Источник питания с кратковременным резервированием

Источник питания с кратковременным резервированием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИЗ

Союз Советскми

Социалистические республик

К А (6l ) Доп (22) Заи с присо

ГесударстееииыИ комитет сеср ив делам изебретеиий и етирытий (23) Пр

Оп

) (72) А втор изобретения

В. С. Мальцев (7l) Заявитель (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С KPATKOBPEMEHHblM

РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ (Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания радиоэлектронной аппаратуры, в частности .для электропитания устройств п ередачи данных.

Для обеспечения бесперебойного электропитания применяются выпрямители с встроенными узлами емкостных накопителей. При пропадании переменного напряжения к нагрузке выпрямителя с помошью о коммутатора и разрядной цепи автоматитчески подключается накопитель, При этом время резервирования определяется величиной энергии, запасенной в узле емкостного накопителя, параметрами нагрузки и устройством разрядной цепи.

Известен источник питания, в котором . узел емкостного накопителя через коммутатор непосредственно подключается к нагрузке )Я

В этом источнике питания величина требуемой емкости конденсаторов накопителя, однозначно определяемая только параметрами нагрузки, получается значи-. тельной, Известен также источник питания с кратковременным резервированием для уменьшения габаритов узла емкостного накопителя в цепь коммутатора, управляемого реле контроля входного напряжения, в котором параллельно нагрузке включена разрядная цепь, представляюшая собой стабилизатор напряжения. Узел емкостно го,накопителя состоит из тсонденсаторной батареи, реле Контроля разряда и устройства заряда (вспомогательный выпрямитель). Для увеличения времени резервирования конденсаторная батарея узла емкостного накопителя разделена на две части, которые с помошью рел е контроля входного напряжения и рвпр контроля нап- .. ряжения разряда могут включаться в параллельно и последовательно. Кроме того, источник питания содержит узел выпрямителя, состояший иэ трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключен силовой выпрямитель и емкостный фильтр, Э

3 7483 соединенный с выходом узла .выпрямителя и нагрузкой через разделительные диоды, вюиоченные в проводяшем направлении. Реле контроля входного напряжения входом подключено к выходу узла выпрямителя. В процессе резервирования нако5 питель разряжается на нагрузку через стабилизатор напряжения. Если нагрузка

"п<МтояНйа, то йайряжение на конденсаторной батарее накопителя снижается линей- 10 но. После насьпцения стабилизатора напряжеййе йа нагрузке и на накопителе падает.

При минимально допустимом напряжении срабатывает рвае кбнтроля напряжения разряда, При этом обе части конденсаторной. батареи накопителя включаются по-следовательно и дораэряжаются через стабилизатор напряжения па нагрузку, в свя:. "бй с чем увеличивается время резервирования (2) - 20

Недостатком данного источника питания является то, что как на первой стадии разряда, так и при доразрядке конденсаторной батареи накопителя на регулируюшем элементе стабилизатора напряжения рассеивается в виде тепла значительная энергия, пропорциональная разности величин напряжений на выходе узла емкостного HGKQHHтеля и на нагрузке, что снижает надеж1ность устройства в целом и увелйчивает габариты разрядной цепи, а при меньших габаритах снижается время резервирования. Кроме того, включение первого.разделительного диода (необходимо только для

35 обеспечения работы реле контроля вход,ного напряжения) между узлом выпрямителя и емкостным фильтром, а также последовательное соединение коммутатора со стабилизатором напряжения разрядной це40 пи являются принципиальной необходимостью йзвестного источника питаний;. до== полнительно ведушие к снижению его на1 дежности. Причем замена електромаханического реле контроля входного напряже45 ния, обмотка которого в нормальном режиме находится пЬд током, полупроводниковым и использование в разрядной цепи вместо непрерывного стабилизатора имйульсного с целью уменьшения потерь

50 энергии на регулйруюшем элементе и уве личения времени резервирования) этой принципиальной необходимости не исключают.

Йель изобретения - повышение надежности и увеличение времени резервирования.

Поставленная цель достигается тем, что в источнике питания, с кратковремен

89 -. 4 ным резервированием, содержашем кон денсаторную батарею, разделенную на две части, реле контроля входного напряжения, выпрямитель, одним выводом подключенный к одному выходному выводу, разделительный диод, соединенный с другим вьжодным выводом, . узел емкост.ного накопителя, соединенный через коммутатор и разрядную цепь с выходными выводами и входные выводы, соединенные со входом узла выпрямителя и со входом узла емкостного накопителя, другой вывод .узла накопителя соединен с разделительным диодом, одна часть конденсаторной батареи фильтра под ключена к выходным клеммам, а другая часть соединена с выходом узла выпрямителя, при этом разрядная цепь выполнена на дросселе, который через коммутируюший диод соединен. с одним выходным вьшодом, а к выходным выводам — входом подключен узел с двумя устойчивыми состояниями, выход которого и выход реле контроля входного напряжения через элемент И соединены с управляюшим входом коммутатора. Реле контроля входного напряжения входом подключено ко входным клеммам.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного источника питания с кратковременным резервированием.

Схема содержит входные выводы 1, узел 2 выпрямителя, узел 3 емкостного накопителя, реле 4 контроля входного напряжения, разделительный диод 5, узел

6 с двумя устойчивыми состояниями, выходные выводы 7 и 8, нагрузку 9, емкостный фильтр 10, конденсаторную бата-рею (одна часть) 11, конденсаторную батарею (другая часть) 12, коммутатор 13, разрядную цепь 14, дроссель 15, коммутируюший диод 16, элемент 17 И.

ko входным выводам 1 подключены входом выпрямитель 2, узел 3 емкостного накопителя и реле 4 контроля 6ход,ного напряжения. Выходом узел 2 выпрямителя через разделительный диод 5, включенный в проводяшем направлении, подключен ко входу узла 6 с двумя устойчивыми состояниями, к выходным выводам 7 и 8 и к нагрузке 9, Емкостный фильтр 10 состоит иэ конденсаторной батареи 11, подипоченной к выходу узла 2 выпрямителя, и конденсаторной батареи 12, подключенной к выходным клеммам 7 и 8. Выходом узел 3 емкостного накопитий подключен через коммутатор 13 и разрядную цепь

14, состояшую из дросселя 15, к выходным клеммам 7 и 8. Между точкой соединения дросселя 15 с коммутатором 13

При снижении напряжения на выходных выводах 7 и 8 до .значения нижнего порога срабатывания уэпа 6 с двумя устойчивыми состояниями цикл работы коммутатора 13, разрядной цепи 14 и конденсаторной батареи 12 повторяется. Таким образом, энергия узла емкостного нако- пителя 3 йсступает в нагрузку 9 прерывисто,с переменной частотой и скважностью. Величина пульсаций напряжения на нагрузке 9 (путем выбора значений величии зоны работы уэпа 6 с двумя устойчивыми состояниями, емкости конденсатор. ной батареи 12 и индуктивности дросселя 15) при резервировании может быть меньшей величины пульсации напряжения на нагрузке 9 при питании ее от узла 2 выпрямителя.

При появлении переменного напряжения на входных выводах 1 сигнал на выходе реле 4 контроля входного напряжения исчезает, а коммутатор 13 выключается.

Нагрузка 9 начинает получать эпектропитание от узда 2 выпрямителя, а узеп

3 емкостного накопитепя дозаряжается.

Таким образом, реле 4 контроля входного напряжения осуществляет преобразование непрерывной вепичины сигнала о на-. личии переменного напряжения на входе в дискретный сигнал на выходе, имеющий два различных значения. Репе 4 контр<>пя входного напряжения может быгь выполнено и на электромеханическом реле переменного тока, и на электромеханическом репе постоянного тока, питанием выпрямпенным напряжением, и на полупроводниках.

Отдепение раздельным диодом кондей саторной батареи 1 1 от нагрузки 9 позволяет сократить время установления выпрямленного напряжения электропитания (по окончанйи кратковременного перерыва в подаче электропитания). Диод 5 и кон

5 7483 и выходной клеммой 8 включен диод 16. Выход репе 4 контропя входного напряжения и вьмод узна 6 с двумя устойчивыми состояниями через элемент 17 И соединены с управпяюшим входом коммутатора 13, При подаче переменного напряжения на входные клеммы l сигнал на выходе реле

4 контроля входного напряжения исчезает, узел 3 емкостного накопителя начинает и заряжаться, а выпрямленное напряжение на выходе уэпа 2 выпрямителя фильтруется с помощью емкостного фильтра 10 и через диод 5, подается на вход устройства 6 с двумя устойчивыми сОстояниями и выход» )5 ные клеммы 7 и 8.

Узел 6 с двумя устойчивыми состояниями может быть выполнен, .например, на триггере Шмитта, перебрасываемом из одного устойчивого состояния в другое в зависимости от уровня управляющего сиг нала. Оно выполняет функции модулятора с йеременной частотой коммутации Ф цепи управления стабилизатора напряжения с двухпозиционным регулированием, образу- 25 емого коммутатором 13; дроссепем 15, диодом 16 и конденсаторной батареей 12 емкостного фильтра 10, Напряжение на. выходных кл еммах 7 и

8 не стабилизировано и оно может нахо- 5е диться s пределах зоны работы узла 6 с двумя устойчивыми состояниями. Дпя исключения ложного включения коммутатора

13 сигналы на его управляющий вход с выходов реле 4 контроля входного напряжения и узла 6 с двумя устойчивыми состояниями подаются через элемент 17 И.

Поскольку сигнал на sbaone реле 4 контроля входного напряжения отсутствует, то и коммутатор 13 также разомкнут.

При пропадании переменного напряжения на аходньм выводах l конденсаторная батарея 12 непосредственно, а конденсатор-, ная батарея 11 через диод 5 разряжаются .на нагрузку 9. На выходе репе 4 контроля входного напряжения появпяется сигнал.

При достижении величины напряжения на вьмодных клеммах 7.и 8 значения нижнего порога срабатывания узла 6 с двумя устойчивыми состояниями последний переключается и на его выходе йоявпяет -. ся сигнал, который через элемент 17 И поступает на управпяюший вход коммутатора 13.и замыкает его. За счет энергии, запасенной s узле 3 емкостного на-. копителя, через дроссель 15 начинает пригекать нарастаюший ток, который пос тупеет в нагрузку 9 и заряжает кондеюаторную батарею 12. При этом раэрщ

89. 6 конденсаторной батареи 1 1 прекращается, При достижении величины напряжения на выходньм выводах 7 и 8 значения вер- хнего порога срабатывания узел 6 с двумя устойчивыми состояниями переключается и на его выходе сигнал исчезает, а ком мутатор 13 размыкается. За счет накопленной магнитной. энергии в дроссвпе 15 возникает ЭДС самоиндукции обратного. знака, которая через коммутирующий диод

16 подается на вьмодные выводы 7 и 8.

Ток дросселя 15, протекая через диод 16, нагрузку 9 и конденсаторную батарею 12, начинает уменьшаться. Напряжение на нагрузке 9 также падает. I

89 8

Формула изобретения

1. Источник питания с кратковременным резервированием, содержащий подключен-, ные к входным выводам уэвп емкостного накопитвпя, соединенный через коммутатор и разрядную цепь е выходными выводами, выпрямитель, один выходной вывод которого подключен к одному из выходных выводов, а другой через раэдвпительный диод связан с другим выходным вывОдом, репе контроля входного напряжения и конденсаторную батарею фильтра, разделенную на две части, о т и. и ч а ю шийся тем, что, с цепью увепцче1ия надежности и времени резервирования, он снабжен узлом с двумя устойчивыми состояниями и эпемвнтом И, одним входом по)пипоченнбго к выходу узпа с двумя устойчивыми состояниями, вход которого подсоединен к выходным выводам, другим - к выходу реле контропя выходного напряжения, а выходом - к управпяющему аходу коммутатора, причем другой выходной: вывод выпрямитепя соединен с раздепитвльнйм ди одом, одна часть конденсаторной батареи фильтра подключена к выходным выводам, а другая . к выходу выпрямитвпя, а разрядная цепь выполнена в виде дросселя, который через коммутирующий диод соединен с выходным выводом.

2» Источник попе 1у отд и ч а ю— шийся тем, что реле контроля входного напряжения входом подкпючено к входным выводам

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Рогинский В. Расчэт устройств электропитания. Я., Связь, 1972, с, 236 237, рис, 8,1 б,в.

2. Авторское свидвтвпьство СССР

Ж 513358, кл, G 05 F 1/62, 1976.

Потери энергии при резервировании, опредвпяемые лишь потерями на коммутаторе, работаюшем в кпючевом режиме, на

«оммутируюшем диоде и драссвлв, а так 36 же собственным потреблением устройства с двумя устойчивыми состояниям@, имек т менее выраженные зависимости от величины напряжения на выходе узла вмкостного накопители, чвм в известном, Это поэ- jS вспяет бопее полно использовать метод увеличения длитапьности резервирования пуз ем увепичения напряжения начального заряда узла емкостного накопителя, при котором время резервирования в првдла» 4а гаемом устройстве увеличивается почти в квадратичной зависимости, . 7, 7483 денсаторнал батарея 12 осушествляют фипьтрацию провалов йапряжвния микросвкундйой длительности на выходе узла 2 выпрямителя, воэникаюших в результате воздействия сетевых помах, дпя этого кон S денсаторы батареи 12 выбираются с ми- нимальной индуктивностью.выводов, а конденсаторы батареи 11 могут быть низкочастотными. При такой конструкции емкосч»., ного фильтра 10 устройство питания мс жет работать на нагрузку с рекуперацией тока.

Снижение потерь энергии при резерви ровании, осуществление коммутатором фурии регулирующего элемента разряд» 3S ной цепи, а также упрощение силовой цепи узла выпрямителя способствует повышению надежности.

При более полной отдаче энергии, запасенной в уэпе емкостного накопителя, щ при применении предложенного источника .;- питания с кратковременным реэервирова нием по сравнению с известнь м общее . . время резервирования увеличивается на

20-50% при возрастании надежности. 2S

748389

Составитель Г. Огнев

Редактор С. Лыжова Телред Т. Левадскаи Корректор М. Шароши

Заказ 4355/12 Тираж 956 . Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и сгкрытий. 113035, Москва, Ж35, Раушскаа наб„д. 4/5

Филиал ПГЦ1 . Патер г. Ужгород. ул проектная, 4