Стабилизатор переменного напряжения

ОП ИСАНИЕИЗОЬРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСфциапистическккРеспублик(05 Г 1/44 Ьфударствакай комитет СССР аю делам лзаоретенкк и открытий:,". рд гледоватепьскнй институт автоматики иэпектромехвннкиом институте автоматизированных-жстеМ управленияФъи радиоэлектроникиэ Научно-и при Томс явител 54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕ импульс пряжетам, гдеолько Изве енн лиз менного н вой регули ходной филь ник эталон синхр1,с Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам ной стабилизации переменного на ния, и может найти применение необходимо стабилизировать не т среднее, эффективное или амплитудное значения переменного напряжения, но и поддерживать заданную форму выходного напряжения при изменяющейся величине и форме входного напряжения, а также там, где необходимо стабилизировать мгновенное значение переменного напряжения любой произвольной формы (треугольной, трапециедальной и т. д.). тен импульсный стабилизатор пенапряжения, позволяющий ста ть мгновенное значение переапряжения, содержащий ключерующий элемент, входной и вы 20тры, схему сравнения, источного синусоидапьного напряжеониэированного с напряжением Однако он имеет низкую точность стабилизации переменного напряжения, обусловленную непостоянством коэффициентапередачи ключевого регулирующего эле-.мента, а значит и всей разомкнутой системы стабилизации, и ограниченные функциональные возможности,Наиболее близким техническим решением к изобретению является стабилизатор переменного напряжения, содержащийпервый фильтр, входом подключенный квходной клемме, а выходом - к сипово=му входу ключевого . регулирующего органа, выход которого через второй фильтрподключен к выходной клемме, блок сравнения - выходом соединенный с управляющим входом ключевого регулирующегооргана; а одним из входов - с блокомопорного напряжения, причем к другомувходу блока сравнения подключен выходблока обратной связи, включающий узелвыделения среднего значения напряжения,при этом вход блоха обратной связи подключен к выходной клемме, блок управключен к соответствуюшему управпяюшему входу данного уэпа, а вепичины резисторов, включенных последоватепьно с ключами, выбраны из ооотношенияй-)л30ЯраР)Л1 Мгде к - резистор, соединенный поспедо- оватепьно с-тым кпючом, управляющий вход которого соединен с-тым выходом распредепителя импупьсов;- 1, 2, 3,М номер кпюча;М - коэффициент умножения частотьцЯ - резистор, соединенный последоватепьно с первым кпючом,И тем, что узел дискретного изменениявеличины коэффициента передачи обратно 26пропорционащ,но мгновенному значению.стабипизируемого напряжения, выполненв виде операционного усипитепя, охваченного цепью обратной связи, на вход которого вкпючен резистор, а цеПь отрицатель иой обратной связи выкопнена иэ М параплепьно соединенных цепочек, по крайней мере одной цепочкой, каждая из которых состоит иэ поспедоватепьно соединенных ключа и резистора, причем, уп- Зоравпяюший вход упомянутого ключа подкпючен к соответствующему управпяюшему входу данного узла, а величины резисторов ,вкпюченных пооледоватепьно с ключами, выбраны по соотношению35 и - рр -й.14И-ЮЗ5161 М40Кроме того, узел дискретного изменения вепичины коэффициента передачи обратно пропорционально мгновенному значению стабилизируемого напряжений выполнен в виде операционного усипителя,охваченного отрицательной обратной связью, на вход которого включены К поспедовательно соединенных цепочек, каждаяиэ которых выпопнена в виде резистора,зашунтированного ключом, управляюшийвход которого подключен к соответствуюшему управляющему входу данного узла,,а величина указанного резистора выбранаиэ соотношения;Я-)Я551 йР,:йу1 й 99 6а также узеп дискретного изменения величины коэффициента передачи обратнопропорционапьно мгновенному значениюстабилизируемого напряжения выпопнен ввиде операционного усилитепя, охваченного цепью обратной связи, на вход которого включен резистор, а цепь отрицательной обратной связи выпопнена из М последовательно соединенных цепочек, каждая из которых состоит из параллельносоединенных резистора и кпюча, управляюший вход которого подкпючен к соответствующему управпяюшему входу данного,узпа, а вепичина резисторов, вкпюченныхпараппельно с кпючами, выбраны иэ соотношения; На фиг, 1 приведена функционапьная схема предлагаемого стабилизатора; на фиг, 2-5 приведены примеры выпопнения узла дискретного изменения величины коэффициента передачи обратно пропорционально мгновенному значению стабипизируемого напряжения; на фиг. 6 - временные диаграммы работы предпагаемого стабипизатора переменного напряжения.Устройство состоит иэ входного 1 и выходного 2 фипьтров, между которыми вкцючен ключевой регупируюший орган 3 бпока обратной связи 4, который вкпючает в себя поспедоватепьно вкпюченные узеп выделения среднего значения напряжения 5 и узел дискретного изменения коэффициента обратно пропорционально мгновенному значению переменного напряжения 6. Выход блока обратной связи соединен с одним из входов блока сравнения 7, другой вход которой соединен с источником опорного напряжения 8, Блок управления и синхронизации 9 входом соединен с входной кпеммой стабилизатора и состоит иэ умножитеця частоты 10, выходом соединенного с узпом выделения среднего значения напряжения и распределитепя импульсов 11 с М выхо-, дами, соединенными с управляющими входами уэпа дискретного изменения вепичины коэффициента передачи обратно пропорционально мгновенному значению стабипизируемого напряжения.На фиг, 2 представлен узеп дискретного изменения вепичины коэффициента передачи обратно пропорционапьно мгноаенному значению стабнлизируемого на-аряження 6, который состоит из операциВепичина, коэффициента передачи узпв 6 изменяется за счет того, что нв каждом интервале 1 = 1, 2 3. , М с помощью рвспредепитепя импупьсов 11 подключается резистор с номером, соответствующим номеру интервапв, Поскопьку резисторы 14-114-14 выбраны иэ со- отношения. Я)ЛВпй. =йво 1(5) 7 9358онного усипйтеля 12, в цепи отрицательной обратной связи которого вкпючен резистор 13, а входная цепь образованацепочками из резисторов 14-1, 14-214-14- "1 и кпючей 15-1, 515 2, , 15 1 15 М, соединенных соответственно поспедоватепьно, а между собой пвраппельно, причем общая точка кпючей образует вход узла. Управпяющие цели кпючей образуют упрввпяюшие входы 1 Оузла дискретного изменения вепичины коэффициента передачи обратно пропорционапьно мгновенному значению стабипиэируемого напряжения 6,Нв фиг, 3 показан вариант узпв дискретного изменения величины коэффициента передачи обратно пропорционапьно мгновенному значению стабипизируемого напряжения, когда резистор 13 вкпючен вовходную цепь операционного усилителя 2012, а цепь отрицатепьной обратной связи образована цепочками, состоящими изпоспедоватепьно включенных резистора иключа, сами цепочки вкпючены парвллепьно, 25На фиг. 4 и 5 показан вариант, когда кпюч и резистор включены параппепьно, а параппепьные цепочки включены поспедоввтельно, причем на фиг, 4 последоватепьная цепочка вкпючена во входную 50цепь операционного усипитепя 12, а нафиг. 5 - в цепь его отрицатепьной обратной связи,Нв фиг. 6 изображены временные диа-.граммы работы предпагаемого стабипиза 35тора переменного напряжения: выходноенапряжение 16 стабипиэатора напряжение 17 с выхода умножителя частоты 11напряжение 18, 1 9, подаваемое соответственно на первый и второй канап узла выдепения среднего значения напряжения, напряжение 20, 21 на выходе соответственно первого и второго канала узла выделения среднего значения напряжения, напряжение 22 на выходе узпа выделении среднего значения, диаграммадискретного изменения вепичины коэффициента передачи 23 напряжение 24 навыходе узла дискретного изменения вепичины коэффициента передачи обратно про 50порционаяьно мгновенному значению стабипизируемого напряжения,Принцип работы стабипизатора переменного напряжения состоит в спедующем,Частота работы ключевого регупирующего органа 3 выбираешься намного выше55частоты сети, При этом нв входе фипьтрв2 формируются прямоугопьные импупьсынапряжения, огибавшая которых предстввляет собой синусоиду, частота которойравна частоте сети. Фипьтр 2 выделяетосновную гармонику напряжения сети, Регупируя скважность импупьсов регупирующего органа 3, можно регупировать.вепичину выходного стабипизируемого напряжения 16. Выходное напряжение 16 подается на узел выделения среднего значения переменного напряжения 5, которыйпостроен по принципу интегрирования напряжения с частотой умножитепя частоты10, двумя канапами интеграторов с последующим суммированием напряженияобоих каналов, Каждый из интеграторовснабжен разрядным ключом, возвращающим интегратор в исходное нупевое состояние. Причем разрядные кпючи интеграторов управляются умножитепем частоты10 в противофазе, квк показано нв диаграмме 18 н 19. При этом интеграторпервого канала выдепяет среднее значение на нечетных попупериодах нвлряжения умножитепя частоты 10 (номерв попупериодов 1 = 1, 3, 5, 7 ), а интегратор второго канвпа - на четных попупериодвх ( 1 = 2, 4, 6, 8 ,),Как видно из диаграмм 19, 21,цикл работы каждого из интеграторов состоит из интервапа интегрирования (нарастание напряжения), интерввпв памяти(на этих интерввпах напряжение интеграторов остается постоянным) и быстрогоразряда интегратора перед спедуюшим интервалом интегрирования, Дапее интерввпы памяти выделяются иэ обоих канапови на выходе узла выдепения среднего энвчения напряжения 5 имеется напряжение22, которое поступает на вход узпа дискретного изменения величины коэффициента передачи обратно пропорционапьыомгновенному значению ствбипизируемогонапряжения 6, вепичинв коэффициента передачи которого дискретно изменяетсясогпасно диаграмме 23.ни Ь)Л Ж;-1)Р81 1181 П 1 ОМ оследоом, уиго соеди- распреключа;частоты го соеом,ретног состоящий из умножителя частоты сети,ио крайней мере - с одним выходом, соединенным с управляющим входом узла выделения среднего значения напряжения ираспределителя импульсов также, по крайней мере, с одним выходом, о т л и ч ею ш и й с я тем, что, с целью повышения точности стабилизации и расширенияфункциональных воэможностей, блок обратной связи снабжен узлом дискретногоизменения величины коэффициента передачи обратно пропорционально мгновенномузначению стабилизируемого напряжения,с по крайней мере, одним управляющимвходом, и включенным последовательнов цепь узла выделения среднего значения напряжения, управляющий вход которого подключен к выходу распределителя импульсов, при этом блок опорного напряжения выполнен в виде источника постоянного напряжения. 2. Стабилизатор по п. 1, о т п и ч аю ш и й с я тем, что узел дискретного изменения величины коэффициента передачи обратно пропорционально мгновенному значению ствбилизируемого напряжения, выполнен в виде операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, на вход которого включено М параллельно соединенных цепочек, каждая из которых состоит иэ последовательно соединенных ключа и резистора, причем управляющий вход упомянутого ключа подключен к соответствующему управляющему входу данного узла, а величины резисторов, включенных после аовательно с ключами, выбраны из соотношее к - резистор, соединенный и ватепьно с 1 ым ключ равляюший вход которо99 12изменения величины коэффициента передачи обратно пропорционально мгновенномузначению стабилиэируемого наиряжениявыполнен в виде операционного усилителя,охваченног о цепью обратной связи, навход которого включен резистор, в цепьотрицательной обратной связи выполненаиз М параллельно соединенных цепочек,каждая из которых состоит из последовательно соединенных ключа и резистора,причем управляющий вход упомянутогоключа подключен к соответствующему управляющему входу данного узла, а величины резисторов, включенных последова-.тельно с ключами, выбраны из соотношения 4, Стабипизатор ио п, 1, о т л и ч аю ш и й с я тем, что узел дискретногоизменения величины коэффициента передачи обратно иропорциоанп,но мгновенномузначению стаби пизируемого напряжения. выполнен в виде операционного усилителя,охваченного отрицательной обратной связью, на вход которого включены М последовательно соединенных цепочек, каждаяиз которых выполнена в виде резистора,звшунтироввнного ключом, управляющийвход которого подключен к соответствую шему управляющему входу данного уз-ла, а величина укаэанного резистора выбрана из соотношения 5, Стабилизатор ио п. 1, о т п и ч аю щ и й с я тем, что узел дискретного изменения величины коэффициента передачи обратно пропорционально мгновенному значению стабилизируемого напряжения выполнен в виде операционного усилителя, охваченного цепью обратной связи, на вход которого включен резистор, в цепь отрицательной обратной связи выполнена из М последовательно соединенных цепочек, каждая из которых состоит иэ параллельно соединенных резистора и ключа, управляющий вход которого подключен к соответствующему управляющему входу14Источники ннформадин,ринятые во внимание лри экспертизе 1. Авторское свкаетельство СССРМ 472339, кл. С 05 Г 1/44,5 1974.2, Авторское свидетельство СССРМ 699505, кл, С 05 Г 1/44,1 977. ЛЙ.вЩ 4-цВе 13 935899 данного узла, а величина резисторов, вкпюченных параллельно с ключами, выбраны и иэ соотношенияПодписи ВНИИП иал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4