Способ стабилизации напряжения

Авторы патента:

G05F1/56 - с использованием в качестве оконечных управляющих устройств полупроводниковых приборов, соединенных последовательно с нагрузкой

G05F1/445 - транзисторов, включенных последовательно в цепь нагрузки

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„140 (51)4 G 05 F 1/445 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 $fl3, ФД у Т еДь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

;(21) 4113197/24-07 (22) 23.06.86 (46) 15.06.88. Бюл. Р 22 (71) Киевский политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции

; (72) В.Я.Жуйков, В.E.Сучик, И.З.Иосонь и H.À.ßöåíêî (53) 621 .316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1049880, кл. G 05 F 1/56, 1982.

Авторское свидетельство СССР

В 1288663, кл. G 05 Р 1/445, 1985. (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к области вторичного электропитания радиоэлектрон-. ной аппаратуры. Цель иэобретениявЂ” повышение качества стабилизации в динамнческом режиме. Цифровое регулирование выходного параметра осуществляется путем разбиения 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 вЂ цифров 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 вычитается 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 ). 2 з.п.ф"лы, З.ил.

1403031

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при построении источников вторичного электропитания радиоэлектрон5 ной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение качества стабилизации в динами" ческом режиме.

На фиг.l представлена функциональ- 10 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 преоб разователь 9. К тракту обратной связи относятся также эадатчик 10 кода опорного напряжения (цифровой регистр ), задатчик ll кода коэффициента усиления цепи обратной связи, эадатчик 12 начального значения регулирующей величины, блок !3 выделения

35 перекрывающихся зон и блок 14 управления. Выход задатчика 10 кода опорного напряжения подключен к входу эадатчика 11 кода коэффициента усиле- 40 ния цепи обратной связи и соответствующему входу блока 4 сравнения.

Выход задатчика 11 соединен с соответствующим входом цифровоro 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 вЂ” к входу блока 14 управления.

Выход последнего соединен с управляющими входами блока S мультиплексиро" вания и блока 7 демультиплексирования.

Сущность способа заключается в следующем.

Аналоговый сигнал обратной связи преобразуют в цифровой код U+ (n) разрядностью М (М «:- N). Этот цифровой код вычитают из заданного цифрового кода U эталонного значения сигнала обратной связи, соответствующего требуемому выходному напряжению, и получают цифровой код d U сигнала обратной связи в текущий момент времени:

Цэг ос (п)

Цифровой код d U сравнивают с

М-разрядным нулевым кодом. Если среди первых s разрядов существуют ненулевые, то обрабатывают первые

m (m s) разрядов. После обработки этих первых разрядов цифрового кода

КЦ получают 2m-разрядный цифровой код изменения регулирующего парамет-. ра, который суммируют с соответствующими (одноименными ) разрядами полного М-разрядного цифрового кода значения регулирующего параметра.

Полученный М-разрядный цифровой код преобразуют в аналоговую форму и используют для регулирования напряжения.

Если среди первых s раэрядов М-разрядного цифрового кода «! П сигнала рассогласования все нулевые, то переходят к проверке следующих s разрядных групп. Если среди вторых s разрядов есть ненулевые, тогда обрабатывают следующую группу иэ m разрядов цифрового кода «W, начиная с (s+1)го. Если и среди вторых s разрядов все нулевые, то обрабатывают следующую группу из m разрядов, начиная с (2s+1)-го разряда, и т.д. до последней 1-ой группы из m 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 m разрядов, регулирование осуществляют в первой (0=1) зоне с шагом квантования

«! ц макс

Фй д ! (rl

Если учесть, что «t Б вЂ” значение цифрового кода сигнала рассоглаОЗОЗ1

5 1 смаке

-1

5 где AJ

Регулирование осуществляют в первой зоне до тех пор, пока первые s разрядов цифрового кода д U сигнала рассогласования не станут ну- 15 левыми. В случае, когда первые а разрядов цифрового .кола а"U(1 нулевые, т.е. l(1 " с d Ö, переходят к обработке второй группы из m разрядов цифрового кода сигнала рассогласования, 20 начиная с (э+1)-го разряда, что соответствует регулированию во второй зоне =2 с шагом квантования

o (1ма кс

25 Регулирование в зонах за счет отбрасывания .необратимых разрядов приводит к ошибкам регулирования в динамическом режиме. Погрешность регулирования в динамическом режиме

З0 зависит от номера зоны, в которой ведется регулирование, и определяется шагом квантования в этой зоне.

Ю макс йг

k3 а1+(Г-иБ

-l

35 а Смаке

А, KB

Регулирование в частично перекрывающихся зонах улучшает качество регулирования в динамических режимах по сравнению с регулированием в

40 неперекрывающихся зонах, поскольку в этом случае шаг квантования в раэ меньше максимального сигнала рассогласования для t"-oA зоны, а следовательно, и относительная погрешность тоже в <1 раэ меньше. С помощью подбора параметров тп и s можно добиться 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 вход аналого-цифрового преобразователя

3, преобразуется в параллельный цифровой код и подводится к сигнальному входу блока 4 сравнения. Последний осуществляет вычитание иэ заданУ(1 1

Аналогично выше приведенному выходную величину будут уточнять, пока ФБ не станет равным нулю с (М точностью до шага квантования последней зоны (r = 1), т.е.

ЫЧ1 ми к<

Kb m i (6-!16

Ч -1 где тт U макс

/Ц m (Н)э 1 с U макс

JUg з 14 сования с точностью до разряда, являющегося границей снизу у -й зоны регулирования, то для первой зоны оказывается справедливым соотношение

Для второй эоны имеет место соотношение

)Щ1 < ) o U(bl I < (qs-l)) р U,i, где мтт 1 (1 макс а и ------- вЂ” вЂ” е

Й тя

IIocKoJIhKy (q вЂ” 1) IU< gU,, yp

Для последней зоны имеем

IdU! I < I JU ) < I dU I 1

Так как m+(1-1) s М, то IU p

/Up

В процессе регулирования цифровой код сигнала рассогласования, имеющий разрядность М, обрабатывают m-разрядными группами по пропоцриональному,пропорционально-интегральному или пропорционально-интегрально-дифференциальному закону. Например, соответствующий сигнал рассогласования усиливают в К раэ путем умножения цифрового кода ш-разрядной группы иа

m-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 кода

1403031 6

Регулирование 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 кодом коэффициента усиления для ста тического режима работы.

ЬО ного эталонного значения кода опорного напряжения текущее значение кода сигнала обратной связи. Результат вычитания в прямом коде поступает

5 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

1l .

В результате умножения на выходе цифрового умножителя 6 получают результирующий цифровой код, который рд 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- 25 .ем и в зависимости от знака результата вычитания в блоке 4 складывается а или вычитается из кода предыдущего значения регулирующего параметра. полученный 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 М = 16 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 неперекрывающихся 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 изобретения

1. Способ стабилизации напряжения с помощью компенсационного стабилизатора напряжения с регулирующим органом, заключающийся s измерении вы-. ходного 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 последовательным 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, отличающийся 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 m+ (1-1)з;

l40303l

М (ml; 1,s,m,М е N, где

4 U a

„(Я выходного параметра для -й эоны.

lO КU вЂ” нижняя граница т-й эоны;

q вЂ” основание системы счисления.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что шаг кванто15 вания выходного параметра определяют из соотношения где И вЂ” полная разрядность;

m вЂ” разрядность эоны

У 5

1 вЂ” количество эон;

s вЂ” расстояние между зонами (количество разрядов сдвига);

N вЂ” множество натуральных чисел.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что номера зон регули рования выбирают с учетом соотношений: номер зоны и номер группы обрабатываемых разрядов; диапазон возможных отклонений выходного параметра, например напряжения; относительное отклонение у I,T, Uo м«кс э

20 где

+Ue«gc и и

» м ! (%макс

ДЧ3

« . . (g-f)s

Я вЂ” шаг квантования для

Уке т-й зоны.

1403031

Ф 77 Ю Ф РЮ?t ЛГ Л Л1 /7»

С ос тав ит ель Л, Мо роз ов

Редактор А.Лепвина Техред М. Ходанич Корректор А.Тяско

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2859/39

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника питания

Импульсный стабилизатор напряжения // 1397893

Изобретение относится к электротехнике , в частности к вторичным источникам электропитания, и может быть использовано для электропитания различных измерительных устройств

Источник постоянного тока // 1397892

Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока // 1397891

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении малогабаритных вторичных источников питания репортажных передающих телевизионных камер

Высоковольтный калибратор напряжений (его варианты) // 1397864

Многофазный импульсный стабилизатор постоянного напряжения // 1396134

Стабилизатор постоянного напряжения // 1396133

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры

Импульсный стабилизатор напряжения // 1396132

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания Целью изобретения является повышение КПД и надежности

Стабилизатор постоянного напряжения // 1396131

Стабилизатор постоянного напряжения // 1394210

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания

Способ стабилизации напряжения или тока // 1288663

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания

Стабилизатор напряжения переменного тока // 2615782

Изобретение относится к устройствам преобразования входной электрической энергии переменного тока в энергию переменного тока на выходе с возможностью регулирования выходного напряжения и может быть использовано в стабилизаторах сетевого напряжения. Технический результ - повышение надежности, быстродействия и коэффициента полезного действия устройства. Устройство содержит последовательный ключ, параллельный ключ, входы которых подключены к выходному контакту дросселя, входной фильтр низкой частоты (ФНЧ), вход которого соединен с источником входного напряжения, выходной ФНЧ, вход которого подключен к выходу параллельного ключа, а выход подключен к нагрузке, выход нагрузки соединен с общим проводом, и схему управления, подключенную к управляющим входам ключей, датчик тока, подключенный к выходу входного ФНЧ, первый выход датчика тока подключен к входному контакту дросселя и к входу второго параллельного ключа, выход которого подключен к входу выходного ФНЧ, а схема управления содержит источник питания, устройство защиты по току и напряжению и двухполупериодный детектор, подключенный к источнику входного напряжения, выход которого соединен с входом устройства выборки и хранения, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом устройства сравнения, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения, а второй - с выходом выпрямителя, подключенного к нагрузке, два формирователя пороговых уровней, объединенные входы которых соединены с выходом сумматора, два компаратора, первый вход первого компаратора соединен с выходом первого формирователя порогового уровня, первый вход второго компаратора соединен с выходом второго формирователя порогового уровня, вторые входы компараторов соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, выходы первого компаратора подключены к первому и второму входам блока управления параллельными и последовательным ключами, выход второго компаратора подключен к третьему входу блока управления параллельными и последовательным ключами, первый вход устройства защиты по току и напряжению соединен с выходом двухполупериодного детектора, а второй вход - со вторым выходом датчика тока, а выход подключен к четвертому входу блока управления параллельными и последовательным ключами. Для предотвращения кратковременных бросков устройство выборки и хранения обеспечивает фиксацию изменения входного напряжения в начале каждого полупериода. Защита по току и напряжению обеспечивается измерением тока и напряжения в начале каждого полупериода. Повышение кпд достигается режимом трансляции входного напряжения на нагрузку без высокочастотного преобразования. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Регулятор напряжения генераторного источника питания // 2104611

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электроснабжения транспортных средств, и может быть использовано в системах регулирования напряжения генераторов переменного и постоянного токов

Преобразователь радиовещательной сети в стабилизирующий маломощный источник питания постоянного тока // 2105346

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания специальных и бытовых маломощных электронных устройств

Релейный регулятор тока // 2111526

Изобретение относится к релейному регулятору тока, который применяется, например, в ИКМ-приборах в устройствах дальней связи в качестве стабилизированных источников тока в схемах занятости в c-проводах

Источник электрического сигнала, пропорционального абсолютной температуре // 2115099

Изобретение относится к электронной технике и может использоваться в микроэлектронных датчиках температуры и источниках опорного напряжения

Компенсационный стабилизатор напряжения // 2117982

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источника вторичного электропитания радиоаппаратуры

Стабилизатор постоянного напряжения с комбинированной защитой // 2120658

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках электропитания

Стабилизированный двухполярный источник электропитания // 2121161

Источник питания // 2123199

Изобретение относится к электротехники, в частности к стабилизированным импульсным источникам питания с защитой от перегрузок по току

Способ проведения ресурсных испытаний аккумуляторов космического назначения и устройство для его реализации // 2123460

Изобретение относится к области космической электротехники и может быть использовано при проведении ресурсных испытаний оборудования ИСЗ, в частности аккумуляторных батарей (АБ)