SU840939A1

SU840939A1 - Device for galvanic isolating of dc networks

Info

Publication number: SU840939A1
Application number: SU792820905A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Васильевич Суворов; Леонид Игнатьевич Цытович; Олег Иванович Осипов
Original assignee: Челябинский Политехнический Институтим. Ленинского Комсомола
Priority date: 1979-09-21
Filing date: 1979-09-21
Publication date: 1981-06-23

Description

Изобретение относится к усилительной технике и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.The invention relates to amplification technology and can be used in analog computers.

Известно устройство предназначенное для гальванического разделения цепей постоянного тока, содер- ⁵жащее блок модуляции и демодуляции сигнала, интегратор, релейный элемент ξΐ ].A device is known for galvanic separation of DC circuits, containing ^{5 a} block of modulation and demodulation of the signal, integrator, relay element ξ элемент].

Это устройство характеризуется низкой точностью работы.This device is characterized by low accuracy.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для гальчанического разделения цепей .постоянного тока, содержащее операционный усилитель, неинвертирующий и инвертирующий входы которого соответственно через первый и второй масштабные резисторы подключены к шине нулевого потенциала, инвертирующий вход_моперационного усилителя через третий масштабный резистор соединен с первой обкладкой дифференцирующего конденсатора, вторая обкладка которого через разрядный резистор подключена к шине нулевого потенциала, между неинвертирующим входом и выходом операционного усилителя включен четвертый масштабный резистор, разделительный трансформатор, начальный вывод первичной обмотки которого соединен с первым входом устройства, начальный вывод вторичной обмотки разделительного трансформатора подключен ко второй обкладке дифференцирующего конденсатора, а конечный вывод вторичной обмотки разделительного трансформатора присоединен к выходу операционного усилителя и входу фильтра, выход которого через пятый масштабный резистор подключен к инвертирующему входу масштабного усилителя, выход которого является выходом устройства, между инвертирующим входом и выходом масштабного усилителя включен шестой масштабный резистор к инвертирующему входу масштабного усилителя присоединен первый вывод седьмого масштабного резистора, между обкладками дифференцирующего конденсатора включены встречно включенные ограничительные диоды [2 ].The closest to the proposed apparatus is galchanicheskogo .postoyannogo current division circuits comprising an operational amplifier non-inverting and inverting inputs of which respectively through first and second resistors are connected to a scale of zero potential bus, _m-inverting input of the operational amplifier via a third resistor connected to the scale first electrode differentiator capacitor, the second lining of which through a discharge resistor is connected to the bus of zero potential, between the non-inverter The input and output of the operational amplifier includes a fourth large-scale resistor, an isolation transformer, the initial output of the primary winding of which is connected to the first input of the device, the initial output of the secondary winding of the isolation transformer is connected to the second plate of the differentiating capacitor, and the final output of the secondary winding of the isolation transformer is connected to the output of the operational amplifier and the input of the filter, the output of which through the fifth scale resistor is connected to the inverting input -scale amplifier, whose output is the output of the device, between the inverting input and the output of scaling amplifier included sixth scaling resistor to the inverting input of scaling amplifier is connected the first terminal of the seventh resistor scale, between the electrodes of the differentiating capacitor included counter included restrictive diodes [2].

Недостаток устройства - ограни- ₅ченная динамическая точность передачи входного сигнала.The disadvantage of this device is the limited ₅ dynamic accuracy of the input signal transmission.

Цель изобретения - повышение точности работы.The purpose of the invention is improving the accuracy.

Поставленная цель достигается тем, ю что в устройство введены дополнительные разделительный трансформатор и фильтр, причем начальный вывод первичной обмотки дополнительного разделительного трансформатора соединен 15 с конечным выводом первичной обмотки разделительного трансформатора, конечный вывод первичной обмотки дополнительного разделительного трансформатора подключен ко второму входу ₂θ устройства, один вывод вторичной обмотки дополнительного разделительного трансформатора через дополнительный фильтр присоединен ко второму выводу седьмого масштабного резистора, ₂₅другой вывод вторичной обмотки дополнительного разделительного трансформатора подключен к шине нулевого потенциала.This goal is achieved by the fact that an additional isolation transformer and filter are introduced into the device, the initial output of the primary winding of the additional isolation transformer connected 15 to the final output of the primary winding of the isolation transformer, the final output of the primary winding of the additional isolation transformer connected to the second input ₂ θ of the device, one the output of the secondary winding of an additional isolation transformer through an additional filter is connected to the second mu terminal of the seventh scale resistor, ₂₅ another terminal of the secondary winding of an additional isolation transformer is connected to the zero potential bus.

На чертеже.изображена функциональная -схема предлагаемо1’о устройства.In the drawing. Shows a functional diagram of the proposed 1’ device.

Устройство содержит разделительный трансформатор 1, дифференцирующий конденсатор 2, ограничительные диоды 3 и 4, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой масштабные резисторы 5-11, масштабный усилитель 12, фильтр 13, операционный усилитель 14, дополнительный раз- ₄θ делительный трансформатор 15, дополнительный фильтр 16, разрядный резистор 17, первый и второй входы 18 и 19 устройства, выход 20 устройства и шина 21 нулевого потенциала. ₄₅ The device contains an isolation transformer 1, a differentiating capacitor 2, limiting diodes 3 and 4, first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh scale resistors 5-11, scale amplifier 12, filter 13, operational amplifier 14, additional ₄ θ dividing transformer 15, additional filter 16, discharge resistor 17, the first and second inputs of the device 18 and 19, the output 20 of the device and the bus 21 of zero potential. ₄₅

Устройство для гальванического разделения цепей постоянного тока работает следующим образом.A device for galvanic separation of DC circuits operates as follows.

Операционный усилитель 14 с четвертым масштабным резистором 8 пред- ₅θ ставляет собой регенеративный компаратор. При включении выходной сигнал операционного усилителя 14 принимает одно из двух максимальных значений, соответствующих зонам насыщения его ₅₅статической характеристики.The operational amplifier 14 with the fourth large-scale resistor 8 represents a ₅ θ regenerative comparator. When you turn on the output signal of the operational amplifier 14 takes one of two maximum values corresponding to the saturation zones of its ₅₅ static characteristics.

Под воздействием выходного сигнала операционного усилителя 14 происходит насыщение разделительного тран сформатора 1 ив его вторичной обмотке возникает изменение тока, которое создает на разрядном резисторе 17; падение напряжения, достаточное дНй переключения операционного усилителя 14 в противоДоложное состояние. Дифференцирующий конденсатор 2 осуществляют дифференцирование напряжения на разрядном резисторе 17 в момент насыщения разделительного трансформатора 1.Under the influence of the output signal of the operational amplifier 14, the isolation transformer 1 becomes saturated and a current change occurs in its secondary winding, which creates a discharge resistor 17; a voltage drop sufficient for the day of switching the operational amplifier 14 to the opposite state. Differentiating capacitor 2 differentiate the voltage across the discharge resistor 17 at the time of saturation of the isolation transformer 1.

После изменения знака выходного сигнала операционного усилителя 14 начинается перемагничивание разделительного трансформатора 1, которое длится до тех пор, пока вновь не произойдет переключение операционного усилителя 14.After changing the sign of the output signal of the operational amplifier 14, the magnetization reversal of the isolation transformer 1 begins, which lasts until the switching of the operational amplifier 14 again.

При отсутствии входного сигнала в первичной обмотке разделительного трансформатора 1 скважность импульсов на выходе операционного усилитея 14 равна 0,5, что соответствует нулевому уровню среднего значения.In the absence of an input signal in the primary winding of the isolation transformer 1, the duty cycle of the pulses at the output of the operational gain 14 is 0.5, which corresponds to a zero level of the average value.

При наличии входного управляющего сигнала длительность перемагничивания разделительного трансформатора 1 в один из периодов автоколебаний определяется суммой токов в первичной и вторичной обмотках разделительного трансформатора 1, а в другой полупериод - разностью этих токов, что приводит к изменению скважности выходных импульсов операционного усилителя 14, и среднее значение напряжения на его выходе за период автоколебаний устанавливается пропорциональным сигналу управления. Выделение среднего значения напряжения на выходе операционного усилителя 14 осуществляется фильтром 13.In the presence of an input control signal, the duration of the magnetization reversal of the isolation transformer 1 in one of the self-oscillation periods is determined by the sum of the currents in the primary and secondary windings of the isolation transformer 1, and in the other half-period by the difference of these currents, which leads to a change in the duty cycle of the output pulses of the operational amplifier 14, and the average value voltage at its output for a period of self-oscillations is set proportional to the control signal. The selection of the average voltage at the output of the operational amplifier 14 is carried out by the filter 13.

Ограничительные диоды 3 и 4 предотвращают срыв автоколебаний при недопустимо большом сигнале управления, при котором возможно насыщение дифференцирующего конденсатора 2.Limit diodes 3 and 4 prevent the failure of self-oscillations with an unacceptably large control signal, in which saturation of the differentiating capacitor 2 is possible.

Предельная частота равномерного пропускания входного управляющего сигнала через первичную обмотку разделительного трансформатора 1 на выход операционного усилителя 14 ограничивается частотой автоколебаний и параметрами фильтра 13.The maximum frequency of uniform transmission of the input control signal through the primary winding of the isolation transformer 1 to the output of the operational amplifier 14 is limited by the frequency of self-oscillations and filter parameters 13.

При постоянном входном управляющем сигнале сигнал на вторичной обмотке разделительного трансформатора 1 равен нулю. При изменении входного управляющего сигнала переменный ток первичной обмотки.дополнительного разделительного трансформатора 15 наводит в его вторичной обмотке напряжение, пропорциональное динамической составляющей сигнала управле- 5 ния. После прохождения через дополнительный фильтр 16 этот сигнал проходит на вход масштабного усилителя 12, где складывается с сигналом с выхода фильтра 13. Параметры фильтра 13 10 и дополнительного фильтра 16 выбраны так, чтобы скомпенсировать запаздывания, вызванные автоколебательным звеном благодаря чему расширяется полоса пропускания устройства для галь- 15 ванического разделения цепей постоянного тока. Таким образом, достигается высокая динамическая точность работы.With a constant input control signal, the signal on the secondary winding of the isolation transformer 1 is zero. When the input control signal changes, the alternating current of the primary winding of the additional isolation transformer 15 induces a voltage proportional to the dynamic component of the control signal in its secondary winding. After passing through an additional filter 16, this signal passes to the input of a large-scale amplifier 12, where it is added to the signal from the output of the filter 13. The parameters of the filter 13 10 and the additional filter 16 are selected so as to compensate for the delays caused by the self-oscillating link, thereby expanding the passband of the gal - 15 Vanic separation of DC circuits. Thus, high dynamic accuracy is achieved.

Claims

(54) DEVICE FOR GALVANIC DIVIDING OF CURRENT CURRENT CURRENT OF THE SEVENTH SCALE RESISTOR, between the plates of the differentiating capacitor included counter-connected limiting diodes 2. The disadvantage of the device is the limited dynamic accuracy of the input signal transmission. The purpose of the invention is to improve the accuracy of work. The goal is achieved by the fact that an additional separator transformer and filter are inserted into the device, the initial output of the primary winding of an additional separation transformer is connected to the final output of the primary winding of an isolation transformer, the final output of the primary winding of an additional separation transformer is connected to the second input of the device, one output of the secondary additional winding isolation transformer through an additional filter is connected to the second in water seventh scaling resistor, the other terminal of the secondary winding complement tional separation transforms torus connected to the bus zero poten tial. 1 The drawing shows the functional on the -pream diagram of the device. The device contains a separating 1.1 Y transformer 1, differentiating capacitor 2, limiting diodes 3 and 4, first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh scaling resistors 5-11, scale amplifier 12, filter 13, operational amplifier 14, additional separator transformer 15, additional filter 16, secondary resistor 17, first and second inputs 18 and 19 of the device, output 20 of the device and bus 21 of zero potential. A device for galvanic separation of DC circuits operates as follows. Operational amplifier 14 with a fourth scale resistor 8 is a regenerative comparator. When turned on, the output signal of the operational amplifier 14 takes one of two maximum values, corresponding to the areas of the static characteristics of the sensor. Under the influence of the output signal of the operational amplifier 14, the separation transformer 1 is stuck and a change in the current occurs in its secondary MoTfce, which creates a discharge resistor 17 on the bit; voltage drop, sufficient switching of the opamp 14 to the opposite state. The differentiating capacitor 2 differentiated the voltage on the discharge resistor 17 at the moment of saturation of the isolation transformer 1. After changing the sign of the output signal of the operational amplifier 14, the remagnetization of the isolation transformer 1 begins, which is changed until the operational amplifier 14 switches again. In the absence of an input signal in the primary winding of the isolation transformer 1, the duty cycle of the pulses at the output of the operational amplification 14 is 0.5, which corresponds to There is a zero mean value. With an Input Control Signal, the reversal duration of the isolation transformer 1 during one of the self-oscillation periods is determined by the sum of the currents in the primary and secondary windings of the isolation transformer 1, and in the other half period - by the difference of these currents, which causes a change in the duty cycle of the output pulses of the operational amplifier 14, and the average value of the voltage at its output over the period of self-oscillations is set proportional to the control signal. The selection of the average value of the voltage at the output of the operational amplifier 14 is carried out by the filter 13. Restrictive diodes 3 and 4 prevent the disruption of self-oscillations at an unacceptably large control signal, at which the differentiating capacitor 2 can be reached. Limit frequency of uniform transmission of the input control signal through the primary winding of the separation transformer 1 to the output of the operational amplifier 14 is limited by the frequency of self-oscillations and the parameters of the filter 13. With a constant input control present signal the signal on the secondary winding of the isolating transformer 1 is equal to zero. When the input control signal changes, the alternating current of the primary winding of the additional isolation transformer 15 induces a voltage in its secondary winding proportional to the dynamic component of the control signal. After passing through the additional filter 16, this signal passes to the input of the large-scale amplifier 12, where it adds: I have a signal from the output of the filter 13. The parameters of the filter 13 and the additional filter 16 are chosen so as to compensate for the delays caused by the self-oscillating link, thereby expanding the bandwidth of the device for galvanic separation of direct current circuits. Thus, high dynamic accuracy is achieved. Invention Apparatus for galvanic separation of direct current circuits comprising an operational amplifier, non-inverting and inverting inputs of which are connected via the first and second large-scale resistors respectively to the zero potential bus, inverting the input of the operational amplifier through the third large-scale resistor connected to the first plate of the differential capacitor, the second plate of which is connected to The zero potential bus, between the non-inverting input and the output of the operational amplifier, included a fourth large-scale resistor isolation transformer, the initial output of the primary winding of which is connected to the first input of the device, the initial output of the secondary winding of the separation transformer, and the final output of the secondary winding isolation transformer is connected to the output of the operational amplifier and the input of the filter, the output of which is through the fifth scale A resistor is connected to the inverter input of the scale amplifier, the output of which is the device output, the sixth scale resistor is connected to the inverting input of the scale amplifier; the first output of the seventh scale resistor is connected to the inverting input of the scale amplifier; Diodes, characterized in that, in order to improve the accuracy of the work, additional times / a jelective transformer and filter, the initial output of the primary winding of an additional isolation transformer is connected to the final output of the primary winding of the isolation transformer; the final output of the primary winding of the additional isolation transformer is connected to the second input of the device; one output of the secondary winding of the additional isolation transformer is connected to the second output of the seventh scale resistor through the secondary filter, the other the output of the secondary winding additional dividing t ansformatora connected to zero potential bus. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 633034, cl. G 06 G 7/12, 1977.

2. USSR author's certificate number 698004, cl. G 06 G 7/12, 1978.