СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
ALTERNATING VOLTAGE STABILISER

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания аппаратуры различного назначения.
Известен стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, включенный между входными и выходными зажимами устройства, управляющие входы которого через каскадно-соединенные реверсивный счетчик и логическое устройство подключены к выходу преобразователя интервала в код, информационный вход которого подключен к выходному зажиму, синхронизирующий вход через формирователь синхроимпульсов - к входному зажиму, а управляющий вход - к источнику опорного напряжения, при этом к каждому из двух установочных входов логического устройства подключены задатчики кодов (авторское свидетельство СССР МПК G05F 1/20, №1427350, опубликовано 30.09.1988).
Недостатком такого стабилизатора переменного напряжения является значительная динамическая погрешность стабилизации, обусловленная влиянием перепадов входного напряжения сети на выходное напряжение.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, включенный между входными и выходными зажимами устройства, управляющие входы которого через каскадно-соединенные реверсивный счетчик и логическое устройство подключены к выходу преобразователя интервала в код, информационный вход которого подключен к выходному зажиму устройства, синхронизирующий вход через формирователь синхроимпульсов - к входному зажиму, управляющий вход - к источнику опорного напряжения, а установочный вход - к задатчику кодов (патент РФ МПК Н03В 5/04, Н03В 5/04, №2501154, опубликовано 10.12.2013 г.).
Недостатком такого стабилизатора переменного напряжения также является значительная динамическая погрешность стабилизации, обусловленная влиянием перепадов входного напряжения сети на выходное напряжение.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение динамической погрешности стабилизации.
Технический результат достигается тем, что в известный стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, включенный между входными и выходными зажимами, преобразователь интервала в код, информационный вход которого подключен к выходному зажиму, синхронизирующий вход через формирователь синхроимпульсов - к входному зажиму, управляющий вход - к источнику опорного напряжения, а также логическое устройство, подключенное информационным входом к выходу преобразователя интервала в код, а синхронизирующим входом - к выходу формирователя синхроимпульсов, введены регистр, дополнительный источник опорного напряжения и дополнительный преобразователь интервала в код, управляющий вход которого подключен к дополнительному источнику опорного напряжения, синхронизирующий вход - к выходу формирователя синхроимпульсов, а информационный вход - к входному зажиму, причем регистр входами подключен к выходам логического устройства, а выходами - к управляющим входам регулирующего органа дискретного действия, а в логическое устройство введены дополнительный информационный вход, соединенный с выходом дополнительного преобразователя интервала в код, и вход обратной связи, соединенный с выходом регистра.
Схема предложенного стабилизатора переменного напряжения изображена на фиг.1. На фиг.2 приведена схема преобразователи интервала в код, а на фиг.3 - временные диаграммы, поясняющие принцип функционирования предложенного стабилизатора напряжения. На них изображены:
а) - входное напряжение;
б) - выходное напряжение стабилизатора;
в) - сигнал с выхода формирователя синхроимпульсов;
г) - сигнал на выходе основного преобразователя интервала в код;
д) - сигнал на выходе дополнительного преобразователя интервала в код;
е) - сигнал генератора тактовых импульсов.
Стабилизатор напряжения (фиг.1) содержит регулирующий орган дискретного действия 1, включенный между входными и выходными зажимами, преобразователь интервала в код 2, информационный вход х которого подключен к выходному зажиму, синхронизирующий вход z через формирователь синхроимпульсов 3 - к входному зажиму, управляющий вход h - к источнику опорного напряжения 4, а также логическое устройство 5, подключенное информационным входом к выходу N преобразователя интервала в код 2, а синхронизирующим входом - к выходу формирователя синхроимпульсов 3, а также регистр 6, дополнительный источник опорного напряжения 7, дополнительный преобразователь интервала в код 8, управляющий вход h которого подключен к дополнительному источнику опорного напряжения 7, синхронизирующий вход z - к выходу формирователя синхроимпульсов 3, а информационный вход х - к входному зажиму. Регистр 6 входами подключен к выходам логического устройства 5, выходами - к управляющим входам регулирующего органа дискретного действия 1, а в логическое устройство введены дополнительный информационный вход, соединенный с выходом дополнительного преобразователя интервала в код 8, и вход обратной связи, соединенный с выходом регистра 6.
Преобразователь интервала в код (фиг.2), снабженный информационным, управляющим и синхронизирующим входами, выполнен на основе двоичного счетчика 9, вход установки в ноль которого соединен с синхронизирующим входом преобразователя, счетный вход - с выходом генератора тактовых импульсов 10, а управляющий вход - с выходом компаратора 11, вычитающий вход которого подсоединен к управляющему, а его суммирующий вход через выпрямитель 12 - к информационному входу преобразователя.
Регулирующий орган 1 дискретного действия выполнен на трансформаторе, вторичная обмотка которого секционирована. Логическое устройство 5 может быть реализовано с использованием арифметико-логического устройства микроконтроллера, например Atmega16A. В качестве регистра 6 может быть использована микросхема 1554ИР35. Формирователь синхроимпульсов 3 реализуется на микросхеме 554СА3. В качестве источника опорного напряжения 4 и 7 может быть применена микросхема REF102AP.
Выпрямитель 12 может быть реализован в виде выпрямительного моста КЦ407. Компаратор 11 может быть реализован на микросхеме 554СА3. В качестве счетчика 9 может быть использована микросхема 1554ИЕ10. Генератор тактовых импульсов 10 может быть реализован на микросхеме ICL8038.
Работа предложенного стабилизатора напряжения происходит следующим образом.
i
Входное напряжение сети e=Esin(2π/T) с периодом изменения T и амплитудой Е преобразуется регулирующим органом дискретного действия 1 в выходное напряжение u=Usin(2π/Т). При этом уровень его амплитуды в текущий i-й момент времени определяется коэффициентом трансформации регулирующего органа дискретного действия k, т.е.
i
i
i
Величина коэффициента трансформации, определяемая управляющим кодом Y, сформированным логическим устройством 5, зависит от кодов N и M на выходах преобразователей интервалов в код 2 и 8.
Формирователь синхроимпульсов 3 преобразует входное напряжение сети е в последовательность импульсов z, соответствующих моментам времени перехода им нулевого уровня (фиг.3.в). Эти импульсы осуществляют установку счетчика 9 (фиг.2) в нулевое состояние.
В интервалы времени, соответствующие превышению выходным напряжением уровня управляющего напряжения h, т.е. при u(t)≥h, на выходе компаратора 11 преобразователь интервала в код 2 формируется сигнал логической единицы, разрешающей заполнение счетчика 9 импульсами генератора 10. Вследствие этого за половину периода напряжения сети в счетчике накопится
импульсов, где f - частота следования импульсов генератора тактовых импульсов 10.
Аналогичным образом преобразователем интервала в код 8 в интервалы времени, соответствующие превышению входным напряжением уровня управляющего напряжения q, т.е. при u(t)≥q, происходит накопление
импульсов.
i
Логическим устройством 5 формируются коды управления Y регулирующим органом дискретного действия 1, которые сохраняются в регистре 6. При этом реализуется следующая функция
i
i+1
H
определяющая рекуррентное соотношение между предыдущим k, и последующим k значениями коэффициента трансформации регулирующего органа дискретного действия 1, которое обеспечивает поддержание выходного напряжения на фиксированном уровне U. Коррекция кода производится в начале каждого полупериода.
В отличие от известного предложенный стабилизатор переменного напряжения обеспечивает постоянство выходного напряжения при отклонениях величины амплитуды не только выходного напряжения, но и входного напряжения сети, что снижает уровень его динамической погрешности.