Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для ступенчатого регулирования переменного напряжения при питании радиотехнических устройств. Цель изобретения - повыше .ние надежности. Изменение напряжения на выходе осуществляется за счет изменения числа включенных в работу регулировочных секций 3.1-З.п и 3.1 - З.п соответственно первой и второй части вторичной обмотки трансформатора 1. Первая и вторая части вторичной обмотки включены параллельно через дроссель 6, Алгоритм управления ключевыми элементами 4. 1 -4. п; 4,1 -4 . п и 5.5 , заданный блоком управления 1 1 , обеспечивает изменение числа витков каждой из частей вторичной обмотки при разомкнутом соответствующем ключевом элементе 5,5 . При упомянутом порядке переключения ключевых элементов исключается появление ложных выбросов напряжения на выходе в процессе перехода от одного уровня выходного напряжения к другому, за счет чего достигается поставленная цель. 2 ил., 3 табл. с € (Л Q| JL ..

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11.

А1 (5l)4 Н 02 Z 5 1?

Ф.п

Хп

I .l

I !

8 i Лик l

Эл

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3997283/24-07 (22) 29.12,85 (46) 30.04.87. Бюл, У 16 (7?) Э. И. Петруневич (53) 621,314.2(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 413468, кл. G 05 F 1/14, 1974.

Патент С1!1А У 3978395, кл. 323-43, 0 05 Р 1/14, 1976. (54) РЕГУЛИРУЕК1И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ (» ) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для ступенчатого регулирования переменного напряжения при питании радиотехнических устройств. Цель изобретения — повышение надежности. Изменение напряжения на выходе осуществляется за счет изменения числа включенных в работу ре1 гулировочных секций 3,1-3,п и 3.1

З.II соответственно первой и второй части вторичной обмотки трансформатора 1, Первая и вторая части вторичной обмотки включены параллельно через дроссель 6, Алгоритм управления ключевыми элементами 4,1-4.п; 4,1 -4.п

/ и 5,5, заданный блоком управления

11, обеспечивает изменение числа витков каждой из частей вторичной обмотки при разомкнутом соответствующем

f ключевом элементе 5,5 . При упомянутом порядке переключения ключевых элементов исключается появление ложных выбросов напряжения на выходе в процессе перехода от одного уровня выходного напряжения к другому, за счет чего достигается поставленная цель, 2 ил., 3 табл.

1307515

Изобретение относится к электро-, технике и предназначено для ступенчатого регулирования переменного напряжения при питании радиотехнических устройств, 5

Цель изобретения — повьш/ение надежности.

На фиг. 1 представлена структурная схема силовой части устройства; на фиг, 2 — структурная схема блока управления.

Устройство содержит трансформатор

1, подключенную к сети первичную обмотку 2, вторичную обмотку 3, состоящую из двух одинаковых частей, каждая из которых выполнена в виде регу/ лировочных секций 3.1-3.n è 3.1 -З,п, / / ключевые элементы 4.1-4.п и 4,1 -4,п, первый и второй дополнительные ключе/ вые элементы 5 и 5, дроссель 6, 20 средняя точка 7 которого соединена с первым выходным выводом 8, общий провод 9, соединяюший выводы первых регулировочных секций и подключенный к второму выходному выводу 10, блок

11 управления, включающий источник 12 опорного напряжения, первый и второй генераторы 13 и 14 одиночного импульса, первый, второй и третий триггеры

15, 16 и 17, генератор 18 тактовых 30 импульсов, восьмиразрядный двоичный счетчик 19, дешифратор 20 с импульсным входом считывания информации, первый и второй реверсивные счетчики

21 и 22, компаратор 23 кодов, элемент 35

И 24, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ 25 — 29, ключ

30, переключатель 31, установочные ключи первой группы 32.1-32,п устаHoBочHb1c. ключи Второй группы 33 1 4р

33.п, выходы 34. 1-34.п первого и выходы 35.1-35,п второго реверсивных счетчиков 21 и 22, подключенные к управляющим входам ключевых элементов

4,1-4.п и 4.1 -4,п,. выходы 36 и 37 45 триггеров 16 и 17, подключенные к управляющим входам дополнительных клю-

/ чевых элементов 5 и 5 соответственно.

Регулировочные секции 3.1-3.п и gp

3,1 -З.г., имеют число витков, соответствук1щее закону двоичного ряда:

1, 2, 4, 8 ° При подаче переменного напряжения на первичную обмотку 2

I трансформатора на регулировочных сек- 55 циях обеих частей вторичной обмотки о наводятся напряжения: 2 lJ; 2 IJ. ° ., 2 U, где U — напряжение единичной ступени регулирования.

Возможны два различных режима работы устройства: плавное повышение выходного напряжения от заданного нижнего предельного значения до верхнего; плавное понижение выходного напряжения от верхнего до нижнего заданных предельных значений.

В первом режиме устройство работа— ет следующим образом, Установочные ключи первой группъ1

32.1-32.п устанавливают в положение, соответствующее двоичному коду нижнего, а установочные ключи второй группы 33.1-33.п — в положение, соответствующее двоичному коду верхнего пределов регулирования выходного напряжения. Ключ 30 устанавливается в положение "0 Разомкнуто, если значение нижнего предела регулирования четное, и в положение "2" "Замкнуто" при нечетном значении этого предела.

Переключател:ь 31, выполненный двухвходовым, устанавливается в положение Т. Опорный уровень напряжения от ис.точника !2 опорного напряжения через замкнутый ключ 30 и соответствующие требуемым уровням напряжения установочные ключи первой и второй групп 32 и 33 поступает на установочные входы l,п реверсивных счетчиков

21 и 22, первый входной канал компаратора 23 кодов и установочный вход

11 /t

2 восьмиразрядного двоичного счетчика 19. Для определенности положим, что нижним пределом изменения выходного напряжения является "0 .

Процесс плавного повьш1ения выходного напряжения в этом случае иллюстрируется табл. 1, где !!/, — напряжение регулировочных секций 3,1-3.п; напряжение регулировочных сек/ / цйй 3,1 -З.n ; U „ — выходное напряжение.

С помощью генератора 13 одиночного импульса все логические схемы устройства устанавливаются в исходное состояние. При этом восьмиразряцный двоичный счетчик 19, двоичные реверсивные счетчики 21 и 22 и триггер 15 устанавливаются в состояние "0", триггеры 16 и 17 — в состояние "1", ключевые элементы 4,1-4,п и 4,! — 4,п

/ / разомкнуты, дополнительные ключевые

/ элементы 5,5 замкнуты, напряжение на выходе устройства равно О, После срабатывания генератора 14 триггер 15 устанавливается в состояние " 1", р азрешая прохождение импуль3 13075 сов от генератора 18 через схему И 24 на счетный вход восьмиразрядного двоичного счетчика 19 и импульсный вход считывания информации дешифратора 20.

Предполагается, что все счетчики в схеме построены на счетных триггерах с внутренней задержкой (переключение разрядов происходит после окончания счетноrо импульса).

Первый импульс входной последова- 10 тельности формирует импульсный сигнал на выходе "О" дешифратора 20. Этот сигнал, проходя через схему ИЛИ 25 и переключатель 31, поступает на счетный вход сложения реверсивного счет- !5 чика 21. После окончания счетного импульса восьмиразрядный счетчик 19 и реверсивный счетчик 21 переключаются в состояние "1". Сигнал с выхода 34.1 поступает на управляющий вход ключе- 2р ваго элемента 4,1, вызывая его срабатывание, В результате замыкания ключевого элемента 4,1 напряжение 1!, о будет равным 2 U. Поскольку напряжение U< по-прежнему остается равным О, 25 то по окончании первого такта работы выходное напряжение устройства U „

= U/2, Второй импульс входной последовательности формирует импульсный сиг- 30 нал на выходе "1" дешифратора 20, Последний, проходя через схему ИЛИ

26 и переключатель 31, поступает на счетный вход сложения реверсивного счетчика 22. По окончании счетного импульса восьмиразрядный двоичный счетчик 19 переключается в состояние

"2", а реверсивный счетчик 22 — в состояние "1". Сигнал с выхода 35,1 вызывает срабатывание ключевого эле — 4p мента 4.1 . Соответственно напряжеI ние 1! =? Т! и 11,„=2 U.

Итак повышение выходного напряжео ния от О до 2 U происходит за два такта работы устройства, 45

В третьем такте импульсы с выхода

"2" дешифратора 20 переводят триггер

16 в состояние "0", сигнал с выхода

36 размыкает ключевой элемент 5, восьмиразрядный двоичный счетчик 19 переключается в состояние "3", напряжения Ц Пв Пвь х

В четвертом такте импульс с выхода "3" дешифратора 20 переводит ре версивный счетчик 21 в состояние "2", восьмиразрядный двоичный счетчик 19 переключается в состояние "4". Сигналами с выходов 34,1 и 34.2 размыкает15 4 ся ключевой элемент 4.1 и замыкается ключевой элемент 4.2. Однако, поскольку дополнительный ключевой элемент 5 в этот момент времени разомкнут, то, в отличие от прототипа, при любом разбросе по времени срабатывания ключевых элементов выбросов выходного напряжения не гроисходит и

Пвых остается равным 2 1;.

В пятом такте импульс с выхода "4" дешифратора 20 устанавливает триггер

16 в состояние "1", сигнал с выхода

36 замыкает дополнительный ключевой элемент 5, восьмиразрядный двоичный счетчик 19 переключается в состояние

"5". При этом

В шестом такте импульс с выхода

"5" дешифратора 20 переводит триггер

17 в состояние "О", Сигнал с выхода

37 размыкает дополнительный ключевой ( элемент 5, восьмиразрядный двоичный счетчик 19 переключается в состояние

1 А å вых

В седьмом такте импульс с выхода

"6" дешифратора 20, проходя через схему ИЛИ 26 и переключатель 31, переводит реверсивный счетчик 22 в состояние "2". Управляющие сигналы с выходов 35,1 и 35.2 размыкают клюI чевсй элемент 4.1 и замыкают ключевой элемент 4.2, выбросов выходного напряжения не происходит, =U =20. Восьмиразрядный двоичный вах счетчик 19 переключается в состояние

tI 7 I I

В восьмом такте импульс с выхода

"7" дешифратора 20 устанавливает триггер 17 в состояние "1", Сигнал с выхода 37 замыкает дололнительньп

/ ключевой элемент 5, во сьмиразрядный двоичный счетчик 19 переключается в состояние "0", UA=U =U b „ =2U

В дальнейшем повышение П,х ат четного значения до нечетного осуществляется за два такта и устройство работает как в первом и втором тактах. Повышение 1! „ от нечетного знавых чения до четного происходит за шесть тактов, устройство работает как в третьем и восьмом тактах.

Разница в числе тактов, необходимых для повышения выходного напряжения на единичную ступень регулирования, объясняется тем, что в процессе перехода от двоичного кода четного числа к коду нечетного числа изменя5 1307515 ется значение от "0" к "1" только у младшего разряда (табл. 2).

Так как-при этом цифры в остальных разрядах не изменяются, то в процессе перехода от четного кода к нечетному напряжение U áóäåò совпадать либо со старым, либо с новым состоянием и ложных выбросов напряжения на выходе устройства не будет.

Следовательно, в этих случаях нет необходимости испольэовать дополнительI ные ключевые элементы 5 и 5 для отключения выводов дросселя 7 от регуI лировочных секций 3, 3 и для реализации этого перехода требуется два такта работы устройства, Переход от двоичного кода нечетного числа к четному связан с изменением значений нескольких двоичных .разрядов (табл. 2). Для исключения в мо- 20 мент этого перехода ложных кодовых комбинаций и связанных с ними выбросов выходного напряжения используются дополнительные ключевые элементы

5, 5 . Ha последовательное включение и отключение этих ключевых элементов

10 Работа устройства происходит по аналогии с предыдущим режимом, Отли2S

30 затрачивается четыре дополнительных такта работы устройства, Соответстветственно продолжительность цикла изменения U „„.на единичную ступень регулирования равняется: шести тактам, После того, как реверсивные счетчики 21 и 22 установятся в состояние, определяемое установочными ключами первой группы 32.1-32.п на выходе компаратора 23 кодов появится сигнал, который через схему ИЛИ 29 устанавливает триггер 15 в состояние "0", запрещая дальнейшее прохождение входных импульсов от генератора 18.

Если требуется повышать .U bд, начиная с некоторого ненулевого значения, то в реверсивные счетчики 21 и

22 заносится двоичный код этого зна— чения, а восьмиразрядный двоичный счетчик 19 устанавливается с помощью ключа 30 в состояние "0" или "2" в зависимости от четного или нечетного начальных значений нижнего предела регулирования П8ы„ соответственно °

Процесс плавного понижения выходного напряжения от верхнего предела к нижнему иллюстрируется табл, 3.

В этом режиме работы устройства реверсивные счетчики 21 и 22 устанавливаются в состояние, соответствующее двоичному коду верхнего предела регулирования установочные ключи вто35

55 рой группы 33.1-33,n — в положение, соответствующее двоичному коду нижнего предела регулирования, переключатель 31 — в положение TI, а восьмиразрядный двоичный счетчик 19 — в состояние "2" при четном и в состояние "0" при нечетном значениях верхнего предела, чие заключается в том, что импульсы с выходов дешифратора 20 поступают на счетные входы вычитания реверсивных счетчиков 21 и 22 и при переходе от четного значения П, к нечетному продолжительность цикла равняется шести, а при переходе от нечетного к четному значениям — двум тактам работы. формула изобретения

Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным выводам, а вторичная обмотка состоит из двух одинаковых частей, каждая из которых выполнена в виде п регулировочных секций, причем число витков каждой из последующих секций вдвое больше, чем предыдущей, регулировочные секции каждой части вторичной обмотки соединены между собой последовательно через ключевые элементы, замыкающие контакты которых включены между разноименными выводами соседних регулировочных секций, а размыкающие контакты — между одноименными выводами соседних регулировочных секций, первые и вторые одноименные выводы первых регулировочных секций обеих частей вторичной обмотки соединены через соответствующие замыкающие и размыкающие контакты соответствующих ключей с первым выходным выводом, вторые одноименные выводы последних регулировочных секций обеих частей вторичной обмотки связаны с крайними выводами дросселя, средний вывод которого является вторым выходным выводом, и блок управления, ?п управляющих выхода которого подключены к управляющим входам соответствующих ключевых элементов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, введены два дополнитель1307515

Таблице !

Работающие ключи Напряженке

Такт, В

4n 4.3 4.2 4.1 5 4п 4.3 4.2 4.1 1!д 1!е !!

Исходное состоя ние 1

О О О 1 О 0 О О О О О О

О О

О О

0 1 . О О О 1 U О U/2

1 1 О 0 О . 1 U U U 2

1 О

1 О

1 О

0 О 1 О 0 О О !

U 3

U U 0

l О О О О,U

О О

0 О

О О

О

О 1

О 1

О 1

1 О О О 2U U U+U/2 5

1 0

О О

О 0

1 0 О 1 О 2U 2U 2U 6

0 О О 1 О 2U 2U 2U 7

1 О 2U 2U 2U . О

О 0

О. 1

О 1 О 0 1 1 3U 2U 2U+U/2

1 1 О О 1 l 3U 3U . 3U; 2

1 О

1 0

10 ных ключевых элемента, включенных каждый между крайним выводом дросселя и вторым выводом последней секции соответствующей части вторичной обмотки, а блок управления содержит восьмиразрядный двоичный счетчик, два генератора одиночного импульса, генератор тактовых импульсов, источник опорного напряжения, три RH-триггера, пять схем ИЛИ, ключ, две группы по f0 и установочных ключей, переключатель, схему И, два реверсивных счетчика и компаратор кодов, при этом выход источника опорного напряжения подключен через ключ к установочному входу 15 восьмиразрядного двоичного счетчика, через первую группу п установочных ключей — к попарно объединенным п ус— тановочным входам первого и второго реверсивных счетчиков и через вторую 20 группу п установочных ключей — к первым п входам компаратора кодов, выход первого генератора одиночного импульса подключен к первым входам первой, второй и третьей схем ИЛИ и к. входам начальной установки реверсивных счетчиков, выход второго генератора одиночного импульса подключен к

8-входу первого RH-триггера, R-вход которого подключен к выходу первой 30 схемы ИЛИ, а выход — к первому входу

I схемы И, второй вход которой подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход — к импульсному входу считывания информации дешифратора и к счетному входу восьмиразрядного двоичного счетчика, выходы которого подключены к входам дешифратора, нулевой и третий, первый и шестой выходы которого подключены к входам соответственно четвертой и пятой схем

ИЛИ, второй и седьмой выходы — ко вторым входам соответственно второй и третьей схем ИЛИ,четвертый и пятый выход!! — к R-входам соответственно второго и третьего ВЯ-триггеров, Бвходы которых подключены соответственно к выходам второй и третьей схем ИЛИ, а выходы подключены к управляющим входам первого и второго дополнительных ключевых элементов, выходы четвертой и пятой схем ИЛИ через переключатель подключены к счетным входам сложения и вычитания соот ветственно первого и второго реверсивного счетчика, выходы последнего подключены к вторым и входам компаратора кодов, выход которого подключен к второму входу первой схемы ИЛИ, а выходы реверсивных счетчиков образуют 2п упомянутых управляющих выходов блока управления.

13075)5

)О

Продолжение табл.), Такт, Ф

Работакицие ключи

4п 43 42 41 5 4п о стояние счетчика

5. 4 ° 3 4.2 4.) 0 1 О 0 О 1 1 ÇU 3U 30 3

ll О

О 1 О О l О О, ЭU, ЭУ ЭР 4

12 1

О . 1 1 0 1 О О 4U 3U 3U+U/2 5

13 1 0

0 1 1 1 0 О О 4U 4U 4U 6

15 О 0

16 1 О

1 . 0 О 1 О l О О 4U 4U 4U У

О 0 1 0 1 О 0 4U 40 4U 0!

Таблица 2

Двоичный код

Десятичный код

Таблица 3

Работающие

Состояние счетчика

Такт, В

Напряжение кт:ючи

5 4.г. 4 3 4.2 4,1 U Uб

5 4.ц 4. Э 4. 2 4. l

1 0 О 1 О 1 О О 4U 4U 4U 2

1 0 . 0 0 0 1 0 0 4U 4Ь 4U 3

1 0 0 О 0 О !

1 4U 4U 4U 4

О 1 ÇU 4U 3U+U/2 5

1 О

0 1 ÇU 3U ÇU

О 1: 1 1 О 0 1 l ÇU ÇU 3U

0 1 1 1 0 О ! ÇU ÇU 3U

1 0!

Исходное состояНИВ

l О

1 0

l О

О 0

О О

1 0 О 1 О о

1 0 О 0

Напряжение

1 (12

I3075I5

Продолжение табл.3

Такт, Р

Рабатаюшие ключи

4 и 4 3 4 2 4 1 5 4 и остояние счетчика

4.3 4 ° 2 4.1 Uÿ 1= б 1Ув

1 1

1 О

1 0

0 0 0 2U 2U 2U 2

1 2U 2U 2U 4

1 0

0 0 0 0

1 0

1 0

0 1

13

0 1 1 0 0 0

1 U U U 0

0 1

0 0

1 0 0 0

U U/2 1

0 0 2

0 0

lб

0 0 0 0 0

Составитель И. Головинова

Техред В.Кадар

Корректор Л. Пилипенко

Редактор А. Гулько

Заказ 1638/52 Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1 0 0

1 0 0

1 0 0

1 0 0

1 0 0

0 0 0

0 0 0

1 0 0

1 0 0 ! 0 0

1 0 0 1 0 2U 3U 2U+U/2 1

0 0 0 1 . 0 2U 2U 2U Э

1 0 0 0 1 U 2U U+U/2 5

1 0 0 0 1 U U U 6

1 0 0 0 1 U U U 7