Система электропитания с резервированием Советский патент 1988 года по МПК H02J9/06 

4i

СО

О5 00

ел

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам автоматического резервирования источников питания, и может быть использовано в составе систем вторичного электропитания РЭА.

Цель изобретения - расширение функциональных способностей и повышение КПД системы электропитания с резервированием.

На фиг. 1 представлена структурная схема системы электропитания комплекса РЭА с резервированием; на фиг. 2 - структура системы с развернутыми схемами блока адаптации и резервного источника; на фиг. 3 - система с развернутыми схемами измерительно-усилительных узлов, узла блокировки и управляемых коммутаторов.

Система электропитания (фиг. 1) содержит основные источники 1-3, (на фиг. 1-3), нагрузки 4-6, силовые разделительные элементы 7-9, управляемые коммутаторы 10- 12, резервный источник 13, измерительно- усилительные узлы 14-16, блок 17 адаптации, узел 18 блокировки. Нагрузки 4-6 связаны через элементы 7-9 с выходами источников 1-3 соответственно. Управляющие электроды 19 коммутаторов 10-12 подключены к выходам измерительно-усилительных узлов 14-16. Выход резервного источника 13 подключен к силовым входам 20 управляемых коммутаторов, силовые выходы 21 которых соединены с нагрузкой 4-6. Управляемые коммутаторы 10-12 связаны с узлом 18 блокировки с помощью блокирующих входов 22 и сигнальных выходов 23. Выходы узлов 14-16 подключены к соответствующим входам 24-26 блока 17 адаптации, выход 27 которого соединен с управляющим входом резервного источника 13.

Резервный источник 13 может быть выполнен в виде стабилизатора напряжения ком- пенсационного типа (фиг. 2). Средняя точка выходного делителя напряжения - объединенные выводы рези сторов 28 и 29, образуют управляющий вход 30 резервного источника 13.

Блок адаптации выполнен из транзисторов 31-33, эмиттеры которых подключены к выходу резервного источника 13. Последовательно с коллекторами транзисторов 31-33 включены резисторы 34-36. Вторые выводы резисторов 34-36 объединены и подключены к выходу 27 блока 17 адаптации. Входы 24- 26 блока 17 связаны через резисторы 37-39 с базами транзисторов 31-33 соответственно каждый из входов также связан с коллекторами остальных транзисторов через диоды 40-45, которые включены согласно с проводимостью транзистора.

Измерительно-усилительные узлы 14- 16 выполнены в виде пороговых элементов с общим источником 46 опорного напряжения (фиг. 3). Измерительные детали напряжения включены на выходное напряжение основных источников 1-3. В качестве нуль- органов использованы транзисторы, эмит5

теры которых соединены со средними точками измерительных делителей напряжения, а базы объединены и подключены к источнику 46. Коллекторы транзисторов под- , ключены к выходным клеммам измерительно- усилительных узлов.

Каждый из коммутаторов 10-12 выполнен в виде транзисторного ключа. Эмиттеры транзисторов соединены с силовыми входами 20, а коллекторы - с выходами 23 0 коммутатора, а также через диоды 47-49, включенные согласно проводимости транзистора, связаны с силовыми выходами 21 ком-, мутаторов. Базы транзисторов связаны через резисторы 50-52 с входами 22 ком- мутаторов. Между входами 19 и 22 любого коммутатора включен один из резисторов 53-55.

Узел 18 блокировки (фиг. 3) выполнен в виде диодов 56-61, включенных в проводящем направлении от входов 62 к выхо- 0 дам 63 узла 18. Причем диоды каждой группы, связанные первым электродом через один из выходов 62 с выходом 23 какого-либо из коммутаторов 10-12, соединены вторым электродом с теми выходами 63 узла 18, которые подключены к базовым цепям остальных транзисторных коммутаторов.

Сигналы на входы 19 могут поступать как от внутренней связи - узлов 14-16 (на фиг. 1, пунктир), так и от внешнего логического устройства, функционирующего по за- Q данной программе.

Система работает следующим образом.

В режиме нормального функционирования системы нагрузки 4-6 получают энергию от основных источников 1-3 через разделительные элементы 7-9 (например, через полупроводниковые диоды и т. п.). В этом случае с выходов измерительно-усилительных узлов 14-16 сигналы на входы 24-26 блока адаптации не поступают, коммутаторы 10-12 находятся в непроводящем состоянии.

При отказе какого-либо из источников 1-3 соответствующий измерительно-усилительный узел 14-16 выдает сигнал на один из входов 24-26 блока 17 адаптации, с которого поступает соответствующий сигнал на управляющий вход 30 резервного источника 13, на выходе которого устанавливается необходимое напряжение, равное величине напряжения отказавшего источника. По сигналу, поступившему на электроды 19, включают соответствующий коммутатор и 0 напряжение резервного источника поступает на нагрузку, оставшуюся обесточенной. Для того, чтобы неисправный источник не влиял на работу системы, разделительное устройство данного источника отключает его от нагрузки, подключенной к резервному источ- 5 нику.

При этом узел 18 блокировки предотвращает возможность включения остальных коммутаторов и подачи напряжения резерв5

0

5

ного источника на другие нагрузки, имеющие другие уровни питающих напряжений, путем подачи блокирующих сигналов на выходы 22 коммутаторов 10-12.

После восстановления основного источника на вход 19 поступает соответствующий сигнал, возвращающий систему в исходное положение - исчезают сигналы, поступающие на входы 62 узла блокировки и соответственно на входы 22 коммутаторов, а разделительное устройство подключает основной источник к его нагрузке.

При поступлении сигнала от одного из измерительно-усилительных устройств 14- 16 на входы 24-26 блока адаптации этот сигнал через один из резисторов 37-39 подается в базу соответствующего транзистора 31-33 и включает его. Образуется дополнительная цепь, шунтирующая верхний резистор 29 выходного делителя источника 13, изменяющая величину сигнала, поступающего на вход 30, в результате чего на выходе стабилизатора устанавливается требуемое напряжение.

Если сигнал поступает на какой-либо другой вход узла и другой транзистор, то это приводит к выставлению на источнике другого требуемого напряжения.

При этом включение любого транзистора блока адаптации делает невозможным включение других транзисторов эт о устройства, так как через диоды 40-45 в базовые цепи других транзисторов блока адатап- тации подается запирающий потенциал с коллектора включенного транзистора.

В качестве разделительных элементов, обеспечивающих отсекание неисправного основного источника от нагрузки, питаемой резервным источником (фиг. 2, использованы диоды 7-9).

Включение любого из коммутаторов 10- 12 осуществляется измерительно-усилительными устройствами 14-16 через входы 19 этих коммутаторов одновременно с подачей сигнала на один из управляющих входов 24-26 блока 17 адаптации. С входа коммутатора сигнал через ограничительные резисторы 50-55 поступает в безу транзистора, который открывается и обеспечивает связь обесточенной нагрузки с выходо.м резервного источника 13. Узел 18 блокировки предотвращает одновременное отпирание других транзисторов коммутатора при наличии одного включенного. Если открыт какой- либо из транзисторов коммутаторов 10-12, на его коллекторе появляется положительный потенциал, который через диоды, связанные с этим коллектором, запирает базы остальных транзисторов и они уже не могут быть включены сигналами от измерительно-усилительных устройств.

Формула изобретения

1. Система электропитания с резервированием, содержащая N основных источников, питающих через силовые разделительные элементы N нагрузок, резервный источник, подключенный к нагрузкам через силовые цепи управляемых коммутаторов, управляющие электроды которых подключены к выходам измерительно-усилительных узлов, входы которых подключены к выходам соответствующих основных источников, и узел блокировки подключения к резервному источнику более одной нагрузки, отличаю щаяся тем, что, с целью расширения функциональной способности и повышения КПД, резервный источник выполнен с управляющим входом, введен блок адаптации, подключенный выходом к управляющму входу

резервного источника, а N входами соединенный с выходами соответствующих измерительно-усилительных узлов, управляемые коммутаторы выполнены с блокирующими входами и сигнальными выходами, подключенными соответственно к выходам и входам

0 узла блокировки.

2.Система по п. 1, отличающаяся тем, что основные и резервный источники выполнены в виде однополярных источников постоянного напряжения, резервный источник

5 выполнен в виде стабилизатора напряжения компенсационного типа, выходной делитель которого имеет дополнителный вывод, образующий управляющий вход резервного источника, а блок адаптации выполнен в виде N каскадов, состоящих из последова0 тельно соединенных транзистора и резистора, причем эмиттеры транзисторов подключены к потенциальной шине резервного источника, коллектор каждого соединен с одним из выводов резистора, другой кывод которого соединен с аналогичными вывода5 ми резисторов других каскадов, образующих выход блока адаптации, а базовые цепи указанных транзисторов - его входы, при этом коллектор каждого из транзисторов соединен с базами остальных транзисторов- переключателей через диоды, включенные согласно с проводимостью транзистора.

3.Система по п. 1, отличающаяся тем. что управляемые коммутаторы выполнены в виде N транзисторных ключей, эмиттеры которых образуют силовые входы коммутато5 ров, коллекторы с последовательно включенными в пропускном направлении диодами - силовые выходы, соединенные каждый с одной из нагрузок, базовые цепи соединены с выходом одного из измерительно- усилительных узлов, при этом коллекторные

0 выводы каждого из транзисторов образуют сигнальные выходы комму-аторов, а базы с последовательно включенными резисторами - их блокирующие входы, узе.1 б.юки- ровки выполнен в виде . ) диодных цепей, образующих проводящие sieriH от вхо5 дов к выходам узла, причем диоды каждой из N диодных групп подключены одними полюсами к входу узла, соединенного с управляющим выходом одного из коммутаторов, а другими полюсами соединены с теми выходами узла блокировки, которые подключены к управляющим входам остальных коммутаторов.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что измерительно-усилительный узел каждого основного источника содержи ; ; i мый датчик напряжения, средняя ,; . торого соединена с эмиттером y., iи)«:.. ; го транзистора, коллектор которого ет выход измерительно-усилительук.и о у.. базы всех транзисторов подключены к s .- ду общего источника опорного напряжен;

Cvj

5i

QfTS

«j 5J

Q

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании систем электропитания с большим количеством источников напряжения различных уровней. Цель изобретения - расширение функциональной способности и повышения КПД. В системе питания, содержаш.ей N источников напряжения различных уровней, питаюш.их N нагрузок, резервный источник, подключаемый к нагрузкам через управляемые коммутаторы, резервный источник выполнен в виде перестраиваемого по номиналу выходного напряжения устройства, управляемого специальным устройством адаптации, связанного с измерительно-усилительными схемами, входами подключенными к выходам основных источников, нагрузки подключены к последним через разделительные элементы, предотвращающие попадание напряжения от резервного источника, поступающего через один из коммутаторов на нагрузку, на неисправный основной источник. В системе имеется блокирующее устройство, которое предотвращает одновременное включение резервного источника более чем на одну нагрузку. Такое включение обеспечивает сокращение источников резерва, автоматические подключения резервного источника к нагрузке с различным номиналом питающего напряжения. 3 3. п. ф-лы, 3 ил. (Л