Устройство для питания нагрузки Советский патент 1976 года по МПК H02J7/36 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ

яыми батареями. Собственная система питания содержит блок 6 ттита.ния, включающий в себя (Преобразователь и 1вьшрямитель (зарядный). Блок питания обеспечивает на выходе постоялное или переменное напряжение соответствующей величины. Вялка 7, присоединенная к блоку 6, вставляется в вычислитель I/ для его питан-ия.

Блок 6 пита:ния (см. фиг. 2) тюдключается к линии 8 напряжения для обеспечения напряжения па входе автоматически переключающейся приставки 9 для питания. При использовании блока 6 в качестве выпрямителя он содержит стандартный преобразователь переменного тока в постоянный, включающий в себя понижающий трансформатор с фильтрующим устройством стандартной конструкции на выходе, и предназначен для использования с неперезаряженными батареями или с вычислителем без батарей. Если в вычислителе используются перезаряжаемые батареи совместно с блоком 6, то требуется только понижающий трансформатор с диодным мостом, так как батареи, соединенные параллельно с 1выпрямителем, обеспечивают необходимую фильтрацию.

Многоэлементная батарея 4 может подавать одно из двух положительных напряжений по отношению к отрицательному напряжению на приставке 9 для питания. Эти положительные напрялсения представляют собой напряжения, подаваемые первым или вторым комплектом батарей. Например, если нагрузка, т. е. вычислитель /, требует для работы па-пряжение 3,2-3,5 В и, предполагая, что питание осуществляется батареей 4 вместо блока 6, то батарея 4 должна давать по меньшей мере напряжение 3,2 В, чтобы гарантировать работу индикации, без учета уменьщения выходного напряжения батареи при ее работе.

Никель-кадмиевый элемент является типичным элементом, используемым в перезаряжаемых батареях. В течение 5 мин его выходное напряжен1ие падает до 1,1 В с 1,5 В номинального уровня при полной его зарядке. Следовательно, чтобы обеспечить -минимально требуемое для питания индикации напряжение 3,2 В, требуется три никель-кадмиевых элемента. С другой стороны, неперезаряжаемые или сменные батареи, такие как щелочио-марганцевые батареи, имеют срок полезной работы, определяемый их разрядкой до минимального напряжения 0,8 В на один элемент. Поэтому, чтобы обеспечить нанряжение 3,2 В для питания индикации, требуется четыре щелочных элемента. Следовательно, при реализации схемы на фиг. 2 одно положительное напряжение подается на вход питающей приставки с трех никель-кадмиевых элементов, а другое положительное напряжение подается с четырех элементов щелочной батареи.

При оптимальном использовании энергии батарей, гарантирующих миня.мально требуемое нанряжение для питания нагрузки, и при удовлетворении требования выбора использования перезаряжаемых или сменных батарей должно быть два комплекта батарей с раз5 личным количеством элементов в них. В данном случае используется первый комплект из четырех щелочных элементов и второй комплект из трех никель-кадмневых элементов. Если используется более трех никель-кад0 Миевых элементов, то период времени между перезарядами увеличивается, но при этом возрастает стоимость за счет дополнительного элемента. Использование меньше трех элементов требует применения преобразующей

5 аппаратуры, например удвоителя напряжения, которая имеет к. п. д. только 75%. Использование двух никель-кадмиевых элементов обеспечивает срок работы между перезарядами, равный лищь половине срока работы

трех никель-кадмиевых элементов.

Полезный срок работы щелочных элементов определяется временем падения напряжения на них с номинального напряжения 1,5 В приблизительно до 0,8 В. Следовательно, если

5 используются только три носледовательносоединенных щелочных элемента, чтобы обеспечить общее напряжение 3,2 В, то при этом системой используется лишь 65-70% энергии батареи. Таким образом, при применении не0 резаряжаемых или сменных батарей для питания вычислителя оптимальные условия достигаются при использовании или четырех щелочных элементов, или трех никель-кадмиевых элементов.

5 На фиг. 3-6 схематично показаны варианты выполнения предложенного устройства. Средств-а . для размещения батарей соединены последовательно друг с другом. При этом имеются две выходные клеммы:

0 клемма 14 и клемма 15, соединенная с переключателем 16. Переключатель 16 может быть соединен с положительным и отрицательным выходами блока питания, с выходной клеммой 14 и другим переключателем 17.

5 Переключатель 17 является двухполюсиьш и в замкнутом состоянии соединяет переключатель 16 с выходной клеммой 18. Сопротивление 19 для ограничения тока соединяет полюса переключателя 17 и через переключатель 16 соединяется последовательно с блоком 6, что ограничивает зарядный ток через соответствующий комплект батарей при подсоединении к ним выпрямителя блока. Переключатель 20 через содротивление 19 соединяет переключатель 16 с внутренним отводом от последовательной цепочки элементов, определяющих первый н второй комплекты батарей. На фиг. 3 показан первый комплект батарей BI-В«, который вставлен в батарейный контейнер 11-13. Переключатель 20 реагирует на присутствие или отсутствие батареи в отсеке 10 и при отсутствии в этом отсеке батарои он замкнут. Переключатель 20 выполняет двойную функцию: когда он замк5 нут, то соединяет элемент В. с переключателеи 17 и через него с выходной клеммой 18, а также соединяет блок 6 нитания через токоограничивающее сопротивление 19 с батареями BI-BS для их зарядки. Батареи BI-БЗ являются батареями перезаряжаемого типа, например никель-кадмиевыми. Могут быть использованы и другие батареи перезаряжаемого типа.

Переключатель 16 выбирают такого же типа, как переключатель 20. 0,н приводится в действие при подключении или отключении блока 6. На фиг. 3 показан случай, когда блок 6 отключен, что вызывает соединение переключателя 16 с переключателем 17, соединяющим выходную клемму 8 с положительной клеммой /5.

На фиг. 4 показан случай, когда элемент Bfv вставлен в приемный отсек 10. Введение элемента B/i/ вызывает размыкание переключателя 20, что приводит к подключению всей последовательной цепочки элементов В- 5/1/ через переключатель 17 к выходной клемме 18. Набор щелочных элементов должен обеспечить минимальное напряжение 3,2 В, например, для питания вычислительной аппаратуры. При вставлении элемента Bjv в приемный отсек 10 переключатель 20 автоматически размыкается. Переключатель 17 используется потребителем для включения или .выключения питания нагрузки.

На фиг. 5 блок 6 показан в качестве зарядиого выпрямителя. Поскольку элемент BIV удален, переключатель 20 автоматически удерживается в разомкнутом положении, соединяя батарею В через ограничительное сопротивление 19 с блоком 6. При соединении блока 6 питания с переключателем 16 этот переключатель автоматически, за счет механического воздействия, отсоединяет выводной ко:пец отсека 10, противоположный выводу к переключателю 20, от блока 6 и переключателя 17. При подключении нагрузки замыканием переключателя 17, присоединенного к питающей приставке, блок 6 питания питает нагрузку, присоединенную к выходным клеммам, а также заряжает батареи BI-BZ, составляющие пер:вый комплект нерезаряжаемых элементов.

На фиг. 6 комплект перезаряжаемых элементов BI-БЗ размещеи вместе с комплектом сменных элементов В/ - jB/v. Переключатель 20 автОМатически размыкается за счет механического воздействия при вставлении элемента В/к в приемный отсек 10 и отсоединяет батарею от -блока 6, гарантируя, что зарядный ток не пойдет через эту батарею. При пропускании зарядного тока через щелочиые батареи возможен опасный взрыв, результатом которого, но меньщей мере, может быть разрушение щелочных батарей. Согласно фиг. 6 не предусмотрено никакого особого регулирования нереключателей, но возможен случай, когда все батареи удалены из приемных гнезд 10-13 и переключатель 20 при

этом замкнут. При такой ситуации возможно питание вычислительной системы от блока 6 через переключатель 16, а заряжающая цепочка через сопротивление 19 остается разомкнутой благодаря отсутствию батарей.

Таким образом, используя предлагаемое изобретение, т. е. многоцелевую батарейную приставку, обеспечивается возможность выбора средств питания нагрузки. Для питания нагрузки можно использовать только щелочные батареи, только выпрямитель, щелочные батареи и выирямитель, только перезаряжаемые батареи, перезаряжаемые батареи с зарядным выпрямителем.

Предлагаемое устройство обеспечивает несколько источников энергии без значительного повышения стоимости электронных устройств. Кроме того, определенное первоначальное положение переключателей 16, 17 и 20 и определенный выбор нормально открытых или нормально замкнутых переключателей исключают возможность заряда щелочных батарей блоком 6. Только в случае, который является общим при использовании перезаряжаемых батарей, а именно когда три щелочные батареи вставляются в гнезда 11- 13, возможно возникновение опасной ситуаНИИ. При использовании четырех щелочных батарей последние автоматически отключаются от зарядной цепн, что обеспечивает безопасные условия работы. Применение изобретения упрощает производство портативных

электронных вычислительных систем.

Формула изобретения

1. Устройство для питания нагрузки, например портативной вычислительной системы, содержащее два комплекта батарей с неравным числом элементов, размещенных в двух контейнерах, два переключателя, ограничительное сопротивление, входные клеммы для подключения выпрямленного напряжения и выходные клеммы для подсоединения к нагрузке, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности питания нагрузки

от различных источников ностоянного тока, оно снабжено дополнительным переключателем, сблокированным со вторым контейнером и соедииенным с обоими контейнерами, а через первый переключатель с одной из выходных клемм, причем в первом контейнере размещены батареи первого и второго комплектов, а во втором контейнере - один элемент второго комилекта батарей; входные клеммы связаны со второй выходной клеммой устройства и с первым контейнером с одной стороны непосредственно, а с другой стороны через первый и дополнительный переключатели; второй переключатель включен между вторым контейнеро м и входными клеммами, а ограничительное сопротивление включено через дополнительный переключатель между одной из входных клемм и первым и вторым контейнерами.

2. Устройство по п. 1, отличающееся

тем, что первый комплект батарей выполнен из аккумуляторов, например никель-кадмиевых, а второй комплект - из первичных элементов.

(-1 (+)

(+) (-)