Система электропитания для аппаратуры связи Советский патент 1989 года по МПК H04M19/00 

Изобретение может быть использовано для электропитания аппаратуры связи, например, автоматических городских и междугородных станций с резервированием и микропроцессорной системой управления и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1376269.

Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения постоянного контроля исправности работы системы.

На чертеже представлена блок-схема системы электропитания для аппаратуры связи.

Система содержит п электропитающих модулей 1, каждый из которых состоит

первым силовым выводом первого датчика 10 тока, второй силовой вывод которого соединен с плюсом ЗВ 8, землей и первым силовым выводом второго датчика 11

5 тока, второй силовой вывод которого соединен с плюсом нагрузки, минус нагрузки подключен к силовым выходам КС 4 и управляемых ключей 6.

Групповой контрольный провод 30 подключен к контрольному входу коммутато- ра 16, управляюший вход которого соединен с выходом дешифратора 19 адреса, а выход - с первым входом компара тора 20, к второму входу которого подключен выход ЦАП 17. Информационный

iV Vj Ц V « 1С rl1t а ,Dl rlгЮI W 1 I- tv ui /V4 v i4yiiini/ii i - - -. . - -. 1- - -i ,

из комбинированного выпрямителя 2, ВЫПОЛ-,5 вход-выход ЦАП 17 через внутреннюю ненного в виде последовательно соединен-шину данных узла 13 сравнения соеди- ных нерегулируемого выпрямителя (НУВ) 3нен с первым информационным входом- и конвертора-стабилизатора (КС) 4, блока 5выходом дешифратора 18 данных. Информа коммутации, выполненного, например, на ционные входы-выходы первого блока 2.6 тирис торе и параллельно включенном емууправления, первого ОЗБ 24, первого контакторе, и управляемого ключа 6. Сие-20 ПЗБ 25 и первого таймера 26 объеди- тема электропитания для аппаратуры связииены и через внутреннюю шину данных содержит также переключатель / фидеров,узла 14 управления подключены к пер- чаряцный выпрямитель (38) 8, блок 9 ак-вому информационному входу -выходу бу- кумуляторных батарей, первый 10 и второй 11фера 21 данных. Управляющий выход пер- датчики тока, шины 12 переменного тока,-, вого блока 23 управления объединен 10 „ ,,.,., л ;r,r,oD поиыао и fTr-.f U Up U V П П Я R Л Я ю 111 е И шиной с управузел 13 сравнения, узел 14 управления, командный узел 15, шину данных, шину адреса и управляющую шину. Узел 13 сравнения содержит коммутатор 16, циф- роаналоговый преобразователь (ЦАЦ) 17,

внутренней управляющей шиной с управляющими входами первого ОЗБ 24, первого ПЗБ и первого таймера 26. Адресный выход первого блока 23 управления объединен внутренней шиной адреса с адMUa И «vl U I j.n iJl rl м |.vju ci vj Ljcj 1 .j I и i-s i.i./i (,-.--, 1

че1пифратор 18 данных, дешифратор 19 зо ресными входами первого ОЗБ 24. первого аареса и компаратор 20. Узел 14 управ-ПЗБ 25 и первого таймера 26 и входом

ления содержит буфер 21 данных, буфер 22буфера 22 адреса, выход которого через

aipeca, блок 23 управления, оперативныйвнешнюю шину адреса подключен к входу

запоминающий блок ОЗБ) 24, постоянный дешифратора 19 адреса и к адресному запоминающий блок (ПЗБ) 25, таймер 26.входу регистра 27 данных, информационКоманчный узел 15 содержит регистр 27 35 ные входы-выходы которого через внешнюю данных и блок 28 ключей. Система шину данных соединены с выходом компа- электропитания для аппаратуры связи содержит также групповой командный провод 29 и групповой контрольный провод 30. Управляющие входы НУВ 3, КС 4, бло- Q ков 5 коммутации, управляемых ключей 6, переключателя 7 фидеров, ЗВ 8 объеди-. нены в групповой командный провод 29, который подключен к выходу командного узла 15. Контрольные выходы НУВ 3, КС 4, блоков 5 коммутации, управляемых ключей 6, переключателя 7 фидеров, ЗВ 8, блока 9 аккумуляторных батарей, первого 10 и второго 11 датчиков тока объединены в групповой конт- ро.и.ный провод 30, который подключен к входу узла 13 сравнения.

Шины 12 переменного тока переключателя 7 фидеров подключены к силовым входам НУВ 3 и ЗВ 8, силовой выход которого соединен с минусом блока 9 аккумуляторных батарей и силовыми вхоратора 20 и вторыми информационными входами-выходами дещифратора 18 данных и буфера 21 данных. Выход регистра 27 данных подключен к входу блока 28 ключей, выход которого подлючен к групповому командному проводу 29.

Узел 14 управления содержит также дешифратор 31 выбора регистров, дешифра- ,,, ,тор 32 адреса, блок 33 контроля ключей,

управ- 45 первый 34 и второй 35 регистры, второй блок 36 управления, второй оперативный запоминающий блок 37, второй постоянный запоминающий блок 38, второй таймер 39 ключ 40, блок 41 сигнализации, при этом к управляющему выходу первого 50 блока 23 управления подключены управляющие входы дешифратора 31 выбора регистров, дешифратора 32 адреса и блока 33 контроля ключей, информационный вход- выход которого соединен с информационным входом-выходом первого блока 23

1 ПсИ И С ИЛ ОБ Ы М И tiXU-п uiivi ,vy ш ,v- i-i , .,

аами управляемых ключей 6 и блоков 555 управления, адресный выход которого соедикоммутации силовой вы.ход которых под-нен с адресными входами дешифратора 31

ключен к силовому входу КС 4. Плюс бло- выбора регистров и дешифратора ка 9 аккумуляторных батарей соединен с

гIiI

реса, первый выход которого соединен с

первым силовым выводом первого датчика 10 тока, второй силовой вывод которого соединен с плюсом ЗВ 8, землей и первым силовым выводом второго датчика 11

тока, второй силовой вывод которого соединен с плюсом нагрузки, минус нагрузки подключен к силовым выходам КС 4 и управляемых ключей 6.

Групповой контрольный провод 30 подключен к контрольному входу коммутато- ра 16, управляюший вход которого соединен с выходом дешифратора 19 адреса, а выход - с первым входом компаратора 20, к второму входу которого подключен выход ЦАП 17. Информационный

ni/ii i - - -. . - -. 1- - -i ,

вход-выход ЦАП 17 через внутреннюю шину данных узла 13 сравнения соеди- нен с первым информационным входом- выходом дешифратора 18 данных. Информа ционные входы-выходы первого блока 2.6 управления, первого ОЗБ 24, первого ПЗБ 25 и первого таймера 26 объеди- иены и через внутреннюю шину данных узла 14 управления подключены к пер- вому информационному входу -выходу бу- фера 21 данных. Управляющий выход пер- вого блока 23 управления объединен о и fTr-.f U Up U V П П Я R Л Я ю 111 е И шиной с управход-выход ЦАП 17 через внутреннюю ину данных узла 13 сравнения соеди- ен с первым информационным входом- ыходом дешифратора 18 данных. Информа ционные входы-выходы первого блока 2.6 правления, первого ОЗБ 24, первого ПЗБ 25 и первого таймера 26 объеди- иены и через внутреннюю шину данных узла 14 управления подключены к пер- вому информационному входу -выходу бу- фера 21 данных. Управляющий выход пер- вого блока 23 управления объединен о и fTr-.f U Up U V П П Я R Л Я ю 111 е И шиной с управвнутренней управляющей шиной с управляющими входами первого ОЗБ 24, первого ПЗБ и первого таймера 26. Адресный выход первого блока 23 управления объединен внутренней шиной адреса с ад,-.--, 1

ресными входами первого ОЗБ 24. первого ПЗБ 25 и первого таймера 26 и входом

выбора регистров и дешифратора

гIiI

реса, первый выход которого соединен с

информационным входом первого регистра 34, а второй выход - с адресным входом блока 33 контроля ключей, выход которого соединен с первым входом блока 41 сигнализации. Первый выход дешифратора 31 выбора регистров соединен с первым управляющим входом первого регистра 34, второй выход - с первым управляющим входом второго регистра 35, информационный выход которого подключен к инфор- мационному входу ключа 40 и информационным входам-выходам первого 34 и второго 35 регистров, второго блока 36 управления, второго оперативного запоминающего блока 37, второго постоянного запоминающего блока 38 и второго таймера 39, управляюн ий вход которого соединен с управляющими входами второго оперативного запоминающего блока 37, второго постоянного запоминающего блока 38, вторы.м управляющим входом второго регистра 35. вторым управляюн1им входом первого регистра 34 и управляющим входом-выходом второго блока 36 управления, адресный выход которого соединен с адресными входами BTOpOFO оперативного запоминающего блока 37, второго постоянного запоминаю- щего блока 38, второго таймера 39 и ключа 40, выход которого соединен с вторым входом блока 41 сигнализации, выход блока 28 ключей соединен с третьи ft входом блока 41 сигнализации, а дополнительный выход блока 28 ключей сое- динен с информационным входом-выходом регистра 27 данных.

Система электропитания для аппаратуры связи работает следующим образом.

В нормальном режиме работы при наличии напряжения питающей сети в одном или двух фидерах питание нагрузки осуществляют комбинированные выпрямители 2, причем источником электроэнергии постоянного тока является НУВ 3. а необходимую стабилизацию напряжения на нагруз- ке обеспечивает КС 4, создающий на своем выходе регулируемое добавочное напряжение к выходному напряжению НУВ 3 Блок 5 коммутации при этом находится в непроводящем состоянии, блок 9 аккумуляторных батарей в питании нагрузки не участвует и содержится от ЗВ 8. Управляемый ключ 6 .замкнут, образуя обходную цепь на случай блокирования подсадок напряжения, вызванных возможными коммутация.ми или короткими замыканиями. В этом случае к выходу систе.мы электропитания для аппаратуры связи подключается блок 9 аккумуляторных батарей. Прохождение тока из нагрузки в блок 9 аккумуляторных батарей исключается направлением включения ключа 6. Ав- томатическое подключение обходной цепи оп- ределяется выбором количества последовательно включенных аккумуляторов и выходным напряжением системы электропитания для аппаратуры связи. При уменьщении

5 0

5 - 5 0 -

напряжения на нагрузке ниже напряжения на блоке 9 аккумуляторных батарей управляемый ключ 6 в обходной цепи начинает проводить, а это с.тучает- ся либо при резкой перегрузке, либо при выходе из строя комбинированного выпрямителя 2.

В нормальном режиме работы узлы 13-15 контролируют суммарный ток нагрузки и включают такое количество электропитающих модулей 1, чтобы нагрузка на каждый злекропитающий модуль не пре- вьпнала 0,8 номинального тока одного модуля.

Контроль и управление количеством включенных электропитающих модулей 1 осуществляется следующим образом. Сигнал с контрольного выхода датчика 11 тока нагрузки по групповому контрольному проводу 30 поступает на вход коммутатора 16. По а.-1горнтму, записанному в первом П.ЗБ 25. первый блок 23 управления выдает -команды на внутреннюю тину адреса узла 14 управления, через буфер 22 адреса они поступают на внен1- нюю 1нину адреса и далее через дешифратор 19 адреса поступают на управляющий вход коммутатора 16. По этим командам коммутатор 16 в онреде,тенной последовательности подключает входы группового контрольного провода 30 на первый вход компаратора 20. Одновременно узел 14 управления при помощи нерво- го блока 23 управления, первого ОЗБ 24, первого ПЗБ 25 и первого таймера 26 формирует информацию управления 11.ЛП 17, которая с внутренней 1нины данных уз.ча 14 управления через буфер 21 . итнных поступает на внешнюю щпну данных н далее через ден1ифратор 18 данных на информационные ВХО.1Ы Ц. 17. По этой информации ЦАП 17 выдает сигна.1ы соответствующих уровней на второй вход компаратора 20.

При совпаден.ии уровней сигналов на нервом и втором входах компаратора 20 на его выход-е появляются сигналы, которые по HiHHC данных передаются в узел 14 управления, где при помощи первого блока 23 управления, первого ОЗБ 24, первого ПЗБ 25 и первого таймера 26 анализируются по уровню и времени, сравниваются с информацией, хранящейся в первом ПЗБ 25 и первом ОЗБ 24. обрабатываются, и далее формируются команды на включение соответствуюн1его количества электропитающих ,тей 1. Эти команд с адресных выходов и информационных входов-выходов нервого блока 23 управ.ченпя через внутренние Н1ины адреса и данных узла 14 управления, буфер 22 адреса и буфер 21 данных поступают на вненщие тины адреса и данных соответственно. Через регистр 27 данных н блок 28 ключей ко 1; ндно|-о узла 15 команды поступают на групповой коаидный провод 29, по которому подаютя на управляющие входы НУВ 3, КС 4 и лока о коммутации, обеспечивая вклю- епие необходимого количества электро- питающих модулей 1.

При неисправности сетевого питания (недопустимом его уменыпении или асимметрии фазных нанряжений) в рабочем фидере сигнал с соответствующего контрольного выхода переключателя 7 фидеров и с контрольного выхода НУВ 3 (в случае полного пропадания напряжения в сети) поступает на групповой контрольный провод 30, откуда по алгоритму, описанному выше, поступает в узел 14 управления. Узел 14 управления по алго- ритму, записанному в первом ПЗБ 25, апализирует и обрабатывает поступившую информацию и выдает команду, которая через командный узел 15 поступает на грунновой командный провод 29 и далее на унравляюпхий вход переключателя 7 фидеров, переключая неисправный фидер на резервный.

В случае пропадания сетевого питания в двух фидерах сигналы с обоих контрольных выходов переключателя 7 фидера поступают на грутювой контрольный провод 30, откуда через узел 13 сравнения поступают в узел 14 управления. Узел 14 -правле |ия по соответствующему ал|-оритму анализирует, сравнивает и обрабатывает поступив1пую информацию и формирует команды, поступающие па управляющие входы НУВ 3, которые отключают НУВ от питающей сети. Одновременна команд. 1осту а от на управля О цие входы блока 5 коммута,ии и управляемого ключа 6. По этим командам в блоке 5 к()ммута ип вкл 0чается тиристор, а затем и контактор, и к входу КС 4 под- кл()частся блок 9 аккумулятор ых батарей. Это одключение 1ромсходит г ракти- чески (ввиду наличия обходной , и быстродействия тиристора) и практически одновремсм но во всех модулях, н ia качество выходного напряже ия су- 1ественно не вл -1яет.

По , поступающим с ко троль- 1ых в ходов блока 9 аккумуляторных батарей и датчика 10 тока, узлы 13, 14 и командный узел 15 0 заранее за- писап ому алгоритму учитыва от ампер- часы, отдаваемые аккумуляторными батареями, и контролируют как общее на- 1ряжеиие на них, так и папряжение на отдель ых элемептах. В случае умень- напряжения на батарее и снижения емкости батарей блока 9 ниже допустимого уровня выдается сигнал, посту- )а управляю цие входы блоков 5 коммута 1ии и управляемых ключей 6 иа отключение нагрузки.

При восстановлепии напряжения питаю- цей сети в одном или двух фидерах

сигналы с контрольных выходов переключателя 7 фидеров поступают по групповому контрольному проводу 30 в узел 13 сравнения. После анализа и обра- ботки по соответствующему алгоритму поступивших сигналов ко «андный узел 15 выдает команду на управляющие входы НУВ 3, КС 4, блоков 5 коммутации и управляющих ключей 6.

Эти команды во избежание больших пусковых токов ступенчато включают НУВ 3, КС 4 и подтверждают отключение блока 9 аккумуляторных батарей от нагрузки. Это необходимо, чтобы избежать повып енно -о зарядного напряжения на нагрузке. Одновременно на управляющий вход ЗВ 8 оступает команда на заряд блока 9 аккумуляторных батарей. По информации, поступающей с контрольных выходов блока 9 аккумуляторных батарей и датчика 10 тока, осу дествляется пос- 0 тоянный контроль ампер-часов, получаемых блоком 9 аккумуляторных батарей от ЗВ 8 и напряжения элементов батареи. При достижении напряжения 2,3В на элемент ЗВ 8 автоматически переходит в режим стабили- зации напряжения (этот переход предусмотрен собственной схемой ЗВ 8). Конец заряда и перевод напряжения ЗВ 8 на 2,2В а элемент опреде.; яется по информации, записанной в первом ОЗБ 24 и первом ПЗБ 25, и информации, получен- 0 ной от ЗВ 8, блока 9 аккумуляторных батарей и датчика 10 тока, и включа с щей следующие признаки: полная ком пенсация отданных блоком 9 аккумуля- батарей ампер-часов, уменьп ение тока заряда до величины, близкой к току 5 содержания, и одинаковое напряжение па каждом элементе батареи блока 9.

При необходимости проведения конт- рольн х разряд-зарядов по алгоритму, за- писан 1ому в первом ОЗБ 24 и в первом ПЗБ 25, отключается НУВ 3 от сети переменного тока, и по алгоритму, рассмотренному в режиме разряда, нагрузка нереводится на питапие от батарей. При этом подсчитанные при разряде ампер- часы регистрируются и запоминаются. По 45 окончании разряда, определяемого по величине допустимого напряжен 1я (как в пре- дь дущем случае), ко.мандный узел 15 включает НУВ 3. Заряд осуществляется по алгоритму, рассмотренному ранее.

50 Если во время разряда или заряда определяется отставание одного или нескольких элементов батареи блока 9, командный узел 15 выдает сигнал на внешнее устройство «неисправность N-ro элемента.

55 При неисправности одного из НУВ 3 КС 4 подключается через блок 5 коммутации и питается от ЗВ 8, работающего в буфере с батареей блока 9 по ал0

горитму, рассмотренному в описании работы системы электропитания для аппаратуры связи при пропадании сети.

При неисправности КС 4 питание нагрузки осуществляется автоматически по обходной цепи через управляемый ключ б, как и при провалах напряжения, вызванных коммутацией.

В момент ветвления программы, записанной в первом ПЗБ 25, первый блок 23 управления по внутренним шинам данных, адреса и управления через дешифраторы адреса 32 и выбора регистров 31 передает информацию во второй блок 36 управления, причем по адресной шине через дешифратор 32 адреса поступает ин- формация о точке ветвления программы, а по шине данных .- по какой именно ветви пошла программа. Эта информация записывается в первый регистр 34. Второй блок 36 управления запускает второй таймер 39, подает команду по управляющим шинам на считывание информации из первого регистра 34 во второй ОЗБ 37 и по алгоритму, записанному во втором ПЗБ 38, анализирует вре.мя прохождения каждой программы по заданной ветви. Результат анализа записывается во второй ОЗБ 37. В случае, если время прохождения подпрограммы отличается от заданного, из второго ОЗБ 37 по внутренним шинам адреса и данных информация поступает в ключ 40, а из него - в блок 41 сигнализации. При этом второй блок 36 управления по внутренней шине данных передает в первый блок 23 управления сигнал запрета выдачи команд.

Для еше большего повышения надежности работы алгоритм рабочей программы составлен так, что первый блок 23 управления производит постоянный контроль работы второго блока 36 управления. Для этого во втором ПЗБ 38 записаны сигналы, которые при по.мощи второго таймера 39 в определенные моменты времени поступают во второй блок 36 управления, откуда по управляющей шине и шине данных поступают во второй регистр 35, где и записываются. При появлении в программе работы первого блока 23 управления сигнала опроса состояния второго блока 36 управления этот сигнал по адресной и управляющей шинам поступает на вход дешифратора 31 выбора регистров, который выдает команду на считывание информации с второго регистра 35. Эта информация через внутреннюю шину данных поступает на первый блок 23 управления, который анализирует его и в случае отклонения от нормы по шине данных выдает сигнал, который через буфер 21 данных, регистр 27 данных и блок 28 ключей поступает в блок 4 сигнализации, сигнализируя о том, что второй блок 36 управления неисправен.

0

5

0

5

0

5

0

5

Кроме взаимного постоянного контроля блоков управления,система электропитания для аппаратуры связи обеспечивает контроль исправности блока 28 ключей. Информация о состоянии ключей по шине данных поступает через буфер 21 данных в блок 33 контроля ключей. Этот узел, сравнивая информацию на входе и выходе каждого ключа, определяет е го исправность. В случае неисправности какого-либо ключа блока 28 информация об этом поступает на блок 41 сигнализации, а потом по внутренней шине данных в первый блок 23 управления поступает информация, запрещающая выдачу команд в систему электропитания для аппаратуры связи.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет путем обеспечения постоянного контроля исправности работы исключить возможность выдачи несанкционированных ко.манд.

Формула изобретения

Система электропитания для аппаратуры связи по авт. св. № 1376269, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения постоянного контроля исправности работы, в узел управления дополнительно введены дешифратор выбора регистров, дешифратор адреса, блок контроля ключей, лервый и второй регистры, второй б.юк управ,чения, второй оперативный запоминающий блок, второй постоянный запоминающий блок, второй таймер. 1ч. и . блок сигнализации, при этом к адресном} выходу первого блока у11равлен1 Я подключены адресный выход второго блока правления и адресные входы де пифратора выбора регистров I дешифратора адреса, информационный вход-вы.ход блока контроля ключе подключен к информационным входам-выходам первого и второго блоков управления, управляющий выход первого блока управления подключен к унрав, 1яюи1ем входу-выходу второго блока управления и к управляющим входам дешифратора выбора регистров, дешифратора адреса и блока контроля ключей, первый выход дешифратора адреса подключен к информационному входу первого регистра, а второй выход - к адресному входу блока контроля ключей, выход которого подключен к первому входу блока сигнализации, первый выход дешифратора выбора регистров подключен к первому управляюнхему входу первого регистра, второй выход - к первому управляюшему входу второго регистра, информационный выход которого гюдк.чючен к информационному входу ключа и информационным входам-выходам первого и второго регистров, второго оперативного запомииающего блока, второго постоянного запоминающего блока и второго таймера, управляющий вход которого подключен к управляющим входам второго оперативного запоминающего блока, второго постоянного запоминающего блока, к вторым управляющим входам первого и второго регистров и управляющему входу-выходу второго блока управления, адресный выход которого подключен к адресным входам второго оперативного запоминающего блока, второго постоянного запоминающего блока, второго таймера и ключа, выход которого подключен к второму входу блока сигнализации, третий вход которого является дополнительным входом узла управления и подключен к выходу блока ключей, дополнительный выход которого подключен к информационному входу-выходу регистра данных.

Изобретение может быть использовано для электропитания аппаратуры связи. Цель изобретения - повьпиение надежности системы. Система э.чектропитания содержит электропитающие модули 1, каждый из которых состоит из комбинированного выпрямителя 2, блока коммутации 5 и управляемого ключа 6, а также переключатель 7 фидерЪв, зарядный выпрямитель 8, блок аккумуляторны.х батарей 9, датчики 10 и II тока, узел 13 сравнения, узел 14 управления и командный узел 15. Цель достигается путем обеспечения постоянного контроля исправности работы систе.мы. позволяющего исключить возможность выдачи несанкционированных команд. 1 ил.