Стабилизатор переменного напряжения

(51 Щ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ СТВ ВТО интеграЦАП преоб- сравлениеил. ре ующим органом ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт электродинамики АН УССР и Институт проблем моделирования в энергетике АН УССР (72) 10.В. Сидоренко, В.А. Халиков, К.И. Гищак и А.Л. Шихутский (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 935892, кл. С 05 Р 1/12, 1981.Авторское свидетельство СССР 11 1107111, кл, С 05 Р 1/12, 1983. (54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕ 1.1 ИЯ(57) Изобретение относится кчным источникам питания радиоа 801293716 А 1 туры, Целью изобретения является повышение качества стабилизации приколебаниях частоты стабилизируемогонапряжения. Цель достигается введением в схему умножающего цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 13,программируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ) 14, счетчика 15 и формирователя 17 импульсов.Изменение частоты выходного напряжения отслеживается формирователем17 и счетчиком 5. В соответствиис определенной программой кодируетсяв ППЗУ 14 и перемножается в ЦАП 13с сигналом обратной связитора 10. Сигнал с выходаразуется и подается на упИзобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для построения точных быстродействующих стабилизаторов переменного напряжения, работающих при больших изменениях частоты стабилизируемого напряженияЦель изобретения - повышение качества стабилизации при колебаниях частоты стабилизируемого напряжения.На фиг. 1 представлена функциональная схема стабилизатора", на Фиг, 2 - эпюры напряжений в некоторых характерных точках схемы,10 15 Устройство содержит регулирующий орган 1, соединенный управляющим входом с выходом буферного усилителя 2 ячейки 3 памяти, состоящей, 20 кроме того, из включенных последовательно с входом усилителя 2 аналогового управляемого ключа 4, а параллельно входу - запоминающегоконденсатора 5, измерительный тран сформатор 6, подключенный первичной обмоткой к выходу устройства, а вторичной - к входу выпрямителя 7, источник 8 опорного напряжения, выходом подсоединенный к одному из вхо дов узла 9 сравнения, интегратор 10 с ключом 11 сброса, синхронизатор- Формирователь 12, подключенный входом к входу устройства, первым выходом - к управляющему входу ключа 4 ячейки 3 памяти, а вторым - к управляющему входу ключа 11 сброса интегратора 10, умножающий ЦАП 13, ППЗУ 14, счетчик 15, генератор 16 и формирователь 17 импульсов стабиль ной длительности, определяемой минимально допустимой длительностью полупериода, причем выход ЦАП 13 соединен с вторым входом узла 9 сравнения, выход которого подключен к входу аналогового ключа 4, выход выпрямителя 7 подсоединен к входу интегратора 10, выход которого соединен с входом опорного напряжения ЦАП 13, каждый из цифровых входов которого начиная с входа младшего разряда соединен с одним соответствующим выходом ППЗУ 14, а на оставшиеся свободными цифровые входы старших разрядов подан уровень " 1", выход генератора 16 подключен к счетному входу счетчика 15, выходы соответствующих разрядов которого соединены с адресными входами ПНЗУ 14,выход формирователя 17 импульсов подключен к входу обнуления счетчика 15, а вход - к второму выходу синхронизатора - формирователя 12.Устройство работает следующим образом.Входное напряжение Бпоступает на вход регулирующего органа 1 и преобразуется в нем в выходное напряжение Ю (фиг. 2 а), снимаемое сбыхвыходных зажимов устройства. Измерительный трансформатор 6 приводит выходное напряжение стабилизатора к величине, допустимой для последующей обработки. На фиг. 2 Ь показана форма выходного напряжения 18 выпрямителя 7, поступающего на вход интегратора 10Синхронизатор-формирователь 12 вырабатывает импульсы 19, периодически обнуляющие интегратор 10 в начале полупериода посредством ключа 11, и импульсы 20, которые непосредственно предшествуют во времени импульсам 19 и используются для считывания сигнала ошибки с узла 9 сравнения путем подключения к нему запоминающего конденсатора 5 через ключ 4. Формирователь 17 запускается до переднему фронту импульсов 19 и вырабатывает импульсы 21 стабильной длительности, йспользуемые для запрета работы счетчика 15 на время, определяющее, минимально допустимую длительность полупериода (т,е. верхнюю границу рабочего диапазона частот). С момента времениГ( г, , ), т.е, с момента окончания импульса 21, снимается запрет на работу счетчика 15 и каждый поступающий с этого момента импульс генератора 16 изменяет состояние счетчика. На фиг. 2 е показана форма напряжения 22 на одном из промежуточных разрядов счетчика 15. Так как до момента времени Т, счетчик 15 находился в нулевом состоянии, то в мо-мент временизначение двоичного кода на выходах соответствующих его Р разрядов прямо пропорционально отклонению длительности полупериода от принятого его минимального значения Т. На фиг. 2 , показана форма выходного напряжения 23 интегратора 10, величина которого в момент времени С при синусоидальной форме входного напряжения равна:+Б2",+Б 2 где 1 - постоянная времени интегратора 10.Выходное напряжение умножающего ЦАП 13, являющееся выходным напряжением измерительного органа, зависит от напряжения О поступающего на вход опорного напряжения, и значения цифрового сигнала Я; на соответствующем 1-м цифровом входе: 15 Б 2 Ь013 Т-- -=Б Т,о вьх инт ЗО П + 1 ь ф 1.В откуда где аТ(2 - 1) то 35 Пвых. цдо+Б 2 2 Б) К Т (2-1)Я Тмин + КТен Для программирования ППЗУ 14 необходимо.для каждого К определить 50 код поправки Я, вычесть его измаксимально возможного значения кода на входах ЦАП, равного 2" -1, иперевести результат в двоичный код.В результате получают выходной код 55 слова ППЗУ, используемый при программировании. При незначительных колебаниях частоты (+1-1,57) выводы соответствующих разрядов счетчика 15возможно подключить через инверторы Б ТминГъ 3(Я 2 +Я 2 +.Ь Я2 ППЗУ 14 запрограммировано таким образом, что при нулевых логических уровнях на выходах счетчика 15 (до момента времени С ) на всех выходах ППЗУ присутствует уровень " .1", обеспечивающий максимальный коэффициент передачи по входу опорного напряжения, т.е. выходное напряжение ЦАП в момент времени Винтервале времени-С каждоеЯ из К изменений состояния счетчика 15 вызывает изменение кода выходного ш-разрядного слова ППЗУ 14 в сто рону уменьшения, причем величина этого изменения при записи в общемвиде имеет вид: где Б - инверсное значение цифровогосигнала на выходе ППЗУ.Значение кода выходного слова ППЗУ, дающего соответствующую поправку в коэффициент передачи ЦАП и устраняющего несоответствие между средним значением входного напряжения интегратора и его выходным напряжением в конце полупериода, определяется из условия равенства выходного напряжения ЦАП как в случае Т Т , так и при Т = Т +6 Т, т.е. при колебаниях длительности периода: 33 (Тмин 4 зТ)(2 -1-ЕЯ)2 С учетом того, что йТ = К Т,где Т,.- период напряжения генератора 16, а К - количество импульсов, поступивших на счетчик 15 за интервал времени 1-, последнее выражение принимает вид:5 129371к соответствующим цифровым входамЦАП (т.е. применить прямолинейнуюаппроксимацию кривой). Нафиг. 2. показано напряжение 24 навыходе ЦАП 13 и опорное напряжение25 на выходе источника 8, Напряжениерассогласования 26 (фиг. 2 и ), выде-.ляемое на конденсаторе 5, используется в дальнейшем для управлениярегулирующим органом 1. 10Предложенная система частотнойкоррекции напряжения измерительногооргана достаточно стабильна как вовремени, так и при колебаниях температуры за счет введения цифровых 15элементов при условии, что частотагенератора 16 и длительность импульса формирователя 17 стабилизированыкварцевым резонатором.Это условие легко реализовать, 20используя один кварцевый генератор,а в качестве генератора 16 и формирователя 17 - обычные счетчики свходом установки в "0",25Формула изобретения Стабилизатор переменного напряжения, содержащий включенный междувходными и выходными выводами регулирующий орган, соединенный управляющим входом с выходом ячейки памяти, измерительный трансформатор,подключенный первичной обмоткой кВыхо,ным Выводама Вторичнои - к 35входу выпрямителя, источник опорногонапряжения выкодом подсоединенный,к одному из входов узла сравнения,интегратор с ключом сброса, синхронизатор-формирователь подключенныйвходом к входным выводам, первымвыкодом к управляющему входу ячейкипамяти, а вторым - к управляющемувходу ключа сброса интегратора,о т л и ч а ю щ,и й с я тем, что, 45с целью повышения качества стабилизации при колебаниях частоты стабилизируемого напряжения, в него введены умножающий цифроаналоговыйпреобразователь, программируемое 50постоянное запоминающее устройство,счетчик, генератор импульсов и формирователь импульсов стабильной дли К Т (2 1)+К ТМИН ГЕН инверсное значение цифрового сигнала .на выходе программируемого постоянного запоминающего устройства,количество импульсов, поступающих на счетчик, минимальное значение длительности периода входного напряжения,"период напряжения генератора импульсов,число разрядов преобразования,где Ь Т МИН Тген б Отельности, определяемой минимальнодопустимой длительностью полупериода,причем выход цифроаналогового преобразователя соединен с вторым входом узла сравнения, выход которогоподключен к входу ячейки памяти,выход выпрямителя подключен к входуинтегратора, выход которого соединенс входом опорного напряжения умножающего цифроаналогового преобразователя, каждый из цифровых входовкоторого, начиная с входа младшегоразряда, соединен с одним соответствующим выходом программируемогопостоянного запоминающего устройства,а оставшиеся цифровые входы старшихразрядов подключены к источникусигнала - логическая схема " 1", выход генератора импульсов подключенк счетному входу счетчика, выходысоответствующих разрядов которогосоединены с адресными входами программируемого постоянного запоминающего устройства, выход формирователяимпульсов стабильной длительности,определяемой минимально допустимойдлительностью полупериода подключенк входу запрета работы счетчика,а вход - к второму выходу синхронизатора-формирователя, при этом постоянное запоминающее устройствозапрограммировано в соответствии сследующим математическим выражением:1293716 Фиг, 2Составитель С.ЧернышеваТехред И.Попович Корректо Редактор Л.Пчелинс яг аказ 386 53 Тираж 8 б 4 ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 113035, Москва, Ж,Подлисмитета СССР отк аушская наб.,зводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4