УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ОТ КРАТКОВРЕМЕННОГО ПРОПАДАНИЯ ПИТАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК G06F11/22 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для защиты персональных компьютеров от сбоев питания.

Технический результат - исключение потери информации при провалах и пропаданиях сети.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - схема устройства с дополнительным повышающим конвертором постоянного тока.

Устройство (фиг. 1) содержит выпрямитель 1 напряжения сети 2, стабилизатор 3 напряжения (вторичных напряжений 4), центральный процессор 5 с входом 6 прерывания, периферийные устройства 7, датчик 8 пропадания сети, аккумулятор 9, узел 10 заряда и коммутатор 11.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы, когда напряжение сети находится в допустимых пределах, разделительный диод 11 закрыт за счет того, что постоянное выходное напряжение выпрямителя 1 больше напряжения аккумулятора 9. Питание стабилизатора 3 и 7 осуществляется выпрямленным напряжением сети.

При провале или пропадании напряжения сети 2 напряжение на выходе выпрямителя 1 уменьшается, открывается коммутатор 11, и питание стабилизатора 3 и устройств 7 осуществляется от аккумулятора. Одновременно датчик 8 подает сигнал пропадания сети на вход 6 прерывания процессора 5. По этому сигналу ПЭВМ может произвести некоторые дополнительные операции (например, звуковую сигнализацию перехода на питание от аккумулятора, автоматическую перезапись информации в магнитное внешнее устройство и т.п.). Узел 10 заряда включается автоматически при уменьшении напряжения аккумулятора 9 до граничного значения.

Устройство на фиг. 1 имеет следующий недостаток. Обычно при бестрансформаторном выпрямлении сети (как это сделано и в прототипе, и в РС АТ) выходное напряжение выпрямителя 1 равно 310 В. В этом случае необходима батарея аккумуляторов 9 напряжением 270 - 290 В, т.е. последовательное соединение более чем 220 стандартных аккумуляторов напряжением 1,2 В. Такие батареи осуществимы, но дороги и ненадежны.

Поэтому в большинстве случаев при бестрансформаторном выпрямлении сети удобнее схема на фиг. 2, в которую с целью устранения указанного недостатка введен повышающий конвертор 12, вход которого соединен с выходом аккумулятора, а выход через разделительный диод 11 - с входами питания стабилизатора 3 и устройств 7. В этом случае могут использоваться стандартные батареи аккумуляторов напряжением 12-24 В, более надежные и менее дорогие. Для исключения разряда аккумулятора при номинальном напряжении сети конвертор 12 включается только при поступлении на его управляющий вход сигнала от датчика 8 пропадания сети (связь между выходом датчика 8 и управляющим входом конвертора необязательная, но она улучшает использование аккумулятора). Узел 10 заряда для упрощения подключен к одному из выходных напряжений 4 (это стало возможно в связи с использованием низковольтного аккумулятора).

Насколько известно, стационарные ПЭВМ, защищенные от провалов и пропадания питания, не выпускаются ни у нас, ни за рубежом. Косвенно об этом свидетельствует монография Совершенствование и ремонт персональных компьютеров, с. 534-537. В изобретении качественно изменена последовательность преобразования энергии и уменьшено число ступеней преобразования по сравнению с известными ПЭВМ, питаемыми с использованием автономных резервированных систем.

Преимущества предложения. Обеспечение ПЭВМ непрерывным поступлением энергии без какого-либо перебоя обеспечивают системы UPS. Это достигнуто за счет того, что время переключения диода 11 измеряется долями микросекунды и на несколько порядков меньше задержки пропадания питания из-за накопительных конденсаторов выпрямителя 1 и стабилизатора 3.

Значительное упрощение. Система UPS-ПЭВМ содержит пять-шесть ступеней преобразования энергии (сеть 50 Гц - постоянное напряжение - синусоидальное выходное напряжение UPS - постоянное напряжение 310 В - переменное напряжение преобразователя 50 - 500 кГц - выпрямленные стабилизированные напряжения).

Повышение КПД. В прототипе энергия сети и аккумулятора теряется на всех этапах преобразования, особенно при генерировании синусоидального выходного напряжения UPS. Так, по ТУ для БПС-113 КПД = 60%, а с учетом КПД блока питания ПЭВМ общий коэффициент канала менее 50%. Для SSG 400 по фирменному каталогу КПД = 75%. В нашем случае КПД для устройства по фиг. 1 определяется только потерями диода 11 и в зарядном устройстве 10 и равен 95-98%, а для фиг. 2 - более 90%.

Резко улучшаются массогабаритные характеристики. Блок БПС-113 мощностью 200 Вт имеет массу 11,5 кг, SSG 400 мощностью 400 Вт - 26 кг. Увеличение массы ПЭВМ с 200-ваттным блоком питания по схеме фиг. 2 не превышает 2-3 кг по сравнению с прототипом при гарантии 15-минутной работы после пропадания питания. Необходимые для продолжения работы внешние устройства или должны иметь собственную систему защиты от пропадания питания, или, как это предусмотрено на схемах фиг. 1 и 2, должны питаться от резервированного выходного напряжения выпрямителя 1.

Изобретение относится к вычислительной технике, прежде всего к станционарным персональным ЭВМ (ПЭВМ). Известны ПЭВМ (отечественные типа ЕС-1841, ЕС-1849, зарубежные типа РС), содержащие сетевой выпрямитель, стабилизированный преобразователь вторичных напряжений, процессор и внешние устройства. При создании вычислительных сетей и решении ответственных задач ПЭВМ используют совместно с дорогостоящими автономными устройствами защиты, КПД которых низок. Предлагается ввести непосредственно в состав ПЭВМ аккумулятор, схему заряда аккумулятора, конвертор постоянного напряжения и датчик пропадания сети. При этом существенно уменьшается число ступеней преобразования энергии, соответственно увеличивается КПД, резко уменьшаются габариты и стоимость устройства защиты. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ОТ КРАТКОВРЕМЕННОГО ПРОПАДАНИЯ ПИТАНИЯ, содержащее выпрямитель напряжения сети, стабилизатор напряжения, выходы которого являются выходами устройства для подключения к входам питания центрального процессора вычислительного комплекса, причем входы и выходы выпрямителя напряжения соединены с клеммами сети переменного напряжения и входами стабилизатора напряжения соответственно, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит аккумулятор, узел заряда, конвертор постоянного напряжения, коммутатор и датчик пропадания сети, причем выводы аккумулятора соединены с выходами схемы заряда и через конвертор - с входами коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом датчика пропадания сети и выходом устройства для подключения к входу прерывания центрального процессора вычислительного комплекса, входы датчика пропадания сети подключены к клеммам переменного напряжения сети, а выходы коммутатора соединены с выходами выпрямителя напряжения сети и являются выходами устройства для подключения к входам питания периферийных устройств вычислительного комплекса.