен регулирующий элеMeHt 2, первого цифроаналогового преобразователя 3, выходным зажимом соединенного с управляющим входом регулирующего элемента 2, а входным зажимом с узлом t сравнения, на один из входов которого подается сигнал уставки, а на Другой вход сигнал с датчика 5 тока, включенного в цепь для подключения нагрузки 6 и выполненного в виде двух магнитных сердечников 7 и 8; набранных из отдельных ферромагнитных колец различного диаметра, каждый из кот-орых охватывает шину со стабилизирующим током и содержит обмотки компенсации, 9 и 10, обмоткивозбуждения 11 и 12 и выходные обмотки 13 и 1. Обмотки компенсации 9 и 10 соединены последовательно-согласно и подключены к исто.чнику 15 .эталонного тока соединенному управляющим входом с выходом второго цифроаналогового преобразователя 1б, обмотки возбуждения соединены последовательно-астречно и подключены к источнику 17 возбуждения. В датчик 5 тока дополнительно введены обмотки регулирования чувствительности 18 и 19, которые включены последовательно-встречно и соединены с управляемым источником 20 тока. Выходные обмотки 13 и И подключены к блокам 21 и 22 формирования стандартных импульсов, входы которых подключены к суммирующему и вь(.читающему входам узла сравнения, выполненного в виде реверсивного счетчика f4 импульсов, установочный вход которого соединен с установочным входом второго цифроаналогового пре,-t f образователя 16, а Выход подключен к входу первого цифроаналогового преобразователя 3. Устройство работает следующим образом. Источник ,17 возбуждения устанавливает сердечники 7 и 8, набранные из отдельных ферромагнитных колец из материала с прямоугольной петлей гистерезиса в исходное состояние, причем все кольца в сердечнике 7 ус танавливаются в попожение, соответствующее +В (фиг. 2 б), а кольца се дечника 8 в положение -В, за счет встречного включения обмоток 11 и . 12 возбуждения, относительно измеря мого и стабилизируемого тока Зц . R рабочем режиме поступает сигнал опор ной величины на цифроаналоговый пре образователь (ЦАП)6 и реверсивный счетчик , при этом ЦАП-16 задает источнику 15 эталонного тока рабочую точку стабилизации, соответствующую уровню опорных ампер-витков. Выход реверсивного счетчика соединен со входом ЦАП-3, который грубо задает заданное значение то ка в нагрузке 6. При равенстве изме ряемых и опорных ампер-витков с датчика 5 тока, нет сигналов (с выходных обмоток 13 14 ), так как кольца сердечников 7 и 8 находятся в состояниях заданных источников 17 возбуждения. При существовании разбаланса (ьЗ) сравниваемых и опорных ампер-витков магнитное поле разбалан са в сердечниках 7 и 8 убывает по гиперболе (Н ДЭ/21Гг) от центра к краям и происходит перемагничивание ферромагнитных колец этим полем последовательно от центра сердечника К его краям, при этом число перемаГн ченных колец пропорционально амплитуде разбаланса, знак разбаланса ука зывает сам сердечник, например, при уменьшении перемагничиваются кольца сердечника 7, а при увеличении - сер дечника 8. В результате воздействия поля возбуждения от источника 17 сердечники, перемагниченные полем разбаланса, перекидываются в исходное состояние, в этом случае на одной из обмоток V3 или 1 (в зависимости от знака разбаланса) появляется пачка импульсов, число импу)1ьсоа в пачке соответствует величине разбаланса, а обмотка, с которой он появляется, его знаку. Эти импульсы подаются в зависимости от знака рассогласования на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика k импульсов/меняя заложенный в него код в сторону,, компенсирующую рассогласование измеряемых и опорных ампер-витков.Код с помощью ЦАП-3 пре образуется в регулирующее воздействие, управляющее элементом 2 регулирования. Точность регулирования такого стабилизатора составляет 1 квант, напряженность магнитного поля, необходимая для переведения кольца с наименьшим диаметром из одного состояния (+Bv) в другое (-В1)Г Для увеличения чувствительности и относительной точности измерения и стабилизации тока вводится подмагничивание ферромагнитных колец сердечников 7 и 8 с помощью дополнительного источника 20 постоянного тока(фиг.2б). Постоянные ампер-витки,создаваемые этим источником направлены в сторону, облегчающую перемагничивание 1-го кольца магнитным полем разбаланса, в этом случае необходима меньшая напряженность магнитного поля, перекидывающая сердечник 1-го кольца в противоположное состояние. Ток источника 20 создает аМпер-витки,недоDTaTOMHbie для перемагнйчивания 1-ого кольца сердечника, тем самым уменьпая ампер-витки небаланса, вызывающие его перемагничивание. Источник тока 20 может управляться в случае работы стабилизатора в широком диапазоне стабилизируемых токов от ЦАП-12, при этом для сохранения относительной точности значение ампер-витков,задаваемое источником 20, должно увеличиваться с уменьшением величины .Стабилизируемого тока, сохраняя постоянной величину относительной точности стабилизации во всем диапазоне, кроме того, это сохраняет оптимальным соотношение сигнал-шум для датчика 5 тока. Напряжение с обмоток 13 и }k имеет непрямоугольную форму, кроме того, вследствие разброса характеристик колец, импульсы могут различаться по амплитуде. Для перевода их в прямоугольную стандартную форму используются блоки 21 и 22, преобразующие колоколообразные импульсы в прямоугольные, кроме того, эти блоки согласуют выход датчика 5 тока с входами реверсивного счетчика импульсов k. В качестве таких устройств может применяться, транзисторный прерыватель, управляемый с обмоток 13 и 11. Формула изобретения Стабилизатор постоянного тока, сог держащий регулирующий элемент, включенный между одной входной клеммой и одной из клемм для подключения нагрузки, другая клемма из которых соединена с другой входной клеммой, управляющий вход регулирующего элемента подключен к выходу первого цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом узла сравнения, включающего установочный, суммирующий и вь;читающий входы, датчик тока, состоящий из двух магнитных сердечников, набранных из отдельнь х ферромагнитных колец различного диаметра, каждый из которых охватывает выходную шину, одной обмотки компенсации, двух обмоток возбуждения и двух выходных обмоток, причем обмотки возбуждения соединены последовательно-встречно и подключены к источнику возбуждения, и второй цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к управляющему входу источника эталонного тока, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и увеличения чувствительности и точности работы устройства, в датчик тока введены две дополнительные обмотки, включенные последовательно-встречно и соединенные с введенным управляемым источником тока, а выходные обмотки подключены к соответствующим введенным блокам формирования стандартных импульсов, выходы которых подключены к суммирующему и вычитающему входам узла сравнения соответственно, установочный вход которого соединен с установочным входом второго цифроаналогового преобразователя, кроме того, в датчик тока введена вторая обмотка компенсации, при этом обмоТки компенсации соединены последовательносогласно и подключены к выходу источника эталонного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2,Авторское свидетельство СССР, по заявке tr 2776323/07, 1979.