SU1107113A1 - Устройство регулировани напр жени - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее контур дискретного регулировани , входом подключенный к входным выводам питани , выполненный на параллельно соединенных по входу коммутируемых двухтактных преобразовательных  чейках с прогрессивно распределенными числами витков первых выходных обмоток их трансформаторов, подключенных к первым двухполупериодным выпр мител м , которые по выходу соединены согласно и последовательно и подключены в соответствующей пол рности к первому входному выводу питани  JKOHTypa непрерывного регулировани  Гс первым последовательным регулирующим транзистором, управл ющий вход которого св зан с входом усилител  .рассогласовани , первый вход которого соединен с выходным выводо ,-а второй вход - с клеммой дп  подключени  источника задающего напр жени . управл ющие входы контура дискретного регулировани  подключены к соответствующим выходам реверсивного с счетчика импульсов, входы сложени  и вычитани  которого св заны с соответствующими выходами трехпозиционного органа сравнени , а счетный вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, два пороговых входа трехпозиционно о органа сравнени  соединены с соответствующими источниками эталонных напр жений, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей устройства, трансформаторы преобразовательных  чеек снабжены fвторыми выходными обмотками, подключенными к введенным вторым двух- полупериодным выпр мител м, которые по выходу соединены согласно и последовательно и подключены в противоположной пол рности к второму входному выводу питани  контура нёпре- -х рывного регулировани , образованного введенным вторым последовательным ре ,гулирзтащим транзистором противоположНого типа проводимости, управл ющий вход которого св зан:.с выходом усилител  рассогласовани , управл ющий н-i 00 вход трехпозиционного органа .сравнени  соединен с выходом введенного суммирующего по модулю усилител , входы которого подключены соответственно к первому и второму входным вы водам питани  контура непрерывного регулировани . 2. Устройство по П.1, о т л и ч а ю щ е е с   тем, что, с целью повьшени  точности регулировани  в окрестности нулевых значений, управл ющие входы регулирующих транзисторов неп

Description

рерывного контура регулировани  под- денным 1 сточникам напр жений смещени  ключены через резистивные цепи к вве- соответствующей пол рности.

1107113

I

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани  комплексов радиоэлектронной аппаратуры , в качестве модулирующих блоков технологических агрегатов и систем автоматического регулировани , в качестве широкодиапазонньпс лабораторных источников разнопол рного напр жени , а также в качестве усилителей сигналов произвольной, в частности гармонической, формы в ограниченной полосе частот.

Известно устройство высококачественного регулировани  напр жени , использующее принцип непрерывного регулировани , в котором с целью улучшени  энергетических характеристик диапазон регулировани  разбиваетс  на зоны (участки), в каждом из которых в активном (рабочем) состо нии находитс  отдельный (дл  каждой зоны) регулиру5ощий элемент непрерывного действи , а переход из одной зоны в , другую осуществл етс  с помощью переключак чих устройств t J«

Недостатком устройства  вл етс  усложнение силовой цепи при расширении диапазона регулировани  при сохранении высокого уровн  КПД либо сни жение.ИЦГпри неизменной сложности силовой цепи.

Наиболее близким к изобретению по те снической сущности  вл етс  устройство , содержащее контур непрерывного регулировани ,выполненный в виде соединенных по типовой схеме последовательного стабилизатора напр жени , регулирующего транзистора, сопротивлени  нагрузки, источника задающего (эталонного) напр жени , усилител  рассогласовани  и контур дискретного, регулировани , содержащий регулирующий орган дискретного действи , подСключенный к входньм зажимам и вы полненный в виде коммутируемых  чеек (секций с прогрессивно распределенными выходными напр жени ми), управл кнцие (коммутирующие) входы которых

подключены к выходам соответствующих разр дов реверсивного счетчика импульсов , входные шины сложени  и вычитани  которого св заны с соответствующими Ёыходами трехпозиционного органа сравнени , а счетчный вход подключен к выходу генератора тактовых импульсов , В общем случае регулирующий орган дискретного действи  может быть вьтолнен по любой известной схеме , однако дл  широкодиапазонного регулировани  из указанных вариантов наиболее целесообразно использование схем, реализующих суммирование выходных напр жений преобразоват ельных s  чеек (секций), во вторичной цепи регулирующий орган дискретного действи  выполнен в виде соединенных параллельно по входу двухтактных, например транзисторных, преобразовательных  чеек с прогрессивно распределенными напр жени ми выходных обмоток трансформаторов, нагруженных на двухполупериодные выпр мители, выходы которых соединены согласно и последовательно между собой, образу  общий выход регулирукщего органа дискретного действи . В данном устройстве регулирующий транзистор контура непрерывного регулировани  работает в узком диапазоне изменени  напр жени , определ емом дискретностью изменени  напр жени  на выходе контура дискретного регулировани , в св зи с чем поддержание высокого уровн  К1Щ а ffitpoKc диапазоне регулировани  не требует увеличени  числа непрерьшных регулирующих элементов 2

Недостатком известного устройства, ограничивакщим функциональные возможности ,  вл етс  невозможность получени  разнопол рного регулируе-. мого с штавн{ | переходом через нулевой уровень выходного напр жени , а также низка  точность регулировани  в области значений выходного напр жени , близких к нулевому.

Целью изобретени   вл етс  расщирение функциональных возможностей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве регулировани  напр жени , содержащем контур дисгрет- ного регулировани , входом подклюценный к входным выводам питани , выполненный на параллельно соединенных по входу коммутируемых двухтактных преобразовательных  чейках с прогрессивно распределенными числами витков первых входных обмоток их трансфорнаторов , подключенных к первым двухполупериодным вьшр мител м,которые по выходу соединены согласно и последовательно и подключены в соответствующей пол рности к первому входному вьшоду питани  контура непрерьгеного регулировани  с первым последовательным регулирующим транзистором, управл ющий вход которого св зан с выхрдом усилител  рассогласовани , первый вход которого соединен с выходными выводами питани  и выходом контура непрерывного регулировани  а второй вход - с клеммой дл  подключени  источника задающего напр жени  управл ющие входы контура дискретного регулировани  подключены к соответствуюгцим выходам реверсивного счетчика импульсов, входы сложени  и вычитани  которого св заны с соответствующими выходами трехпозиционного органа сравнени , а счетньй вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, два пороговых входа трехпозиционного органа сравнени  соединены с соответствующими источниками эталонных напр жений, трансформаторы преобразовательных  чеек снабжены вторыми выходными обмотками, подключенными к введенным вторым двухполупериодным выпр мител м, которые по выходу соединены согласно и последовательно и подключены в противополо с ной пол рности к второму входному выводу питани  контура непрерывного регулировани , образованного введенным вторым последовательным регулирующим транзистором противоположного типа проводимости, управл ющий вход которого св зан с выходом усилител  рассогласовани , управл ющий вход трехпозиционного органа сравнени  соединен с выходом введенного суммирующего по модулю усилител , входы которого подключены «соответственно к первому и второму входным выходам витани  контура непрерывного регулировани ,

Управл ющие входы регулирующих транзисторов непрерывного контуру регулировани  подключены через резистиные цепочки к введенным источникам напр жений смещений соответствующей пол рности.

На фиг. 1 приведена схема устройства регулировани  напр жени ; на фиг. 2 - вариант выполнени  суммирующего по модулю усилител .

Устройство содержит контур 1 непрерывного регулировани  с первым регулирующим транзистором 2 h-p-n типа проводимости, выходом соединенный с нагрузкой 3, источник 4 задающего (в общем случае произвольной формы) напр жени , подключенный к входу усилител  5 рассогласовани , другой вход которого соединен с выходом непрерывного контура 1 регулировани , контур 6 дискретного регулировани ,, содержащий регулирующий орган 7 дискретного действи , соединенный с ;г входными выводами 8 и 9 питани , управл ющие входы которого подключен к выходам реверсивного счетчика 10 импульсов, входы сложени  и вычитани KOTopoiro подключены к выходам трехпозиционного органа 11 сравнени , а v счетный вход к выходу генератора 12 тактовых импульсов, причем орган 7 дискретного регулировани  содержит преобразовательные транзисторные  чейки 13 с выходными обмотками 14 трансформаторов 15, соединенных с первьпчи вьшр мител ми 16, вторые выходные обмотки 17, соединены с вторыми выпр мител ми 18, выходы выпр мителей подключены к входным выводам питани  контура 1 непрерывного регулировани  . и входам суммир.ующего по модулю усилител  19, выходкоторого подключен к органу 18 сравнени второй регулируюпщй транзистор 20 противоположного типа проводимости, управл )ощие входа регулирующих транзисторов 2 и 20 через цепочки смещени  2} It 22 соединены с выходом усилител  5 рассогласовани .

Суммируюпщй по модулю усилитель 19 (фиг. 2) содержит базовый операционный усилитель 23, неинвертирующий вход которого через резистор 24 подключен к коллектору транзистора 2, а его инвертирующий вход через резисто 25 подключен к коллектору транзистора 20. С помощью резисторов 26 и 27 совместно с резисторами 24 и 25 устанавливаетс  требуемый коэффициент передачи усилител . Оба входа операционного усилител  23 шунтированы ключевь1ми транзисторами 28 и 29 с разным типом проводимости, базовые цепи которых через токоограничивающие резисторы подключены к выходу компаратора 30, неинвертируюций вход которого через суммирующие резисторы 31 и 32 подключен соответственно к коллекторам транзисторов 2 и 20/ Устройство работает следующим образом. Выходные напр жени  на нагрузке 3 с помощью контура 1 непрывного регулировани  с заданным коэффициентом пропорциональности отслеживает задаю щее напр жение. При отрицательном за дающем напр жении в активном режиме находитс  транзистор 2 и транзистор 20 закрь:, при положительном состо ние транзисторов мен етс . Увеличение абсолютной величины вьгходного напр жени  приводит к снижению падени  напр жени  на регулирующем транзисторе 2 или 20. При достижении пад ни  напр жени  на транзисторах 2 или 20, близком к напр жению насьщени , сигнал управлени  на выходе усилител 19 достигает порогового уровн , при этом на выходе органа 11 по вл етс  единичный сигнал, разрешающий пода чу импульсов тактового генератора на шину сложени  счетчика 10. Каждый тактовый импульс, прошедший на шину сложени  счетчика 10, увеличивает за пасенный в нем код на единицу, вызыва  соответствующее переключение преобразовательных  чеек 13, следова тельно, к соответствующему ступенчатому увеличению модулей напр жений на выходах последовательных цепочек вьтр мителей 16 и 18 на минимальную величину, определ емую значением модул  выходного напр жени  преобразовательной  чейки 13 младшего разр да Информацией управлени  в контуре дискретного регулировани   вл етс  падение напр жени  на открытом регулирующем транзисторе, но вследствие наличи  двух регулирующих транзисторов с противо11рложным знаками падени напр жени  на них,в схему суммирующего по модулю усилител  19 (фиг. 2) дополнительно введен компаратор 30, обеспечивающий устранение прохождени  информации о падении напр жени  на закрытом регулирующем транзисторе в контур дискретного регулировани . На неинвертирующем входе компаратора нулевого уровн  30 через резисторы 31 и 32, подключенные к коллекторам транзисторов 2 и 20, вьщел етс  алгебраическа  сумма падени  напр жений на последних, равна  удвоенному значению выходного напр жени , в св зи с чем срабатывание компаратора 30 происходит в момент перехода выходньм напр жением нулевого уровн . При срабатывании компаратора 30 пол рность его входного сигнала мен етс  на противоположную, что вызывает требуемое переключение шунтирующих транзисторов 28 или 29. Под действием выходного сигнала компаратора 30 ключевой транзистор 28 п-р-п типа заперт и напр жение прикладываетс  через резистор 24 к неинвертирующему входу операционного усилител  23, выходной сигнал компаратора 30 отпирает ключевой транзистор 29 р-п-р типа, обеспечива  близкий к нулевому уровень сигнала на инвертирующем входе операционного усилител  23 и устранени  тем самым вли ние падени  напр жени  закрытого транзистора 20 на выходной сигнал усилител  23. При положительном падающем напр жении суммирующий по модулю усилитель 19 работает аналогично, с той лишь разницей, что напр жение на транзисторе 20 прикладываетс  через резистор 25 к неинвертирукнцему входу операционного усилител  23, а его неин-« вертирующий вход шунтирован ключевым транзистором 28, управл емым выходньи сигналом компаратора 30. Выходной сигнал усилител  23 в обоих случа х имеет одну и ту же пол рность , т. е. выходной сигнал усилител  23 несет информацию с модул  падени  напр жени  на непрерывном регулирующем элементе, содержащем два регулирую1щх транзистора, включающихс  в работу согласно требуемой пол рности выходного напр жени . Уменьщение модул  задающего напр жени  увеличивает напр жение на транзисторах 2 или 20, и при достижении порога срабатьшани  сигнал управлени  на выходе суммирующего усилител  t9 приводит к по влению разрешени  на рохождение импульсов тактового генератора на шину вычитани  счетчика 10 и, следовательно, к соответствуюему ступенчатому уменьшению модул  апр жений на выходе последовательых цепочек выпр мителей 16 и 18.

71

Таким образом, устройство обеспечивает широкодиапазонное регулирование напр жени  с высокой точностью, обеспечиваемой с помощью имеющегос  контура непрерывного регулировани  выходного напр жени  как положительной , так и отрицательной пол рности с плавным переходом через нулевое значение при неизменной пол рности входного напр жени . При этом КПД предлагаемого регул тора легко может быть реализован близким к КПД чисто импульсных регул торов, отличающихс  его высоким значением, так как регулирующие транзисторы контура непрерывного регулировани  работают в достаточно малом диапазоне изменени  падени  напр жени  на переходе коллектор-эмиттер , отклон  сь от напр жени  насыщени  на величину, определ емую дискретностью ступенчатого регулировани  напр жени  на входе . контура непрерьшного регулировани .

138

величина которой может быть выбрана весьма малой, что достигаетс  соот-. ветствующим выбором числа преобразовательных  чеек.

С помощью устройства может быть создан усилитель сигналов переменного тока гармонической или произвольной формы, что определ етс  расположением его регулировочной характе ристики в 1-м и 3-м квадрантах, что позвол ет использовать его в качестве модулирую1цих блоков технологических агрегатов и систем автоматического управлени .

В св зи с тем, что задающее напр жение может иметь произвольную форму в некотором диапазоне изменени , предлагаемое устройство при подключении к выходу ЭЦВМ через цифроаналоговое устройство позвол ет реализовать широкодиапазонный программируемый источник разнопол рного стабильного напр жени .

Г

НГ7г

LCDI J I Kib .

Фиг.2

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее контур дискретного регулирования, входом подключенный к входным выводам питания, выполненный на параллельно соединенных по входу коммутируемых двухтактных преобразовательных ячейках с прогрессивно распределенными числами витков первых выходных обмоток их трансформаторов, подключенных к первым двухполупериодным выпрямителям, которые по выходу соединены согласно и последовательно и подключены в соответствующей полярности к первому входному выводу питания ^контура непрерывного регулирования !с первым последовательным регулирую•щим транзистором, управляющий вход < которого связан с входом усилителя .рассогласования, первый вход которого соединен с выходным выводом,-а второй вход - с клеммой для подключения источника задающего напряжения, управляющие входы контура дискретного регулирования подключены к соответствующим выходам реверсивного с' счетчика импульсов, входы сложения и вычитания которого связаны с соответствующими выходами трехпозиционного органа сравнения, а счетный вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, два пороговых входа трехпозиционно1 о органа сравнения соединены с соответствующими источниками эталонных напряжений, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, трансформаторы преобразовательных ячеек снабжены Р вторыми выходными обмотками, подключенными к введенным вторым двухполупериодным выпрямителям, которые ¹ по выходу соединены согласно и последовательно и подключены в противоположной полярности к второму входному выводу питания контура нёпре- ι рывного регулирования, образованного введенным вторым последовательным регулирующим транзистором противоположного типа проводимости, управляющий вход которого связан:.с выходом усилителя рассогласования, управляющий ввход трехпозиционного органа сравнения соединен с выходом введенного суммирующего по модулю усилителя, входы которого подключены соответственно к первому и второму входным выводам питания контура непрерывного регулирования.

2. Устройство по п.1, о т л и ч a -< ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования в окрестности нулевых значений, управляющие входы регулирующих транзисторов непgi rZOTT'’ ns рерывного контура регулирования под- денным источникам напряжений смещения ключены через резистивные цепи к вве- соответствующей полярности.