ИСТОЧНИК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ Российский патент 2008 года по МПК H02J7/34 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам бесперебойного питания с резервированием преобразователя электрической энергии с помощью буферной кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи, и может быть использовано для электропитания электронной аппаратуры различного назначения.

Известны источники бесперебойного питания, предназначенные для обеспечения работоспособности аппаратуры при пропадании сети, состоящие из стабилизированного преобразователя переменного напряжения в постоянное (класс ac/dc) и кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи, работающей в буфере с преобразователем [1, 2]. В таком ИБП возможен разряд АБ ниже допустимого значения, при этом сокращается срок службы АБ.

Известен так же источник бесперебойного питания (прототип), содержащий стабилизированный преобразователь класса ac/dc, буферную кислотно-свинцовую герметизированную аккумуляторную батарею, компаратор с резисторами на входах и гистерезисным резистором, стабилизатор питания цепей компаратора, усилитель, реле защиты АБ от глубокого разряда, контакты которого включены между плюсом АБ и плюсом нагрузки и отключают АБ от нагрузки при снижении напряжения на АБ ниже допустимого уровня.

В таком источнике бесперебойного питания при восстановлении сети разряженная кислотно-свинцовая герметизированная аккумуляторная батарея заряжается током, превышающим допустимое значение в несколько раз. Чрезмерный зарядный ток разогревает электролит, количество которого уменьшается за счет испарения, что сокращает срок службы кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи.

Для устранения указанного недостатка в известном источнике бесперебойного питания, имеющем стабилизированный преобразователь переменного напряжения класса ac/dc, буферную кислотно-свинцовую герметизированную аккумуляторную батарею, компаратор с резисторами на входах и гистерезисным резистором, стабилизатор питания цепей компаратора, усилитель, реле, дополнительно применены диод и резистор, причем диод и резистор соединены в последовательную цепочку, которая включена между плюсом стабилизированного преобразователя класса ac/dc и плюсовой клеммой кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи, причем контакты реле включены параллельно цепочке диод-резистор.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличает наличие дополнительных элементов при соответствующем схемном решении.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна».

Сравнение заявляемого устройства с другими аналогичными решениями показывает, что наличие в подобных устройствах стабилизированного преобразователя класса ac/dc буферной кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи, компаратора с резисторами на входах и гистерезисным резистором, стабилизатора питания цепей компаратора, усилителя, реле известно. Однако благодаря дополнительному введению в состав устройства резистора и диода, причем диод и резистор соединены в последовательную цепочку, которая включена между плюсами стабилизированного преобразователя класса ac/dc и плюсовой клеммой кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи, а контакты реле включены параллельно цепочке диод-резистор, появляется новое свойство заявляемого устройства, проявляющееся в ограничении тока заряда на допустимом уровне для буферной кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «существенные отличия».

На фиг.1 изображена структурная схема источника бесперебойного питания, а на фиг.2 - зарядные диаграммы кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи.

Источник бесперебойного питания содержит стабилизированный преобразователь класса ac/dc 1, стабилизатор 2, резисторы 3, 4 на входах компаратора 5, гистерезисный резистор 6, диод 7, резистор 8, кислотно-свинцовую герметизированную аккумуляторную батарею 9, усилитель 10, контакты реле 11, обмотку реле 12.

Плюс преобразователя 1 соединен с анодом диода 7 и с контактами реле 11. Минус преобразователя 1 соединен с минусом кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи 9. Катод диода 7 соединен с резистором 8, который вторым концом подключен к плюсу аккумуляторной батареи 9. Параллельно цепочке диод 7, резистор 8 подключены контакты 11 реле. Плюс и минус кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи 9 подключены к входу стабилизатора 2, плюсовой вход которого через резистор делителя 4 соединен с инверсным входом компаратора 5, а так же с плюсом питания компаратора 5. Минусовый выход стабилизатора 2 соединен с минусом питания компаратора 5. Плюс кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи 9 соединен через резистор 3 делителя с неинверсным входом компаратора 5, выход которого подключен к входу усилителя мощности 10. Между неинверсным входом и выходом компаратора 5 подключен гистерезисный резистор 6. Выход усилителя 10 соединен с обмоткой 12 реле.

Источник бесперебойного питания работает следующим образом.

При наличии сети и заряженной кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи 9 состояние выхода компаратора 5 - «1», усилитель 10 открыт и обеспечивает питанием обмотку 12, контактами 11 которого кислотно-свинцовая герметизированная аккумуляторная батарея 9 подключена к нагрузке. Стабилизированный преобразователь класса ac/dc 1 обеспечивает питание нагрузки и ток содержания кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи 9.

При пропадании сети питание нагрузки обеспечивает кислотно-свинцовая герметизированная аккумуляторная батарея 9. В момент, когда в результате разряда напряжение на кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи 9 уменьшается до минимально допустимого значения, срабатывает компаратор 5 и его выход обнуляется, усилитель 10 закрывается, обесточивается обмотка 12 реле, контакты которого 11 размыкаются, кислотно-свинцовая герметизированная аккумуляторная батарея 9 отключается от нагрузки, а цепочка диод 7, резистор 8 готова к ограничению тока заряда при включении сети. Гистерезисный резистор 6 препятствует срабатыванию компаратора 5 из-за повышения напряжения на клеммах разгруженной кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи 9. Резисторы 3, 4 на входах компаратора 5 обеспечивают необходимый ток управления. Диод 7 препятствует разряду кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи 9 на нагрузку при разомкнутых контактах 11 реле.

В момент включения сети (t₁ на фиг.2) начинается заряд кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи 9 по цепи - плюс преобразователя 1, диод 7, резистор 8, кислотно-свинцовая герметизированная аккумуляторная батарея 9, минус преобразователя 1. Состояние выхода компаратора - «0» (кислотно-свинцовая герметизированная аккумуляторная батарея 9 разряжена), усилитель закрыт, реле обесточено. Нагрузка питается от преобразователя 1. Ток заряда I₃ ограничивается на уровне 0,25Q с помощью резистора 8. I₃=U_ст/R8, где U_ст - стабилизированное напряжение на выходе преобразователя 1.

В момент t₂ (Фиг.2) напряжение на инверсном входе компаратора 5 становится выше, чем напряжение на неинверсном входе, состояние выхода компаратора 5 изменяется от «0» к «1», включаются усилитель 10, обеспечивается током обмотка 12 реле, шунтируется контактом 11 реле цепь - диод 7, сопротивление 8. Кислотно-свинцовая герметизированная аккумуляторная батарея 9 подключается в буфер с преобразователем 1. Ток заряда вновь увеличивается до значения 0,25Q и по мере заряда кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи 9 снижается до значения тока содержания (момент t₃ на Фиг.2).

Техническим результатом является увеличение срока службы кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи.

Источники информации

1. ПО «Бастион», Сборник статей, стр.9, Ростов-Дон. 2002 г.

2. Российские системы электропитания, Штиль, стр.12, М., 2003 г.

3. Обзор/аппаратные средства. СТА 1/2000, стр.20-22.

Источник бесперебойного питания относится к устройствам электропитания с резервированием стабилизированного преобразователя электрической энергии класса ac/dc буферной кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареей. Источник бесперебойного питания может быть использован для электропитания электронной аппаратуры различного назначения. Для достижения технического результата - увеличения срока службы кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи в источнике бесперебойного питания дополнительно применены диод и резистор, что позволило исключить зарядные токи, превышающие допустимые значения. 2 ил.

Источник бесперебойного питания, содержащий стабилизированный преобразователь переменного напряжения класса ac/dc, буферную кислотно-свинцовую герметизированную аккумуляторную батарею, компаратор с резисторами на входах и гистерезисным резистором, стабилизатор питания цепей компаратора, усилитель, реле, дополнительно применены диод и резистор, причем диод и резистор соединены в последовательную цепочку, которая включена между плюсом стабилизированного преобразователя класса ac/dc и плюсовой клеммой кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи, причем контакты реле включены параллельно цепочке диод-резистор.