Управляемый стабилизированный источник постоянного тока

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

Опубликовано 3001В3. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 30.01.83

131) М. Кн.з

G 05 F 1/54

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК б21.316. . 722. 1(088. 8) (72) Авторы изобретения

В.И. Иванов (71) Заявитель (54 ) УПРАВЛЯ ЕИЫИ СТАБИЛИЗИРОВАННИЙ ИСТОЧНИК

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при электроснабжении, например, электромагнитных систем управления СВЧ устройствами.

Известен стабилизированный источник постоянного тока, содержащий резонансный элемент (датчик ядерного магнитного резонанса), управляемый магнитным полем электромагнита, катушка которого включена в выходную цепь источника последовательно с нагрузкой, генератор опорной частоты, выход которого соединен с одним иэ входов синтезатора частот, свяэанного по другому входу с упомянутым резонансньм элементом, преобразователь частотной расстройки в корректирующий сигнал, вход которого подключен к выходу синтезатора частот, а выходк управляющему входу регулирующего элемента источника (1).

Недостаток устройства определяется низкой стабильностью выходного тока, вызванной температурной нестабильностью электромагнита. Кроме того, устройство характеризуется значительной сложностью, обусловленной наличием в общей конструкции ответственного синтезатора частот. н и Н.А. Чиснякон/к . ": ч 1

/ „ :: .; -,-,,/ яъ (Наиболее близким по технической ,сущности к предлагаемому является управляемый стабилизированный источник постоянного тока, содержащий ферритовый опорный резонатор, один из входов которого подключен к выходу опор" ного генератора гармоник, а другой вход — к выходу модуляционного гене1р ратора, основной регулируемый источник тока, выход которого через основную катушку ферритового опорного резонатора соединен с выводами для подключения нагрузки, дополнительный реr y Ji H pye ìûé и с т Оч н ик тО к а В выходную цепь которого включена дополнительная катушка ферритового опорного резонатора, цифра-аналоговый преобразователь, общий выход которого, соответствующий всей совокупности разрядов, подключен к установочному входу основного регулируемого источника тока, а частный выход, соответствующий младшим разрядом, к установочному, входу дополнительного регулируемого источника тока, канал формирования регулирующего сигнала, состоящий нз амплитудного детектора, вход которого соединен с выходом ферритового опорного резонатора, фильтра нижних час30 т.„.ы.......,...,........

993222 ранляющему входу основного регулируемого источника тока, и фазочувстнительного усилителя, включенного между амплитудным, детектором,и филь— тром нижних частот и связанного по опорному входу с выходом модуляционного генератора (2).

Л

В устройстве точность установки и стабильность выходного тока тем выше, чем меньше интервал изменения тока, соответствующий единице старшего раз- 0 ряда, т.е. чем большее число рабочих гармоник опорного генератора используется для стабилизации тока н задан« ном динамическом диапазоне выходных токов. Достаточно просто реализуются опорные генераторы, число рабочих гармоник которых составляет 10-20.

Дальнейшее увеличение числа гармоник резко повышает сложность реализации опорного генератора и, кроме того, ужесточает требования к конструкции 2О ферритоного опорного резонатора, а также точности цифро-аналогового преобразования и регулирования источни-. кон тока н процессе настройки ферритоного опорного резонатора на частоту 25 выбранной рабочей гармоники.

Цель изобретения — повышение точности установки и стабильности выход-: ,ного тока без существенного усложне- 3О ния подобного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в управляемый стабилизированный источник постоянного тока, содержащий ферритовый оцорный резонатор, 35 один из входов которого подключен к выходу опорного генератора гармоник, а другой вход - к выходу модуляционного генератора, основной регулируемый источник тока, выход которого 4О через основную катушку Ферритового опорного резонатора соединен с выводами для подключения нагрузки, дополнительный регулируемый источник тока, в выходную цепь которого включена дополнительная катушка Ферритового опорного резонатора, цифро-аналоговый преобразователь, общий выход которого, соответствующий всей совокупности разрядов, подключен к установочному входу основного регулируемо5О го источника тока, а частый выход, соответствующий младшим разрядам, к установочному входу дополнительного регулируемого источника тока, канал формиронания регулирующего сигнала, M состоящий из амплитудного детектора, вход которого соединен с выходом ферритового опорного резонатора, фильтра нижних частот, выход которого подключен к управляющему .входу основного щ регулируемого источника тока, и фаэочувстнительного усилителя, включенного между амплитудным детектором и

Фильтром нижних частот и связанного по опорному входу с выходом модуля- у ционного генератора, введены второй ,ферритоный опорный резонатор, снабженный только одной катушкой, и второй канал формирования регулирующего сигнала, идентичный первому одноименному каналу, причем входы второго ферритового опорного резонатора подключены к выходам опорного генератора гармоник и модуляционного генератора, его катушка соединена последовательно с дополнительной катушкой первого ферритового опорного резонатора, а второй канал формирования регулирующего сигнала включен между ныходом второго ферритового опорного резонатора и управляющим входом дополнительного регулируемого источника тока.

На чертеже приведена функциоаальная схема управляемого стабилизированного источника постоянного тока.

Устройство содержит ферритовые опорные резонаторы.1 и .2, входы которых подключены к выходам опорного генератора 3 гармоник и модуляционного генератора.4. Каждый ферритовый опорный резонатор представляет собой электромагнит, в рабочем зазоре которого установлены ферритовая моноо кристаллическая сфера, например из желеэоитриевого граната, с элементами связи соо входом и выходом (ЖИГ резонатор) и модуляционная катушка.

В состав устройства входят также основной 5 и дополнительный б регулируемые источники тока, управляющие входы которых через соответствующие каналы формирования регулирующих сигнаащвсоединены с выходами Ферритовйх опорных резонаторов 1 и 2.Первый канал состоит из амплитудного детектора 7, фазочувствительиого усилителя 8 и

Фильтра 9 нижних частот, а второй канал из амплитудного детектора 10, Фазочувствительного усилителя 11 и фильтра 12 нижних частот. Опорные входы фазочувствительных усилителей

8 и 11 подключены к выходу модуляционного генератора 4. Выход основного регулируемого источника 5 тока через основную катушку 13 ферритового опорного резонатора 1 соединен с выходами для подключения нагрузки

14. В выходную цепь дополнительного регулируемого источника б тбка включены последовательно соединенные катушка 15 ферритового опорного резонатора 2 и дополнительная катушка lб ферритового опорного резонатора 1. В устройстве предусмотрен, кроме того, цифро-аналоговый преобразователь 17, общий выход которого, соответствующий всей совокупности разрядов, подключен к установочному входу основного регулируемого источника 5 тока, а частный выход, соответствующий младшим разрядам, к установочному ю

993222 входу дополнительного регулируемого источника б тока . Иакснмальное значение как кода старших разрядов, так и кода младших разрядов в цнфро-аналоговом преобразователе 17 равно числу, на единицу меньшему числа рабочих гармоник опорного генератора 3.

Отношение величины шага перестройки (по частоте} ферритового опорного .резонатора 2 к величине шага перестройки ферритового опорного реэонато- 0 ра 1 по дополнительной катушке .(без учета основной катушки) равно числу рабочих гармоник генератора 3, а дкскреты перестройки ферритозого опорного резонатора 1 как по основной, (5 так и по дополнительной катушкам оди.наковы, но противоположно направлены.

"@pm использовании на входе устройства двоично-десятичного кода, наиболее удобно выбирать число рабочих ;ф гармоник генератора 3, равным 20.

При этом код младших раэрядоз и код старших разрядов цифро-аналогового преобразователя.17 изменяются от С до 9, а всего обеспечивается 100 дис- д5 кретных значений выходного тока.

Устройство работает следующим образом.

При нуюйвом коде на .входе цкфро аналогового преобразователя 17 в вы- ЗО ,ходных цепях регулируемых источников

5 и б тока действуют начальные токи, при которых оба ферритовых опорных резонатора 1 и „2 настроены на первую рабочую гармонику опорного гене- 35 ратора 3. При изменении кода мпадшкх разрядов резонатор 2 поочередно настраивается на рабочие гармоники генератора 3 в соответствии с кодом младших разрядов, а резонатор 1 остается 4О настроенным на частоту первой гармо-. ники, поскольку в его основной катушке 13 действует выходной ток, изменения которого компенсируют изменения тока в дополнительной катушке 16. При величине входного кода, равной 10,резонатор 2 настраивается снова йа первую гармонику, а резонатор 1 оказывается настроенным уже на вторую гармонику генератора 3.

Аналогично происходит перестройка резонатора. 2 с гармоники на гармонику генератора 3 в соответствии с изменением кода мпадших разрядов и такими же шагами по частоте происходит перестройка резонатора 1 пан изменении кода старших разрядов. Таким образом, при изменении цифрового кода в цифро-аналоговом преобраэова" .теле 17 от 0 до 99 выходной ток ис.точника 5, являющийся и выходным то- еО ком устройства, изменяется ступен чато от начальной до конечной величины в соответствии с цифровым кодом, принимая 100 дискретных значений. При каждом значении тока каждый из резонаторов 1 и 2 настраивается на одну из рабочих гармоник опорного генератора 3. Крутизна перестройки по частоте резонатора 2, как нетрудно заметить, з и раз больше крутизны перестройки резонатора

1 (n - число гармоник опорного генератора 3) . Вследствие погрешностей цнфро-аналогового преобразователя 17 и источников 5 и б тока настройка ферритовых опорных резонаторов на гармоники генератора 3 может быть неточной, причем допустимая ошибка в пересчете на частоту может достигать почти половины частичного кнвертора между гармониками. Точная настройка ферритовых опорных резонаторов 1 и 2 на гармоники опорного генератора 3 осуществляется замкну тымн кольцами автоматического регулирования.

Каждое нэ двух колец обратной свя зи воспринимает качания частоты настройки соответствующего ферритового опорного резонатора с частотой модуляционного генератора 4, вызываемые наложением магнитного поля модуляционной катушки резонатора на магнитное поле его электромагнита и амплитудной модуляции сигнала опорного генератора гармоник 3, проходящего через резонатор с частотой, например, первой гармоники. Амплитуда и фаза огибающей амплитудно-модулированного сигнала зависит от величины и знака расстройкк по частоте между гармоникой генератора 3 и данныи резонатором. Продетекткрованный амплитудным детектором 7 (10) сигнал поступает в фазочувствительный усилитель 8 (11), где он усиливается и сравнивается по фазе с сигналом модуляцконного геиератора 4. В результате этого на выходе фаэочувствительного усилителя 8 (11) имеет место напряжение рассогласования, постоянная составляющая которого по величине

;и знаку соответствует частотной рас;стройке между данным резонатором и ,. гармоникой опорного генератора 3.

Напряжение рассогласования с выхода .фазочувствителького усилителя .8 (11) через фильтр нижних частот 9 (12) поступает на вход регулируемого источника 5 (б) тока и вызывает изменение выходного тока, обеспечивающее в конечном счете уменьшение частотной расстройкк до некоторой остаточной величины.

Эффективность предложенного управ ляемого стабилизированного источникапостоянного тока проявляется в том, что число высокостабильных значений выходного тока,-стабилизированных с помощьЮ генератора гармоник.3, увеличивается в число раз, равное числу рабочих гармоник. Так, например, 993222 при использовании 10 гармоник обеспечивается 100 точных .значений выходного тока.

Таким образом, точность установки и стабильность выходного тока оказываются примерно на порядок большими, чем у известных устройств подобного назначения.

Формула изобретения

Управляемый стабилизированный источник постоянного тока, содержащий ферритовый опорный резонатор, один из входов которого подключен к выходу опорного генератора гармоник, а другой вход — к выходу модуляционного генератора, основной регулируемый источник тока, выход которого через ,основную катушку ферритового опорного резонатора соединен с выводами для подключения нагрузки,дополнительный регулируемый источник тока,в выходную цепь которого включена дополнительная катушка ферритового опорного резонатора, цифро-аналоговый преобразователь, общий выход которого, соответствующий всей совокупности разрядов, подключен к установочному. входу основного регулируемого источника тока, а частотный выход, соответствующий младшим разрядам, к установочному входу дополнительного регулируемого источника тока, канал формирования регулирующего сигнала, состоящий иэ амплитудного детектора, вход которого соединен с выходом ферритового опорного резонатора, фильтра нижних частот, выход которого подключен к управляющему входу основного регулируемого источника тока, и фаэочувствительного усилителя, включенного между амплитудным детектором и фильтром нижних частот и связанного по опорному входу с выходом модуляционного генератора, о т л и ч а ю10 шийся тем, что, с целью повыаения точности установки и стабильности выходного тока, в него введены второй ферритовый опорный резонатор, снабженный только одной катушкой, и

15 второй канал формирования регулирующего сигнала, идентичный первому одноименному каналу, причем входы второго ферритового опорного резонатора подключены к выходам опорного генераэО тора гармоник и модуляционного генератора, его катушка соединена последовательно с дополнительной катушкой первого ферритового опорного резонатора, а второй канал формирования регулирующего сигнала включен между выходом второго ферритового опорного резонатора и управляющим входом дополнительного регулируемого источника тока.

30 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 327461, кл. G 05 F 1/22, 1970.

2 ° Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2942360/24-07, кл. G 05 F 1/54, 1980.

993222 тра Е72 Подпи снсе

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, З»35, Раушская наб., д. 4/5

Закаэ 47 8/64

Филиал ППП Патент, r. Укгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Моровов

-Редактор Е. Лушникова . Рехред М.Коштура Корректор Г. Решетник