SI22181A - Postopek za reguliranje napajalne napetosti - Google Patents

Abstract

Po postopku za reguliranje napajalne napetosti Uoelektronskega vezja se regulacijski element s spremenljivo upornostjo, na katerega vhodni sponki jezunanja napajalna napetost Ui, krmili z ojaceno razliko med referencno napetostjo in delom regulirane napajalne napetosti, pri cemer se najprej zaznatrenutek zacetka delovanja regulacijskega vezja in napajalnega elektronskega vezja in se zatem v omenjenem trenutku zacetka delovanja nastavi taksna vrednost referencne napetosti, da bo regulirana napajalnanapetost Uo enaka najvisji dovoljeni napetosti zanapajanje elektronskega vezja, in se napajano elektronsko vezje postavi v stanje najvecje tokovne porabe. Nato se delovni padec (Ui-Uo)w napetosti naregulacijskem elementu izmeri v rednih casovnih intervalih in se zatem referencna napetost zniza zaeno stopnjo vsakic, dokler je napetostni padec (Ui-Uo)w nizji od ali enak izbrani najprimernejsi vrednosti (Ui-Uo)optim za napetostni padec. Napajanoelektronsko vezje se postavi v stanje normalne tokovneporabe, ko je delovni napetostni padec (Ui-Uo)w presegel izbrano najprimernejso vrednost (Ui-Uo)optim za omenjeni napetostni padec. Po variantni izvedbi se napetostni padec (Ui-Uo)w odtlej meri neprekinjeno in, ce njegova vrednost zaradi motnje v zunanji napajalni napetosti Ui pade pod izbrano najnizjo vrednost (Ui-Uo)min za omenjeni napetostni padec, se v primeru za elektronsko vezje verjetno nevarne motnje postavi znamenje v pomnilniku, da najse po prvem, postavitvi znamenja v pomnilniku sledecemzacetku delovanja regulacijskega vezja in elektronskega vezja elektronsko vezje napaja pri za eno stopnjo deltaUow povecanem napetostnem padcu. Predlagani postopek za nastavitev regulirane napajalne napetosti omogoca samodejno nastavitev le-te na cim visjo vrednost, pri cemer pa je zagotovljena tudi njena kakovost v pogledu znizanja nivoja motenj.

Description

Postopek za reguliranje napajalne napetosti

Izum se nanaša na postopek za reguliranje napajalne napetosti elektronskega vezja, po katerem se regulacijski element s spremenljivo upornostjo, ki v regulacijskem vezju prevaja napajalni tok za elektronsko vezje in na katerega vhodni sponki je zunanja napajalna napetost Ui, krmili z ojačeno razliko med referenčno napetostjo in delom regulirane napajalne napetosti, pri čemer jez izumom predlagani postopek primeren za oskrbo priprav za obdelavo podatkov z električnim tokom.

Izum je po mednarodni klasifikaciji patentov uvrščen v razred G 06F 01/26.

Ena osnovnih zahtev pri načrtovanju elektronskega vezja je zagotoviti odpornost na spreminjanje napajalne napetosti oziroma v njej prisotne motnje.

Z reguliranjem napetosti za napajanje elektronskega vezja se po eni strani s čim nižjo razpoložljivo napetostjo želi doseči napetost, kije primerna za to elektronsko vezje, in se po drugi strani želi čim bolj znižati nivo motenj v omenjeni razpoložljivi napetosti. Obe težnji sta si nasprotni, saj se nivo motenj v razpoložljivi napetosti uspešneje zniža, čim večja je razlika med razpoložljivo napetostjo in napetostjo, s katero se napaja elektronsko vezje. Večji padec napetosti na regulacijskem vezju torej zagotavlja boljšo odpornost na motnje v razpoložljivi napetosti. Nasprotno pa zahteva po čim višji regulirani napajalni napetosti pri dani razpoložljivi napetosti pomeni manjši padec napetosti na regulacijskem vezju.

Kadar so motnje v napajalni napetosti velike ali ima napajano elektronsko vezje nizko odpornost na motnje, je potrebno izboljšati kakovost napajalne napetosti v pogledu stabilnosti in nivoja motenj, s tem da se napajalna napetost regulira.

Uporabi se na primer znano regulacijsko vezje Γ, katerega izhodna regulirana napetost napaja elektronsko vezje 2 (sl. 1). Zunanja napajalna napetost na vhodu regulacijskega vezja Γ mora biti višja od regulirane napajalne napetosti in se ne sme spreminjati v širšem obsegu. Kot regulacijski element lis spremenljivo upornostjo se uporabi regulacijski tranzistor, ki prevaja napajalni tok za elektronsko vezje 2 in na katerega vhodni sponki je zunanja napajalna napetost. Njegova prevodnost se krmili z izhodno napetostjo ojačevalnika 12, ki ojači razliko med stalno referenčno napetostjo iz generatorja 13' in z napetostnim delilnikom 14 (premoščen je z blokirnim kondenzatoijem 15) določenim delom regulirane napajalne napetosti.

Nadalje je poznano vezje za reguliranje napajalne napetosti (US 2003/0111987), s katerim se kljub majhnemu napetostnemu padcu na tem vezju izboljša odpornost na motnje v zunanji napajalni napetosti, s tem da se regulacijski element s spremenljivo upornostjo krmili z izhodno napetostjo odštevalnika, ki od zunanje napajalne napetosti odšteje izhodno napetost ojačevalnika napake, ki ojači razliko med stalno referenčno napetostjo in z napetostnim delilnikom določenim delom regulirane napajalne napetosti. Odziv na motnje v napajalni napetosti je hitrejši, saj se vsaj del krmilne napetosti pridobi mimo povratne zanke, ki ima omejeno hitrost zaradi potrebne stabilnosti. Vendar že pri zunanji napajalni napetosti, kije višja od predvidene, ni več mogoče doseči smiselnega kompromisa med padcem napetosti na regulacijskem vezju in njegovo odpornostjo na motnje. Opisano regulacijsko vezje torej ne deluje več optimalno, kadar se zunanja napajalna napetost med delovanjem lahko spremeni ali pa kadar naj isto regulacijsko vezje deluje v širšem razponu zunanje napajalne napetosti.

Kadar je treba napajati elektronsko vezje, ki deluje v širokem območju napajalne napetosti in pri dani zunanji napajalni napetosti potrebuje čim višjo regulirano napajalno napetost, da se na primer omogoči doseči čim večja izhodna moč, je za optimalno delovanje treba posebej nastaviti regulirano napajalno napetost pri vsaki večji spremembi zunanje napajalne napetosti. Optimalno delovanje se doseže, ko je regulirana napetost kar se da visoka, regulacijsko vezje pa pa pri tem deluje zadovoljivo.

Izum rešuje tehnični problem, kako izvesti postopek za reguliranje napajalne napetosti, da bo pri vsaki razpoložljivi zunanji napajalni napetosti kakovostna regulirana napajalna napetost čim višja glede na pričakovane motnje v zunanji napajalni napetosti.

Navedeni tehnični problem je rešen s postopkom po izumu za reguliranje napajalne napetosti, opredeljenim z značilnostmi iz označujočega dela prvega patentnega zahtevka, podzahtevki pa opredeljujejo variante osnovnega izvedbenega primera tega postopka.

Postopek po izumu za reguliranje napajalne napetosti omogoča samodejno nastavitev le-te na čim višjo vrednost, pri čemer pa je zagotovljena tudi njena kakovost v pogledu znižanja nivoja motenj.

Izum bo v nadaljnjem podrobno obrazložen na osnovi opisa osnovnega in variantnih izvedbenih primerov ter pripadajočega načrta, ki prikazuje na sl. 2 regulacijsko vezje, s katerim se izvaja postopek po izumu za reguliranje napajalne napetosti in sl. 3 graf časovnega poteka naslednjih veličin po začetku delovanja regulacijskega vezja in napajanega elektronskega vezja s sl. 2, in sicer zunanje napajalne napetosti in regulirane napajalne napetosti (1. okno), padca napetosti na regulacijskem vezju (2. okno), ki izvaja postopek po izumu, in toka na izhodu regulacijskega vezja (3. okno), ki napaja elektronsko vezje.

Postopek po izumu za reguliranje napajalne napetosti Uo se lahko izvaja z regulacijskim vezjem 1, katerega izhodna regulirana napetost Uo na njegovi izhodni sponki o napaja elektronsko vezje 2 s tokom Io (sl. 2). Regulacijski element 11, na katerega vhodni sponki i je zunanja napajalna napetost Ui, se krmili z izhodno napetostjo ojačevalnika 12, ki ojačuje razliko med referenčno napetostjo iz krmiljenega generatoija 13 spremenljive referenčne napetosti in z napetostnim delilnikom 14 (je premoščen z blokimim kondenzatorjem 15) nastavljenim delom regulirane napajalne napetosti Uo. Z merilnikom 16 izmerjeni padec napetosti na regulacijskem elementu 11 se vodi v krmilno vezje 17, ki po postopku po izumu za reguliranje napajalne napetosti Uo po eni strani nastavlja vrednost referenčne napetosti na izhodu generatoija 13 in po drugi strani postavlja elektronsko vezje 2 v stanje naj večje in v stanje normalne tokovne porabe.

Po predlaganem postopku se v prvem koraku zazna trenutek tos začetka delovanja regulacijskega vezja in elektronskega vezja (1. okno na sl. 3). Trenutek tos začetka delovanja regulacijskega vezja in elektronskega vezja je tisti trenutek, v katerem razliki dveh druga za drugo izmerjenih vrednosti tako zunanje napajalne napetosti Ui kot regulirane napajalne napetosti Uo padeta pod izbrano vrednost, na primer v intervalu od 10 mV do 100 mV. Trenutek tos začetka delovanja pa je lahko opredeljen tudi s signalom za vzpostavitev stanja delovanja v napajanem elektronskem vezju 2.

V drugem koraku predlaganega postopka se v omenjenem trenutku tos začetka delovanja nastavi takšna vrednost referenčne napetosti, da bo regulirana napajalna napetost Uo enaka najvišji dovoljeni napetosti za napajanje elektronskega vezja 2 (2.

okno na sl. 3). Obenem se napajano elektronsko vezje 2 postavi v stanje največje tokovne porabe (3. okno na sl. 3). Regulacijsko vezje 1 je tedaj polno obremenjeno. Postopek nastavitve se torej izvaja v najbolj zahtevnih pogojih delovanja.

V nekaj nadaljnjih korakih se izmeri delovni padec (Ui-Uo)w napetosti na omenjenem regulacijskem elementu 11 v rednih časovnih intervalih po nekaj milisekund in se zatem referenčna napetost vsakič zniža za eno stopnjo. To pomeni, da se delovni napetostni padec (Ui-Uo)w v rednih časovnih intervalih po 0,1 milisekunde do nekaj milisekund povečuje v stopnjah AUow, katerih vrednosti so v intervalu od 20 mV do 300 io mV (2. okno na sl. 3). Takšni koraki se izvajajo, dokler je omenjeni delovni napetostni padec (Ui-Uo)w nižji od ali enak izbrani najprimernejši vrednosti (Ui-Uo)optim za omenjeni napetostni padec, ki bo opredeljena spodaj.

Potem ko je omenjeni delovni napetostni padec (Ui-Uo)w presegel izbrano naj15 primernejšo vrednost (Ui-Uo)optim za omenjeni napetostni padec, se v trenutku tnos izvede naslednji korak po predlaganem postopku, v katerem se napajano elektronsko vezje postavi v stanje normalne tokovne porabe. Izvedena nastavitev regulacijskega vezja 1 pa se shrani v pomnilniku.

Regulirana napajalna napetost Uo je sedaj nastavljena po osnovnem izvedbenem primeru postopka po izumu.

Omenjeni delovni napetostni padec (Ui-Uo)w pa se odtlej po variantni izvedbi predlaganega postopka vseeno meri neprekinjeno. Če njegova vrednost zaradi motenj v zu25 nanji napajalni napetosti Ui pade pod izbrano najnižjo vrednost (Ui-Uo)min za omenjeni napetostni padec, se v primeru za elektronsko vezje 2 veijetno nevarne motnje bo opredeljena v nadaljevanju - kot naslednji korak predlaganega postopka postavi znamenje v pomnilniku. To znamenje opozarja, da naj se po prvem, postavitvi znamenja v pomnilniku sledečem začetku delovanja regulacijskega vezja 1 in elektronskega vezja 2 elektronsko vezje 2 izvede naslednji korak po predlaganem postopku: elektronsko vezje 2 naj se napaja pri za eno stopnjo AUow povečanem omenjenem delovnem napetostnem padcu (Ui-Uo)w.

Po predlaganem postopku pa lahko po izvedeni postavitvi znamenja v pomnilniku regulacijsko vezje 1 in elektronsko vezje 2 začneta delovati pri za eno stopnjo AUow povečanem delovnem napetostnem padcu (Ui-Uo)w že, ko elektronsko vezje 2 prvič preide v stanje mirovanja ali pripravljenosti, na primer pri uporabi predlaganega postopka pri napajanju računalnika.

Pri tem se kot omenjena najnižja vrednost (Ui-Uo)min za omenjeni napetostni padec izbere tista najnižja vrednost omenjenega delovnega napetostnega padca (Ui-Uo)w, ki še omogoča normalno delovanje regulacijskega vezja 1 (2. okno na sl. 3). S tem potrebnim najmanjšim padcem napetosti na regulacijskem vezju 1 se določi želj eni nivo zmanjšanja v zunanji napajalni napetosti Ui prisotnih motenj. Postopek po izumu torej dopušča, da se zunanja napajalna napetost Ui spreminja in tudi da se isto regulacijsko vezje 1 uporabi za različne zunanje napajalne napetosti Ui. Regulirana napajalna napetost Uo se zunanji napajalni napetosti Ui prilagodi tako, da se doseže kompromis med nasprotujočima si zahtevama, in sicer po čim višji regulirani napajalni napetosti Uo in željenem nivoju zmanjšanja v zunanji napajalni napetosti Ui prisotnih motenj. Najnižja vrednost (Ui-Uo)min za napetostni padec na regulacijskem vezju 1 se izbere v intervalu od 100 mV do 500 mV, v izvedbenem primeru s sl. 3 je enaka 120 mV, in se nastavi v konfiguracijskem registru krmilnega vezja 17. Uporabnik pa lahko nastavi višjo vrednost, če se mu glede na poznavanje značaja motenj v zunanji napajalni napetosti Ui to zdi primemo.

Kot omenjena najprimernejša vrednost (Ui-Uo)optim za omenjeni napetostni padec se izbere za predvideni nivo motenj v zunanji napajalni napetosti (Ui) povečana omenjena najnižja vrednost (Ui-Uo)min za omenjeni napetostni padec.

Kot za elektronsko vezje 2 veijetno nevarna motnja se oceni motnja v zunanji napajalni napetosti Ui, ki ima eno izmed naslednjih dveh značilnosti:

pod njenim vplivom delovni napetostni padec (Ui-Uo)w pade pod izbrano najnižjo vrednost (Ui-Uo)min za čas v trajanju polperiode v elektronsko vezje 2 vstopajočega signala z najvišjo frekvenco ali polperiode internih signalov elektronskega vezja z naj višjo frekvenco ;

druga za drugo se kratkotrajne motnje pojavljajo s frekvenco pod najvišjo frekvenco v elektronsko vezje 2 vstopajočega signala ali internih signalov elektronskega vezja.

Regulacijsko vezje 1 in elektronsko vezje 2 pa po postopku po izumu začneta zopet delovati pri za eno stopnjo AUow povečanem delovnem napetostnem padcu (Ui-Uo)w tudi po prvem začetku delovanja regulacijskega vezja in elektronskega vezja, potem ko je bil pred tem omenjeni delovni napetostni padec zaradi veijetno nevarnih motenj povečan za AUow, le takrat, če je v predhodnem delovanju tudi pri omenjenem povečanem delovnem napetostnem padcu vrednost le-tega zaradi motenj v zunanji napajalni napetosti Ui ponovno kdaj padla pod izbrano vzdrževalno vrednost (UiUo)m za omenjeni napetostni padec.

Pri tem se kot omenjena vzdrževalna vrednost (Ui-Uo)m za napetostni padec izbere za eno stopnjo AUow povečanja omenjenega delovnega napetostnega padca zvišana najnižja vrednost (Ui-Uo)min za omenjeni napetostni padec (2. okno na sl. 3). Vzdrževalna vrednost (Ui-Uo)m za omenjeni napetostni padec je približno 1,5-kratna najnižja vrednost (Ui-Uo)min za omenjeni napetostni padec. Izbere se v intervalu od 120 mV do 700 mV.

Claims (10)

Patentni zahtevki

1. Postopek za reguliranje napajalne napetosti Uo elektronskega vezja, po katerem se regulacijski element s spremenljivo upornostjo, ki v regulacijskem vezju prevaja napajalni tok za elektronsko vezje in na katerega vhodni sponki je zunanja napajalna napetost Ui, krmili z ojačeno razliko med referenčno napetostjo in delom regulirane napajalne napetosti, označen s tem, da se zazna trenutek začetka delovanja regulacijskega vezja in elektronskega vezja da se v omenjenem trenutku začetka delovanja nastavi takšna vrednost referenčne napetosti, da bo regulirana napajalna napetost Uo enaka najvišji dovoljeni napetosti za napajanje elektronskega vezja, in se napajano elektronsko vezje postavi v stanje največje tokovne porabe, da se delovni padec (Ui-Uo)w napetosti na omenjenem regulacijskem elementu izmeri v rednih časovnih intervalih in se zatem referenčna napetost zniža za eno stopnjo vsakič, dokler je omenjeni delovni napetostni padec (Ui-Uo)w nižji od ali enak izbrani najprimernejši vrednosti (Ui-Uo)optim za omenjeni napetostni padec, in da se napajano elektronsko vezje postavi v stanje normalne tokovne porabe, ko je omenjeni delovni napetostni padec (Ui-Uo)w presegel izbrano najprimernejšo vrednost (Ui-Uo)optim za omenjeni napetostni padec.

2. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da se omenjeni delovni napetostni padec (Ui-Uo)w od postavitve v normalne tokovne razmere meri neprekinjeno in, če njegova vrednost zaradi motnje v zunanji napajalni napetosti Ui pade pod izbrano najnižjo vrednost (Ui-Uo)min za omenjeni napetostni padec, se v primeru za elektronsko vezje verjetno nevarne motnje postavi znamenje v pomnilniku, da naj se po prvem, postavitvi znamenja v pomnilniku sledečem začetku delovanja regulacijskega vezja in elektronskega vezja elektronsko vezje napaja pri za eno stopnjo AUow povečanem omenjenem delovnem napetostnem padcu (Ui-Uo)w.

3. Postopek po zahtevku 2, označen s tem, da se padanje omenjenega delovnega napetostnega padca (Ui-Uo)w pod izbrano najnižjo vrednost (Ui-Uo)min za omenjeni napetostni padec vsaj v trajanju polperiode v elektronsko vezje vstopajočega signala z najvišjo frekvenco ali polperiode internih signalov elektronskega vezja z najvišjo frekvenco oceni kot za elektronsko vezje verjetno nevarna motnja.

4. Postopek po zahtevku 2 ali 3, označen s tem, da se kratkotrajne motnje, ki se pojavljajo s frekvenco pod najvišjo frekvenco v elektronsko vezje vstopajočega signala ali internih signalov elektronskega vezja, ocenijo kot za elektronsko vezje verjetno nevarne motnje.

5. Postopek po zahtevku 3 ali 4, označen s tem, da po postavitvi znamenja v pomnilniku regulacijsko vezje in elektronsko vezje začneta delovati pri za eno stopnjo AUow povečanem delovnem napetostnem padcu (Ui-Uo)w, ko elektronsko vezje prvič preide v stanje mirovanja ali pripravljenosti.

6. Postopek po zahtevku 3 ali 4, označen s tem, da tudi po prvem začetku delovanja regulacijskega vezja in elektronskega vezja, potem ko je bil pred tem omenjeni delovni napetostni padec (Ui-Uo)w zaradi verjetno nevarnih motenj povečan za AUow, regulacijsko vezje in elektronsko vezje začneta zopet delovati pri za eno stopnjo AUow povečanem delovnem napetostnem padcu le, če je v predhodnem delovanju tudi pri omenjenem povečanem delovnem napetostnem padcu vrednost le-tega zaradi motenj v zunanji napajalni napetosti Ui ponovno kdaj padla pod izbrano vzdrževalno vrednost (Ui-Uo)m za omenjeni napetostni padec.

7. Postopek po zahtevku 1 ali 6, označen s tem, da je trenutek začetka delovanja regulacijskega vezja in elektronskega vezja tisti trenutek, v katerem razliki dveh druga za drugo izmeijenih vrednosti tako zunanje napajalne napetosti Ui kot regulirane napajalne napetosti Uo padeta pod izbrano vrednost v intervalu od 10 mV do 100 mV.

8. Postopek po zahtevku 7, označen s tem, da se v stanju naj večje tokovne porabe omenjeni delovni napetostni padec (Ui-Uo)w v rednih časovnih intervalih po 0,1 milisekunde do nekaj milisekund povečuje v stopnjah AUow, katerih vrednosti so v intervalu od 100 mV do 300 mV.

9. Postopek po zahtevku 8, označen s tem, da se kot omenjena najnižja vrednost (Ui-Uo)min za omenjeni napetostni padec izbere najnižja vrednost omenjenega delovnega napetostnega padca (Ui-Uo)w, ki še omogoča normalno delovanje regulacijskega vezja.

10. Postopek po zahtevku 9, označen s tem, da se najnižja vrednost (Ui-Uo)min za omenjeni napetostni padec izbere v intervalu od 100 mV do 500 mV.

11. Postopek po zahtevku 9 ali 10, označen s tem, da se kot omenjena najprimernejša vrednost (Ui-Uo)optim za omenjeni napetostni padec izbere za predvideni nivo motenj v zunanji napajalni napetosti (Ui) povečana omenjena najnižja vrednost (Ui-Uo)min za omenjeni napetostni padec.

12. Postopek po zahtevku 11, označen s tem, da se kot omenjena vzdrževalna vrednost (Ui-Uo)m za omenjeni napetostni padec izbere za eno stopnjo AUow povečanja omenjenega delovnega napetostnega padca zvišana omenjena naj nižja vrednost (Ui-Uo)min za omenjeni napetostni padec.

13. Postopek po zahtevku 12, označen s tem, daje vzdrževalna vrednost (Ui-Uo)m za omenjeni napetostni padec približno 1,5-kratna najnižja vrednost (Ui-Uo)min za omenjeni napetostni padec.

10 14. Postopek po zahtevku 12, označen s tem, da se vzdrževalna vrednost (Ui-Uo)m za omenjeni napetostni padec izbere v intervalu od 120 mV do 700 mV.