Система вторичного электропитания постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК H02H7/12 G05F1/58 

2, Система по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обра.эования многоканального варианта вве ден по крайней мере один узел вторичного электропитания и дополнительный элемент ИЛИ с количеством входов, равным числу узлов вторичного электропитания, подключенных к выходам

соответсу ующих согласующих блоков узлов вторичного электропитания, а выход итого элемента ИЛИ подключен к входу дифференцирующей цепи, причем выход одновйбратора подключен одновременно к третьим входам блоков для защиты каждого иэ узлов вторичного электропитания.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке средств вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, обладающих при большой чувствительности и быстродействии защитных устройств повышенной устойчивостью к ИМПУЛЬСНЫМ помехам. Известен источник вторичного элек тропитания, снабженный устройством згидиты, установленным в тракте прохождения сигнала от входа устройства защиты, связанного с выходом конт ролируемого вторичного источника электропитания до исполнительного органа, RC интегрирующего звена 1 Однако эффективность устройства существенно зависит от уровня поме-. хи, от ее природы и путей ее проникновения к входу схемы сравнения (ком паратора) защитного устройства. Некритичность к уровню помехи со сторо ны собственного сигнального входа этогоустройства можно добиться лишь увеличением постоянной времени эвена в остальных же случаях указанное звв но вообще неэффективно. Получить от такого рода защитных устройств какую либо информацию о помехах на основе распознавания по признакам, отличающим их проявление относительно деист вительно аварийной ситуации (отказа контролируемого -защитой источника электропитания), не представляется яозможншл, Наиболее близкой к изобретению .по технической сущности является сис {тёма электропитания с двухуровневой защитой, снабженная, кроме выхода для отвода .энергии на потребитель, выходами индикации и .сигнала группо вой защиты.и содержащая блок питат. ния с .силовым и запрещающим входом, а также с основным и дополнительным выходами, имеющий трансформатор с первичной обкюткой, подключенной к усилите/йо мощности, и двумя вторичньши обмотками, из которых первая че рез выпрямитель связана с основным выходом и одновременно с выходом сис темы, а вторая - с дополнительным выходом блока питания, реле времени с двумя выходами, блок для защиты по верхнему и нижнему пределам выходного напряжения системы, имеющий связанную со своим выходом тиристорную оптронную пару и два выхода, первый из которых св/1зан .с выходом блока питания, а второй подключен к первому выходу реле времени, а также блок контроля запуска, также имеющий тиристорную оптронную пару на выходе, связанную с запрещшощим входом блока питания и с выходом сигнг па групповой защиты, и два входа, подключенные соответственно к второму выходу реле времени и к дополнительному выходу блока питания, причем силовой вход этого блока, а также цепи первичного питания блока контроля запус ка и реле времени подключены к входным выводам системы, Кроме того система включает в себя блок автоматики, через который осуществляется связь тиристоров оптронных пар (соединенных параллельно) блока для защиты и блока контроля запуска с запрещающим входом блока питания. С этого же блока выводятся внешние выходы: первый для индикации (о срабатывании защиты) и второй для сигнала групповой защиты 2, Недостатком этой системы является то, что при проникновении к входу блоков для защиты (схем сравнения, пороговых датчиков, компараторов) импульсных помех они, как правило/ срабатывают (в конечном счете срабатывает их тиристор), что влечен за собой отключение блока питания и самой системы электропитания в целом,Это вызывает неоправданные перерывы в работе аппаратуры и требует проведения дополнительных работ по контролю источников, для того, чтобы убедиться, что срабатывание защиты вызвано не какой-либо их неисправностью, а помехой. Однако и этого установить однозначно невозможно, ибо защита могла сработать из-эа кратковременной перегрузки со стороны потребителя. Таким образом, система/ имея невысокие эксплуатационные показатели, прежде всего в части помехоустой чивости, не обладает какой-либо информативностью относительно причин срабатывания защиты. Цель изобретения - обеспечение ..в системе электропитания помехоустой чивости защиты. Поставленная це;1Ь достигается тем что в систему вторичного электропи1тания постоянного напряжения, снабженную выходами индикаций и сигнаЛа групповой зай1иты и содержащую узел вторичного электропитания, включающий в блок питания, снабженный за-, прещающим входом и включающий трансформатор с первичной обмоткой, под ключенной к усилителю мощности, и двумя вторичными обмотками, первая из которых через выпрямитель соединена с основным выходом блока питания, являкщимся выходом системы, а вторая - с дополнительным выходом блока питания, реле времени, блок для защиты по верхнему и нижнему пределам ВЕКОДНОГО напряжения системы, снабженный тиристорной оптронной парой и двумя входами, первый из которых связан с основным выходом блока питания, а второй - подклю чен к первому выходу реле времени, блок контроля запуска, снабженный ти ристорной оптронной парой на выходе первый вход блока контроля запуска подключен к второму выходу реле времени, второй вход - к дополнительному выходу блока питания, а силовые входы блока контроля запуска, цепи первичного питания блока контроля запуска и реле времени подключены к входным выводам системы, введены диф ференцирующая цепь и одновибратор, в узел вторичного электропитания введены два электронных выключателя два элемента ИЛИ и согласующий блок а в блок для защиты по верхнему и нижнему пределам выходного напряжения введен узел сброса сигналов защиты, выполненный на диоде и реле, обмотка и размыкаквд-ие контакты которого вместе с тиристором оптронной пары этого блока включены последовательно межпу первым выходом блока для защиты и выводом для подключения к шине питания, полярность которой соответствует рабочей полярности напряжения на входе первого электрон ного выключателя, причем один из выводов обмотки реле соединен с первым выходом блока защиты и одновременно через диод узла сброса сигналов защи ты подключен к дополнительно введенному третьему входу блока для защиты а другой вывод этой обмотки подключе к второму выходу этого блока, первый выход блока для защиты через первый электронный в л лючатель соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выходом подключенного к запрещающему входу блока питания, а второй выход - к первому входу второго элемента ИЛИ, своим выходом соединенного с входом соглас тощего блока, выход которого подключен к выходу индикации обрабатывания защиты и через дифференцирующую цепь - к входу одновибратора, чувствительного к импульсам полярности, противоположной полярности импульсов на выходе согласующего блока, выход одновибратора подключен к третьему входу блока для защиты, выход блока контроля .запуска подключен к второму входу второго элемента ИЛИ и к входу второго электpoHHoro выключателя, первый и второй входы которого подключены соответственно к второму входу .первого элемента ИЛИ и к выходу сигнала групповой згидиты. ... Кроме того с. целью создания многоканального варианта введен по крайней мере один узел вторичного электропитания и дополнительный элемент ИЛИ с количеством входов, равным числу узлов вторичного электропитания, подключенных к выходам соответствующих согласующих блоков узлов вторичного электропитания, а выход этого элемента ИЛИ подключен к входу дифференцирующей цепи, причем выход одновибратора подключен одновременно к третьим входам блоков для защиты каждого из узлов вторичного электропитания. На фиг. 1 представлена схема системы в одноканальном ее варианте) на фиг. 2 - то же, в многоканальном варианте; на фи.г, 3 - наиболее характерные эпюры напряжений на элементах схемы для случая воздействия импульсной помехи;, па фиг. 4 - то же, для случая действительно аварийной ситуации. Система содержит узел 1 вторичного электропитания, включающий в себя блок 2 питания, включающий в себя трансформатор с первичной обмоткой 3.1 и вторичными обмотками 3.2 и 3.3, усилитель 4 мощности, к которому подключена первая из этих обмоток, и выпрямитель 5, входом подключенньой к обмотке 3;2, а выходом - к основно му выходу блока питания, являющемуся выходом и всей системы, причем вторая вторичная обмотка 3.3. трансформатора подключена к дополнительному выходу блока питания. Система также состоит из реле б времени, блока 7 для защиты по верхнему и нижнему пределам выходного напряжения системы, в состав которого входят оптронная тиристорная пара 8 и узел 9 сброса сигналов защиты, в свою очередь выполненный на реле с обмоткой 10.1 и размыкающими контактами 10.2 и диоде 11, при этом тиристор yjiovaiйутОй оптопары/ контакты реле и его обмотка включены в последовательную цепь, которая одним выводом подключена к шине питания отрицательной полярности, а другим - к первому вы,ходу блока для эациты,связанному с, эапрешахшнм входом блока питания. Диод 11 включен между первым выходом и третьим входом этого блока, общая точка обмотки реле 10,1 и его контактной группы подключена к второму выходу блока 7 для защиты. Кроме того, система состоит из блока 12 конт1хзля запуска, также с оптррнной тиристорной парой 13 на выходе, дифференцирующей цепи 14, одновибратора 15, из двух электронных выключателей 16 и 17., двух элементов ИЛИ 18 и 19, а также из согласующего блока 20.. Связь первого выхода блока 7 для защиты с запрещакхцим входом блока 2 Г|Итан1 я осуществляется через электронный выключатель 16 и через первый элемент ИЛИ 18 (по его первому входу) . Второй выход блока 7 для защит ты через второй элемент ИЛИ 19 (ис-г пользуется его первый вход), через согласующий блок 20, предетгшлямщий собой -усилитель-инвертор, а далее через дифференцирующую цепь 14 и, наконец, через одновибратор 15 связан с третьим входом своего же блока 7 для защиты. С выхода согласующего блока 20 взят такжй выход инди|кации1о срабатывании защиты. Первый и второй входы блока 12 контроля запуска соединены соответственно с вто рым выходом реле 6 времени и с даполнительнЬ1м выходом блока 2 питания, а его выход (связанный с имею,щимся.в этом блоке .тиристором оптопары 13) связан с запрещсиощим входом блока 2 литания, с согласующего блока 20, причем первая из этих связей реализуется через второй электронный выключатель 17 (по его второму входу)f а вторая - через вто рой элемент ИЛИ 19 (по входу) . Второй выход электронного выклю чателя 17 подключен к выходу сигнала групповой защиты. Многоканальный ва(риант системы электропитания (фиг, 2) содержит по крайне й мере два узла 1 вторичного электропнтання, дополнительно еще один элемент ИЛИ 21 с количеством входов по числу каналов, подключенг ных к выходам соответствующих согласующих каскадов, а выход этого элемента подключен к входу дифференцирующей цепи 14 . При этом, выход одновибратора 15, являющегося вместе с дифференцирующей цепью общими элемен тами для всей ««ногоканальной системы, подключен одновременно к третьим входам блоков для защиты всех каналов,. Эшоры на фиг, 3 и 4 изображают напряжения 22. - с основного выхода блока питания (на фиг, 4 изменивщегося, начинай с точки о, которая отмечена крестиком, в данном случае в повышения вследствие: огказа блока питания)| 23 и 24 - пороги срабатывания защиты соответственно по верхнему и нижнему пределам; 25 всплеск от помехи (фиг.3); 26 - на втором выходе блока 7 для защиты; точками 5 ив обозначены моменты срабатывания и соответственно отпускания реле 10); 27 -:на выходе согласующего каскада 20; 28 29 - соответртвенно на выходе дифференцирующей цепи (на входе одновибратора 15) и ria выходе одновибратора(на третьем входе блока 7 для защиты); 30 - на первом выходе этого блока; 31 - на дополнительном выходе блока питания (показана огибающая этого напряжения, получающаяся в.блоке контроля запуска при его выпрямленизг); 32 на выходах реле времени; 33 и 34 на выходе блока контроля запуска и /соответственно на выходе первого эле|мента ИЛИ 18; 35 - на выходе второго элемента ИЛИ 19, В спокойном состоянии (при отсутствии помех .и неисправностей) с момента подачи ыа систему напряжения. первичной сети .она работает как и известная система: ее блок 2 питания начинает работать на потребитель, а блок 7 для защиты - следить за верхним порогом выцаваемого потребит телю напряжения. Спустя интервал временной уставки реле времени включает нижний порог защиты, и одновременно вступает в работу блок 12 контроля запуска, находясь с этих пор в режиме неисправности, но не препятствуя работе блока 2 питания, пока ее нет, В случае срабатывания блока контроля запуска, - при попытке включить систему с неисправнь1м (неЭапускакшимся) блоком питания или если он откажет в ходе нормальной работы - как и в известной , блок контроля запуска выключает блок 2 питания и всю систему в целом. Сигнал от блока контроля запуска проходит на запрещающий вход блока питания через электронный выключатель 17 и элемент ИЛИ 18.. При срабатывании же блока 7 для защиты (эпюры 22 и 26, фиг 2) еще не ясно, отчего оно произошло и не исключается, что от помехи (поступающий на третий вход блока для защиты и далее через Диод 11 на вход электронного выключателя 16 и на реле 10), напряжение с выхода одновибратора 15 (эпюрой 29.фиг, 2) воспрепятствует выключению блока 2 питания в момент вк.пючения тиристора оптопары в блоке 7 для защиты, но создает условия для срабатывания реле, которое, сработав (точка S на эпюре 26), размыкает своими контактами 10.2 цепь тока своей обмотки. Так как в эту цепь входит и тиристор оптрона 8 то он включается (гасится). Одноврёменно -исчезает ток и ч(ерез обмотку 10.1 реле оно. тхэже воэвраща1ется в исходное состояние. На эпюре 26 (фиг. 2) этот момент отражен точкой а. Характерно, что для случая, noKaэанного на фиг. 3, напряжение,, уста- нов ившвеся после точк и в, ос тйвтЬя неизменным и после точки в, в то мя, как напряжение в точке е для случая, изображенного на фиг. 4, опять спадает. Это означает, что при одиночной импульсной помехе (фиг. 3) после возобновления проводимости крН тактов 10.2 тиристор оптопарЫ 8 ше не включается, так как Помеха уже исчезла, мвжцу тем, как истинное отклонение выходного напр яжения блрг ка питания за один иЗ; порогов Срабатывания (точка а на эпюре 22 фиг.4} после возврата реле в исходное срсто яние (точка в) снова вызывает сраёатывание тиристора рптопары 8. Импуль сы со второго выхода блока 7 для.защиты инвертируются согласующим кSiC кадом 20 (эпюра 27)i а затем диффе.ренцируются дифференцирующей цепью 14 (эпюра 28) . Импульсом, с выхода этой цепи, соответствуюшш заднему фронту импульсов согласующего каскада, эапускается одновибратор 15, сни мающий на длительность формируемого им импульса (эпюра 29) напряжение С третьего входа: блока 7 для защиты. : Поэтому при повторном срабдтыаа НИИ тиристора оптопары (случающемся при фактическом отказе блока 2 питаг ния, но не имеющем места в случае по мехи) реле 10 больше не срабатывает а только передает через контакты Д.0.2 и свою обмотку 10.1 (с первого выхода блока 7 для защиты) потенциал отрицательной шинБ сети на вход электронного выключателя 16 (эпюра 30) и далее после него через ИЛИ 18 на эапрещсшщий вход блока 2 питания, выключая его. В результате спадания напряжения на выходах бло ка питания, в том числе (эпюра 31) и на дополнительном выходе переменйо го напряжения с одной иэ обмоток (3.3) трансформатора, создаются условия для срабатывания блока 12 контроля запуска, так как напряжение с реле времени поступает по- прежнему (эпюра 32)i Сработавший в блоке контроля запуска тиристор onxpnai 13 (эпюра 33) на электронный выключатель 17 отрицательный сигнал, а череэ него и через Последовательно соединенный с ним элемент ИЛИ 18 (по его второму входу) - на запрещающий вход блока 2 питания. Это бует уже второй сигнал выключения блока питания, который появился при наличии первого (поступившего от блока 7 для защиты 7). Но первый сигнал исчезает (эпюра 30) сразу же по окончании импульса (эпюра 29) одноаибратора 15 (точка г на эпюре 26, фиг. 4) и Слок питания поддерживается в вык люченном состоянии уже сигналом .с блока 12 контроля запуска, Происходит, следовательно, блокировка выключения начавшись от блока 7 для защиты, она в дальнейшем поддерживается блоком контроля запуска (эпюра 34)« в соответствии с этим и на информаци он ном выходе индикацйн- подключенном к выходу согласующего каскада, сигнал не прекращается а момент г, а сохраняется (эпюру 27, свидетельствуя о состоявшемся выключении системы. Упрарляющим сигналом для согласующего каскада является сигнал (эпюра 35), сформированный путем сложения сигналов с второго выхода блока 7 для защиты и блока 12 контроля запуска (эпюры 27 и 33 coOTBettJTBeHHO)« Таким образом, блок контроля запуска кроме основной своей функции выполняет и функцию блокирующего устройства, закрепляющего выработанное в системе в результате анешиэа причин срабатывания защиты решение на выключение блока питания, но существующее непродолжительно (эпюра 30), так как . одновибратор, окончив свой импульс (эпюра 29), снова исключает возможность прохождения запрещающего работу сигнала с тиристора оптопары 8 к блоку питания и, более того, выключает и сам тиристор этой оптопары, так как реле снова срабатьшает (раэ(Мыкаются контакты 10.2) и дгшее/ обесточив свою обкютку 10.1, снова возвращается в исходное состояние (точка 5 на эпюре 26, фиг. 4). Длительность импульса одновибратора устанавливается такой/ чтобы эа время его существования прошли последовательно во времени друс за другом события«выключение реле, второе выключение тиристора оптоласА 8f выключение блока 2 питания и срабатывание блока коитроля вапуока (ре|менем прохождения сигнгша череэ элемент ИЛИ и электронные выключатели можно пренебречь). Излищняя-длитель ность импульса одновибратора может лииш только умеиыдать пбмехоустойЧ11вость системы, так/ как если 9та длительность превы1вает период повторяющейсяпомехи, то следумпий же импульс с блока для вациш после окончания предшествующего (и вызывающего ю«пульс одновибратора) выключает блок питания. Поэтому следует стремиться к наименьшей/ формируемой одновибратороМ длительности импульсов, но чтобы она всегда бшц1 , больше суммарного времени прохождё ния всех перечисленных процессов. Вследствие того, что блок питания уже оказьгоаатся выключенным, блок ,для эаадиты больше не срабатывает(дл рассмотренного случая превьнаення контролируемого напряжения с блока 2 Питания по верхнему пределу). Если питание самого блока для защиты ПРОИЗВОДИТСЯ также от блока 2 питания (как в известной системе), то он прекращает работу после вьадачи запрета работы блоку питания ив случав срабатьшания защиты по нижне fviy пределу (его порог - эпюра 23), Выключение системы сопровождаетс вьадачей сигнала и на выход группово защиты (второй выход электронного выключателя 17), на котором будет тот же ввд сигнала, что и на выходе блока контроля запуска (зпвэра 33) . Под его воздействием оказываются выключенными и другие, подобные пред лагаемому устройству, если их точки выход сигнала групповой защиты ооадинены между собой. Помеха не мо жет быть причиной этого (как не будет и выключения собственно блока 2 питания за счет принятого в настоящей системе алгоритма обработки сигналов с блока для защиты и везделении информации о фактическом отклонении напряжения блока питания за заданные пределы. Предлагаемая система электропитания выгодно отличается от других известных аналогичных устройств злектропитания с допусковой защитрй по /напряжению,в которых предприняты меры по помехозащищенности, так как в ней совериюнно исключается возможность самовыключения вследствие помехи, причем независимо от ее интенсивности и способа проникновения к блоку для защиты Вместе с тем, помехи бесследно не исчезают, а информация о их прохождении вь(цается и на внешний информационньгй выход индикации, по сигналам с которого можно судить о реакции системы электропитания на помехи, что создает возможность дальнейшего совершенствования электромагнитной совместимости систем электропитания о другой радиоэлектронной аппарату- рой.