Высоковольтная система электропитания с микропроцессорным управлением Советский патент 1993 года по МПК G05F1/569 H02M3/335 

узел плавного пуска 31, микропроцессорный блок управления 32, блок защиты от программных сбоев 33, блок контроля 41, логический блок 47, многоканальный аналого-цифровой преобразователь 52, блок визуализации логических состояний 53. Логический 47 и контрольный 41 блоки исключают возможность ложных или неправильных команд как в процессе отладки программного обеспечения, так и в процессе эксплуатации системы. Наличие в устройстве самодиагностики исключает работу неисправной системы электропитания и ее повторный пуск. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

Использование: в источниках питания, в частности к микродиапазонных стабилизированных системах электропитания на повышенные напряжения с рассширен ным и. функциональными возможностями. Система содержит регулятор 1, управляемые задающие генераторы 2 и 5, преобразователи напряжения 3 и 6, выпрямители 4 и 7, датчики напряжения 8, датчика тока 10, высоковольтный ключ 11, повторители напряжения 13-16. инвертирующий усилитель 17, сумматор 24, ключ полярности 25, ключи режима работы по напряжению 26 и по току 27. усилитель обратной связи 28, цифроанало- говый преобразователь 29, ключ сброса 30, (Л С 00 со ел ел N

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам питания, и может быть использовано в широкодиапазонных стабилизированных системах электропитания на повышенные напряжения с расширенными функциональными возможностями.

Цель изобретения повышение надежности при отладке программного обеспечения и в процессе эксплуатации.

На чертеже показана предлагаемая система электропитания.

Система содержит: 1 - регулятор, 2 - управляемый задающий генератор, 3 - преобразователь, 4 - выпрямитель, на выходе которого создается положительное напряжение, 5 - задающий генератор, б - преобразователь, 7 - выпрямитель, на выходе которого создается отрицательное напряжение, 8 - датчик напряжения, 9 -нагрузка, 10 -датчик тока, 1.1 -высоковольтный переключатель, 12 - блок управления, 13,14.15,16- повторители напряжений. 17 - инвертирующий усилитель. 18,19 - компенсирующие резисторы, 20,21,22,23 - резисторы, 24 - сумматор, 25 - ключ полярности, 26 - ключ режима работы по напряжению, 27 - ключ режима работы по току. 28 - усилитель обратной связи, 29 - цифроанэлоговый преобразователь (ЦАП), 30 - ключ сброса, 31 - устройство плавного пуска. 32 - микропроцессорное устройство управления, имеющего выводы КОД УСТАНОВКИ, КОД ТЕКУЩИХ ЗНАЧЕНИЙ. РЕЖУ, РЕЖ 1. ПО- ПР1, ПУСК ПР2, ВЫСОКО- ВОЛЬТН. КЛЮЧ. ПУСК. АВАРИЯ. 33-блок защиты от программных сбоев, 34.25.36.37.38.39 - D-L-триггеры, 40 - логический элемент НЕ, 41 - блок контроля, 42 - предохранитель. 43 - компаратор пробоя. 44 - компаратор обрыва. 45, 46 - опорные элементы блока контроля. 47 - логический блок, 48,49 - трехвходовые логические элементы И. 50 - двухвхрдовый логический элемент ИЛИ-НЕ. 51 - двухвходовый логический элемент ИЛИ, 52 - многоканальный АЦП. 53 - блок визуализации логических состояний.

Система может быть реализована на следующих элементах: регулятор 1 -транзи5 стор, задающий генератор 2,5-таймер КР1006ВИ1, преобразователь 3,6-однотакт- ный транзисторный преобразователь с трансформаторным выходом 4,7 - умножитель напряжения, датчики напряжения ито0 ка 8, 10 - резисторы, высоковольтный переключатель 11 - геркон МКА52142, повторители напряжения 13,14.15,16- микросхемы К140УД17, инвертирующий усилитель 17 и сумматор 24 - микросхема

5 К140УД177,ключи25,26,27,39-микросхема КР590КН4, КР590КАН5, ЦАП29-К572ПА1, 3,1-РС-цепь, микропроцессорное устройство 32 - на базе МПК КР580 с интерфейсом КР580ВВ55, блок защиты от программных

0 сбоев 33 - микросхема К561ТМЗ, компараторы 43, 44 - микросхема К1401СА1. многоканальный АЦП --микросхема К1113ПВ1 с коммутатором на входе, блок визуализации логических состояний 53 - микросхема

5 КА1109КТ2 совместно со светодиодами АЛ307.

Система работает следующим образом. С микропроцессорного устройства управления (МПУ) 32 поступают сигналы через

0 блок защиты от программных сбоев 33 на выбор соответствующего режима стабилизации, выбор необходимой полярности й на запуск одного из преобразователей в зависимости от требуемой полярности любойча- 5 сти нагрузки (режим двухполюсного включения) или обоих преобразователей

при питании всей нагрузки. При этом при питании части нагрузки подается команда на замыкание высоковольтного ключа 11, а

0 всей нагрузки - команда на размыкание высоковольтного ключа 11. Визуальный контроль осуществляется с помощью блока 53. После выбора необходимого режима работы с микропроцессорного устройства управле5 ния подается команда ПУСК и на L-вход триггеров 34-39 подается сигнал, запрещающий дальнейший прием информации D-Lтриггерами. При этом изменение управляющих сигналов с микропроцессорного устройства 32 после прохождения команды ПУСК исключаются.

С МПУ 32 на вход ЦАП 29 подается команда КОД УСТАНОВКИ, соответствующий стабилизируемому значению. Напряжение уставки с выхода ЦАП 29 через ключ сброса 30 и устройство плавного пуска 31 подается на один из входов усилителя обратной связи

28,а на другой - напряжение обратной связи по току или напряжению в зависимости от режима стабилизации и система плавно выходит на режим стабилизации. МПУ 32 анализирует текущие значения по току и напряжению с помощью АЦП 52. В случае, если в одном из режимов стабилизации ток (напряжение) на нагрузке превысит заданное значение, МПУ 32 изменяет режим стабилизации, например режим стабилизации напряжения на режим стабилизации тока.

Переход из одного режима стабилизации в другой происходит следующим образом. Команда ПУСК снимается, при этом триггеры 34-39 переводятся в режим приема информации, генераторы 2,5 блокируются, ключ сброса 30 подключается к отрицательному полюсу вспомогательного источника питания. Система электропитания переходит в исходное положение. Только после этого возможна смена управляющих сигналов и перевод источника в другой режим стабилизации. Аналогично происходит .переход из работы двухполюсной нагрузки в режим трехполюсной и наоборот, или смена полярности.

В случае пробоя регулятора 1 в процессе работы и отладке программы срабатывает компаратор 43, при этом с выхода логического элемента 50 подается в МПУ 32 сигнал АВАРИЯ и с помощью логического блока А7 блокируется команда ПУСК на запуск генераторов 2,5 и подключение ключа сброса 30 к выходу ЦАП 29 и система электропитания выключается. В случае перегорания предохранителя 42, например, в случае пробоя транзистора преобразователя 3, б срабатывает компаратор 44, через логический элемент 50 подается сигнал АВАРИЯ с МПУ и блокируются генераторы 2, 5, и отключается ключ сброса 32 от выхода ЦАП

Таким образом, применение специальных аппаратных средств позволяет повы- 5 сить надежность системы электропитания за счет исключения прохождения несанкционированных сигналов управления при возможных ошибках и сбоях в программном обеспечении как в процессе отладки, так и

10 эксплуатации. Наличие в устройстве самодиагностики исключает работу неисправной системы электропитания и ее повторный пуск, а введение блока визуализации позволяет .оператору контролировать прэвиль5 ность приема информации, поступающей с микропроцессорного устройства управления.

Формула изобретения

0 трансформаторов соответствующих преобразователей напряжения, а выходы - соответственно к первому и второму выходным выводам для подключения трехполюсной нагрузки, третий выходной вывод для под5 ключения трехполюсной нагрузки через высоковольтный переключатель соединен с общей шиной, два датчика напряжения, первые входные выводы которых соединены соответственно с первым и вторым вы0 ходными выводами для подключения трехполюсной нагрузки, датчик тока, первый и второй входные выводы которого подключены соответственно к вторым входным выводам датчиков напряжения, средняя

5 точка датчика тока соединена с общей шиной, четыре повторителя напряжения, сумматор, средине точки первого и второго датчиков напряжения через соединенные последовательно первый повториетль на0 пряжения, и первый резистор и второй повторитель напряжения и второй резистор подключены соответственно к неинвертиру- ющему и инвертирующему входам сумматора, вход третьего повторителя напряжения

5 подсоединен к первому входному выводу датчика тока, а выход через первый компенсирующий резистор подключен к неинвпр- тирующему входу сумматора и через третий резистор к инвертирующему входу сумматора, вход четвертого повторителя напряжения соединен с вторым входным выводом датчика тока, а выход через второй компенсирующий резистор подключен к инвертирующему входу сумматора и через четвертый резистор неинвертирующему входу сумматора, инвертирующий усилитель и ключ полярности, первый вход которого через инвертирующий усилитель соединен с выходом третьего повторителя напряжения, а второй вход подключен к выходу четвертого повторителя напряжения, ключ режима работы по напряжению и ключ режима работы по току, через которые первый вход усилителя обратной связи соединен соответственно с выходами сумматора и ключа полярности, соединенные последовательно цифроаналоговый преобразователь, ключ сброса и узел плавного пуска, выходом подключенный к второму входу усилителя обратной связи, выход которого соединен с управляющими входом регулятора, микропроцессорный блок управления, имеющий выходы Код уставки, Режим U, Режим J, Полярность, Пуск преобразо вателя 1, Пуск преобразователя 2, Высоковольтный ключ, причем выход Код уставки микропроцессорного блока управления подключен к входу цифроаналого- вого преобразователя, отличаю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности при отладке программного обеспечения и в процессе эксплуатации, в нее введены блок защиты от программных сбоев, выполненный на шести-DL-тригге pax и логическом элемент НЕ, блок контроля, выполненный на предохранителе, включенном в силовую шину между выходом регулятора и входами преобразователей напряжения, на компараторе пробоя, компараторе обрыва и двух опорных элементах, логический блок, выполненный на двух трехвходовых логических элементах И, двухвхрдовых логических элементах ИЛ И-Н Ей ИЛИ и многоканальными аналого-цифровой преобразователь, а микропроцессорный блок управления снабжен выходом Пуск, входами Авария и Код текущих значений, причем D-входы всех DL-триггеров подключены соответственно к выходам Режим U, Режим J,

Полярность. Пуск преобразователя 1, Пуск преобразователя 2 и Высоковольтный ключ микроцессорного блока управления, выход Пуск которого через

логический элемент НЕ соединен с L-входа- ми всех DL-триггеров, а выходы DL-триггеров подключены соответственно к управляющим входам ключа режима работы по напряжению, ключа режима работы по

току, ключа полярности, к первым, входам первого и второго трехвходовых логических элементов И и к управляющему входу высоковольтного переключателя, вторые входы трехвходовых логических элементов И и

первый вход двухвходового логического элемента ИЛИ соединены с выходом Пуск микропроцессорного блока управления, первый вход логического элемента ИЛ И-Н Е подключен к выходу компаратора пробоя.

первый вход которого подключен к выходу регулятора, а втор ой вход-, к первому опорному элементу, второй вход двухвходо: вого логического элемента ИЛ И-Н Е соединен с выходом компаратора обрыва, первый

вход которого подключен к входам преобразователей напряжения, а второй вход - к второму опорному элементу, выход двухвходового логического элемента И Л И-Н Е соединен с третьими входами трехвходовых

логических элементов И, с вторым входом двухвходового логического элемента ИЛИ и с входом Авария микропроцессорного блока управления, выходы трехвходовых логических элементов И подключены к входам

соответствующих управляемых задающих генераторов, выход двухвходового логического элемента ИЛИ соединен с управляющим входом ключа сброса, входы многоканального аналого-цифрового преобразователя подключены к-входам ключей

режима по напряжению и току, а его выход

соединен с входом Код текущих значений

микропроцессорного блока управления.

тем, что, с целью контроля прохождения команд, она снабжена блоком визуализации логических состояний, входы которого подключены соответственно к выходам DL- триггеров.