Управляемый стабилизированный источник постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК G05F1/54 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при электроснабжении, например, электромагнитных систем управления СВЧ устройствами .

Известен стабилизированный источник постоянного тока, содержащий резонансный элемент (дат1чик ядерного магнитного резонанса), управляемый магнитным полем электромагнита, катушка которого включена в выходную цепь источника последовательно с нагрузкой, генератор опорной частоты, выход которого соединен с одним из входов синтезатора частот, связанного по другому входу с упомянутым резонансным элементом, преобразователь частотной расстройки в корректирующий сигнал, вход которого подключен к выходу синтезатора частот, а выход к управлякицему входу регулирующего элемента источника 1.

Недостаток устройства определяется низкой стабильностью выходного тока, вызванной температурной нестабильностью электромагнита. Кроме того, устройство характеризуется значительной сложностью, обусловленной наличием в общей конструкции ответственного синтезатора частот.

Наиболее близким по технической .сущности к предлагаемому является управляемый стабилизированный источник постоянного тока, содержащий ферритовый опорный резонатор, один из входов которого подключен к выходу опорного генератора гармоник, а другой вход - к выходу модуляционного генератора, основной регулируемый источ10ник тока, выход которого через основную катушку ферритового опорного резонатора соединен с выводами для подключения нагрузки, дополнительный регулируемый источник тока, в выходную

15 цепь которого включена дополнительная катушка ферритового опорного резонатора, цифро-аналоговый преобразователь, общий выход которого, соответствующий всей совокупности разрядов,

20 подключен к установочному входу основного регулируемого источника тока, а частный выход, соответствующий младшим разрядом, к установочному .входу дополнительного регулируемого источ25ника тока, канал формирования регулирующего сигнала, состоящий из-амплитудного детектора, вход которого соединен с выходом ферритового опорного резонатора, фильтра нижних час30тот, выход которого подключен к управляющему входу основного регулируемого источника тока, и фазочувствительного усилителя, включенного между амплитудным .детектором ,и фильтром нижних частот и связанного по ОПОРНОМУ входу с выходом модуляционкого генератора 2. В устройстве точность установки и стабильность выходного тока тем выше чем меньше интервал изменения тока, соответствующий единице старшего раз ряда, т.е. чем большее число рабочих гармоник опорного генератора используется для стабилизации тока в задан ном динамическом диапазоне выходных токов. Достаточно просто реализуются опорные генераторы, число рабочих гармоник составляет 10-20. Дальнейшее увеличение числа гармоник резко повышает сложность реализации опорного генератора и, кроме того, ужесточает требования к конструкции ферритового опорного резонатора, а также точности цифро-аналогового пре образования и регулирования источников тока в процессе настройки ферритового опорного резонатора на частот выбранной рабочей гармоники. Цель изобретения - повышение точности установки и стабильности вькрд .ного тока без существенного усложнения подобного устройства. Поставленная цель достигается тем что в управляемый стабилизированный источник постоянного тока, содержащий ферритовый опорный резонатор, один из входов которого подключен к выходу опорного генератора гармоник, а другой вход - к выходу модуляционного генератора, основной регулируемый источник тока, вьзход которого через основную катушку . ферритового опорного резонатора соединен с выводами для подключения нагрузки, дополнительный регулируемый источник тока, в выходную цепь которого включена дополнительная катушка ферритового опорного резонатора, цифро-аналоговый преобразователь, общий выход которого, соответствующий всей совокупности разрядов, подключен к установочному входу основного регулируем го источника тока, а частый выход, соответствующий мпаддим разрядам, к установочнс 4у входу дополнительного регулируемого источника тока, канал формирования регулирующего сигнала, состоящий из амплитудного детектора, вход которого соединен с выходом фер ритового опорного резонатора, фильтр нижних частот, выход которого подклю чен к управляющему входу основного регулируемого источника тока, и Фазочувствительного усилителя, включен ного между амплитудным детектором и фильтром нижних частот и связанного по опорному входу с выходом модуляционного генератора, введены второй ферритовый опорный резонатор, снабженный только одной катушкой, и второй канал формирования регулирующего сигнала, идентичный первому одноименному каналу, причем входы второго ферритового опорного резонатора-подключены к выходам опорного генератора гармоник и модуляционного генератора, его катушка соединена последовательно с дополнительной катушкой первого ферритового опорного резонатора, а второй канал формирования регулирующего сигнала включен между выходом второго ферритового опорного резонатора и управляющим входом дополнительного регулируемого источника тока. На чертеже приведена функциоаальная схема управляемого стабилизированного источника постоянного тока. Устройство содержит ферритовые опорные резонаторы.1 и-2, входы которых подключены к выходам опорного генератора 3 гармоник и модуляционного генератора.4. Каждый ферритовый опорный резонатор представляет собой электромагнит, в рабочем зазоре которого установлены ферритовая монокристаллическая сфера, например из желеэоитриевого граната, с элементами связи соо входом и выходом (ЖИГ резонатор) и модуляционная катушка. В состав устройства входят также основной 5 и дополнительный 6 регулируемые источники тока, управляющие входы которых через соответствующие каналы формирования регулирукидих сигналов соединены с выходами ферритовых опорных резонаторов 1 и 2.Первый канал состоит из амплитудного детектора 7, фазочувствительного усилителя 8 и фильтра 9 нижних частот, а второй канал из амплитудного детектора 10, фазочувстрительного усилителя 11 и фильтра 12 нижних частот. Опорные входы фазочувствительных усилителей 8 и 11 подключены к выходу модуляционного генератора: 4. Выход основного регулируемого источника 5 тока через основную катушку 13 ферритового опорного резонатора 1 соединен с выходами для подключения нагрузки 14. в выходную цепь дополнительного регулируемого источника б тОка включены последовательно соединенные катушка l5 ферритового опорного резонатора 2 и дополнительная катушка 16 ферритового опорного резонатора 1. В устройстве предусмотрен, кроме того, цифро-анёшоговый преобразователь 17, общий выход которого, соответствующий всей совокупности разрядов, подключен к установочному входу основного регулируемого источника 5 тока, а частный выход, соответствующий младшим разрядам, к установочному

входу дополнительного регулируемого источника 6 тока. Максимальное значение как кода старших разрядов, так и кода младших разрядов в цифро-аналоговом преобразователе 17 равно

числу, на единицу меньшему числа рабочих гармоник опорного генератора 3 Отношение величины шага перестройки (по частоте) ферритового опорного .резонатора 2 к величине шага перестройки ферритового опорного резонатора 1 по дополнительной катушке (без учета основнс катушки) равно числу рабочих гармоник генератора 3, а дискреты перестройки ферритового опоного резонатора 1 как по основной, так и по дополнительной катушкам одинаковы, но противоположно направлены ри использовании на вхоле устройства двоично-десятичного кода, наиболее удобно выбирать число рабочих гармоник генератора 3, равным 10. При этом код мпадашх разрядов и код старших разрядов цифро-аналогового преобразователя. 17 изменяются от С до 9, а всего обесЯтечивается 100 дис кретных значений выходного тока.

Устройство работает следукедим образом.

При HyjiieeOM коде на входе цифроаналогового преобразователя 17 в вы.ходных цепях регулируемых источников 5 и 6 тока действу1Ьт начальные токи, при которых оба ферритовых резонатора 1 и ,2 настроены на первую рабочую гармонику опорного генератора 3. При изменении кода младших разрядов резонатор 2 поочередно настраивается на рабочие гармоники генертора 3 в соответствии с кодом младших разрядов, а резонатор 1 остается настроенным на частоту первой гармо-г , поскольку в его основной катушке 13 действует выходной ток, изменения которого компенсируют изменения тока в дополнительной к&тушке 16. При величине входного кода, равной 10,резонатор 2 настраивается снова на первую гармонику, а резонатор 1 оказывается настроенное уже на гармонику генератора 3. Аналогично происходит перестройка резонатора 2 с гармоники на гармонику генератора 3 в соответствии с изменением кода младших разрядов и такими же шагами по частоте происходит перестройка резонатора I при изменении кода старших разрядов. Таким образом, при изменении цифрового кода в цифро-аналоговст преобразова теле 17 от О до 99 выходной ток источника 5, ЯВЛЯЮЩИЙСЯ и выходным тоJKOM устройства, изменяется ступенчато от начгшьной до конечной величины в соответствии с цифровым кодом, принимая 100 дискретных значений. При каждом значении тока камдый из резонаторов 1 и 2 настраивается на одну из рабочих га:рмоник опорного генератора 3. Крутизна перестройки по частоте резонатора 2, как нетрудно заметить, в п раз больше крутизны перестройки резонатора 1 (п - число гармоник опорного генератора 3). Вследствие погрешностей цифро-аналогового преобразователя 17 и источников 5 и б тока настройка ферритовых опорных резонаторов на гармоники генератора 3 может неточной, причем допустимая ошибка в пересчете на частоту может достигать почти половины частичного инвертора между гармониками. Точная настройка ферритовых опорных резонаторов 1 и 2 на гармоники ОПОЕЖОГО генератора 3 осуществляется замкну тыми кольцами автоматического регулирования.

Каждое из двух колец обратной связи воспринимает kaчaния частоты настройки соответствукадего ферритового i опорного резон тора с частотой модуляционного генератора 4, вызываемые наложением магнитного поля 1модуляционнпй катушки резонатора на магнитное поле его электромагнита и амплитудной модуляции сигнала опорного генератора гармоник 3, проходящего через резонатор с частотой, например, первой армоиики. Амплитуда и фаза огибшощей амштууаяо- одупнрованного сигнала зависит от величины и знака расстройки по частоте меж ду Гсфмоиикой генератора 3 и данным резонатором. Продетектироваиный амплитyJШ)Ым детекторсж 7 (10) сигнал поступает в фазочувствительный усилитель 8 (II), где он усиливается и сравнивается по фазе с сигналом модуляционного гейератора 4. В результате этого на выходе Фазочувствительного усилителя 8 (11) имеет место напряжение рассогласования, постоянная составляющая которого по величине |И знаку соответствует частотной рас;стройке между данным резонатором и ;гармовикой опорного генератора 3. Напряжение рассогласования с выхода .фазочувствитель юго усилителя 8 (11) через фильтр нижних частот 9 (12) поступает на вход регулируемого источника 5 (6) тока и вызывает изменение выходного тока, обеспечивающее в конечном счете уменьшение частотной расстройки до некоторой остаточной величины.

Эффективность предложенного управ ляемого стабилизированного источника .постоянного тока проявляется в тем, что число высокостабильных значений выходного тока, -стабилизированных с помощью генератора гармоник 3, увеличивается в число pa3j равное числу рабочих гармоник. Так, например.

при использовании 10 гармоник обеспечивается 100 точных .значений выходного тока.

Таким образом, точность установки и стабильность выходного тока оказываются примерно на порядок большими, чем у известных устройств подобного назначения.

Формула изобретения

Управляемый стабилизированный источник постоянного тока, содержащий ферритовый опорный резонатор, один из входов которого подключен к выходу опорного генератора гармоник, а другой вход - к выходу модуляционного генератора, основной регулируекый источник тока, выход которого через .основную катушку ферритового опорного резонатора соединен с выводами для подключения нагрузки,дополнительный регулируемый источник тока,в выходную цепь которого включена дополнительная катушка ферритового опорного резонатора, цифро-аналоговый преобразователь, общий выход которого, соответствующий всей совокупности разрядов, подключен к установочномувходу основного регулируемого источника тока, а частотный выход, соответствующий младшим разрядам, к установочному входу дополнительного регулируемого источника тока, канал формирования регулирующего сигнала, состоящий из амплитудного детектора.

вХод которого соединен с выходом ферритового опорного резонатора, фильтра нижних частот, выход которого подключен к управляющему входу основного регулируемого источника тока, и фазочувствительного усилителя, включенного между амплитудным детектором и фильтром нижних -частот и связанного по опорному входу с выходом модуляционного Генератора, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повыления точности установки и стабильности выходного тока, в него введены второй ферритовый опорный резонатор, снабженный только одной катушкой, и

второй канал формирования регулирующего сигнала, идентичный первому одноименнетлу каналу, причем входы второго ферритового опорного резонатора подкЛочены к выходам опорного генератора гармоник и модуляционного генератора, его катушка соединена последовательно с дополнительной катушкой первого ферритового опорного резонатора, а вторюй канал формирования

регулирукядего сигнала включен между выходом второго ферритового опорного резонатора и управляющим входом дополнительного регулируемого источника тока.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 327461, кл. G 05 F 1/22, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2942360/24-07,

кл. G 05 Р 1/54, 1980.

Ч/УУУ wNy у Ф