Способ стабилизации напряжения

(51)4 С 05 Р 1/4 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 7/24-0786 88. Бюл. Р 22ий политехническийетия Великой Октябеской революцииЙков, В.Еесучик,и И.А.Яценко6.722.1 (088.8)кое свидетельствокл, С 05 Р 1/56,е свидетельство ССкл. С 05 Р 1/445,инсти- ьской ССР82,Р 4) спосов с 7) Изобрете хинке, в ча ичного элект нои аппаратур повьппение кач ам еском реж ание выходи тся путем р(5 ТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ние относится к электростности к области второпитания радиоэлектрон-.Цель иэобретения - ества стабилизации в дииме. ЦиФровое регулирого параметра осуществлязбиения диапазона его возможных отклонений на частично перекрывающиеся зоны и обработки сигнала отклонения с разрядностью, мень-, шей полной разрядности выходного параметра. В устройстве. реализующем способ, выходной параметр воспринимается делителем 2 напряжения и преобразуется аналого-цифровым преобразователем 3 в цифровой код. С помощью блока 13 выцеляется эона регулирования и определяется ее номер, Далее в контуре обратной связи осуществляется обработка сигнала отклонения, соответствующего выделенной зоне. Полученный в результате обработки код складывается или вычитает- аЮ ся в сумматоре 8 из кода предыдущего значения. Результат суммирования пол- ной разрядности преобразуется в циф-.: роаналоговом преобразователе 9 в аналоговый сигнал, которым производится управление регулирующим элементом 1. 2 з.п.ф"лы, З.ил. ЬщйИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при построении источников вторичного электропитания радиоэлектрон 5 ной аппаратуры.Целью изобретения является повышение качества стабилизации в динами" ческом режиме.На фиг,1 представлена Функциональ ная схема устройства, реализующего предлагаемый способ применительно к стабилизации напряжения; на фиг,2 показан выбор частично перекрывающихся зон регулирования; на фиг.3 приведены графики переходного процесса, для случая стабилизации напряжения,В силовой тракт стабилизатора напряжения входит транзисторный регулирующий элемент 1 (фиг.) последовательного типа. В тракт обратной связи последовательно включены резистивный делитель 2 напряжения, аналого-цифровой преобразователь 3 поразрядного уравновешивания, блок 4 сравнения, блок 5 мультиплексирования, цифровой умиожитель 6, блок 7 демультиплексирования, сумматор 8 с накоплением и цифроаналоговый преобразователь 9. К тракту обратной связи относятся также задатчик 10 кода опорного напряжения (цифровой регистр ), задатчик 1 кода коэффициента усиления цепи обратной связи, эадатчик 12 начального значения регулирующей величины, блок 3 выделения35 перекрывающихся зон и блок 14 управления. Выход задатчика 10 кода опорного напряжения подключен к входу эадатчика 11 кода коэффициента усиле ния цепи обратной связи и соответствующему входу блока 4 сравнения. Выход задатчика 11 соединен с соответствующим входом цифрового умножителя 6. Выход задатчика 12 начального значения регулирующей величины соединен с соответствующим входом сумматора 8 с накоплением. Вход блока 13 выделения перекрывающихся зон подключен к выходу блока 4 сравнения, а выход - к входу блока 14 управления.50 Выход последнего соединен с управляющими входами блока 5 мультиплексиро" вания и блока 7 демультиплексирования. Сущность способа заключается в следующем. Аналоговый сигнал обратной связи преобразуют в цифровой код У(п)разрядностью М (М Е И). Этот цифровой код вычитают из заданного цифрового кода Б эталонного значения сигнала обратной связи, соответствующего требуемому выходному напряжению, и получают цифровой код У сигнала обратной связи в текущий момент времени:Цэг 1 ос (Цифровой код lУ сравнивают с М-разрядным нулевым кодом. Если среди первых з разрядов существуют ненулевые, то обрабатывают первые ш (шз) разрядов. После обработки этих первых разрядов цифрового кода КЦ получают 2 ш-разрядный цифровой код изменения регулирующего парамет-. ра, который суммируют с соответствующими (одноименными ) разрядами полного М-разрядного цифрового кода значения регулирующего параметра. Полученный М-раэрядный цифровой код преобразуют в аналоговую форму и используют для регулирования напряжения.Если среди первых з раэрядов М-разрядного цифрового кода П сигнала рассогласования все нулевые, то переходят к проверке следующих з разрядных групп. Если среди вторых з разрядов есть ненулевые, тогда обрабатывают следующую группу иэ ш разрядов цифрового кода П, начиная с (з+1)- го. Если и среди вторых з разрядов все нулевые, то обрабатывают следующую группу из ш разрядов, начиная с (2 з+1)-го разряда, и т.д. до последней 1-ой группы из щ разрядов. Над всеми группами разрядов производят все описанные вьпие действия до осуществления регулирования.Цифровое регулирование осуществляют в зонах, которые строят таким образом, что каждая последующая зона встроена в предыдущую и они частично перекрываются (фиг.2), Ширина каждой из зон равна щ разрядов, регулирование осуществляют в первой (0=1) зоне с шагом квантованияА 1 мексФй е(гЕсли учесть, что У Б - значение цифрового кода сигнала рассоглаОЗОЗ 1 5 смаке -15 ГДЕ ОЦ,10 Регулирование осуществляют в первой зоне до тех пор, пока первые в разрядов цифрового кода дц сигнала рассогласования не станут ну левыми. В случае, когда первые а разрядов цифрового .кола О"ц(1 нулевые,т.е. /цО ц 1, переходят к обработ. ке второй группы из ш разрядов цифрового кода сигнала рассогласования,20 начиная с (э+1)-го разряда, что соответствует регулированию во второй зоне=2 с шагом квантования оцмакс 25 Регулирование в зонах за счетотбрасывания необратимых разрядовприводит к ошибкам регулирования вдинамическом режиме. Погрешность регулирования в динамическом режиме 30 зависит от номера зоны, в которойведется регулирование, и определяетсяшагом квантования в этой зоне.Ю максйгкВ Вп+(Г-ИВ( цмасс А,кВ Регулирование в частично перекрывающихся зонах улучшает качестворегулирования в динамических режимах по сравнению с регулированием в 40 неперекрывающихся зонах, поскольку вэтом случае шаг квантования враэ меньше максимального сигнала рассогласования для г-ой зоны, а следовательно, и относительная погрешностьтоже в 1 раэ меньше. С помощьюподбора параметров ш и з можнодобиться заданной точности регулирования в динамическом режиме.Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.Напряжение обратной связи, пропорциональное выходному напряжению, поступает с выхода делителя 2 на входаналого-цифрового преобразователя3, преобразуется в параллельныйцифровой код и подводится к сигнальному входу блока 4 сравнения. Последний осуществляет вычитание иэ заданА,1 1 гц" (1 Ж,1Аналогично выше приведенному выходную величину будут уточнять, пока В не станет равным нулю с(Мточностью до шага квантования последней зоны ( г = 1), т.е. уцмикгкь в(6-ц 6Ч -1 гдец мчкс(ц ви-псцмаксм фцй з 14 сования с точностью до разряда, являющегося границей снизу-й зоны регулирования, то для первой зоны оказывается справедливым соотношение(Щ)П" 1(1-1)1,г ц,)1,Для второй эоны имеет место соотношениеуц,1 гц( 1 -1)1ц , гО ЦМЮКСО ц э1 Поскольку (1 -1) Р 3 ОЦ, , то Для последней зоны имеем 1 Иц1 Ю 1 1 Иц1 Так как тп+(1-1)з М, то о"цц ьВ процессе регулирования цифровой код сигнала рассогласования, имеющий разрядность М, обрабатывают ш-разрядными группами по пропоцриональному,пропорционально-интегральному или пропорционально-интегрально-дифференциальному закону. Например, соответствующий сигнал рассогласования усиливают в К раэ путем умножения цифрового кода ш-раэрядной группы иа ш-разрядный код коэффициента усиления К цейи обратной связи.Абсолютная погрешность приведенной циФровой системы регулирования определяется шагом квантования 1-й эоны, т,е. младшим разрядом полного цифрового кодаРегулирование выходного напряжения осуществляется путем изменения Цифрового кода эталонного значения регулируемой величины и выполняется Сначала для старшей группы разрядов йода сигнала с выхода блока 4 сравнения. Затем с установлением выходной величинь:, когда старшая группа разрядов обнуляется, переходят к младшей, и т.д. до самой младшей группы разрядов. При изменении (переключении уставки) цифрового кода эталонного значения опорного напряжения на выходе эадатчика 11 в соответствии с этим кодом опорного напряжения появляется цифровой код максимально воз-. Можного коэффициента усиления цепи обратной связи, обеспечивающий наиболее быстрое протекание переходных Процессов в фильтре. Через наперед заданное время этот код заменяется коцом коэффициента усиления для ста тического режима работы. 40 ЬО ного эталонного значения кода опорного напряжения текущее значение кода сигнала обратной связи. Результат вычитания в прямом коде поступает5 на сигнальный вход блока 5 мультиплексирования, В зависимости от значения кода результата вычитания блок 13 выделяет зону регулирования, а блок 14 управляет передачей на выход блока 5 мультиплексирования соответствующей группы разрядов, Этот код переданной группы разрядов направляется к цифровому умножителю 6, куда подводится также код коэффициента усиления цепи обратной связи иэ блока 11.В результате умножения на выходе цифрового умножителя 6 получают результирующий цифровой код, который подводится к демультиплексору 7. Иа выходах демультиплексора 7, управляе-. мого блоком 14, появляется упомяну тый выше цифровой код. Этот код поступает на вход сумматора 8 с накоплени .ем и в зависимости от знака результата вычитания в блоке 4 складываетсяаили вычитается из кода предыдущего значения регулирующего параметра. Лолученный на выходе сумматора 8 код поступает на вход цифроаналогового преобразователя 9 и преобразуется последним во временной интервал или другую величину, удобную для управления регулирующим элементом 1. Кривые переходного процесса, приведенные на фиг.3, применительны к стабилизации напряжения. За эталонную принята кривая 15 для регулирования с разрядностью М16 без,эон. Кривая 16 для регулирования в перек" рывающихся зонах с периодом Т более точно отражает эталонный переходный процесс, чем кривая 17 относящаяся к регулированию в неперекрывающихся зонах аналогичнои ширины.Максимальная относительная ошибка при регулировании в перекрывающихся зонах в 3,1 раза меньше, чем в не- перекрывающихся зонах. При регулировании в неперекрывающихся зонах наблюдается запаздывание в протекании переходного процесса. Вычисление текущего значения управляющего сигнала при регулировании в зонах осуществляется намного быстрее, чем при регулировании без эон.формула изобретения1. Способ стабилизации напряжения с помощью компенсационного стабилизатора напряжения с регулирующим органом, заключающийся в измерении выходного параметра стабилизатора, разбиении диапазона его возможных отклонений от заданного значения на отдельные зоны, дискретизации выходного параметра, выявлении сигнала отклонения, регистрации номера зоны с теку" .щим отклонением, формировании кодового сигнала рассогласования, обработке последнего в соответствии с выбранным законом регулирования с постоянной разрядностью, меньшей полной разрядности диапазона возможных отклонений выходного параметра, и по" следовательным переходом от старшей группы разрядов к младшей, изменении коэффициента передачи регулирующего органа в моменты дискретных отсчетов выходного параметра с шагом квантования, прогрессивно зависящим от номера зоны, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества стабилизации в динамическом режиме, указанную обработку сигнала рассогласования производят в частично перекрывающихся зонах с рязрядностью, произвольно соотносящейся с полной разрядностью, при выполнении условий:М щ ш + (1-1)з;1403033 М ( ш 1; 1,з,ш,М е Ю,где ф Цмакс где И - полная разрядность;ш - разрядность эоныФ 51 - количество эон;з - расстояние между зонами (количество разрядов сдвига);й - множество натуральных чисел.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что номера зон регули рования выбирают с учетом соотношений: ц(Я выходного параметра для -й эоныо а"Ц - нижняя граница у-й эоны 1ц - основание системы счисления.3. Способ по пп.1 и Ъ, о т л ич а ю щ и й с я тем, что шаг кванто вания выходного параметра определяютиз соотношения у 1,2,а"УкксЖмномер зоны и номер группыобрабатываемых разрядов;диапазон возможных отклонений выходного параметра,например напряжения;относительное отклонение Вмакс ФО Щ) ке . в( у-ЛВ Я д 0 - шаг квантования для Уке т-й зоны.14 03031 Составитель Л,Морозоведактор А.Лепвина Техред М.Ходанич Корректор А.Тяс 2859 3 а ческое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,нзводственно-поли Тираж 866 ВНИИПИ Государс по делам изо 113035, Москва, Б венного к ретений и 5, Раушск Подписное итета СССР ткрытий наб д.1