Импульсный стабилизатор

 

О П И С А"Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (n>773594

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 010279 (21) 2719268/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23.1080 Бюллетень ¹ 39

Дата опубликования описания 2 1080 (Я)м. KJI.3

G 05 F 1/56

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) 4Ê 621. 316. .722.1(088.8) (72) Авторы изобретения

В.Ф. Андрейченко и О.lI. Дьяков (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования сигналов, а также вторичных источников электропитания.

Известны импульсные стабилизаторы, 5 напряжения, содержащие регулирующий . элемент, систему управления, генератор импульсов, дроссель (1).

Недостатками таких стабилизаторов является сравнительно большая инер- 10 ционность, обусловленная инерционностью дросселей и трансформаторов, а также сравнительно невысокая точность.

Быстродействие повышено в им- 5 пульсном стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем силовой транзистор, переключающий усилитель и магнитный мультивибратор (2).

Недостаток такого стабилизатора 20 невысокая точность стабилизации,обусловленная дрейфом усилителя в цепи измерения выходного напряжения, а также погрешностью устройства формирования импульсов. 25

Наиболее близким техническим решением, в котором повышена точность является импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, фильтр, $(} усилитель, преобразователь, установ-, ленный на выходе фильтра, генератор опорной частоты, триггеры 3)."

Однако он имеет нри значительных изменениях входного напряжения сравнительно невысокую точность, обуслоВленную наличием статической ошибки.

Цель изобретения — повышение точности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе, содержащем усилитель, подключенный своим выходом ко входу регулирующего элемента,установленного на входе преобразователя напряжения с фильтром, выход которого соединен со входом преобразова-. теля частоты, генератор опорной частоты, связанный с первым делителем частоты, два реверсивных счетчика и ключевой элемент введен второй дели" тель частоты, два инвертора, распределитель импульсов, три ключевых элемента и три элемента совпадения, входы первых из них соединены с выходами двух реверсивных счетчиков, входы первого йз которых связаны с выходами преобразователя частоты и ге нератора опорной частоты через первые два ключевых элемента, управляю-

773594 щие входы которых подключены к первым двум выходам распределителя импульсов, а его вход соединен с выходом первого делителя частоты, входы второго реверсивного счетчика через третий и четвертый ключевые элементы связаны с выходом генератора опорной частоты: один непосредствен но, а второй через второй делитель частоты, причем управляющий вход третьего ключа связан со входом усилителя и выходом третьего элемента совпадения, один из входов которогс связан с четвертым выходом распреде— лителя импульсов, а второй через первый инвертор и логический элемент со вторым выходом второго счетчика, управля.ощий вход четвертого ключа соединен с выходом вторсго элемента

СовлаДЕНИЯ ОДИН ИЗ ВХОДОВ KOTOPOZ О подключен к третьему выходу распределителя импульсов, а Второй вход через второй инвертор — к выходу первого элемента совладения.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Импульсный стабилизатор содержит регулирующий элемент 1, преобразователь 2 напряжения с фильтром, установленный на выходе регулирующего элемента, импульсный преобразователь

3, усилитель 4, генератор 5 опорной частоты, лодключенный к делителям 6 и 7 частоты, распределитель Ч импульсов, реверсивные счетчики 9 и 10, логический элемент 11, инвертор 12, элементы 13, 14 и 15 совпадения, клочи 16-19, инвертор 20. устройство работает следующим образом.

Напряжение через регулирующий элемент 1 поступает на вход преобразователя 2 напряжения с фильтром и далее поступает на вход импульсного преобразователя 3, который осуществляет преобразование выходного напряжения в частоту. Сигнал с выхода импульсного преобразователя 3, который представляет собой импульсы, следующие с час тотОИ fпр — К(свысокойточ ностью, соответству1ощей значению выходного напряжения, через ключ 16 поступает на реверсивный счетчик 9.

Импульсы с генератора 5 опорной частоты через делитель б частоты и далее через распределитель 8 импульсов поочередно открывают ключи 17, 16, 19, 18. В установившемся режиме работы в реверсивном счетчике 9 до открывания кл.оча 17 хранится число М . При

Открывании ключа 17 в реверсивном счетчике 9 записывается количество импульсов Ч = < gt, где о,t

on on время,в течение которого открыт ключ

17. За время а, в течение которого открыт ключ 16, из реверсивного счетг чика 9 считыва тся импульсы, поступившие от импульсного преобразоватеПР

В принципе ь с„и ь с могут быть не равны, но в номинальном режиме, когда Uù « соответствует требуемой величине, должно обеспечиваться равенство и „ = М и, следовательно, — foп а с„При этом в реверсивном счетчике 9 остается число Ч

В следующий интервал времени а который соответствует третьему выходу распределителя 8 импульсов и вы g бирается большим, чем ь с„и ь t происходит запись в реверсивнйй счетчик 10 от "нулевого" исходного состояния.

Когда в реверсивном счетчике 10 запишется число импульсов„ равное числу импульсов, записанных в реверсивном счетчике 9, т.е. N = Чо, срабатывает элемент 13 совладения, инвертор 20 отпускает элемент 14 совпадения и ключ 19 закрывается.

2О Время записи в реверсивном счетчике 10 равно C = вЂ, —, причем

Ио

< 34 о -(оп о З

В остальную часть интервала времени lit импульсы в реверсивный „ц счетчик 10 не поступают. В интервале времени a t (4-е лоложение распределителя 8 импульсов) происходит считывание числа No из реверсивного счетчика 10 до "нулевого" исходного состояния.При достижении этого состо яния срабать1вает логический элемент

11, выключается инвертор 12, закрывается элемент 15 совпадения, закрывается ключ 18, импульсы на вход реверсивного счетчика 10 не поступают.

Затем цикл работы распределителя повторяется.

Время однОГО цикла Т = g t + t +

+6t3+at . Одновременно с ключом сигналом от элемента 15 совпадения

<О открыт усилитель 4 и, следовательно, регулирующий элемент 1. Время, в течение которого открыт регулирукщий элемент 1 С .,„ = -А, где f — частоИ

on та импульсов йа выходе делителя 7 частоты.

Поскольку именно интервал nt яв4 ляется рабочим для регулирующего элемента,. Он выбирается большим чем

at„, а t, ат .,Для того, чтобы время

Т ч„ было больше „„, вводится делитель 7 частоты, т.е. считывание с реверсивного счетчика 10 производится с более низкой частотой.

Если выходное напряжение 0, меняется, то меняется f „Р . Например, при увеличении U соответственно увелиЬйх

\ чивается f„> и появляется разность— о„- по

Следовательно, за один цикл число N в реверсивном счетчике 10 бО уменьшится на а й. Поэтому время C в течение которого открыт регулирующий элемент, уменьшится и, следовательно, уменьшится U»«. тем самым обеспечивается стабилизация Uo„

g5,В течение нескольких циклов в ревер

773594 сивном счетчике 9 установится новое число и, отличное от и, но величина U ц останется прежней с погрешВЫХ ностью дискретности. ц = Ьа = .Хаю — - соек ай К к аа

Если вместо сигнала генератора опорной частоты в устройство подавать сигнал.в виде импульсов с меняющей@я частотой, то устройство работает как прецизионный преобразователь частота-напряжение, при этом выполняется соотношение М„„ М и, оп следовательно, по-прежнему U

= ФАл . Г, но в данном случае часов

2. тота „ — переменная.

В предлагаемом Устройстве повыше- . на точность по сравнению с существую: щими устройствами за счет устранения статической ошибки. В известном устройстве при изменении входного напряжения имеется статическая ошибка (д0 „ ) ст. Поскольку управление элементом осуществлялось по разностной частоте ь f = f» -Г „, то при изменении входного напряжения д Us„Bîsíaêà,ла статическая ошибка по частоте б л =d Ов

Так, например, если 0 „ изменяется на +20%, а аf = 0,01 f„o, то d af

=+20.а и (д U „„)cT = df„, - Д .

В предлагаемом устройстве ошибка обусловлена прежде всего выбранными значениями М „, И, и и может быть

ПР значительно уменьшена. Так, если

М = 5 10, то ошибка в один импульс

3 в соответствует погрешности в 0,02%.. .Кроме того, преимуществом преобразующего устройства является возможность использования общих цифровых устройств при использовании преобразующего устройства в циФровой системе автоматического регулирования;

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор, содержащий усилитель, подключенный выходом ко входу регулирующего элемента, установленного на входе преобразователя напряжения с фильтром, выход кото. рого соединен со входом преобразователя частоты, генератор опорной частоты, связанный с первым делителем частоты, два реверсивных счетчика и ключевой элемент, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации, введен второй делитель частоты, два инвертора, распределитель импульсов, три ключевых элемента и три элемента сов"падения, входы первых из них соединены с выходами двух реверсивных счетчиков, входы первого из которых

15 связаны с выходами преобразователя частоты и генератора опорной частоты через первые два ключевых элемента, . Управляющие входы которых йодключены к первым двум выходам распределите;@ ля импульсов, а его вход соединен с ,выходом первого делителя частоты, входы второго реверсивного счетчика через третий и четвертый ключевые элементы связаны с выходом генератора опорной частоты: один непосредственно, а второй через второй делитель частоты, причем управляющий вход третьего ключа вывязан со входом усилн!теля и выходом третьего элемента совпадения, один иэ входов котоЗО рого связан с четвертым выходом распределителя импульсов, а второй череэ первый ннвертор и логический эле" .майт со вторым выходом второго счетчика, управляющий вход четвертого ключа соединены с выходом второго элемента совпадения, один иэ входов которого подключен к третьему выходу распредели;геля импульсов, а второй вход через второй иивертор к выходу первого элемента совпадения.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 292148, кл. G 05 F 1/56, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 373712, кл. G 05 Г 1/56, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

9 450145, кл. G 05 F 1/56, 1974.

773594

Составитель И. Никитин

Техред Н.Бабурка Корректор В. Бутяга

Редактор Н. Горват

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7504/61 Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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