Система вторичного электропитания Советский патент 1989 года по МПК G05F1/577 

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации электроснабжения радиоэлектронной аппаратуры,

Целью изобретения является сокращение времени запуска и повышение . . надежности работы в установившемся режиме.

На фиг,1 представлена общая функ- циональная схема системы вторичного электропитания; на фиг,2 - функциональная схема узла поочередного включения источников, вариант.

Система содержит однополярные ка- нальные источники 1-3 постоянного напряжения, пусковой источник 4 постоянного напряжения, узел 5 поочередного включения источников с входными выводами 6-12 и выходными выво- дами 13-16,. элемент И 17, элементы ИЛИ 18-20, коммутаторы с транзисторными коммутируюш 1ми элементами 21-23 вспомогательными диодами 24-26 и накопительными конденсаторами 27-29, узел включения коммутаторов с транзисторными включающими элементами 30 32, развязывающее диоды 33-35, блокирующие диоды 36-41, блок опорного напряжения с опорным стабилизатором 42 и балластным резистором 43, узел включения блоков опорного напряжения с транзисторным ключом 44 и реле, имеюш;им обмотку 45 и замыкающие контакты А6 и 47, потенциометрические датчики 48-50 напряжения, транзисторные блоки 51-53 сравнения.

На общей схеме показаны также первичньй источник 54 питания и ка-- нальные нагрузки 55-57, а для упрощения чертежа использованы обозначения узловых выводов 58-60,

Питающей вход каждого из канальных источников 1-3 постоян ного напряжения соединен с выводами для подключения первичного источника 54 питания, а управляюший вход - с одним, из выходов узла 5 поочередного включения источников (через один из выходных потенциальных выводов 13- 15), Питающий и зтравляющий входы пускового источника 4 постоянного напряжения соединены с выводами для подключения первичного источника 54 питания, а выход - с силовыми входами коммутаторов (с силовыми входами коммутирующих элементов 21-23 через вспомогательные диоды 24-26), первым входом элемента И 17, одним из входо узла 5 поочередного включения (через входной потенциальньм вывод 12), сигнальным входом узла включения коммутаторов (сигнальными входами включающих элементов 30-32) и через контакт 47 реле узла включения блока опорного напряжения - с питаюшим входом последнего (с необъединенными выводами балластного резистора 43 и опорного стабилитрона 42).

Управляющий вход каждого из коммутаторов (управляющий вход каждого - -из 1;оммутирую1цих элементов 21-23) через один из элементов ИЛИ 18-20 соединен с управляющим входом одного из канальных источников 1-3 прстоян- ного напряжения и с одной из вьрсодны цепей узла включения коммутаторов (с выходной цепью одного из включаю - щих элементов 30-32), а выход - с выводами для подключения одной из канальных нагрузок 55-57. Выход каждо го из канальных источников 1-3 постоянного напряжения через один из развязывающих диодов 33-35 включен параллельно выходу одного из коммутаторов (выходу одного из коммутирующи элементов 21-23). Выводы каждого из развязывающих диодов 33-35 соединены с двумя из входных выводов 6-11 узла 5 поочередного включения источников. Второй-вход элемента И 17 подключен к выходу канального источника 3 постоянного напряжения, а выход - к входу узла включения блока опорного напряжения (к входу ключа 44, имеющего обмотку 45 реле в выходной цепи и зашунтированного контактом 46 реле) .

Входы датчиков 48-50 напряжения соединены с выходами канальных источников 1-3 постоянного напряжения. Сигнальный вход каждого из блоков 51-53 сравнения подключен к выходу одного из датчиков 48-50 напряжения, опорный вход - к вьпсоду блока опорного напряжения . (к выводам опорного стабилитрона 42), а выход - к одному из управляющих входов узла включения коммутаторов (к управляющему входу одного из включающих элементов 30- 32). Каяодьш из выходов узла включения коммутаторов (выход каждого из включающих элементов 30-32) соединен с остальными выходами (с выходами остальных включающих элементов) через одну из групп блокирующих диодов . 36-41. Одни обкладки накопительных конденсаторов 27-29 соединены с общими выводами вспомогательных диодов 24-26 и коммутирующих элементов 21- 23, а другие обкладки - с соответствующими выводаьи для подключения ка- нальньк нагрузок 55-57.

Узел 5 поочередного включения источников содержит компараторы 61-67

5

х ю -}5х 20 25

эс4045

5

(фиг.2), входные элементы И 68-70, элементы И 71-73 контроля аварийного

. состояния, выходные элементы И 74-76, элемент 77 задержки, счетчик 78 импульсов, формирователи 79 и 80 им- пульдов (первый - для формирования импульса Установка нуля счеТчика 78, второй - для формирования счетных импульсов), формирователь 81 адреса (дешифратор состояний счетчика 78), элементы ИЛИ 82 и 83,- инверторы 84- 87. Входы компараторов 61-67 являются входами данного узла. Выход компаратора 61 соединен с первыми входами

: элементов И 68, 71, выход компаратора

62- с вторым входом элемента И 68

и через инвертор 84 - с вторым вхо- . дом элемента. И 71, выход компаратора

63- с первыми входами элементов И . 69, 72, выход компаратора 64 - с вторым входом элемента И 69 и через инвертор 85 - с вторым входом элемента И 72, выход компаратора 65 - с первыми входами элементов И 70, 73, выход компаратора 66 - с вторым входом элемента И 70 и через инвертор

86 - с вторым входом элемента И 73, выход компаратора 67 - с входом формирователя 80 импульсов и через элемент 77 задержки - с первыми входами элементов И 74-76. Входы элемента ИЛИ 82 подключены к выходам элемен- тов И 68-70, а выход - к входу формирователя 79 импульсов. Входы элемента ИЛИ 83 соединены С выходами элементов И 71-73, а выход через инвертор 87 - с вторыми входами элементов И 75, 76. Первый выход формирователя 81 адреса подключен к третьему входу элемента И 68 и второму входу элемента И 74, второй выход - к третьим входам элементов И 69, 75, третий выход - к третьим входам элементов И 70, 76, Выходы элементов И 74-76- являются.управляющими выходами данного узла, а выход элемента И 83 - выходом аварийного сигнала.

Система работает следующим образом.

При подведении переменного напряжения к первичному источнику 54 питания на его выходе появляется постоянное напряжение, которое поступает на питающий и управляющий входы, пускового источника 4 постоянного напряжения. При этом на его выходе Через некоторый отрезок времени устанавливается номинальное значение

10

а коммутаторы - закрытыми. Очевидно, что время запуска системы в работу в данном случае будет меньшим, чем

известных технических решениях. Однако оно еще более уменьшается благодаря действию накопительных конденсаторов 27-29. Узел 5 вырабатывает сигнал включения каждого последующего канального источника только после установления номинального значения напряжения на выходе предьщущего канального источника и на его нагрузке. Если пусковой ток нагрузки велик, установление на ней номинального уровня напряжения после подключения коммутатора в принципе может достигаться через значительный отрезок времениJ затрачиваемый на восстанов4 с уже установившимся нап- пп после провала выходного напряжения пускового источника 4

выходного напряжения, которое подается на силовые входы коммутаторов (на вспомогательные диоды 24-26) и на вход с выводом 12 узла 5 поочередного включения источников. На выходе последнего с выводом 13 появляется сигнал включения источника 1, который поступает на управляющий вход данного источника и одновременно на управляющий вход коммутатора с коммутирующим элементом 21, что обеспечивает подключение нагрузки 55 к пусковому источнику 4 и быстрое нарастание выходного напряжения на выходе источника 1.

Включение нагрузки 55 осуществляется в достаточно благоприятньк условиях, поскольку она подключается к источнику

ряжением, а не с нулевым его значением, как в известных системах. Даже если выходное напряжение пускового источника 4 провалится в результате включения нагрузки 55, быстро нарастающее, выходное напряжение источника 1, работающего в этот момент практически в режиме холостого хода, позволит источнику 4 быстро включиться в работу и преодолеть пусковой режим,. .

Установление номинального значения напряжения на выходе источника 1 и на нагрузке 55 контролируется через входные выводы 8, 11 узлом 5 поочередного включения источников, который при их появлении вырабатывает на выходе с выводом 14 сигнал включения источника 2 и коммутатора с коммутирующим элементом 22, В результате на выходе источника 2 и на нагрузке 56 также устанавливаются номинальные значения напряжений, о чем поступает информация в узел 5 через входные выводы 7, 10, В ответ узел 5 через выход с выводом 15 рыдает сигнал включения источника 3 и коммутатора с коммутирующим элементом 23, после чего номинальное напряжение устанавливается на выходе источника 3 и на нагрузке 57, Свидетельствующие об этом сигналы поступают в узел 5 через входные выводы 6, 9. После этого узел 5 снимает сигнал включения с выхода с выво-о дом 15.

При завершении запуска системы канальные источники 1-3 и пусковой источник 4 оказываются включенными.

15

25

Г

30

35

40

и на достижение номинального уровня напряжения канальным источником.

В предлагаемом техническом решении после включения пускового источника 4 накопительные конденсаторы 27-29 заряжают :я до уровня его выходного напряжения и сохраняют этот

.заряд до момента включения соответствующих коммутаторов. При включении в работу любой из нагрузок энергия на ее вход поступает в первый отрезок

времени не только от пускового источника 4, но и от связанного с данной нагрузкой накопительного конденсатор ра,что способствует уменьшению про-; вала напряжения на нагрузке и более быстрой передаче сигнала готовности в узел 5 для подготовки сигнала включения последующего канального источника. Это позволяет сократить и суммарное время запуска системы.

Надежность функционирования системы вторичного электропитания может

45 быть существенно повышена, если освободившийся после запуска системы пусковой источник 4 использовать в качестве резервного для подмены одного из канальных источников 1-3 при

50 его отказе. На входы элемента И 17 после завершения пуска системы и включения источника 3 поступают сигналы от этого источника и от пускового источника 4, наличие которых приgg водит к срабатьшанию узла включения блока опорного напряжения и, в частности, его реле. Последнее контактом 47 осуществляет подключение балластного резистора 43 и опорного стаби после провала выходного напряжения пускового источника 4

и на достижение номинального уровня напряжения канальным источником.

В предлагаемом техническом решении после включения пускового источника 4 накопительные конденсаторы 27-29 заряжают :я до уровня его выходного напряжения и сохраняют этот

.заряд до момента включения соответствующих коммутаторов. При включении в работу любой из нагрузок энергия на ее вход поступает в первый отрезок

времени не только от пускового источника 4, но и от связанного с данной нагрузкой накопительного конденсатор ра,что способствует уменьшению про-; вала напряжения на нагрузке и более быстрой передаче сигнала готовности в узел 5 для подготовки сигнала включения последующего канального источника. Это позволяет сократить и суммарное время запуска системы.

Надежность функционирования системы вторичного электропитания может

быть существенно повышена, если освободившийся после запуска системы пусковой источник 4 использовать в качестве резервного для подмены одного из канальных источников 1-3 при

его отказе. На входы элемента И 17 после завершения пуска системы и включения источника 3 поступают сигналы от этого источника и от пускового источника 4, наличие которых приводит к срабатьшанию узла включения блока опорного напряжения и, в частности, его реле. Последнее контактом 47 осуществляет подключение балластного резистора 43 и опорного стаби 1471185

литрона 42 к выходу пускового источника 4. При исчезновении напряжения на выходе любого из к;анальных источников 1-3 исчезает напряжение и на одном из датчиков 48-50, что приводит к включению одного из блоков 51-53 сравнения, одного из включающих элементов 30-32 узла включения ком мутаторов и одного из коммутирующих элементов 21-23. В результате происходит обеспечение обесточенной канальной нагрузки энергией пускового источника 4,

10

После подачи на выход узла 5 с выводом 13 сигнала включения источника 1 и установления номинальных напряжений на его выходе и на нагру ке 55 срабатывает пара компараторов 61 и 62, установленных на входах с

, у- лпиалкнньк на входах с

Чтобы предотвратить одновременное 5 выводами 11,8. Эти компараторы вы,ЮЧение HPrtcnm-VTj-v .ч,ггт,

включение нескольких коммутаторов в схеме предусмотрены диоды 36-41, образующие узел блокировки. Если, например, включен включающий элемент 30, на входы других включающих элементов 31 и 32 сигналы включения поступить уже не смогут, пока включающий элемент 30 не выключится.

В случае, когда исчезает напряжение на.выходе одного из канальных источников 1-3, сигнал об этом поступает на один из входов узла 5 (через входные выводы.6-8), Узел 5 при этом вырабатывает и вьщает (через . выходной вывод 16) сигнал Отсутствие резерва ; Наличие такого сигнала позволяет принять соответствующие меры,для обеспечения дальнейшей бесперебойной работы системы.

Схема узла 5 поочередного включения источников в соответствии с описанным алгоритмом работы обеспечива- ет необходимую последовательность операций пуска и функционирования системы.

дают сигналы на два входа элемента И 68, на третий вход которого посту пает сигнал с соответствующего выхода формирователя 81 адреса. С выхода 20 элемента И 68 сигнал через элемент ШШ 82 подводится к формирователю 79 иктульсов, который устанавливает счетчик 78 в состояние 1, Это состояние дешифрируется формирователем 25 81 адреса и соответствующий сигнал через элемент И 75 поступает на выход с выводом 14 для включения источника 2. Если при включении источника 1 напряжение на нагрузке 55 30 появилось, а на выходе источника 1 отсутствует, на выходе компаратора ,62 сигнала не будет, инвертор 84 выдаст сигнал на элемент И 71 контроля аварийного состояния. Этот сигнал 35 через элемент ИЛИ 83 поступит на выход с выводом 16, а на входах выходных элементов И 75 и 76 разрешающий сигнал от инвертора 87 будет отсутствовать. Запуск системы прекратится 40 ° 34странения причины аварии.

При включении системы в работу на выходе пускового источника 4 появляется напряжение, которое -поступает на вход узла 5 с выводом 12, Когда это напряжение достигает номинального значения, срабатывает компаратор 67 и вьщает потенциальный сигнал на вход формирователя 80 импульсов. С выхода последнего к счетчику 178 подводится импульс переброса счетчика в нулевое состояние. Это состояние дешифрируется формирователем 81 адреса, с соответствующего выхода, которого поступает сигнал на один из входов элемента И 74, На выходе ука- занного элемента сигнал появляется после прихода на его другой вход разрешающего сигнала с выхода элемента 77 задержки, обеспечивающего

некоторое запаздывание передачи данных на выходы с выводами 13-15 после включения системы. Подобное запаздывание необходимо, чтобы произвести правильную установку счетчлка 78 и получить требуемую последовательность включения источников 1-3,

После подачи на выход узла 5 с выводом 13 сигнала включения источника 1 и установления номинальных напряжений на его выходе и на нагрузке 55 срабатывает пара компараторов 61 и 62, установленных на входах с

у- лпиалкнньк на входах с

выводами 11,8. Эти компараторы вы

дают сигналы на два входа элемента И 68, на третий вход которого поступает сигнал с соответствующего выхода формирователя 81 адреса. С выхода 20 элемента И 68 сигнал через элемент ШШ 82 подводится к формирователю 79 иктульсов, который устанавливает счетчик 78 в состояние 1, Это состояние дешифрируется формирователем 25 81 адреса и соответствующий сигнал через элемент И 75 поступает на выход с выводом 14 для включения источника 2. Если при включении источника 1 напряжение на нагрузке 55 0 появилось, а на выходе источника 1 отсутствует, на выходе компаратора ,62 сигнала не будет, инвертор 84 выдаст сигнал на элемент И 71 контроля аварийного состояния. Этот сигнал 5 через элемент ИЛИ 83 поступит на выход с выводом 16, а на входах выходных элементов И 75 и 76 разрешающий сигнал от инвертора 87 будет отсутствовать. Запуск системы прекратится 0 ° 34странения причины аварии.

5

0

Если аварийного состояния нет, с выхода узла 5 с выводом 14 сигнал включения источника 2 посьтается в систему, в результате появляются напряжения на выходе источника 2 и на нагрузке 56, Это приводит к срабатыванию компараторов 63 и 64 и формированию формирователем 79 следующего счетного импульса для счетчика 78, который переводится им в следующее состояние. Формирователь 81 адреса расшифровывает новое состояние счетчика 78 и на выход с выводом 15 поступает сигнал включения источника 3, срабатывание которого контролируется компаратораьш 65 и 66 через входные выводы 9, 6..Компараторы 65 и 66 выдают сигнал через элемент И 70 на формирователь 79 и счетчик 78, переВОДЯ последний в следующее состоя ние, которое уже не дешифрируется формирователем 81 адреса. Сигнал с выхода с выводом 15 снимается. Запуск системы на этом завершается, В процессе включения каждьй переход формирователя 81 от одного адреса к другому сопровождается снятием сигнала с того из элементов И 68-70, который оперировал с предьщущим ад ресом.

Если в процессе функционирования системы отказывается один из канальных источников 1-3, то на одном из входов узла 5 с выводами 6-8 сигнал исчезает. Это вызывает перевод одного из компараторов 62,64,66 в исхрд- ное состояние. Соответствующий сигна поступает на один из элементов И TITS контроля аварийного состояния, связанных с компараторами 61,63,65 напряжений нагрузок. Это означает, что в работу включился резервный источник 4 и резерва в системе больше нет. При этом соответствующий элемент И 71-73 через элемент ИЛИ 83 вьщает сигнал аварии на выход с выводом 16, который исчезает только после устранения неисправности этого канального источника.

Таким образом, изобретение позволяет ускорить запуск системы, повысить ее надежность в установившемся режиме и улучшить ее динамику.

Формула изобр

е т е н и я

1, Система вторичного электропитания, содержащая п канальных источ- НИКОВ постоянного напряжения, питаю щий вход каждого из которых соединен с вьшодами для подключения первичного источника питания, а управляющий

50

вход - с соответствующим выходом узла поочередного включения источни- л с

4Э ков, выводы для подключения канальных

нагрузок, отличающаяся тем, что, с целью сокращения времени запуска и повьш1ения надежности работы в установившемся режиме, в нее введены пусковой источник постоянного напряжения, п элементов ИЛИ, элемент И, п коммутаторов, узел включения , коммутаторов, п датчиков напряжения, блок опорного напряжения узел чения блока опорного напряжения, п блоков сравнения, п развязывающих диодов и п(п-1) блокирукяцих диодов.

25

55

0

с

Э

причем питающий и управляющий входы пускового источника постоянного напряжения соединены с выводами для подключения первичного источника питания, а выход - с силовыми входами коммутаторов, первым входом элемента И, одним из входов узла поочередного включения источников, сигнальньт входом узла включения коммутаторов и через узел включения блока опорного напряжения - с питающим входом последнего, управляющий вход каждого из коммутаторов через соответствую5 щий элемент ИЛИ соединен с управляющим входом соответствующего источника постоянного напряжения и с одной из выходных цепей узла включения коммутаторов, а выход - с вьшодами для

0 подключения соответствующей канальной нагрузки, выход каждого из канальных источников постоянного напряжения через один из развязывающих диодов включен параллельно выходу соответст5 вующего коммутатора, выводы каждого из развязывающих диодов соединены с соответствук цими входными выводами узла поочередного включения источни- ков, второй вход элемента И подключен к выходу п-го канального источника постоянного напряжения, а выход - к входу узла включения блока опорного напряжения, входы датчиков напряжения соединены с выходами канальных источников постоянного напряжения, сигнальный вход каждого из блоков сравнения .подключен к выходу соответствующего датчика напряжения, опорный вход - к выходу блока опорного напряжения, а выход - к соответствующему управляющему входу узла включения коммутаторов, каждый из выходов которого соединен с остальными выходами через соответствующую группу блокирующих диодов.

0

5

0

2, Система поп.1, отличающаяся тем, что каждый из коммутаторов снабжен вспомогательным диодом, включенным в цепь его силового входа последовательно с коммутирующим элементом, и накопительным конденсатором, одна, из обкладок которого соединена с общим выводом вспомогательного диода и коммутирующего элемента а другая обкладка - с соответствующим выводом для подкг юмения канальной нагрузки.

Изобретение относится к электротехнике ,в частности, к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - сокращение времени запуска и повышение надежности работы в установившемся режиме. В систему входят канальные источники 1-3 постоянного напряжения, пусковой источник 4 постоянного напряжения, узел 5 поочередного включения источников, элемент 17 И, элементы 18-20 ИЛИ, коммутаторы с коммутирующими элементами 21-23, вспомогательными диодами 24-26 и накопительными конденсаторами 27-29, узел включения коммутаторов с включающими элементами 30-32, развязывающие диоды 33-35, блокирующие диоды 36,41, блок опорного напряжения с опорным стабилитроном 42 и балластным резистором 43, узел включения блока опорного напряжения с ключом 44 и реле, имеющим обмотку 45 и замыкающие контакты 46, 47, датчики 48-50 напряжения, блоки 51-53 сравнения. При пуске системы в работу поступления энергии в каждую из канальных нагрузок 55-57 осуществляется одновременно от одного из канальных источников 1-3 и пускового источника 4, а также от одного из накопительных конденсаторов 27-29, что повышает скорость вхождения системы в нормальное рабочее состояние. В установившемся режиме работы пусковой источник 4 обеспечивает резерв и автоматическое замещение любого из канальных источников 1-3, вышедшего из строя, а также подпитку нагрузок 55-57 при провалах напряжения на потребителях. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фи2.2