Стабилизатор постоянного тока

и 917180 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ Сфвэ СоветсиикСоциаяистнчесииэРбснубяни(22)Заявлено 21.08 79 (21), 2811630/2 Й с присоелинениею заявки ЭЙ(51)В. Кл. С 0 Г 1/56 Ъвударстеаеые квинтет СССР вф делен изобретение к вткрытккДата опубликования описания 30 . 03, 82 ГВ.П. Саванеев, В,И. Лачинов и А.Л. Шпади. ,Объединенный институт ядерных исследований(5) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным источникам тока и может быть использовано для питания различной радиофизической аппаратуры.Известны стабилизаторы постоянного тока.Первое из известных устройство содержит включенный последовательно в выходную шину регулирующий элемент, усилитель постоянного тока, входом соединенный с выходом, сравнивающего элемента, к одному входу которого подключен задатчик опорного сигнала, а к другому входу - выход с датчика тока 1.11.Недостатком устройства являешься то, что наличие 5-образной выходной характеристики чувствительного эле" мента обуславливает усложнение системы регулирования и стабилизации тока. Недостатком является также наличие аналогового сравнения с опорным сигналом, .усиления с помощью .УПТ что вводит дополнительные погрешнос"ти, включающие в себя температурныйи временной дрейф УПТ, погрешностьпреобразования опорного кода от ЭВИ,в аналоговый сигнал и погрешность ф аналогового сравнения опорного сигнала с датчика тока. Все это снижаетстабильность работы стабилизатора,Кроме того. аналоговое преобразованиесигналов с датчика тока чувствительф но к наличию магнитных и электрических полей помех, цто.требует тщательного выполнения монтажных соединенийи электростатического и магнитногоэкранирования, что приводит в цепомк усложнению устройства.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсястабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, вкпючейный между одной входной клеммойи одной из клемм для подключения нагрузки, другая клемма из которых сое"динена с другой входной клеммой,управляющий вход регулирующего эле"мента подключен к выходу первого цифроаналогового преобразователя, входкоторого соединен с выходом узласравнения, включающего установочный,суммирующий и вычитающий входы, датчик тока, состоящий из двух магнитных сердечников, набранных из отдельных ферромагнитных. колец различного диаметра, каждый из которыхохватывает выходную шину, одной обмотки компенсации, двух обмоток возбуждения, и двух выходных обмоток,причем обмотки возбуждения соединень 1 последовательно-встречно и подключены к источнику возбуждения, ивторой цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к управляющему входу источника эталонного тока 12 1.Этот стабилизатор обладает следующими недостатками.Выставляемый и затем стабилизируемый ток нагрузки 3 может приниматьтолько дискретные значения, определяемые шагом измерительного преобразователя - а и, где в и и - числоколец "точного" и "грубого" измерительного преобразователя, что в значительной мере создает определенныенеудобства применения стабильЬатораПОСТОЯННОГО ТОКд,Чувствительность и точность работы такого стабилизатора определяетсяодним квантом датчика тока.Целью изобретения является и расширение функциональных возможностей,а также увеличения чувствительностии точности работы устройства.180 35 5 10 5 го г 5 аНа фиг, 1 показана принципиальКая схема стабилизатора; на фиг. 2 - вы" ходная характеристика датчика тока (а) и зависимость индукции ферромагнитного кольца от напряженности внешнего магнитного поля (б).Стабилизатор постоянного тока состоит из питающего источника 1 постоянного напряжения, в выходную шину которого включен регулирующий элемент 2, первого цифроаналогового преобразователя 3, выходным зажимом соединенного с управляющим входом регулирующего элемента 2, а входным зажимом с узлом 4 сравнения, на один из входов которого подается сигнал уставки, а на другой вход сигнал с датчика 5 тока, включенного в цепь для подключения нагрузки 6 и выполненного в виде двух магнитных сердечников 7 и 8; набранных из отдельных ферромагнитных колец различного диаметра, каждый из которых охватывает шину со стабилизирующим током и содержит обмотки компенсации, 9 и 10, обмотки возбуждения 11 и 12 и выходные обмотки 13 и 14. Обмотки компенсации 9 и 10 соединены последовательно-согласно и подключены к источнику 15 эталонного тока, соединенному управляющим входом с выходом второго цифроаналогового преобразователя 16, обмотки возбуждениясоединены последовательно-встречнои подключены к источнику 17 возбуждения. В датчик 5 тока дополнительновведены обмотки регулирования чувствительности 18 и 19, которые включены последовательно-встречно и сое- .40 45 Поставленная цель достигается тем,что в датчик тока введены две дополнительные обмотки, включенные последовательно встречно и соединенные свведенным управляемым источником тока, а выхоДные обмотки подключены ксоответствующим введенным блокам формирования стандартных импульсов, выходы которых подключены к суммирующему и вычитающему входам узла сравне-,ния соответственно, установочный входкоторого соединен с установочным входом второго цифроаналогового преобразователя, кроме того, в датчик тока введена вторая обмотка компенса ции, при этом обмотки компенсации соединены последовательно-согласно иподключены к выходу источника эталонного тока,динены с управляемым источником 20тока. Выходные обмотки 13 и 14 подключены к блокам 21 и 22 формирования стандартных импульсов, входы которых подключены к суммирующему и вы.читающему входам узла сравнения, выполненного в виде реверсивного счетчика 4 импульсов, установочный входкоторого соединен с установочнымвходом второго цифроаналогового преобразователя 16, а выход подключен к входу первого цифроаналогового преобразователя 3.Устройство работает следующим образом.Источник,17 возбуждения устанавливает сердечники 7 и 8, набранные из ОтдельнЫх ферромагнитных колец из материала с прямоугольной петлей"5 Формула изобретения гистерезиса в исходное состояние, причем все кольца в сердечнике 7 устанавливаются в положение, соответствующее +В (фиг. 2 б), а кольца сердечника 8 в положение.-В, за счет 5 встречного включения обмоток 11 и 12 возбуждения, относительно измеряе" мого и стабилизируемого тока ди . Й рабочем режиме поступает сигнал опорной величины на цифроаналоговый пре образователь (ЦАП)16 и реверсивный счетчик 4, при этом ЦАПзадает источнику 15 эталонного тока рабочую точку стабилизации, соответствующую уровню "опорных" ампер-вит ков. Выход реверсивного счетчика 4 соединен со входом ЦАП, который "грубо" задает заданное значение тока в нагрузке 6. При равенстве измеряемых и "опорных" ампер-витков с 20 датчика 5 тока, нет сигналов (с выходных обмоток 13 и 14), так как кольца сердечников 7 и 8 находятся в состояниях заданных источников 17 возбуждения, При существовании разбаланса (Ь 1) сравниваемых и опорных ампер-витков магнитное поле разбаланса.в сердечниках 7 и 8 убывает по гиперболе (Н = ЬЗ/2 Гг) от центра к 1краям и происходит перемагничива- Ж . ние Ферромагнитных колец этим полем . последовательно от центра сердечника к его краям, при этом число перемагниценных колец пропорционально амплитуде разбаланса, знак разбаланса ука". З 5 зывает сам сердецник, например, при уменьшении перемагничиваются кольца сердечника 7, а при увеличении - сердечника 8, В результате воздействия4;: поля возбуждения от источника 17 сердечники, перемагниценные полем разбаланса, перекидываются в исходное состояние, в этом случае на одной из обмоток 13 или 14 (е зависи 45 мости от знака разбаланса) появляется пачкаимпульсов, число импульсов в пачке соответствует велицине разбаланса, а обмотка, с которой он появляется, его знаку. Эти импульсы50. подаются в зависимости от знака рвс согласования на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика 4 импульсовтменяя заложенный в него код в сторону компенсирующую рас-:и ,55 согласование измеряемых и опорных ампер-витков.Код с помощью ЦАПпреобразуется в регулирующее воздействие, управляющее элементом 2.регули" 80 6роеания. Точность регулирования такого стабилизатора составляет 1 квант, напряженность магнитного поля, необходимая для переведения кольца, с наименьшим диаметром из одного состояния (+Вг) в другое ("Вг). Для увеличения чувствительности и отно" сительной точности измерения и стабилизации тока вводится подмагничивание Ферромагнитных колец сердечников 7 и 8 с помощью дополнительного источника 20 постоянного тока(фиг.2 б). Постоянные ампер-витки, создаваемые этим источником направлены в сторону, "облегчающую" перемагничивание 1-го кольца магнитным полем разбаланса, в этом случае необходима меньшая напряженность магнитного поля, перекидыеающая сердечник 1-го кольца в противоположное состояние. Ток источника 20 создает, ампер-витки, недо-,татоцнь 1 е для перемагничивания 1-ого кольца сердечника, тем самым умень.ая ампер-витки небаланса, вызывающие его перемагнициеание, Источник тока 20 может управляться в случае работы стабилизатора в широком диапазоне стабилизируемых токов от ЦАП, при этом для сохранения относительной точности значение ампер-витков, задаваемое истоцником 20, должно увеличиваться с уменьшением величины .стабилизируемого тока, сохраняя постоян" ной величину относительной точности стабилизации ео всем диапазоне, кроме того, это сохраняет оптимальным соотношение сигнал-шум для датчика 5 тока, Напряжение с обмоток 13 и 14 имеет непрямоугольную форму, кроме того, вследствие разброса характеристик колец, импульсы могут разлицаться по амплитуде, Для перевода их в прямоугольную стандартную Форму используются блоки 21 и 22, преобразующие колоколообразные импульсы в прямоугольные, кроме того, эти блоки согласуют выход датчика.5 тока с входами реверсивного счетчика импульсов 4. В качестве таких устройств может применяться транзисторный прерыватель, управляемый с обмоток 13 и 11. Стабилизатор постоянного тока, со-, держащий регулирующий элемент, включенныймежду одной входной клеммой и одной из клемм для подключения наго Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 516869 кл. 60 5 Г 1/56, 19752. Авторское свидетельство СССР,2 з по заявке й 2776323/07, 1979 7 9171 груэки, другая клемма из которых соединена с другой входной клеммой, уп" раеляющий вход регулирующего элемента подключен к выходу первого цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом узла сравнения, включающего установочный, суммирующий и вь.читающий входы, датчик тока, состоящий из двух магнитных сердечников, набранных из отдель- о ных ферромагнитных колец различного диаметра, каждый из которых охватывает выходную шину, одной обмотки компенсации, двух обмоток возбуждения и двух выходных обмоток, причем об мотки возбуждения соединены последовательно-встречно и подключены к источнику возбуждения, и второй цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к управляющему входу источника эталонного тока, о т л и ч а ю щ и й с я тем что, с целью расширения функциональных возможностей и увеличения чувствительности и точности работы устрой 80 8ства, в датчик тока введены две дополнительные обмотки, включенные последовательно-встречно и соединенные с введенным управляемым источником тока, а выходные обмотки подключены к соответствующим введенным блокам формирования стандартных импульсов, выходы которых подключены к суммирующему и вычитающему входам узла сравнения соответственно, установочный вход которого соединен с установочным входом второго цифроаналогового преобразователя, кроме того в датчик тока введена вторая обмотка компенсации, при этом обмотки компенсации соединены последовательно- согласно и подключены к выходу источника эталонного тока..Ужгород,ул.Проектная,й ВНИИПИ Тираж аз 1888/ одписное Ри