Устройство для измерения параметров источников питания

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 815 19) (11) 51) 4 6 01 Р 5/14 Е ИЗО И ТЕНИ СТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕ(71) Институт радиофизики и электроники АН АрмССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ (57) Изобретение служит для повышения точности помехозащищенности и сокращения времени измерения. Устройство содержит блок 1 возмущающего воздействия и регистратор 5. Введение вустройство усилителя 2, фильтра 4 низких частот, переключателя 6 на два положения при трех направлениях, токового ключа 7, источника 8 напряжения постоянного тока и нагрузочного резистора 10 устраняет необходимость балансировки выходного напряжения перед каждым напряжением. Кроме того, использование синхронного фильтра 3 с синхронным детектором существенно уменьшает влияние шумов, пульсаций и помех на точность измерений параметров. В описании приведен пример выполнения блока 1 возмущающего напряжения, включающего делитель 11 частоты, формирователь 12 импульсов, трансформаторы 13 и 18, электронные ключи 14 и 15, суммирующий усилитель 16 и усилитель 17 мощности. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к об.асти измерительной техники, в частности мсжет быть использовано при измерении параметров источников питания.Цель изобретения пов:иение точности, помехозащищеннсти и сокращение времени измерений за счет устранения необходимости балансирозки выходногоВп):яжения перел каждьм изчерецием.На фиг. 1 представлена гоуцкциоца,:ьная схема устройства; на фиг. 2 фрчы напряжения в характерных т(чках у(тройства.Устройство состоит из блока 1 возмущающего воздействия, усилителя 2, синхронного фильтра 3 с синхронным детектором, фильтра 4 низких часто (ФНЧ), реги трятора 5, переключателя 6 ня два положс. ния при трех направлениях, тковсцо клю ча 7, источника 8 напряжения:остояцного тока, исследуемого источник;: 9 питания (ИИП) и нагрузочного резистора 10, пг)и чем выход ИИП 9 подключен через послсдовательно соединенные уси,)итель 2, синхронный фильтр 3 с синхронным лстекторох и ФНЧ 4 к входу регистразора 5 и срез последовательно соединенные цагрузочцый резистор 10 и токовый ключ 7 к общей цинс. На первый и второй сетепьк холы г)лка 1 возмущающего воздействия подается ця пряжение сети, два его уираляо:цих ьхода соединены с соответствук;шими л Вумя управляющими входами синхронного фильтра 3 с си хроццым детектор)1, первый;е ций вход токового ключа 7 (ослино с пер Вым подВижным котгктом пс.рклк)1 ател 51 один из соответствуопих которому;сподвижных контактов спелипц г выхолом источника 8 напряжения, лругй с олцич из управляющих входов синхрнного фгтра 3 с синхронным летекторо.1, первый - тсвой вход блокавозмуцьаю;цеО Воздействия соединен с первым с(тевым вхолоч ИИП 9, их вторые сетевые ходы соелинсцы соответственно с вторым и трс.ьи 1 полвиж ными контактами псрек,)ючятгля Ь, п(ры( неподвижные кцтакты к)торьх соелин(цы с треть 1 м и ц(тВертым Выхо,ям и б)гп)к 1 0.1 ч х" шающего ВОздеЙствия,1)то;)ь( И(цО, Виж. ные контакть соединены между собой.Блок 1 возмущаюцсго воз;)ейст)и,х держит Делитель 11 асготы, формироят( зь 12 импульсов, первый транс рорчатор 3, два электронных ключа 14 н .5, суммирующий усилитель 16, усилитель 17 чоцОсти Р: второй трансформатор 8, причем первый и Второи сетевые входы Г)лока 1 )змх п(я 0- ЦЕГО ВОЗЛЕЙСТЕЗР 51 СОЕДИЦЕЦЫ СООТВСТСТСЦЦ с первым и вторым вывода.,и перцчКй обмотки первого трансформатора 13 и г 1:.".) вым и вторым входами делит(ля 1 цястоь. Выход последнего соединен с входом формирователя 12 импульсов, лва Выхода ко- рого соединены соответственно с уиралию шими входами электронных ключей 4 и 15 и двмчя управляюц(ими выходами блока 1и)змушаюцео воздейс.вия, Средний вывод торичной обмотки первого трансформато,)я 3 соединен с общей шиной, а ее крайние цьоды через электронные ключи 14 и 15 п)лклк)чецы соответственно к первому и вто;)Ому входам суммирующего усилителя 16, ьхол которого соеди.ен с входом усилителя :7 мощности, к лум выходам которого п)лкгюцены выводы первичной обмотки вто- )О рого трансформатора 18, оба вывода вторичной обмотки которогс соединены с третьим и цетертым выходами блока 1 возмущающего Воздействия.В одном положении переключателя 6 последовательно с сетевым входом ИИП 9 через Третий и четвертый выходы блока 1 возмуцаюшего воздействия подключается вторицная обмотка второго трансформатора 18, а к управляющему входу токового ключа 7 подключает(я ыход источника 8 на ряжения постоянно о тока, что приводит ксоелицеИю в.орого вывода нагрузочного резистора 1 О с общей ииной.Во втором положении переключателя 6ИИП 9 непосредственно подключается к сеи, а управляющий )ход токового ключа 7 соединяется с одним из управляющих выхолов блкяВозму шаюшего воздействия.Формы напряжения показаны в некоторых характерных гочках устройства (фиг. 2),коцх вторичной Обмотки транс(ормятора3 га и б)на выходах форхиро 1 Т(гя 12 импульсов (в и г), на входах суммирую пего усилителя 16 (д и е), на входе усилителя 17 чошцосги (з), на входе ИИП 9 (и), ца входе усилителя 2 (к), на входе ФНЧ 4 (л). Формы кривых соответствует -,. коэффициенту деления делителя 11 частоты,равному 1, положение переключателя 6 сответсвует положению измерения коэффициента злия пня нестабильности напряжения сети (первое по.:ожение).Устройство работет следующим образом.40 Сицусоилальное напряжение сетевой частоты:осле делителячастоты и формироатели 12 импульсоц преобразуется в напряжение прямоугольной формы с низкой ястотОЙ с(Словаи 5, импульсоВ (порядка 1ц) и синхронное с сетевым напряжеие(фиг 2 я и г). На выводах вторичной Обмотки ансформя "Ор 13 ри соединении средней тоцки с обп;ей шиной имеем противофазные колебания напряжения с сетеВой частотой (фиг. 2 а и б) и одинаковой ,.О Мплитулой. Зги выражения, в зависимостит величины напряжения на управляющих холах ключей 14 и 15, или передаются и Входам суммируюего усилителя 16 почти без потерь, или сильно ослабляются и Рчеют поцти нулевой уровень (фиг. 2 д и е).55 Т)к как напряжения на управляющих входах ключей 4 и 15 противофазные, то в одном полупериоле работы на вход усилителя 17 моццости поступяе- напряжение с од 13358155 10 15 20 25 30 35 40 Формула изобретения 45 50 55 ного вывода вторичной обмотки трансформатора 13, а в другом полупериоде - на вход усилителя 17 мощности поступает напряжение с другого вывода вторичной обмотки трансформатора 13 и по завершении первого полупериода фаза синусоидального напряжения на его выходе скачком изменяется на 180 (фиг. 2 з).Так как скачок фазы происходит при прохождении сетевого напряжения через нуль, то в цепи ИИП 9 не возникают всплески переходного процесса. После усиления усилителем 17 мощности напряжение на вторичной обмотке второго трансформатора 18, имеющее синусоидальную форму, синфазно с сетевым напряжением в одном полупериоде выходного напряжения формирователя 12 импульсов и противофазно в другом полу- периоде, В одном положении переключателя 6 последовательно с сетевым входом ИИП 9 подключается вторичная обмотка трансформатора 18, а токовый ключ 7 управляемым входом подключается к выходу источника 8 напряжения, что приводит к отпиранию токового ключа 7 и соединению выхода ИИП 9 с общей шиной через нагрузочный резистор 10, Последовательное включение вторичной обмотки второго трансформатора 18 с сетевым входом ИИП 9 приводит к амплитудной модуляции питающего ИИП 9 напряжения, так как в одном полупериоде выходного напряжения формирователя 12 импульсов напряжение вторичной обмотки синфазно с сетевым напряжением и суммируется с ним, а во втором полупериоде напряжение вторичной обмотки трансформатора 18 противофазно с сетевым напряжением и на сетевой вход ИИП 9 поступает разность напряжения сети и вторичной обмотки трансформатора 18 (фиг. 2 и).Глубина амплитудной модуляции определяется коэффициентом трансформации трансформаторов 13 и 18 и коэффициентами передачи усилителей 16 и 17 и электронных ключей 14 и 15 и не зависит от уровня сетевого напряжения. Переменная составляющая выходного напряжения ИИП 9 (фиг. 2 к) усиливается усилителем 2 и подается к входу синхронного фильтра 3 с синхронным детектором. На выходе последнего имеем постоянное напряжение, величина которого пропорциональна амплитуде переменной составляющей напряжения на выходе ИИП 9, вызванной низкочастотной модуляцией питающего ИИП 9 напряжения сети, при этом напряжения пульсаций, помех или наводок не влияют на точность измерения, так как синхронный фильтр 3 с синхронным детектором обладает фильтрующим свойством как по частоте, так и по фазе. Постоянная времени синхронного фильтра определяет полосу пропускания и фактически фильтрующие свойства фильтра 3.После устранения коммутационных помех (фиг. 2 л), возникающих в фильтре 3 в результате работы переключающих элементов, фильтром 4 низких частот напряжение измеряется регистратором 5, который представляет аналоговый или цифровой вольтметр постоянного токз. Напряжение, измеряемое регистратор 5, пропорционально коэффициенту :ас льности ИИП 9 от изменения напряж ия сети.В другом положении переключателя 6 ИИП 9 непосредственно подключается к сети (нет модуляции напряжения сети), а на управляющий вход токового ключа 7 подается напряжение с одного из управляющих выходов блока 1 возмущающего воздействия. Это приводит к модуляции тока нагрузки, так как в одном полупериоде работы нагрузочный резистор 1 О через открытый токовый ключ 7 вторым выводом соединен с общей шиной (первый вывод резистора всегда соединен с выходом ИИП 9), и через резистор протекает номинальный ток нагрузки. В другом полупериоде токовый ключ 7 заперт, и ток через резистор отсутствует. Переменная составляющая напряжения на выходе ИИП 9 усиливается усилителем 2 фильтруется и выпрямляется синхронным фильтром 3 с синхронным детектором и после подавления коммутационных помех фильтром 4 низких частот измеряется регистратором 5. Очевидно, что напряжение, измеряемое регистратором 5, обусловлено модуляцией тока нагрузки ИИП и пропорционально выходному сопротивлению ИИП 9.Применение синхронного фильтра с синхронным детекором уменьшает влияние шумов, пульсаций и помех на точность измерения параметров источника питания, Отсутствие необходимости балансировки выходного напряжения перед каждым измерением сокращает время, необходимое для измерения.Применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность и расширить диапазон измерения параметров, ускорить процесс измерения как в стадии изготовления ВИП, так и при их разработке. 1. Устройство для измерения параметров источников питания, содержащее блок возмущающего воздействия, регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, помехозащищенности и уменьшения времени измерений, в него введены переключатель, токовый ключ, нагрузочный резистор, источник напряжения постоянного тока, последовательно соединенные усилитель, синхронный фильтр с синхронным детектором и фильтр низких частот, причем вход усилителя соединен с первой клеммой для подключения объекта контроля и через последовательно соединенные нагрузочный резистор и токовый ключ - с общей шиной, выход фильтра низких частот соединен1335815 д с 1 .,С. :- т,О 1. 1(11 с:оставитель В. БыковРедактор Н. Тупица Техред И . Верес Корректор Г. РешетникЗаказ 379835 1 краж 693 ПодписноеВНИИПИ Государсгвенного комитета СС:Г.:Р по делам изобретений и открытий113035, Москва. Ж -35, Раушская наб., д. 415Производственно.полиграфияеское предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 входом регистратора, два управляющих выхода блока возмущающего воздействия соединены с двумя управляющими входами синхронного фильтра с синхронным детектором, управляющий вход токового ключа соединен с первым подвижным контактом переключателя, соответствующий которому первый неподвижный контакт соединен с выходом источника напряжения постоянного тока, а второй - с одним из управляюгцих выходов блока возму 1 цающего воздействия, первый сетевой вход которого соединен с второй клеммой для подключения объекта контроля, второй сетевой вход блока возмущающего воздействия и третья клемма для подключения объекта контроля соединены с соответствующими вторым и третьим подвижными контактами переключателя, третий и четвертый неподвижные контакты которых соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока возмущающего воздействия, а пятый и шестой неподвижные контакты соединены между собой. 2. Устройство по и. 1, отличающееся тем,что блок возмущающего воздействия содержит делитель частоты, формирователь импульсов, два трансформатора, два электронных ключа, суммирующий усилитель и усилитель мощности, причем первый и второй сетевые входы блока возмущающего воздействия соединены соответственно с первым и вторым выводами первичной обмотки первого трансформатора и первым и вторым входами делителя частоты, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, 1 О два выхода которого соединены соответственно с управляющими входами электронных ключей и с двумя управляющими выходами блока возмущающего воздействия, средний вывод вторичной обмотки первого тран сформатора соединен с общей шиной, а еекрайние выводы через соответствующие электронные ключи подключены соответственно к первому и второму входам суммирующего усилителя, выход которого соединен с входом усилитепя мощности, к выхо О дам которого подключены выводы первичнойобмотки второго трансформатора, выводы вторичной обмотки которого соединены с третьим и четвертым выходами блока возмущающего воздействия.