Стабилизатор переменного напряжения

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания, стабилизированным переменным напряжением. Цель изобретения - улучшение качества стабилизации выходного напряжения. Цель достигается введением в стабилизатор третьего преобразователя 13 кодов, регистра 14 памяти и логического элемента 15 ИЛИ, а также выполнением суммирующе-вычитающего узла 10 в виде параллельного сумматора-вычитателя с соответствующим подключением его входов и выходов. При отключении выходного напряжения от заданных источником 7 опорных напряжений компараторы 4 или 5 устанавливают соответствующий режим работы суммирующе-вычитающего узла 10. После этого происходит запись требуемого кода передачи трансформаторно-ключевого исполнительного органа 1 дискретного действия. При этом за счет нелинейной зависимости между значениями входного и выходного кодов прообразователей 8 и 13, управляющее воздействие на орган 1 будет зависеть не только от величины отклонения выходного напряжения, но и его знака, а также от величины и порядкового номера коэффициента передачи трансформаторно-ключевого исполнительного органа 1 дискретного действия. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) (5})5 С 05 F 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4338720/24-07 (22) 30.09.87 (46) 30 ° 07.90. Бюл. М 28 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) Ю.В.Сидоренко, В.А.Халиков и А.Г.Можаровский (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1246064, кл. С 05 F 1/30, 1986.

Авторское свидетельство СССР

1495765, 1988. (54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯ- .

ЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания, стабилизиро2 ванным переменным напряжением. Цель изобретения - улучшение качества стабилизации выходного напряжения. Цель достигается введением в стабилизатор третьего преобразователя 13 кодов, регистра 14 памяти и логического элемента ИЛИ 15, а также выполнением суммирующе-вычитающего узла 10 в виде параллельного сумматора-вычитате- . ля с соответствующим подключением его входов и выходов. При отключении выходного напряжения от заданных ис" точником 7 опорных напряжений компараторы 4 и 5 устанавливают соответствующий режим работы суммирующе-.вычитающего узла 10. После этого происходит запись требуемого кода переда1582181 быу Вьи. макс.

116ых < "ьых. мин чи тра нсформа торно- ключ esoco исполни ельного органа 1 дискретного дейс вия, При этом за счет нелинейной зависимости между значениями входнога и выходного кодов преобразователей 8 и 13, управляющее воздействие

<а орган.1 будет зависеть не только

Изобретение относится к электроте нике, в частности к преобраэова15 те ьной технике, и может быть использо вано для построения точных, широкд иапазонных, быстродействующих стабилизаторов переменного напряжения дискретного действия. .1

1 Цель изобретения — улучшение качества стабилизации выходного напряж ния.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого стабилизатора; на фиг. ? — диаграмма его работы.

Стабилизатор переменного напряжеИИя, содержит трансформаторно-ключе- 3р в и исполнительный орган 1 дись ретн го действия (регулирующий орган

Р ), включенный между входными и вых дными выводами 2 и 3, два компарат ра 4 и 5, узел 6 выделения модуля отклонения (УВМО) выходного напряженИя, источник 7 опорного напряжения, первый 8 и второй 9 преобразователи к0дов, суммирующе-вычитающий узел

10, перемножитель 11, измерительный орган (ИО) 12, входом подключенный к выходным вывоцам 3, информационным выходом - к первым информационным входам компараторов 4 и 5 и узла 6 выделения модуля отклонения выходно- 45, ro напряжения. Вторые информационные .йходы компараторов 4 и 5 подключены соответственно к первому и второму выходам источника 7 опорного напряжения (ИОН), первый преобразователь 8 кодов, подсоединен своими входами к

Выходам суммирующе-вычитающего узла

10, второй преобразователь 9 кодов, подключен входами к управляющим входам регулирующего органа, а выходами " к входам для подключения первого сомножителя перемножителя 11.

Входы для подключения второго сомножителя перемножителя 11 подсоединены от величины отклонения выходного напряжения, но и его знака, а также от величины и порядкового номера коэффициента передачи трансформаторно-ключевого исполнительного органа

1 дискретного действия. 2 ил. к выходу узла б выделения модуля отклонения выходного, напряжения.

В стабилизатор переменного напряжения введены третий преобразователь

13 кодов, регистр 14 памяти и логический элемент ИЛИ 15, суммир ющевычитающий узел 10 выполнен в виде параллельного сумматора-вычитателя, вход разрешения суммирования которого соединен с выходом первого компаратора 4, а вход разрешения вычитанияс выходом второго компаратора 5, входы для подключения слагаемого уменьшаемого подключены через третий преобразователь 13 кодов к управляющим входам регулирующего органа 1, а входы для подключения слагаемого вычитаемого - к выходам перемножителя 11. Регистр 14 памяти включен между выходами первого преобразователя

8 кодов и управляющими входами регулирующего органа 1. Входы логичес" кого элемента ИЛИ 15 подсоединены к выходам компараторов 4 и 5, а его выход — к входу перезаписи регистра памяти, Синхронйэирующий выход измерительного органа 12 подключен к стробирующим входам 16 компараторов.

Стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом.

Можно выделить три возможных режима в работе стабилизатора: ьыК мин "бык О уф. мфкк;

О (В первом режиме значение выходного напряжения ИО 12 в конце цикла измерения находится в промежутке между значениями опорных напряжений U „ „„ „, источника 7, задающих соответственно верхнюю Б ьь„„.,„„„, и

5 J 5821

НИЖНЮЮ Ибы„миН ГРаНИЦЫ ЗОНЫ ДОПУС тимой нестабильности выходного напряжения. При этом компараторы 4 и 5 не пропускают стробирующие импульсы, поступающие со ст робирующего выхода

ИО и свидетельствующие об окончании цикла измерения. На выходе регистра

14 памяти ввиду отсутствия на входе перезаписи импульсов сохраняется код, определяющий тот или иной коэффициент передачи РО, при котором обеспечивается нахождение U 8ы,„ в Заданных пределах. Порядковый номер коэффициента передачи PO однозначно задается выходным кодом преобразователя 8 кодов. Значение k „- определяется отношением величин U u

ewr

Ьх

Si х. iiy 1Вх (2) (3) то, подставляя (3)

20 (ОЬык. макс

Ц

Б в (2), получают

1с и; = с1ьых jUer (ьых.м " ) И (4 и „„„) ° 1с„;

Так как преобразователь 8 кодов

25 связывает сумматор-вычитатель 10 и

РО, то формула (4) фактически определяет соотношение между его входным, и выходным кодами. На фиг. 2в, г, д представлены в последовательном единичном (числоимпульсном) коде значения входного кода преобразователя

8, равные

U Ьых. мин ю

Вх. Макс

U euz. мин

U8x. s 1 8ых. макс Ц ьых. мин

U8x.l

Дляk„, — S + (1... S ), для — Яь + Ь,. + (1,...,Бg) °, 35 причем

4р Выходной код третьего преобразователя 13 определяет значение перво° ro слагаемого-уменьшаемого узла 10, в зависимости от того, в каком из состояний находится PO. его o6pa-.

45 зование в числоимпульсном (единичном) коде показано на Фиг. 2е, ж, з. При

= J на входе опорного напряжения

УВМО 6, подключенном к выходу ИОН 8, задающему уровень Ue„ „„, значение выходного кода преобразователя 13

Должно быть равно значению S ь,,а ес" ли вход опорного напряжения соединен с выходом ИОН 7, задающим уровень напряжения Uep,ма„„ значение выходно.

ro кода преобразователя 13 должно быть равно S + Ч, (Фиг.. 2е), Яля каждого последующего i для этих двух случаев значение кода должно быть соответственно равно: и когда i = 1 (фиг. 2а, 6) значение

Исходя из идентичности треугольникова, Ъ, с иЪ, d, k (фиг. 2а) По аналогии любое значение k „;

Ueslx. макс Usalr. ми (1)

И1

Вх. 1+1 er i

На Фиг. 26 показано соответствие между поддиапазонами входного напряNoHHH U 8z, . U 8x H порядковыми номерами i коэффициентов передачи

k„,. (Фактически это,регулировочная характеристика PO), Так как количество М значений входного кода преобразователя 8, соответствующее диапазо-. ну стабилизируемого напряжения

118х.мин ° ° ° вх. макс значительно больше количества i а„, коэффициентов передачи k ; PO, то одному и тому же k и,,может соответствовать несколько значений входного кода преобразователя 8. Первому коэффициенту

k „°, (т e° . U вх. г U8„,) должно соответстовать хотя бы одно значение входного кода, а для каждого последующего k „, соответствующее количество S значений входного кода должно в зависимости от величины соответст8J 6 вующего поддиапазона (И sz. — Ue, ) входного напряжения быть больше и определяться из пропорции:

U6z макс ьк ммн

1 (U8,.;., — Uex.,) М

S.

1 Ьх. макс». Мак так как из формулы (1) Uex. i i U ьх.

Uepr макс U Ьых.мин

1582181 при i = 2

S +S и S0+S(+Бу ( о

5 при i = 3

+Б,+Б иБ +Б1+Б + з ри i - =и

10 и S +PS

+ -Б и. о !

Если ИОоперирует с полными отсчетами измеряемой величины U „„, значение должно быть прямо пропорциональ- 15 но величине U „„„(как показано на фиг. 2в, з), однако так как величина максимально возможных перепадов !

О,,„, возникающих при соответствую! (К а щйх уменьшениях V „, зависит от знаения коэффициента передачи PO в омент отклонения и величины ° Ugp, g„ и U „,„, и не снижается ниже определенной величины, то и S может быть соответственно уменьшено и даже принято равным нулю, что в итоге может дать экономию в разрядности суммиру юще-вычитающего узла 10 и преобразователей кодов- 8 и 13. Но при любом выбранном значении S наждые после- 30

:дующие значения выходного кода преоб ,разователя 13 должны быть больше предыдущего.на величину S.

Значение выходного кода второго . преобразователя 9 обратно пропорционально величине коэффициента передачи PO.

Таким образом, во втором и третьем режимах работы устройства в конце цикла измерения, о чем свидетельству- 40 ет поступление стробимпульса с ИО на стробирующие входы компараторов 4 и 5 УВМО 6 выделяет абсолютную величину отклонения выходного напряжения которое поступает на перемножитель 45

11. Так как выходной код (Фиг. 2и) перемножителя 11 пропорционален произведению модуля отклонения d.U,(„ на значение выходного преобразователя 9 кода, которое всегда обратно пропорционально значению 1 „ РО, то его изменение пропорционально величине перепада входного напряжения, вызвавшего отклонение U bblx независимо от того, в какой части диапазона входного напряжения работал стабилизатор, В зависимости от того, больше или меньше напряжение на информационном выходе ИО относительно уровней

0,„„„ „, и Б,„„„„„ИОН 7, задающих сост ветст венно напряжения 11 аь(, м мкс и Uei(x.,(((, стробирующий импульс проходит на выход компаратора 5 или 4 и соответственно разрешает операцию суммирования или вычитания для суммирующе-вычитающего узла 10.

Единственным условием для выходного кода перемножителя 11 является соблюдение для него одноразмерности с кодом преобразователя 13, т.е. перепад входного напряжения от 0 „ „„„„ до U „ „„„„, или наоборот, должен вызывать появление его выходного кода с разностью значений, равной Б, В дальнейшем выходной код суммирующе-вычитающего узла 10, дешифрируется в код той или иной комбинации включения силовых ключей РО, информация о которой запоминается регистром 14 памяти по поступлении стробимпульса с выхода элемента ИЛИ 15.

На фиг, 2а, 6, ж, и показана геометрическая интерпретация определения требуемого коэффициента передачи при увеличении выходного напряжения и нахождении PO до момента отклонения на втором коэффициенте передачи.

Таким образом, за счет нелинейной зависимости между значениями входного и выходного кодов преобразователей

8 и 13 управляющее воздействие на регулирующий орган зависит не только от. величины отклонения выходного напряжения, но и его знака (т.е. Уменьюм" лось 0 „„ или увеличилось), а также

1 величины и порядкового номера коэффициента передачи PO. Кроме того обработка всей информации производится в параллельном коде, что ускоряет время обработки и дает возможность достаточно просто моделировать такое устройство на ЦВМ.

Формула и зобретения.

Стабилизатор переменного напряжения, содержащий трансформаторноключевой исполнительный орган дискретного действия, включенный между входными и выходными выводами, два компаратора, узел выделения модуля отклонения выходного напряжения, источник опорного напряжения, первый и второй преобразователи кодов, суммирующе-вычитающий узел, перемножитель, измерительный орган, входом

1582181

1О (Ubglx. макс 11ьых сии) 11

1 и

" 6к, макс Цьх. м и и К»

30 где U, U — соответствен6Ф(К. маке 6ях. мин но максимальное и минимальное значения выходного напряжения в статическом режиме; .U,И вЂ” соот ветст вен6х макс Вх. мин но максимальное и минимальное допустимые значения входного напряжения в статическом режиме; подключенный к выходным выводам, информа.ционным выходом — к первым инФормационным входам компараторов и узла выделения модуля отклонения вы5 ходного напряжения, вторые информационные входы компараторов подключены соответственно к первому и второму выходамисточника опорногонапряжения,первый преобразователь кодов,под 10 соединенный своими входами к выходам суммирующе-вычитающего узла, второй преобразователь кодов, подключенный входами к управляющим входам регулиpyeulего органа, a asixoAawv - K Bxo- 15 дам первого сомножителя перемножителя, входы второго сомножителя которого подсоединены к выходу узла выделения модуля отклонения выходного напряжения, при этом каждому 1 му значению коэффициента передачи К „; регулирующего органа соответствует последовательный ряд значений входного кода первого преобразователя кодов, каждый из которых на единицу больше предыдущего и количество которых равно:

М " количество значений входного кода первого преобразователя кодов, большее числа коэффициентов передачи регулирующего органа, значение выходного кода второго преобразователя кодов обратно пропорционально величине соответствующего коэффициента передачи регулирующего органа, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества стабилизации выходного напряжения, в него введены третий преобразова" тель кодов, регистр памяти и логический элемент ИЛИ, суммирующе-вычитающий узел выполнен в виде параллельного сумматора-вычитателя, вход разрешения суммирования которого соединен с выходом первого компаратора, а вход разрешения вычитания с выходом второго компаратора, входы слагаемого-уменьшаемого подключены .через третий преобразователь кодов к управляющим входам регулирующего органа, а входы слагаемого-вычитаемого - к выходам перемножителя, регистр памяти включен между выходами первого преобразователя кодов и управляющими входами регулирующего органа, входы логического элемента ИЛИ подсоединены к выходам компараторов, а его выход - к входу перезаписи регистра памяти, синхронизирующий выход измерительного органа подключен к стробирующим входам компараторов, при этом значение выходного кода третьего преобразователя кодов, соответствующее первому коэффициенту передачи

К „, регулирующего органа, пропорциоU åõ ин а каждое последующее

его значение больше предыдущего на величину Ы;.

1582181 РП2, 2

Составитель A.Êoëoêoëêèí

Техред П.Олийнык Корректор H.Êîðîëü

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 20Ь9 Тираж б54 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, уп. Гагарина,101