Стабилизатор переменного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к стабилизированным источникам питания переменного напряжения, и может быть использовано для создания точных стабилиза-г торов, работающих при больших изменениях частоты стабилизируемого напряжения . Цель изобретения - повышение точности стабилизации. Цель дости

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1458862 А1

15ц 4 G 05 F 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4276699/24-07 (22) 06.07.87 (46) 15,02,89, Бюл. Ф 6 (71) Институт электродинамики

АН УССР (72) К.А.Липковский, N.В.Сидоренко, В.А,Халиков и А,Г.Иожаровский (53) 621,316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 935892, кл. G 05 F !/12, 1980.

Авторское свидетельство..СССР

9 1272316, кл, G 05 F 1/12, 1985. (54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРИ1ЕННОГО НАЛРЯЖЕ НИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным источникам питания переменного напряжения, и может быть использовано для создания точных стабилиза-. торов, работанмцих при больших изменениях частоты стабилизируемого напряжения. Цель изобретения — повышение точности стабилизации. Цель дости1458862 гается путем создания измерительного органа стабилизатора в.виде времяимпульсного устройства, реализующего функцию деления частотно зависимых напряжений. Одно из этих напряжений получается на выходе интегратора 7 при подаче на его вход полупериода напряжения, пропорционального выходному напряжению, с измерительного трансформатора 6. Второе напряжение получается за счет: цифроаналогового преобразования длительности того же полупериода, Управляющее напряжение

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной темнике, и может быть использовано .для построения точных стабилизаторов переменного напряжения, работающих при больших изменениях частоты стабилизируемого напряжения.

Цель изобретения — повышение точ- 1р ности стабилизации переменного напряжения при изменении температуры и старении элементов, На фиг.1 представлена функциональная схема стабилизатора переменного нарряжения; на фиг.2 — эпюры напряжений в характерных точках схемы.

Устройство содержит регулирующий орган 1, включенный между входными 2р и выходными выводами, узел 2 сравнения, к одному из входов которого подсоединен выход источника 3 опорного напряжения, к другому входу т выход цифроаналогового преобразователя 25 (ЦАП). 4, а выход узла 2 сравнейия подключен к управляющему входу регулирующего органа 1, синхронизаторформирователь 5, подсоединенный входом к входным выводам,.измерительнь1й 3p трансформатор 6 первичной обмоткой, соединенный с выходными выводами интегратор 7 с ключом сброса 8, компаратор 9, подсоединенный инвертирующим входом к выходу интегратора 7, а неинвертирующим †. к общей шине, элементы 2И 10 и 11, элементы 2И-НЕ, регулирующего органа 1, поступакщее с узла 2 сравнения и соответствующее отклонению выходного напряжения от номинального, не зависит от длительности периода, так как частное от деления двух зависящих от одного и того же параметра величин не зависит от этого параметра и равно отношению этих величин, Благодаря цифроанало-. говым методам преобразования управляющее напряжение не зависит от температуры окружающей среды и старения элементов. 2 ил.

12 и 2ИЛИ-НЕ 13, источник 14 эталонного напряжения, подключенный своим положительным полюсом к входам опорного напряжения ЦАП 4 и 15, управляеилй ключ 16, имеющий двв входа и один выход,.подключенный к входу интегратора 7, причем первый из его входов соединен с одним из выводов первичной обмотки измерчтельного трансформатора 6, второй вывод кото;с рой подключен к общей шине, а второй вход подсоединен. к выходу, ЦАП 15, два счетчика 17 и 18 с входом сброса, выходами соединенные соответственно с информационными входами регистра

19 памяти и цифровыми входами ЦАП

15, формирователь 20 импульсов перезаписи, соединенный выходом с вхо-. дом перезаписи. регистра 19 памяти, и генератор 21, соединенный с входами элементов 2И 10 н 11, выходы которых соединены со счетными входа= ми счетчиков соответственно 17 и 18.

Выход компаратора 9 соединен с входом сброса счетчика 18 и первым входом элемента 2И-HE 12, выход которого соединен с входом формирователя 20 импульсов перезаписи, втщ@яМ входом элемента 2И 10 и.первым входом элемента 2ИЛИ-HE 13, второй вход которого.соединен с выходом формирователя

20 импульсов перезаписи, а выход— с входом сброса счетчика 17, Синхронизатор-формирователь 5 соединен одним выходом с управляющим входом ключа сброса 8, а вторым — с управ1458862 ляющим входом переключаемого ключа

16, другим входом элемента 2И li u вторым входом элемента 2И-1!Е 12.

Выходы регистра 19 памяти соединены с цифровыми входами 19UI 4, В интеграторе 7 параллельно ключу 8 включен диод 22, причем его катод, -подсоединен к выходу интегратора 7.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение 23 U „(фиг. 2а) поступает на вход. регулирующего органа

1, преобразуясь íà его выходе в выходное напряжение стабилизатора.

Синхронизатор-формирователь 5 еже-. периодно вырабатывает импульсы 24, совпадающие по фазе с .переходом через нуль стабилизируемого напряжения, и импульсы 25, задний фронт которых также совпадает с моментом этого

I периода (фиг. 2б, в) . Импульсы 25 напряжения ежепериодно обнуляют интегратор 7 перед началом отрицательного полупериода напряжения, подготавливая интегратор к измерению.

Измерительный трансформатор 6 приводит выходное напряжение,с учетом максимальных его отклонений к величине, допустимой для входных цепей электронного ключа 16 и интегратора

7. Ключ 16 при поступлении на его управляющий вход импульса 24 -напряжения разрешает прохождение отрицательной полуволны напряжения с вто,ричной обмотки трансформатора 6 на вход интегратора 7, Интегрирование напряжения производится с момента времени t совпадающего с передним фронтом импульса 24, до момента времени t< совпадающего с задним фронt .том того же импульса и окончанием отрицательного полупериода входного напряжения 23.

Импульс 24 напряжения дает разрешение на один из входов схемй ЙИ.

11 на прохождение импульсов генератора 21 на время от г< до ", Эти импульсы поступают иа счетный вход предварительно обнулеиного счетчика

18. Состояния выходов счетчика 18 изменяют коэффициент передачи ЦАП

l5 на вход опорного напряжения которого подается эталонное напряжение 1 „ 26 (фиг. 2г) от источника 14 эталонного напряжения. К моменту времени t значение выходного напряжения ПАП 15 цю(+1 — П- 2 Г 2п ) (i ) U зы . унт(,!

1 Uw7.

t 11 ° где — постоянная времени интег25 рирования интегратора 7;

U — амплитудное значение входного напряжения интегратора 7!

Т,а — период и угловая частота

30 входного напряжения.

С момента времени t< напряжение

24 подключает вход интегратора 7 к выходу ЦАП 15. Полярность напряжения

29, поступающего на вход интегратора

7 во время t - ts, противоположна полярности напряжения, проинтегрированного в интервале t„ (фиг. 2ж). Напряжение 28 на выходе интегратора 7 с момента времени

40 начинает линейно уменьшаться и после перехода через нуль ограничивается на» уровне прямого падения напряжения на диоде 22 (фиг. 2е, интервал

t,). Переход напряжения 27 че45 рез нуль в момент времени t фиксиз рует компаратор 9 (напряжение 30, фиг. 2з), который одновременно обнуляет счетчик 18, Выходное напряжение

28 интегратора 7 начиная с момента описывается следующим выражением

П 11 бы, имт. ВЬп. HNT (t ) ! U T 1, Т 1

- U

1 т

4hIl (tg) p „эт 2

55 (t - t ) °

Для момента времени t = t> при

U 0 из последнего выражения получаем где f. — частота генератора;

n — число разрядов преобразования.

С момента времени t напряжение

24 запрещает прохождение импульсов

10 генератора 21, и ЦАП !5 переходит в режим постоянного коэффициента пере-. дачи, его выходное напряжение 27 равно значению (1)(фиг. 2л)

Напряжение 28 (фиг. 2е) на выходе

15 интегратора 7 в момент времени при синусоидальном входном напряжении х

U sinatra t о

t, 1458862

1 117 1 Т 1 г л у 2 2h

5 стоян" вели- 0 о м заия ого а 31 элени

t> откуда длительность интервала

2 211„

U»

Интервал времени 5t через по

2п ный коэффициент — — — выражает

П ° f чииу среднего значения выходног напряжения стабилизатора, приче длительность этого интервала не висит от постоянной интегрирован интегратора 7 и периода измеряем напряжения, Интервал времени Д (фиг. ?и) выделяется логическим ментом 1? и соответствует време между задним фронтом импульса 24 и передним фронтом импульса 30. Напряжение 31 (фиг, 2и) разрешает прохождение импульсов генератора 21 через лргический элемент 2И 10 на счетный вход предварительно обнуленного счетчика 17. По окончании интервала Д в момент 1: формирователь 20 импульз сов перезаписи вырабатывает импульс

32 (фиг. 2к), который по входу перезаписи записывает в регистр 19 памя ти информацию со с че тчика 1 7. По окончании импульса перезаписи 32 с помощью элемента 2ИЛИ-НЕ 13 формируется импульс сброса 33 (фиг, 2д) и счетчик 17 обнуляется. Информация, хранящаяся в регистре 19 памяти, подается на управляющие входы ЦАП 4, на вход опорного напряжения которого подается напряжение от источника 14 эталонного напряжения, Напряжение на выходе ЦАП 4

11 = — 11 ° Дt f вы», цдпz

2 2U„ — 11 f - ---- — г эт 2, в, П

Таким образом выходное напряжение

ЦАП 4 пропорционально среднему значению выходного напряжения стабилиза" тора, причем не зависит от напряжения.источника 14 эталонного напряже" ния, частоты генератора 21 и постоянной времени интегрирования интегратора 7, Изменение температуры окружающей следы и старение элементов не

55 влечет за собой изменения выходного напряжения стабилизатора.

Узел 2 сравнения выделяет разность опорного напряжения источника

3 и измеренного напряжения 34 (фиг, 2м). Сигнал рассогласования с выхода узла сравнения используется для сооветствующего управления регулирующим органом. Перед началом сле" дующего отрицательного полупериода входного напряжения происходит сброс интегратора 7 импульсом сброса 25 и в дальнейшем цикл измерения повторяется, Таким образом, предложенное устройство обеспечивает хорошие качественные характеристики стабилизатора за счет применения гибридных (цифроаналоговых) методов обработки информации.

Формула изобретения

Стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган, включенный между входными и выходными выводами, интегратор с ключом сброса, вход которого соединен с выходом управляемого ключа, первый вход которого подключен к первому вьыоду вторичной обмотки измерительного трансформатора, второй вывод которой соединен с общей шиной, а первичная обмотка подключена к выходным выводам, компаратор, первый вход которого соединен с выходом интегратора, второй с общей шиной, а выход подключен к первому входу элемента 2И"HE выход которого соединен с первым входом элемента 2ИЛИ-НЕ и входом формирователя импульсов перезаписи, выходом соединенного с вторым входом элемента 2ИЛИ-.НЕ, синхронизатор-формирователь, входом подключенный к входным выводам, одним выходом — к управляющему входу ключа сброса интегратора, а вторым выходом - к управляющему входу управляемого ключа и второму входу элемента 2И-HF., источник опорного напряжения, соединенный выходом с одним из входов узла сравнения, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего органа, источник эталонного напряжения, о т л и— чающий с я тем, что, с целью повышения точности стабилизации, в него введены первый и второй цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), 1 1458862 8 первый. и второй счетчики, регистр рой — с выходом генератора, к кото-. памяти, первый и второй элементы 2И, рому подключен первый вход второго генератор импульсов, причем источник элемента 2И, второй вход которого. эталонного напряжения соединен с

5 соединен с выходом элемента 2И-НЕ

t входами опорного напряжения первого а выход = со счетным входом второго и второго ЦАП, выход первого ЦАП счетчика, вход сброса которого. соедисоединен с вторым входом управляе- нен с выходом элемента 2ИЛИ-НЕ, а мого ключа, а цифровые входы — с вы- выходы — с информационными входами ходами первого счетчика, вход сброса 1О регистра памяти, вход перезаписи кокоторого соединен с выходом компара- торого соединен с выходом..формироватора, а счетный вход — с выходом теля импульсов перезаписи, а выходыпервого элемента 2И, первый вход ко- с цифровыми входами второго ЦАП, выторого соединен с вторым выходом ход которого соединен с вторым вхосинхронизатора-формирователя, а вто- 15 дом узла сравнения.