Стабилизированная система электропитания Советский патент 1988 года по МПК G05F1/569 

СА Ф

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системах электропитания, требую- пщх последовательное включение - выключение вторичных источников питания. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение надежности защиты. Система содержит N вторичных источников питания 4 с блоками контроля 5, блок уп

равления 1 , N-1 логических элементов ИЛИ 2 и N-1 логических элементов ИЗ При подаче команды на включение блок управления 1 вьфабатывает сигнал логической 1, который подается на первые входы всех элементов ИЛИ 2 и первый вход,..последнего элемента И 3, С приходом сигнала логической 1 на первый вход первого элемента ИЖ1 2 сигнал логической 1 с его выхода поступает непосредственно на управляющий вход первого вторичного источника питания ,49 которь Й вютюча- ется и через некоторое время на вы ходе его блока контроля 5 появляется разрешающий сигнал на включение следующего вторичного источника питания 4. Разрешающие сигналы с выхода второго элемента ИЛИ 2 и первого бло ка контроля поступавуг через первый элемент И . 3 на управлянмщй вход второго вторичного источника Л, который включается и его блок контроля 5 выдает разрешаюшд й сигнал на включение последующего источника питания 4 и сигнал на выключение

1

Изобретение относится к электро-- технике и может найти применение в системах электрЪконтактной радиоэлектронной аппаратуры, требующей несколько стабилизированных напряжений включающихся и выключающихся в заданной последовательности

Целью изобретения является расширение фзгак1:5иональных возможностей и повышение надежности защитыз а также уменьшение времени отключения в аварийном режиме,

На фиг. 1 приведена схема стабил:я зированной системы электропитания.; на фиг.2 блок управления, первый вариант; на фиг.З - временные диаграммы работы блока- управления|на фиг.4 -.;блок управления, второй вариант.

Система электройитания содержит блок 1 управления. N-1 элементов ИЛИ 2, N-1 элементов И 3„ N источни ков 4 вторичного электропитания и N блоков контроляJ причем входы ис.

предьщущего вторичного источника 4, который подается на второй вход первого элемента ИЛИ 2. Включение последующих вторичных источников 4 осуществляется аналогичным образом. Выключение системы происходит в обратном порядке,При перегрузке в одном из вторичных источников 4 его блок контроля 5 вьщает сигнал отказа, в результате чего снимается разрешающий сигнал включения последующего источника 4 через его элемент И 3 и, кроме того 5 подготавливается цепь для прохождения команды на выключение предьщущего источника 4, По первому варианту выключение системы про исходит в последовательности от отказавшего до последнего, а в дальнейшем - от отказавшего до первого. По второму варианту выключение системы происходит одновременно от отказавшего до последнего и до первого, в этом случае выход каждого блока контроля 5 соединен с соответствующим входом блока управления. 5 з.п. ф-лы, 4 ил t

точников 4 вторичного электропитания соединены с выводами для подключения питания, а выход каждого из них соединен с входом соответствующего блока 5 контроля и выходными выводами, первые входы элементов ИЛИ 2 объединены и подключены к выходу блока 1 управления, командный вход которого соединен с выводом для подключения внешней.команды, первый вход блока 1 управления соединен с выходом последнего N-ro блока 5 контроля, второй вход каждого К-го элемента ИЛИ 2 соединен соответственно с выходом (К+1)-го блока 5 контроля, выход первого элемента ИЛИ 2 соединен непосредственно с управляющим входом первого источника 4 вторичного электропитания, выход каждого последующего элемента ИЛИ соединен с первым входом соответствующего элемента ИЗ, причем первый вход последнего элемента И 3 соединен с выходом блока 1 управления.

3143

второй вход каждого К-го элемента И 3 соединен с выходом К-го блока 5 контроля, а выход с управляющим входом (К+1)-го источника 4 вторичного электропитания.

По второму варианту выход каждого из блоков 5 контроля соединен с соответствующим входом блока 1 управления.

Кроме того, блок 1 управления по первому .варианту вьшолнен на первом элементе И 6, элементе 7 задержки, втором элементе И 8, одновибраторе 9 и инверторе 10, причем первый вход первого элемента И 6 соединен с командным входом, второй - с вькодом одновибратора 9, а выход - с выходом блока управления и через элемент 7 задержки с первым входом второго элемента И 8, второй вход которого через инвертор 10 соединен с первым входом блока управления, выход второго элемента И 8 соединен с входом одновибратора 9.

Во втором варианте блока 1 управления одновибратор 9 заменен RS-триг гером, причем S-вход тригг.ера соединен с выходом второго элемента №8, R-вход - с первым входом первого элемента И 6, второй вход которого соединен с инверсным выходом RS-триг- гера. Кроме того, при выполнении системы по второму варианту инвертор 10 в блоке 1 управления выполнен многовходовым ка элементе И-НЕ.

Система работает следующим образом.

При отсутствии команды на включение на входе и выходе блока 1 управления (фиг.1) на выходах блоков 5 контроля, следовательно, на всех входах и выходах элементов ИЛИ 2 и И 3 имеются уровни логического О. При поступлении на первый вход блока 1 управления команды на включение в виде уровня логической 1 на его выходе появляется также уровень логической 1, который, поступая на первые входы элементов ИЛИ 2, вызывает их установление в единичное состояние. Уровень логической 1 с выхода первого элемента ИЛИ 2 подает команду на включение первого источника 4, а -уровень логической 1 с выходов последующих элементов ИЛИ 2 подготавливает к переключению соответствующие им элементы И 3.

Первый источник 4 с большей или меньшей задержкой, зависящей от.его конструкции, включается и устанавли-i вается в заданный режим, который контролируется первым блоком 5 контроля. При номинальном режиме работы первого источника 4 блок 5 контроля вырабатывает уровень логической 1,

который поступает на второй вход первого элемента ИЗ. На обоих входах этого элемента имеются уровни логической 1, поэтому первый элемент И 3 устанавливается в единичное состояние и подает команду на включение второго источника 4, после установления ном шального режима работы которого второй блок 5 контроля вьфа- батывает уровень логической 1, поступающий на первый элемент ИЛИ 2 и второй элемент ИЗ. При этом первый элемент ИЛИ 2 свое состояние не меняет, а второй элемент И 3 вырабатывает команду на включение третьего

источника 4 и так далее пока не

включится источник 4 последнего канала. Блок 1 управления контролирует время включения системы по моменту поступления единичного сигнала с выхода последнего блока 5 контроля. Если это время не превьшгает заданное контрольное время, то система пере- ходит в нормальное рабочее состояние, характеризующееся тем, что на всех входах и выходах элементов ИЛИ 2

и И 3 присутствуют уровни логической 1.

После снятия сигнала на включение системы (т.е. при подаче команды на выключение) на первом входе блока управления устанавливается уровень логического О, в результате чего блок 1 управления вырабатывает на выходе нулевой.уровень, который поступает на первые входы элементов

щщ 2- и первый вход последнего из элементов И 3. Элементы ИЛИ 2 своего состояния не меняют, а последний элемент ИЗ устанавливает на выходе уровень логического О. Последний

источник 4 выключается, его блок 5 контроля вырабатывает уровень логического О, поступающий на (К-1)-й элемент РШИ 2. Это вызывает появление уровня логического О на обоих

входах (N-l)-ro элемента ИЛИ 2, ввиду чего на его выходе также устанавливается уровень логического О, что приводит к установлению нулевого

уровня на выходе соответствуюи его элемента И 3, последующему отключению (N-1)-ro источника 4 и формированию блоком 5 контроля этого источника уровня логического О , Аналогично процесс выключения развивается далее вплоть до выключения первого источник: 4,

; Если лри нахождении системы в Нормальном рабочем реядаме происходит неисправность, приводящая к срабаты- 1ванию какого-либо К-го блока 5 контроля, то уровень логического О с 1его выхода поступает на второй вход К-го элемента И 3s вызывая его переключение в нулевое состояние,,отключение соответствующего нс сочкика 4 и далее послед тощих вплоть до послед |него. Сигнал с выхода блока 5 конт- |роля последнего канала поступает на |первый вход блока 1 управления, кото 1рый вырабатывает на выходе уровень логического О. Это приводит к раз- 1 витию процесса, выключения для тех . источников, которые находятся до Iаварийного канала по схеме, идентич- |ной нормальному выключеникл, I Если такой режим выключения при возникновении аварийной ситуации - оказывается недостаточно бьютрым для потребителя, тогда следует воспользоваться модификацией устройстваs в котором выходы всех N блои:ов 5 контроля соединены с соответствуюнщми :N-входами блока , 1 управления (на ;фиг,1 соединения указаны штриховой линией)о Для этого варианта возникновение аварийной ситуации в любом и выходов приводит к немедланном5 поступлению сигнала на блок 1 управления, который вырабатывает сигнал отключения,. При этом отключение сис- .темы идет в трех направлениях одновременно: от аварийного выхода в сторону последующих и предыдущих к от последнего выхода в сторону пре - дьйущих выходов каналов о Это обеспечивает оперативное отключение потребителя от системы питания

Блок 1 управления по первому варианту (фиг.2) работает следующим образом. При отсутствии команды на включение на первом входе первого элемента И 6 присутствует уровень логического Уровень логического О имеется на выходах элемента 7 за держки и второго элемента И 8 и на входе инвертора 10, На вь ходах ин. з --

361086

вертора JO и одновибратора 9 - уровень логической 1 (фиг.З). При поступлении команды на включение на первый вход первого элемента И 6 поступает единичный уровень (фиг.За). Так как на обоих входах первого элемента И 6 - уровни логической 1, на выходе формируется уровень логической 1 (фиг.ЗЬ), который поступает на вькод блока 1 управления и через элемент 7 задержки на первый вход второго элемента И 8 (фиг,3с). Элемент задержки осуществляет задержку единичного сигнала на время

10

15

большеез чем времЯ} необходимое

20

30

для установления системы питания в рабочий режим. Поэтому при отсутствий аварийных условий сигнал с блока 5 контроля последнего канала приходит на вход инвертора 10 раньше, чем на выходе элемента 7 задержки по-является уровень Логической 1 (фиг.3d). Этот сигнал инвертируется и на

25 втором входе второго элемента И 8 появляется уровень логического О. Поступивший после этого с элемента 7 задержки уровень логической t состояние элемента И 8 не меняет и блок 1 управления переходит в жду- Бщй режим. Если в течение времени Tj на первый вход блока 1 упрйвле- ния (на вход инвертора 10) не поступает единичный сигнал с блока контроля последнего каналаj т.е„ имеет

- 5 место аварийная ситуация, то на

втором элементе И 8 наступает совпадение, на его выходе формируется единичный уровень5 который запуска-- ет одновибратор 9 (фиг,ЗЬ), Уровень логического О с его Агхода переводит первый эле1 {ент И 6 в нулевое со стоянке и блок 1 управления формирует на выходе сигнал выключения на время; равное длительности формиру

емого одновибратором 9 вь1ходного импульса J после чего блок 1 управления снова формирует сигнал включения системы питания. Если аварийная ситуация сохраняется, то сигнал вклю чения длится в течение времени с , после чего он снова снимается и т.д., блок 1 управления работает в режиме периодического контроля системы питания на наличие аварийной

Ь5 ситуации. Такой режим работы продолжается до тех пор, пока не ликвидируется неисправность или поступит команда ,на отключение системы

40

7

питания. К выходу одновибратора 9 может быть подключен индикатор (на фиг,2 не показан), по сигналам которого можно осуществлять оперативный контроль за состоянием системы питания. Если аварийный режим возник во вцемя работы системы питания, то на первый вход блока 1 управления поступает уровень логического О, на выходе инвертора 10 появляется уровень логической 1, что приводит к запуску блока 1 управления в указанный режим периодического контроля .

Если режим периодического контроля аварийной ситуации нежелателен, следует воспользоваться вторым на- риантом выполнения блока 1 управления (фиг.4). Работа его во многом ан Йлогична первому варианту, Разли- чие лишь Б том, что при наличии аварийной ситуации как при включении системы питания, так и во время ее работы блока 1 управления снимает сигнал включения системы питания и повторно его не подает до тех пор, пока не подадут повторно команду на включение системы. Это обеспечивается тем, что в блоке 1 управления вместо одновибратора 9 на выход второго элемента И 8 подключен S-вход RS-триггера 11, При возникновении аварийной ситуации на выходе второго элемента И 8 возникает уровень логической 1. Этот уровень приводит к переключению триггера 11, установлению на его инверсном выходе уровня логического О, который блокирует прохождение команды на включение системы питания через первый элемент И 6, Так как R-вход триггера 11 соединен с первым входом первого элемента И б и на него во время наличия команды на включение поступает уровнь логической 1, то сброс триггера 11, а следовательно, и повторное включение системы питания возможно только после снятия с командного входа блока 1 управления команды на включение.

Если используется модифицированный вариант системы питания с форсированным выключением, то в блоке 1 управления инвертор 10 используется многовходовым на элементе И-НЕ. При этом в процессе включения системы питания в течение вр-емени Г} на всех входах этого элемента уста(

4361088

навливаются уровни логической 1. Возникновение аварийной ситуации ха рактеризуется сохранением или появлением на одном из входов уровня логического О,

Возможны и другие варианты выполнения блока 1 управления, которые могут работать по аналогичным или иным Q алгоритмам. Например, в случае спе15

20

25

30

циапьных требований на время включения источника 4 вьтолняют блок 1 управления с индивидуальным контролем времени включения любого из источников 4,

Таким образом, стабилизированная система электропитания позволяет осуществлять вк 1ючение и выключение в заданной последовательности неограниченного числа вторичных источников питания, повысить надежнЬсть загциты потребителя за счет обеспечения отключения устройства при возникновении аварийной ситуации в любом из каналов (как при включении, так и после установления номинального режима ра-- боты системы питания), осуществлять форсированнре отключение стабилизированной системы питания за счет проведения отключения в трех направлениях сразу.Кроме того, выбором соответствующей конструкции блока управления можно осуществить наиболее оптимальный для конкретных условий режим защиты.

Формула изобретения

1 , Стабилизированная система электропитания. Содержащая п каналов,

каждый из которой состоит из вторичного источника питания, силовой вход которого подключен к выводу для подключения питающей сети, а выход к выводу для подключения нагрузки,

блок КОНТРОЛЯ; входом соединенный с выходом вторичного источника питания, причем все каналы, кроме последнего, снабжены элементами ИЛИ, первые входы которых объединены,

50 и вывод для подключения внешней команды управления, отличающаяся тем, что, с целью расширения ее функциональных возможностей и по- вьппения надежности защиты, в нее

55 введен блок пуска, первым входом со- единенньш с выводом для подключения (внешней команды управления, а выхо- 1дом подключенный к первьм входам эле35

9U

в каждый из каналов,кроментов ИЛИ, ме первого, введен элемент И, первым входом соединенный с выходом блока контроля предьщущего канала, вторьм входом, кроме элемента И последнего канала, - с выходом элемента ИЖ соответствующего канала, второй вход элемента И последнего канала подключен к выходу блока пуска, а выходы элементов И подключены к управляющим входам йторичных источников питания соответствующего канала, причем выход элемента ИЛИ первого канала подключен к управляющему входу вторичного источника питания этого канала, а выход блока контроля последнего канала соединен с вторьм входом блока пуска, кроме того, выход блока контроля каждого из последующих каналов подключен к вторым входам элемента ИЖ каждого из пре- дьщущих каналов,

2о Система по n.l, о т л и ч а

ю щ а я с я тем, что, с целью умень- 25 новибратором, первый вход первого

шения времени отключения системы в аварийном режиме, блок пуска снабжен вторыми входами по числу каналов системы, соединенными с выходами соответствуюашх блоков контроля, обеспечивающих одновременное выключение всех каналов.

3, Система по п.1, отличающаяся тем, что, с целью обе спечения режима периодического конт- ,роля системы на наличие аварийной ситуации и возможности повторного запуска, блок пуска снабжен двумя элементами И, элементом задержки, элементом НЕ и одновибратором, первый вход первого элемента И соединен с первьш входом блока пуска, выход - с вьЕсодом блока пуска и через элемент задержки подключен к первому

30

35

40

элемента И соединен с первым входом блока пуска, выход - с выходом блока пуска и через элемент задержки подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к входу одновибратора, выходом соединенного с вторым входом первого элемента И, второй вход второго элемен та И через элемент И-НЕ соединен с вторым входом блока пуска.

входу второго элемента И, выход кото- ключен к S-BXоду RS-триггера, инвер рого подключен к входу одновибрато-- ра выходом соединенного с вторым входом первого элемента И, второй вход второго элемента И через элемент НЕ соединен с вторым входом блока пуска,

10

5

0

элемента И соединен с первым входом блока пуска, выход - с выходом блока пуска и через элемент задержки подлючен к первому входу второго элеента И, выход которого подключен к входу одновибратора, выходом соединенного с вторым входом первого элемента И, второй вход второго элемен та И через элемент И-НЕ соединен с вторым входом блока пуска.

ключен к S-BXоду RS-триггера, инвер50

тирующим входом соединенного с вторым входом первого элемента И, а R-входом - с первым входом первого элемента И, второй вход второго эле- Iмента И через элемент И-НЕ соединен с вторым входом блока пуска.

i/.J

1-й вжоЗ

-й 6x0- . 2.

Вымд

10

иП

//