Система электропитания Советский патент 1988 года по МПК H02M3/335 H02M7/12 

BbifoS I

i

(Л

ю to

;о

ffni.iai

at/it

гй тока, блок защиты 3, обеспечиваю- отключение автономных блоков пи- тфния от питающей сети в аварийных режимах, блок индикации 33, сигнали- З1|фующий о состоянии системы электропитания, блок контроля 37 выходных напряжений, логический блок 38, обес- шгчивающий логические операции по включению и отключению автономных блоков питания в нормальных и аварийHI.IX режимах, и вспомогательный блок . питания 10, обеспечивающий питанием элементы системы. Система питания

позволяет контролировать подачу питающего напряжения на потребители первой очереди и только после контроля их наличия дается команда на включение блоков питания второй очереди. После чего опять контролируются напряжения на потребителях второй очереди, и после наличия всех напряжений система считается включенной. Выключение системы осуществляется в обратной последовательности. 2 ил., 1 табл. . .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к системам электропитания потребителей постоянного тока. Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей. Система электропитания содержит автономные блоки питания 1.1-1.П и 2.1-2.т,которые через блок коммутации 17 подключаются к питающей сети переменно

1 .

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано в системах вторичного электропитания аЬпаратурных комплексов различного назначения.

Цель изобретения - повьшение на- дгжности и расширение функциональных в эзможностей системы электропитания за счет контроля .выходных напряжений сгрийно выпускаемых блоков питания как первой так и второй очереди в ключения и отключения их от питающе срти в аварийных режимах.

На фиг. 1 и 2 представлена схема системы электропитания,

Система электропитания состоит из п| блоков питания 1.1,..., 1 .п перво опереди ч:включения, m блоков питания 2i. 1,.., ,2,ш второй очер.еди включения б(пока 3 защиты, включающего в себя пОследоват-ельно соединенные обмотку уЬфавления реле 4 защиты и первый т|ранзистор 5, база которого через б|аз.овый резистор подключена к перво- м|у неинвертирующему усилителю 6 мощ- фсти, последовательно соединенные с1бмотка управления реле .7 .задержки и в1торой транзистор 8, база которого ч|ерез базовый резистор подключена к EJTopoMy неинвертирующему усилителю 9 1У|ощности, вспомогательного блока питания р двумя выходами 11, 12, .Е|ключающего в себя тумблер ВКЛ 13, с1огласующий трансформатор 14, стаби- jiH3aTop 15 постоянного напряжения и йьптрямитель 16, блока 17 коммутации.

0

5

0

5

0

5

в котором обмотка 18 управления реле включения соединена через последовательно соединеннЬ1е отсекающий диод 19, собственный замыкаклций контакт 20,. зашунтированный кнопкой Стоп 21,, размыкающие контакты 22 указанного реле защиты 4, реле защит всех автономных блоков питания 1.1,..., 1.П, 2.1,..., 2.т и кнопку Пуск 23 к первому выходу 11 вспомогательного блока 10 питания, обмотки 24, 25 управления контакторов первой и второй очереди включения соединены между собой параллельно через размьпсаю- щие контакты 26, 27 реле задержки (обмотка 7 управления реле) и реле включения (обмотка 18 управления реле) и подключень через указанные последовательно соединенные контакты 22, реле защиты и кнопку Пуск 23, зашунтированную замыкающим контактом 28 контактора первой очереди включения 24, к второму выходу 12 вспомогательного блока 10 питания, а силовые пары контактов 29, 30 указанных контакторов подключены к выходным выводам 31, 32 системы электропитания и входным вьшодам соответствующих автономных блоков питания и блоке 33 индикации, включающего в себя три цепочки из последовательно соединенного резистора и светового индикатора 34, (35, 36), первая из которьпс Сеть соединена с первым выходом 11 вспомогательного блока 10 питания, блока 37 контроля выходных напряже.

:i

НИИ блоков птп ания, подключенного , входами к выходам блоков питания 1.1, ,..,1,ri, 2.1-,...2.m, логического блока 38, включающего в себя перпую времязадающую RC-цепочку 39, подклю- ченную через указанную кнопку Пуск 23 к второму выходу 12 вспомогательного блока 10 питания, логический элемент НЕ 40, соединенный входом с выходом первой время задающей RC-цепоч- ки 38-39, первый логический элемент ИЛИ 41, первый вход которого соединен с выходом логического элемента НЕ 40, а второй вход - с вторым выходом блока 37 контроля выходных напряжений блоков питания, вторая 42-43 и третья 44-45 времязадающие RC-це- почки, одна из которых (42-43) под

14

,

ключена к выходу первого логического элемента ИЛИ 41, а вторая (44-45) - к первому выходу блока 37 контроля выходных напряжений блоков питания, первый инвертирующий усилитель 46 мощности, вход которого подключен к второму выходу блока 37 контроля выходных напряжений блоков питания, а выход - к второй цепочке Включение системы электропитания (ВКЛ СЭП) Р блока 33 индикации, мультиплексор 47 входы Х2, ХЗ, У1 и У2 которого объединены и подключены к выходу логического элемента НЕ 40, входы Х4, Х4 - к первому выходу блока контроля 37 выходных напряжений автономных блоков питания, вход УЗ - к выходу второй (42-43) времязадающей КС-цепочки, вход XI и управляющий вход V закорочены, управляющие входы АО и

А1 подключены соответственно к второ- 40 нормально замкнутые контакты реле

му выходу блока 37 контроля выходных напряжений блоков питания и выходу третьей 44-45,времязадающей RC-це- почки, а выходы X и У - соответственно к второму и первому неинверти- руннцим усилителям мощности 6 и 9 блока 3 защиты, при этом блок индикации дополнительно снабжен логическим элементом ИЛИ 48, первый вход которого соединен с выходом мультиплексора 47, а второй вход - с точкой соединения обмотки 18 управления реле выключения и отсекающего диода 19, третий неинвертирующим усилителем мощности 49, соединенным входом с выходом логического элемента ИЛИ 48, и тиристором 50, через который третья цепочка Авария 36 блока индикации, а база первого транзистора

защиты всех блоков питания замкнут В исходном состоянии на входе логи ческого элемента НЕ 40 присутствуе О, а на выходе - 1, на входах 45 и выходах логических элементов И 5 58 - логические нули, так как на входах оптронов нет напряжений с в ходов блоков питания 1.1,..., 1 .п, 2.1,...,2.т, на выходе логическог элемента ИЛИ 41 - 1 и, следовате

50

55

но, с, выхода второй времязадающей RC-цепочки 42, 43 на вход УЗ мульт плексора поступает 1. С выхода третьей времязадающей RC-цепочки 4 45 на управляющий вход А1 мультиплексора 17 поступает О.

Работ а мультиплексора представл на в таблице.

г

10

10229

5 блока защиты через цепочку 51 и последовательно соединенные первый ограничивающий резистор и диод подключены к первому выходу 11 вспомогательного блока 10 питания, упрая- ЛЯЮП1ИЙ электрод которого через второй ограничивающий резистор 52 соединен с выходом указанного неинвер- тирующего усилителя мощности 49,

На фиг. 2 в развернутом виде представлен блок 37 контроля выходных напряжений блоков питания, включающий в (п+т) оптронов 53.1,.... ,53.п, , 54. 1.-,, ,54.т, входы которых через резисторы 55 .1, ... ,55 .п и 56.1,..., 55.m подключены к выходам блоков питания 1.1,...,1.п, 2.1,...,2.т, а выходы - к входам двух п- и ш-вхо- довым логическим элементам И 57, 58, входы которых соединены с двумя выходами указанного блока, а через резисторы 55.1,...,55.п и 56.1.,,,, 56.m к первому выходу 11 вспомогательного блока питания.

15

20

25

Система электропитания работает следующим образом.

при включении тумблера 13 напряжение Ug,( поступает на согласующий трансформатор 14 и на выходе 11 стабилизатора 15 формируется Постоянное стабилизированное напряжение, используемое для питания электронной части. Постоянное напряжение с выхода 12 выпрямителя 16 формируется для питания коммутационной аппаратуры блока коммутации. В исходном состояшш

защиты всех блоков питания замкнуты. В исходном состоянии на входе логического элемента НЕ 40 присутствует О, а на выходе - 1, на входах и выходах логических элементов И 57, 58 - логические нули, так как на входах оптронов нет напряжений с выходов блоков питания 1.1,..., 1 .п, 2.1,...,2.т, на выходе логического элемента ИЛИ 41 - 1 и, следователь

но, с, выхода второй времязадающей RC-цепочки 42, 43 на вход УЗ мульти плексора поступает 1. С выхода третьей времязадающей RC-цепочки 44, 45 на управляющий вход А1 мультиплексора 17 поступает О.

Работ а мультиплексора представлена в таблице.

На управляющий вход АО мультиплексора 47 поступает О с выхода II блока 37 контроля выходного напряжения, так как на его входе нет напряжений, поступающий от блоков питания 2.1,.,.,2.т. Вход Х1 и управляющий вход V зазе млены, т.е. всегда имеют О. Входы Х2, ХЗ, У1, У2 типлексора 47 объединены и подключены к выходу логического элемента IHE 40, где в этот момент времени , входы Х4, У4 мультиплексора объе.цинены и подключены к вьIkoдy I блока 37 контроля, выходного напряжения, в котором в исходном состоянии формируется О. Таким образом при Идо О, и 0, и О к выходам X и У мультиплексора подключены входы XI и У1 соответственно, т.е. на выходе имеет О, а на выходе У - 1. Следовательно, транзистор 2

включен, на обмотку 7 реле задержки i подано напряжение с выхода 11, разомкнут его размыкаюпщй контакт 26, а транзистор 5 выключен. После нажатия кнопки Пуск 23 обмотка 24 уп- |равления контактора первой очереди Подключается к выходу 12 выпрямите- ля 16, замыкается пара контактов 29 |контактора и блоки питания 1.1,..., 1 .п первой очереди подключаются к питающей сети. Одновременно кнопка Пуск 23 блокируется замыкающим контактом 28 контактора 24 и 1 поступает на первую времязадающую RC-цепочку 39. Через время t, на выходе логического элемента НЕ 40 формируется О, который поступает на входы Х2, ХЗ, У1 и У2 мультиплексора 47. Кроме того, на выходе логической схемы ИЛИ 41 формируется О, что обеспечивает появление нуля через время tg на входе УЗ мультиплек™ сора 47. После получения всех нап

ряжений на выходах блоков питания 1.1,...,1.п первой очереди-логические единицы на выходах логического

с элемента И 57 обеспечивают формирование на выходе I блока контроля выходных напряжений 37 1, которая поступает на входьг Х4 и У4 и через время tj на управляющий вход В1. Это

10 в свою очередь приводит-подключение выходов X и У к входам ХЗ и УЗ с логическими нулями, выключению транзистора 2 и замыканию размыкающего контакта 26 реле задержки 7, кото-

15 рый обеспечивает подачу ш тающего напряженияс вьрсрда выпрямителя 16 на управляющую обмотку 25 контактора второй очереди. Если хотя б.ы на один вход блока контроля выходных

20 напряжений 37 не поступает хотя бы одно напряжение с выходов блоков питания 1.1,..., 1.П, то на выходе ло- гического элемента И 53 1 не появляется, а это в свою очередь не обес™

25 печивает поступление на управляющий вход А1 1 и, следовательно, подключение к выходу У сигнала входа У1,

на который через время t после нажатия кнопки Пуск поступает О, .

который обеспечивает включение транзистора 5 и подключение управляющей обмотки 4 реле защиты к выходу II стабилизатора 15, что, в свою очередь, приводит к размыканию размыкающего контакта 22 этого реле и снятию питающего напряжения с управляющей обмотки 24 контактора первой очереди. Отметим, что постоянная времени второй времязадающей цепочки 42, 43,

в 3-4 раза меньше постоянного време ни третьей времязадающей цепочки 44, 45, Таким образом, если через время t, на выходе I блока 37 контроля выходных напряжений не появилась 1,

то в первой очереди неисправен как минимум один блок питания 1.1,..., 1.п (или есть обрыв в контрольных проводах или вышел из строя блок защиты блока питания). Если сработал блок защиты блока питания, то отключение напряжения питания с управляющей обмотки 24 контактора первой очере- ди произойдет из-за размыкания размыкающего контакта реле защиты блока пита- НИН. Если через время на управляющем входе А1 присутствует 1, то к питающей сети подключаются блоки питания 2.1,...,2,т второй .очереди через замыкающие контакты 30 контак

тора второй очереди. При наличии всех напряжений блоков питания 2.1, ...,2.т второй очереди на выходе II блока 37 контроля вькодных напряжений появляется 1, что приводит к появлению на выходе логического элемента ИЛИ 41 и выходе второй вре- мязадающей КС-цепочки 42, 43 1, Кроме того, 1 поступает на управ- ляющий вход АО мультиплексора, что обеспечивает подключение выходов X и У мультиплексора 47 к ВХОДРМ Х4 и У4 соответственно с логическими единицами и поэтому транзисторы 2, 5 выключены. Система электропитания работает нормально. Об этом свидетельствует и светодиод ВКЛ СЭП це- . почки 35, которая получает питания через инвертирующий усилитель 46, на вход которого поступает 1 с выхода II блока 37 контроля выходных напряжений. Светодиод Сеть включается сразу после включения тумблера 13 и свидетельствует наличие питающего напряжения на входных выводах 31, 32. Если с выхода II бло- ка 37 контроля выходных напряжений не поступает 1, т.е. нет хотя бы одного из выходных напряжений блоков питания 2.1,...,2.т второй очереди включения, то при поступлении 1 с. выхода третьей времязадающей RC-це- почки 44, 45 на управляющий вход А1 мультиплексора 47 выходы X и У подключаются к входам ХЗ и УЗ соответственно с логическими нулями, включаются транзисторы 2, 5 и питающее напряжение снимается с обмоток 24, 25 управления контакторов. Блоки питания отключаются от питающей сети.При этом на первый вход логической схемы Ш1И-НЕ 48 поступает О (на второй вход поступает тоже О) и на его выходе формируется 1, которая обеспе .чивает включение тиристора 50, вклю- чение светодиода Авария цепочки 36 и цепи с диодом 51 для поддерживания включенного состояния транзистора 5, Аналогичным образом включается светодиод Авария при отсутствии хотя бы одного напряжения, блоков питаний 1.1,...,1.п первой счереди, так как во всех режимах, когда на входе V мультиплексора 47 формируется О, При необходимости выключения cиcтe ы электропитания необходимо нажать кнопку Стоп 21, которая обеспечивает подключение обмотки 18 управле0

5

0

5

0

5

0

5

5

НИН реле выключения к выходу II стабилизатора 15. Кнопки Стоп и Пуск выбраны одинаковые для удобства эксплуатации при подключении дистанционного управления. Замыкаюпшй контакт 20 реле выключения блокирует кнопку Стоп 21, размыкающий - контакт 27 реле выключения размыкает цепь питания обмотки 25 управления контактора второй очереди, размыкается пара контактов 30 указанного контактора и снимается питающее напряжение с блоков питания 2.1,..., 2.т второй очереди. Следовательно, с выхЬда II блока 37 контроля выходных напряжений О поступает на вход усилителя 46, что приводит к выключению светодиода ВКЛ СЭП цепочки 35, формированию на выходе логического элемента ИЛИ 41 О и через время tj О на выходе второй времязадающей цепочки 42, 43 и входе УЗ мультиплексора 47. Поступление на управляклций вход АО мультиплексора 47 О приведет к подключению выхода X и У к выходу ХЗ и УЗ соответственно с О и 1, что приведёт к включению транзистора 2, реле 7 задержки и размыканию его размыкающего контакта 26. При этом включение светодиода Авария цепочки 36 не произойдет, так как на второй вход логического элемента ИЛИ-НЕ поступает 1 с обмотки 18 управления реле включения, которая исключает включение тиристора 50. После исчезновения 1 с выхода II блока 37 . контроля выходных напряжений блоков питания через время t на выходе второй времязадающей RC-цепочки появляется О, что приводит к форм:фова- нию О на выходе у мультиплексора 47, включение транзистора 5 и реле защиты, разьшкающие контакты 22 которого размыкают цепь питания обмотки

24управления контактора первой очереди и отключение его контактами 30 блоков питания 2.1,,..,2.in второй очереди. При возникновении аварии в режиме но1 альной работы системы электропитания на выходах I и 11 блока 37 контроля выходных напряже:НИИ формируется О и все автономные блоки питания отключаются одновременно от питающей сети аналогично описанным ранее случаям либо за счет размыкания цепи питания обмоток 24,

25управления контакторов последова

тельно соедин«иныьш контактами реле защиты соответствующег о блока питания .

Таким образом, система электропитания обладает большей надежностью и большими функциональными возможностями. Проявляется это в том, что после включения блоков питания первой очереди контролируется подача питающего напряжения на потребители первой очереди и только после контроля их наличия дается команда на |включение блоков питания второй оче- реди, после включения которых опять контролируются напряжения на потребителях второй очереди и после наличия всех напряжений система электропитания считается включенной. Выключения системы электропитания осуществляется в обратной последовательности. Предусмотренный комплекс мер исключает наличие напряжений второй Ьчереди на потребителях при отсутст- ии напряжений первой очереди, что Является основным условием нормаль- ой работы многих микросхем. Функциональные возмоусности системы электропитания расширяются за счет воз- Ложности применения любых блоков

. ,

питания, выпускаемых промьшшенностью даже в которых нет встроенных блоков защиты, В этом случае два конца, :здущиё на последовательно соединенные нормально замкнутые контакты ре- защит блоков питания 1.1,...,1.п .1,...,2.т, следует закоротить. Эта Ьистема электропитания в своем составе может содержать, кроме того, количество блоков питания любого типа включая блоки с переменным и постоянным выходными напряжениями.

Формула изобретения

Система электропитания, содержа- Цая п автономных блоков питания пер- :Вой очереди включения и m автономных блоков питания второй очереди вклю- 11ения, блок защиты, включающий в себя последовательно соединенные обмотки управления реле защиты и первы tpaH3HCTop, переход база - эмиттер Которого зашунтирован резистором, а 0аза которого подключена к выходу первого неинвертирующего усилителя Мощности, последовательно соединенные обмотки управления реле задержки И второй транзистор, база которого

0

5

5

0

5

0

0

5

Hbie

т

подключена к выходу второго неин- вертирующего усилителя мощности, вспомогательный блок питания с первым и вторым выходами, включагаций в себя тумблер, согласующий трансформатор, стабилизатор постоянного, напряжения и выпрямитель, блок коммутации, в котором обмотка управления реле включения соединена через последовательно соединенные отсекающий диод, собственный нормально замкнутый контакт э зашунтированный кнопкой Стоп, нормально замкнутые контакты указанного реле защиты, реле всех автономных блоков питания и кнопку Пуск с первым выходом вспомогательного блока питания, обмотки управления контакторов первой и второй очередей включения соединены между собой параллельно через нормально замкнутые контакты реле задержки и реле включения и подключены через указанные последовательно соединенконтакты реле защиты и кнопку Пуск, зашунтированную нормально замкнутым контактом контактора первой очереди включения, к второму выходу вспомогательного блока питания, а силовые пары контактов указанных контакторов подключены к входным вьшо- дам системы электропитания и входным вьшодам соответствуюпщх автономных блоков питания, блок индикации, включающий в себя три цепочки из после- довательно соединенных резистора и светового индикатора, первая из которых Сеть - соединена с первым выходом вспомогательного блока питания, отличающаяс я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, введены логический блок, блок контроля выходных напряжений автономных g блоков питания, включающий в себя

(п + т) оптронов, входы которых через резисторы подключены к выходам автономных блоков питания, а выходы - к входам двух п- и т-входовым логическим элементам И, выходы которых соединены с первым и вторым выходами указанного блока и через резисторы - с первым выходом вспомогательного блока питания, и логический блок, включающий в себя три КС-цепочки, логические элементы НЕ, ИЛИ, мультиплексор, причем первая времязадающая КС-цепоч1 а подключена через указанную кнопку Пуск к второму выходу вспоn

мога тельного блока питания, логический элемент НЕ, соединенный входом с выходом, первой времязадающей RC-це- почки, первый логический элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом логического элемента НЕ, а второй вход - с вторым выходом бло .ка контроля выходных напряжений автономных блоков питания, вторая вре- мязадающая RC-цепочка подключена к выходу первого логического элемента ИЛИ, а третья времязадающая кС-це- почка - R первому выходу блока контроля выходных напряжений автономных блоков питания, первый инвертирующий усилитель мощности, вход которого подключен к второму вьтоду блока контроля выходных напряжений автономных блоков питания, а выход - к второй цепочке Включение системы электропитания блока индикации, мультиплексор, входы Х2, ХЗ, У1 и У2 которого объединены и подключены к выходу логического элемента НЕ, входы Х4, У4 г- к первому выходу блока контроля выходных напряжений автономных блоков питания, вход УЗ - к выходу второй времязадающей RC-це- почки, вход Х1 и управляющий вход V закорочены, управляклцие входы А и

10229 А

12 подключены соответственно к второму выходу блока контроля выходных напряжений автономных блоков питания

и выходу третьей времязадающей RC- цепочки, а выходы X и У - соответственно к.второму и первому неинвертирующим усилителям мощности блока защиты, при этом блок индикации снабжен дополнительно третьим неинвертирующим усилителем, тиристором, от- секакяцим диодом и логическим элементов ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом У мультиплексора,

а второй вход - с точкой соединения обмотки управления реле выключения и отсекающего диода, неинвертирующим усилителем мощности, входом соединенным с выходом логического элемента ИЛИ, и тиристором, через который третья цепочка блока индикации и база первого транзистора блока защиты через последовательно соединенные первый ограничивающий резистор и диод

подключены к первому выходу вспомогательного блока питания, управляющий

электрод которого через второй огра- ничияакяций резистор соединен с выходом указанного неинвертирующего усилителя мощности. .

Фиг.г