Резервированный источник питания Советский патент 1989 года по МПК H02M3/335 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может найти применение в источниках электропитания средств вычислительной техники и радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повьшение надежности устройства путем обеспечения параллельной работы нескольких ячеек.

На фиг.1 изображена электрическа схема источника питания-, на фиг.2 - возможная реализация широтно-импуль ного модулятора.

Резервированный источник питания содержит несколько сиповых преобразователей ячеек 1, входы которых поключены к клеммам 2 и 3 одного или нескольких источников первичного питания, а выходы объединены и соединены с выходной клеммой 4.

В состав каждой силовой преобразовательной ячейки входят последовательно соединенные задающий генератор 5, широтно-импульсный модулятор 6 и конвертор 7, выход которого подключен к выходной клемме и первому входу усилителя 8 сигнала ошибки. Второй вход усилителя сигнала ошибки .соединен с выходом источника 9 опорного напряжения, а выход через диод 10 и резисторы 11 и 12 - со вторым входом широтно-импульсного модулятора. В силовую цепь конвертора включен датчик 13 тока, параллельно которому подсоединена интегрирующая цепь из резистора 14 и конденсатора 15, выход которой подключен к третьему входу широтно-им- пульсного модулятора. Точки соединения резисторов 11 и 12 всех ячеек

подключены одна к другой.

В состав широтно-импульсного модулятора входят двухвходовьй триггер 16 и компаратор 17, входы которого подключены к выходам резистора

12 и интегрирующей цепи, а выход - к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 5, а выход - со входом конвертора 7.

I

В качестве конвертора может быть

использована силовая часть импульсного стабилизатора напряжения любого типа, содержащая регулируюи№1й элемент на транзисторах, выпрямитель, дроссель и конденсатор фильтра или регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий ключевой транзистор, трансформатор, выпрямитель и фильтр, и другие виды силовых частей преобразователей напряжения с регулирующим элементом на транзисторах, работающих в режиме переключения.

31451819

Резервированный источник питания

работает следующим образом.

При подаче первичного питания на клеммы 2 и 3 силовых преобразовательных ячеек происходит запуск задающего генератора 5 каждой ячейки, который вырабатывает прямоугольные импульсы, следующие с частотой преобразования ячейки. Своим передним фронтом импульс задающего генератора 5 переключает широтно-импульсный модулятор 6 в состояние, когда его выходной сигнал открывает усилитель мощности конвертора 7, который трансформирует энергию источника первичного питания и передает на выходную клемму 4.

Стабилизация величины выходного напряжения источника 1итания осуществляется путем изменения скважности импульсов на управляющем вход конвертора и происходит следующим путем.

Выходное напряжение источника питания, снимаемое с клеммы 4, сравнивается с напряжением опорного источника S на входах усилителя 8 сигнала ошибки. Так как напряжения опорного источника 9 каждой преобразовательной ячейки в общем случае различаются по своей величине, то усиленньй сигнал рассогласования формируется только на выходе усилителя 8 одной из преобразовательных ячеек, а именно той, где величина опорного напряжения максимальна, например первой. Усилители сигнала ошибки остальных ячеек при этом находятся в запертом состоянии и их выходной сигнал отсекается диодами 10. Объединенный на выходе резистора 11 сигнал рассогласования через резистор 12 поступает на второй вхо широтно-импульсных модуляторов 6 всех преобразовательных ячеек, где сравнивается с пилообразным напряжением, формируемым интегрирующей цепью (резистор 14 - конденсатор 15 В момент равенства сигнала рассогласования и пилообразного напряжения широтно-импульсный модулятор 6 пе- ребрасыв ается в исходное состояние и своим выходом запирает конвертор 7. Поступление энергии на выходную клемму 4 во время паузы управляющего импульса обеспечивается сглаживающим фильтром, входящим в состав конвертора 7.

5

0

Так как пилообразное напряжение формируется из импульсного напряжения, снимаемого с датчика 13 тока, то скорость его нарастания зависит от амплитуды тока, протекающего через силовые цепи конвертора 7, т.е. пропорциональна нагрузке. При этом амплитуда тока через конвертор автоматически устанавливается равной не только во всех преобразовательных ячейках, но и во всех периодах преобразования каждой ячейки. Это особенно важно при использовании в составе конвертора 7 двухтактных усилителей мощности с трансформаторным выходом, так как позволяет избавиться от одностороннего подмагничивания сердечника силового трансформатора.

Рассмотрим работу источника питания при отказе одной из преобразовательных ячеек. Отказ ячейки, которая в данный момент является ведо- 5 мой, приводит к срабатыванию схемы контроля ячейки (на чертеже не показанной), собранной по общеизвестным принципам и отключающей неисправную ячейку. Отключение ведомой ячейки не сказывается на функционировании остальных ячеек и, следовательно, на работе источника питания.От- каз ведущей ячейки также приводит к срабатыванию схемы контроля и отключению ячейки при этом функции ведущей переходят к той нз оставшихся ячеек, источник 9 опорного напряжения которой имеет максимальную величину выходного напряжения. Функционирование источника питания в этом случае также не нарушается.

Рассмотрим отказы отдельных элементов ячеек.

Отказ усилителя сигнала ошибки, приводящий к повышению выходного напряжения ячейки, вызывает срабатывание схемы контроля и отключение ячейки. Понижение выходного напряжения усилителя сигнала ошибки вызывает отсечку его диодом 10 и исключает влияние на остальные ячейки. Короткое замыкание на входе широтно-нм- пульсного модулятора 6 вызывает уменьшение напряжения в средней точке делителя из резисторов 11, 12, за счет чего вькодное напряжение нс- точвшка питания начинает снижаться. Следящая система ячейки воспринимает это как ошибку отрлСютки

0

5

0

5

0

5

повышает сигнал на выходе своего силителя сигнала ошибки до неободимого уровня.

Из изложенного выше следует, что отказ любого элемента ячейки и любой ячейки не приводит к нарушению работоспособности резервированного источника питания. В то же время параллельная работа всех входящих в его состав преобразовательных ячеек позволяет снизить мощность каждой отдельной ячейки, а также изменить допустимую величину выходной мощности путем использования необходимого количества преобразовательных ячеек, т.е. унифицировать источник питания. При этом количество связей между ячейками уменьшено до одной.

При разработке источников питания на основе предлагаемого технического решения необходимо только учитывать, чтобы частоты задающих генераторов всех ячеек были близки между собой. Это позволяет снизить частоту получающихся при этом биений выходного напряжения до величины, которая надежно отрабатывается следящей систе- 1{ой источника питания. Лучшим способом повышения стабильности частоты является использование кварцевых автогенераторов с последующим делением частоты до необходимого уровня.

Технико-экономическая эффективность от использования изобретения заключается в повышении надежности устройства, снижении массы и габаритов .

Формула

изобретения

1. Резервированньй источник питания, содержащий несколько силовых преобразовательных ячеек, входы ко, .

я о - м

451819

торых подключены к входным клеммам

одного или нескольких источников питания, а выходы объединены и соединены с выходным выводом, в состав 5

10

я

15

20

каждой силовой преобразовательной ячейки входят последовательно соединенные задаюштий генератор, широтно- импульсный модулятор и конвертор, выход которого подключен к выходному выводу и первому входу усилителя сигнала ошибки, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, в силовую цепь конвертора включен датчик тока, параллельно которому подсоединена интег- рирующая цепь из резистора и конден- .сатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности устройства путем обеспечения параллельной работы нескольких ячеек, в каждую преобразовательную ячейку введена согласующая цепочка из прсле- довательно соединенных диода и двух 25 резисторов, вход которой - анод диода - подключен к выходу усилителя сигнала ошибки, а выход - к второму входу широтно-импульсного модулятора, выход интегрирующей цепи подсоединен к третьему входу широтно-импульсного модулятора, а точки соединения резисторов согласующей цепочки всех ячеек объединены между собой.

2. Источник питания по п. 1, отличающийся тем, что широт- но-импульсный модулятор каждой преобразовательной ячейки содержит двух- входовый триггер и компаратор, один вход которого подключен к выходу согласующей цепочки, другой вход - к

30

35

40

а вывыходу интегрирующей цепочки, ход - к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора.

oml.rS

Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразовательной технике, и может найти применение в источниках электропитания средств вычислительной техники и радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение

фи.2