Стабилизатор постоянного тока

 

iii917180

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТЕЛЬСТВУ

Сеюэ Советсиик

Социаяистнчесииэ

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 24.08 79 (21) . 2811630/24-07 с присоелинениеш заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл. ч 05 F 1/56 еевуааРстеккеые квинтет

СССР

sso леаеи кзебретекий к вткрыткй

Опубликовано 30 03 ° 82 Бюллетень М 12 (53) УДК 621..316.722.1 (088.8) Дата опубликования описания 30. 03. 82

В.П. Саванеев, В.И. Лачинов и А.Л. Шпади» -, !

1! 1

Объединенный институт ядерных исследований

= = „1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) 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 зпдатчик опорного сигнала, а к другому входу - выход с датчика тока 1.1).

Недостатком устройства являешься то, что наличие S-образной выходной характеристики чувствительного элемента 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 температурный и временной дрейф УПТ, погрешность преобразования опорного кода от ЭВИ, в аналоговый сигнал и погрешность аналогового сравнения опорного сигнала с датчика тока. Все это снижает стабильность работы стабилизатора.

Кроме того. аналоговое преобразование сигналов с датчика тока чувствительно к наличию магнитных и электрических полей помех, что.требует тщательного выполнения монтажных соединений и электростатического и магнитного экранирования, что приводит в цепом к усложнению устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий элемент включенный между одной входной клеммой . и одной из клемм для подключения нагрузки, другая клемма из которых соединена с другой входной клеммой, 180

917

35 управляющий вход регулирующего элемента подключен к выходу первого цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом узла сравнения, включающего установочный, суммирующий и вычитающий входы, датчик тока, состоящий из двух магнитных сердечников, набранных из отдельных ферромагнитных. колец различного диаметра, каждый из которых охватывает выходную шину, одной обмотки компенсации, двух обмоток возбуждения, и двух выходных обмоток, причем обмотки возбуждения соединены последовательно-встречно и подключены к источнику возбуждения, и второй цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к управляющему входу источника эталонного тока 12).

Этот стабилизатор обладает следующими недостатками.

Выставляемый и затем стабилизируемый ток нагрузки il может принимать только дискретные значения, определяемые шагом измерительного преобразователя - m n, где m u n - число колец "точного" и "грубого" измерительного преобразователя, что в значительной мере создает определенные неудобства применения стабил Ьатора постоянного тока.

Чувствительность и точность работы такого стабилизатора определяется одним квантом датчика тока.

Целью изобретения является и расширение функциональных возможностей, а также увеличения чувствительности и точности работы устройства.

S е !

4

На 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 б 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 ll 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 возбуждения соединены последовательно-встречно и подключены к источнику 17 возбуж1 дения. В датчик 5 тока дополнительно введены обмотки регулирования чувствительности 18 и 19, которые включе ны последовательно-встречно и сое40

Поставленная цель достигается тем, что 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 сравне-. ния соответственно, установочный вход которого соединен с установочным входом второго цифроаналогового преобразователя, кроме того, в датчик тока введена вторая обмотка компенса ции, при этом обмотки компенсации сое динены последовательно-согласно и подключены к выходу источника эталонного тока. динены с управляемым источником 20 тока. 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 вход которого соединен с установочным входом 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

9171

"5 формула изобретения гистерезиса в исходное состояние, причем все кольца в сердечнике 7 устанавливаются в положение, соответ ствующее +В .(фиг. 2 б), а кольца сердечника 8 в положение.-В, за счет встречного включения обмоток 11 и

12 возбуждения, относительно измеряемого и стабилизируемого тока 3g . В рабочем режиме поступает сигнал опорной величины на цифроаналоговый пре- >0 образователь (ЦАП)16 и реверсивный счетчик 4, при этом ЦАП-16 задает источнику 15 эталонного тока рабочую точку стабилизации, соответствующую уровню "опорных" ампер-витков. Выход реверсивного счетчика 4 соединен со входом ЦАП-3, 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 (hJ) сравниваемых и опорных ампер-витков магнитное поле разбаланса.в сердечниках 7 и 8 убывает по гиперболе (H = ЬЗ/2Гг) от центра к

I краям и происходит перемагничива. ние ферромагнитных колец этим полем последовательно от центра сердечника к его краям, при этом число перемагниченных колец пропорционально амплитуде разбаланса, знак разбаланса ука". 35 зывает сам сердечник, например, при уменьшении перемагничиеаются кольца сердечника 7, а при увеличении " сердечника 8. В результате воздействия

4;. поля возбуждения от источника 17 сердечники, перемагниченные полем разбаланса, перекидываются в исходное состояние, в этом случае на одной из обмоток 13 или 14 (в зависи.45 мости от знака разбаланса) появляется пачка импульсов, число импульсов в пачке соответствует величине ... разбаланса, а обмотка, с которой он появляется, его знаку. Эти импульсы

50 подаются в зависимости от знака рас» 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 ЦАП-3 преобразуется в регулирующее воздействие, управляющее элементом 2.регули"

80 6 рования. 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.2б).

Постоянные ампер-витки, создаваемые этим источником направлены в сторону, "облегчающую" перемагничивание I-го кольца магнитным полем разбаланса, в этом случае необходима меньшая напряженность магнитного поля, перекидывающая сердечник I-ro кольца в противоположное состояние. Ток источника 20 создает, ампер-витки, недотаточные для перемагничивания 1-ого кольца сердечника, тем самым уменьшая ампер-витки небаланса, вызывающие его перемагничивание. Источник тока

20 может управляться в случае работы стабилизатора е широком диапазоне стабилизируемых токов от ЦАП-I2, при этом для сохранения относительной точности значение ампер-витков, задаваемое источником 20, должно увеличиваться с уменьшением величины .стабилизируемого тока, сохраняя постоянной величину относительной точности стабилизации во 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 различаться по амплитуде. Для перевода их в прямоугольную стандартную форму используются блоки 21 и 22, преобразующие колоколообразные импульсы е 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, включенный между одной входной клеммой и одной из клемм для подключения наго Источники информации, : принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

H 546869 кл. Gi) 5 F -1/56, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР, по заявке 11 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- is мотки возбуждения соединены последовательно-встречно и подключены к источнику возбуждения, и второй цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к управляющему входу источника эталонного тока, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и увеличения чувствительности и точности работы устрой80 8 ства, 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 последовательносогласно и подключены к выходу источника эталонного тока.