SU1180862A1 - Стабилизатор посто нного тока - Google Patents

Abstract

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий силовой регул тор, соединенный через датчик тока с клеммами дл  подключени  нагрузки,управл ющий вход силового регул тора подключен к выходу измерительно-усилительного блока, входы которого соединены соответственно с источником опорного сигнала и выходом датчика тока, который выполнен на базе генератора возбуждени , демодул тора и магнитомодул ционного узла, включающего магнитную систему с обмотками первичной, компенсационной и возбуждени , при этом первична  обмотка подключена к входным зажимам датчика тока, отличающийс  тем, что, с.целью повышени  точности, в него введены дифференциальньш усилитель, регул тор посто нного тока, конденсатор,первьй и второй резисторы, а магнитна  система магнитомодул ционного узла выполнена на основе рабочего магнитопровода и магнитного экрана, внутри которого помещен рабочий магнитопровод с намотанной на нем обмоткой возбуждени , при этом компенсационна  и первична  обмотки намотаны поверх магнитного экрана, генератор возбуждени  выполнен в виде транзисторного инвертора напр жени , первьй выходной зажим i которого соединен с его вторым выходньм зажимом через последовательно включенные конденсатор, обмотку возбуждени , первый и второй резисторы, демодул тор вьтолнен на основе двух однополупериодньк пиковых детекторов, входы которых подключены соответственно к первому и второму резисторам, а выходы - к соответствующим входам дифференциального усилител , выход 00 последнего соединен с управл ющим , входом регул тора посто нного тока, выходные выводы которого - один не30 посредственно, а другой через комО5 к пенсационную обмотку подключены к выходным зажимам датчика тока.

Description

11 Изобретение относитс  к электро|технике , в частности к стабилизированным источникам тока. Целью изобретени   вл етс  повышение статической точности стабилиза тора. . На чертеже представлена блок-схем стабилизатора тока. Стабилизатор тока содержит силовой регул тор 15 измерительно-усили тельныи блок 2, источник 3 опорного сигнала, датчик 4 тока, нагрузку 5. состав датчика 4 тока входит магнито модул ционный узел включaюш й маг нитный экран 6, внутри которого помещен рабочий магнитопровод 7 с обмоткой 8 возбуждени , намотанный на магнитопровод 7, поверх магнитного экрана 6 размещены компенсационна  9 и первична  10 обмотки. Генератор 11 возбуждени  выполнен в виде транзисторного инвертора напр жени , к выхо ду которого подключены последователь но соединенные конденсатор 12, обмот ка 8 возбуждени , первьш 13 и второй 14 резисторы. Демодул тор выполнен на основе двух однополупериодных пиковых детек торов 15 и 16, их входы подключены соответственно к первому 13 и второму 14 резисторам, а выходы - к входам дифференциального усилител  17, Регул тор 18 посто нного тока подключен управл ющим входом к выходу дифференциального усилител  17. Выходные выводы регул тора 18 посто нного тока один непосредственно, а другой через компенсационную обмотку 9 подключены к вькодным зажимам датчика 4 тока. Управл ющий вход силового регул тора 1 подключен к выходу измеритель но-усилительного блока 2, входы кото рого соединены соответственно с выхо дом источника 3 опорного сигнала и выходом датчика 4 тока. При использовании в качестве источника 3 опорного сигнала источника эталонного тока в юлоке 2 сравниваютс  однородные величины: эталонный ток и ток компенсации , протекающий через компенса- 5Q ционную обмотку 9. В случае использовани  в качестве источника 3 опорного сигнала источника опорного напр жени  в блоке 2 осуществл етс  преобразование тока компенсации в пропорциональ- 55 нов ему напр жение, которое затем сравниваетс  с опорным напр жением источника 3. 22 Стабшшзатор работает следующим образом, В качестве источника 3 опорного сигнала используем источник эталон тока, который вырабатывает высокостабильный ток величиной Л .Этот ток поступает на один из входов измерительно-усилительного блока 2, на другой вход этого блока поступает ток „ „ , ч с компенсации J,, , вырабатываемый регул посто нного тока. Заметим, что величина тока J зависит от величины тока нагрузки 0, протекающего через первичную обмотку 10. S ,. . При неравенстве токов 3 и 3j, на выходе измерительно-усилительного блока 2 по вл етс  управл ющий сигнал, который поступает на управл ющий вход силового регул тора 1.Под действием этого сигнала ток нагрузки измен етс  до тех пор, пока величи- на разбаланса токрвЗ 3 , не уменьшаетс  до пренебрежимо малого значени , равного величине действующего рассогласовани  замкнутого контура стабилизации. Ток нагрузки 3ц , протека  по первичной обмотке 10 с числом витков W 5 создает в магнитном экране 6 и магвитопроводе 7 намагничивающую силу (н.с.), равную 3j,W,. Ток компенсации Jv3 протека  по компенсационной обмотке 9 с числом витков W,создает в тех же элементах 6 и 7 н.с. . , причем направление н.с, i).W; противоположно направлению н.с. . В этих услови х при равенстве ( магнитный экран 6 и магнитопровод 7 не подвергаетс  подмагничиванию полем посто нного тока (т.е. JH К обмотке 8 возбуждени  с выхода транзисторного инвертора 11 напр жение поступает переменное напр жение возбуждени  пр моугольной формы.При отсутствии подмагничивани  магнитопровоДа 7 полем посто нного тока индуктивность обмотки 8 возбуждени  велика, и в цепи возбуждени  протекает небольшой ток возбуждени  (величина напр жени  выбираетс  из УСЛО.ВИЯ, чтобы амплитуда индукции в магнитных элементах была несколько меньше индукции насьш;ени ) . В этом режиме ввиду малости- тока возбуждени  падение напр жение на конденсаторе 12 мало, и он практически не оказывает вли ни  на работу уст3 ройства. Кроме того, вследствие симметрии кривой намагничивани , положительные и отрицательные полуволны (импульсы) тока возбуждени  имеют одинаковую форму и равны по амплитуде . Падение напр жен 1й на резисторах 13 и 14, обусловленные протеканием тока возбуждени , детектируютс  однополупериодными пиковыми детекторами 15 и 16. Посто нные напр жени  на выходах детекторов 15 и 16 имеют одинаковую пол рность, при этом важно подчеркнуть, что благодар  специфическому включению резис торов 13 и 14 и св з м их со входами детекторов 15 и 16, каждый из детекторов 13 и 16 детектирует свою полуволну тока возбуждени , например детектор 15 - положительную , а детектор 16 - отрицательную. Дл  режима 3ц W, -3ц W, О напр жение на выходах детектора 15 и 16 равны, следовательно их разность, ,вьщел ема  дифференциальным усилите ;лем 17, равна нулю. При по влении разбаланса ампервитков 3ц VV, , -3KW|. ) элементы 6 и 7 подмагничиваютс  полем посто нного тока, причем направление подмагничивани  зав сит от знака разбаланса. H.c. , создаваема  током возбуждени , знакопеременна , поэтому в один из полу периодов возбуждени  H.C.JgWa совпадают по направлению, а в другой - направлены навстречу друг дру гу (здесь Jg и Wg - соответственно амплитуда тока возбуждени  и число витков обмотки 8 возбуждени ). При согласном направлении указанных н. с. элементы- 6 и 7 насыщаютс  , индуктивность обмотки 8 уменьшаетс  во много раз, что приводит к резкому увеличению амплитуды импульса тока возбуждени  в этот полупериод (обозначим амплитуду этого импуль са токаЗцц). Дл  другого полупериода возбуждени  указанные н,с. направлены навстречу друг другу и компенсируютс , амплитуда импульса тока возбуждени  в этот полупериод зависит от величины Ь 3 VV : 3 fi:)w/Wg. Соответственно напр жени  на выходах пиковых детекторов 15 и 16 будут различны по величине: напр жение на выходе одного из них будет 624 пропорционально 3 g , на выходе другого - iJ вк Разность этих напр жений , выдел ема  дифференциальным усилителем 17, воздействует на управл ющий вход регул тора 18 посто нного тока, вследствие этого воздействи  ток Зц измен етс  до тех пор, пока разбаланс ампервитков не уменьшаетс  до пренебрежимо малого значени , равного величине, действующего рассогласовани  замкнутой след щей системы. Таким образом, в стационарном режиме работы стабилизатора след ща  система поддерживает с высокой точностью баланс ампервитков O,N,. Кроме того, контур стабилизации обеспечивает с высокой точностью баланс токов JK J эт Эти два соотношени  описьшают статическое состо ние стабилизатора , откуда . Дл  надежной работы стабилизатора во всем диапазоне стабилизируемых токов необходимо обеспечить выполнение услови  .„NNalHma.i 5 1деЛ - максимальный стабилизируемый ток. Включение конденсатора 12 в цепь тока возбуждени  позвол ет увеличить амплитуду тока возбуждени  О вн без увеличени  амплитуды выходного напр жени  инвертора 11 за счет слоени  напр жений: выходного напр жени  инвертора 11 и напр жени  на онденсаторе 12. При большом разбалансе конденсатор 12 зар жаетс  до амплитудного значени  выходноо напр жени  инвертора 11. Сложеие упом нутых напр жений наиболее ффективно происходит при использоании в качестве генератора возбужени  именно транзисторного инверора напр жени , так как вследствие

ключевого характера работы инвертора конденсатор 12 после зар да отсекаетс  от остальной схемы и в паузе между импульсами тока возбуждени  не разр жаетс  на какиелибо параллельные цепи. Кроме того, с помощью конденсатора 12 обостр ютс  импульсы тока возбуждени ,что позвол ет существенно уменьшить дей ствующее значение тока возбуждени  при сохранении требуемого амплитудного значени  этого тока.

Магнитный экран 6 в значительной степени увеличивает индуктивность компенсационной обмотки 9, что обеспечивает существенное ослабление в выходном токе датчика 4 переменных составл ющих, трансформи-: руемых из обмотки 8 возбуждени .. Кроме того, через магнитный экран 6 осуществл етс  пр ма  магнитна  св зь между первичной 10 и компенсационной 9 обмотками. Поэтому при относительно небольшом суммарном активном сопротивлении Rg. в цепи обмотки 9 компенсации происходит трансформаци  (практически без искажений ) переменной составл ющей

тока нагрузки на вход измерительноусилительного блока 2, что обеспечивает высокие динамические показатели

стабилизатора (., + l

в/ 9.

где

R л ол . olл V;- активное сопротивление обмотки

входное сопротивление блока 2,R g - выходное сопротивление регул тора 18 посто нного тока).

Таким образом, в магнитомодул ционном узле реализуетс  дифферен .циальный режим работы преобразовател  разбаланса ампервитков в управл ющий сигнал. Существенным отличием предложенного стализатора  вл етс  использование одного магнитопровода (при сохранении дифференциального режима работы) дл  осуществлени  преобразовани  разбаланса ампервитков в управл ющий сигнал.

Так как высока  степень идентичности параметров магнитопровода при намагничивании его в одном и другом направлени х технологически обеспечиваетс , то в предложенном стабилизаторе достигаетс  существенное снижение дрейфа нул  датчика тока, что гарантирует повьпиение его статической точности.

Claims (1)

1. СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий силовой регулятор, соединенный через датчик тока с клеммами для подключения нагрузки,управляющий вход силового регулятора подключен к выходу измерительно-усилительного блока, входы которого соединены соответственно с источником опорного сигнала и выходом датчика тока^ который выполнен на базе генератора возбуждения, демодулятора и магнитомодуляционного узла, включающего магнитную систему с обмотками первичной, компенсационной и возбуждения, при этом первичная обмотка подключена к входным зажимам датчика тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены диф ференциальный усилитель, регулятор постоянного тока, конденсатор,первый и второй резисторы, а магнитная система магнитомодуляционного узла выполнена на основе рабочего магнитопровода и магнитного экрана, внутри которого помещен рабочий магнитопровод с намотанной на нем обмоткой возбуждения, при этом компенсационная и первичная обмотки намотаны поверх магнитного экрана, генератор возбуждения выполнен в виде транзисторного инвертора напряжения, первый выходной зажим которого соединен с его вторым выходным зажимом через последовательно включенные конденсатор, обмотку возбуждения, первый и второй резисторы, демодулятор выполнен на основе двух однополупериодных пиковых детекторов, входы которых подключены соответственно к первому и второму резисторам, а выходы - к соответствующим входам дифференциального усилителя, выход последнего соединен с управляющим . входом регулятора постоянного тока, выходные выводы которого - один непосредственно, а другой через компенсационную обмотку подключены к выходным зажимам датчика тока.

   >