Устройство для включения резервного источника питания Советский патент 1980 года по МПК H02J9/06 

1

Изобретение относится к распределению электроэнергии и может быть исиользовано для построения высоконадежных узлов питания в различных областях радиотехники.5

В современных сложных многоканальных и многокаскадных радиотехнических устройствах для повышения надежности работы широко применяется резервирование отдельных элементов устройств, в ча- 0 стности источников питания.

Известно резервирование, при котором резервный источник питания находится в режиме холостого хода и в случае выхода из строя основного источиика питания под- 15 ключается к нагрузке с помощью устройства включения 1.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для включения резервного источника питания, 20 содержаш,ее коммутатор, включенный между одноименными полюсами основного и резервного источников питания, диод, шунтированный конденсатором, и резистор 2.

Устройство работает следуюш,им обра- 2.5 зом.

В исходном состоянии по нагрузке протекает ток основного источника питания, вследствие чего анод и катод тиристора, а также анод и катод диода находятся под 30

9

одинаковым потешшалом, так как выходные напряжения основного и резервного источников равны. Диод при этом закрыт, ток в делителе отсутствует, а следовательно, и напряжение между управляюш,им электродом и катодом тиристора равно нулю. При выходе из строя основного источника потенциал катодов диода и тиристора становится меньше потенщшла их анодов, диод открывается, по делителю ироте ает ток управления тиристором, последний срабатывает и подключает положительный полюс резервного источника питания к нагрузке. Емкость, шунтируюидая диод, устраняет срабатывание устройства при кратковременных отрицательных бросках напряжения.

Недостатком такого устройства включения резервного источника питания является низкая наделсность его работы, заключающаяся в следуюш,ем. Резервный источник питания находится в режиме холостого хода. Если оба источника стабилизированные, то они имеют определенную зону регулирования напряжения - зону стабилизации, определенную диаиазоном изменения выходного тока источника. Выходной ток источиикаопределяется суммой его выходной проводимости и ироводимости нагрззки и равен сумме соответствующих

токов. Следовательно, при работе в редсиме холостого хода, когда проводимость нагрузки равна нулю, величина выходного тока определяется лишь выходной проводимостью источника и должна находиться в пределах зоны стабилизации. При подключении нагрузки суммарный ток также должен лежать в пределах этой зоны. Обеспечение нодобного работы источника питания возможно лишь путем увеличения его выходной проводимости и уменьшения проводимости нагрузки, что приводит к снилсению КПД источника. Такой допустим лишь в маломош,ных источниках. Мош,ные стабилизированные источники питания с высоким КПД (свыше 80%) обычно не включаются в режиме холостого хода, поэтому при возникновении подобиого происходит выход источника за пределы зоиы стабилизации и повышение выходного напряжения на 3-7%. С ростом мощности КПД источника возрастает и указанная величина превышення выходного напряжения.

В случае резервирования иестабилизированных источников величина выходного напрял ения в режиме холостого хода превышает величину напрялсения в номинальном на 15-25%, в то время как допустимая величина ухода выходного напрял ения в номинальном режиме обычно составляет ±5%.

Таким образом, если резервный источник является иестабилизированным или мош,ным стабилизированным с высоким КПД, то его выходное напряжение превышает напрял ение основного источника, включенного в режиме номинальной нагрузки. По цеии делителя протекает ток и происходит включение тиристора и подключение резервного источника к нагрузке. По мере того, как резервный источник войдет в номинальный режим, его выходное напрял ение станет равным выходному напрял ению основного источника, и тиристор выключается, резервный источник вновь переходит в режим холостого хода, после чего цикл его включения повторяется. В результате происходит подключение резервного источника к нагрузке с частотой, определяемой временем заряда емкости, шунтируюш,ей диод, временем перехода резервного источника из режима номинальной нагрузки в режим холостого хода, а длительность промежутка времени, в течение которого резервный источник подключается к нагрузке, определяется временем обратного перехода. Такое периодическое подключение резервного источника к нагрузке нриводит также к возникновению пульсирующего иапряжения на нагрузке.

Цель изобретения - новышение надел ности устройства в работе.

Поставленная цель достигается тем, что

769680

в устройство для включения резервного источника питания, содержащее коммутатор, включенный между одноименными полюсами основного и резервного источников нитания, диод, шунтированный конденсатором, и резистор, введен дополнительный конденсатор, который подключен между диодом и резистором, причем анод диода соединен с положительным полюсом основного источника, катод - с управляющим электродом коммутатора, а резистор - с общей щиной.

Падежность работы устройства повышается за счет обеспечения включения коммутатора током разряда конденсатора только в случае уменьшения напряжения основного источника питания и отсутствия включения при росте выходного напряжения резервного источника питания.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство для включения резервного источника питания 1 содержит коммутатор 2 (тиристор или тиратрон), включениый между положительными полюсами осповного 3 и резервного 1 источников питания, цепочку из последовательно соединенных диода 4 и конденсатора 5, включенную нараллельно нагрузке 6 основного источника питания 3. Средняя точка цепочки подключена к управляющему электроду коммутатора 2, а анод диода 4 соединен с нолол ительным полюсом основного источника питания 3. Для устранения шунтирования резервного источника питания 1 при коротком замыкании в основном источнике 3 последний подключается к нагрузке через вентиль 7; для предотвращения срабатывания устройства при кратковременных

отрицательных бросках напряжения основного источника 3 диод 4 шуитирзется конденсатором 8; для ограничения величины управляющего тока коммутатора 2 между отрицательным полюсом основного источника 3 и конденсатором 5 включается резистор 9. Величина сопротивления резистора 9

D °О

- .Тн

У

где ЕО - напряжение основного источника питания 3; /у макс - максимальное значение управляющего тока коммутатора 2; RH - сопротивление нагрузки.

Величины допустимых обратных напряжений вентиля 7 и диода 4 должны быть не менее о и f/умакс соответственно, где тумаке - максимальное значение управляющего напряжения коммутатора 2.

Максимальное прямое напряжение коммутатора 2 должно быть не менее

} I , р /D

. у мин VHl

где Еу - выходное напряжение резервного источника питания 1 в режиме холостого

хода; /умин - минимальное значение управляющего тока коммутатора 2. Величина емкости шунтирующего конденсатора 8

у макс бр

с„

и.

где Тбр - длительность отрицательного броска напряжения основного источника 3; мин-минимальное значение управляющего напряжения коммутатора 2. Емкость конденсатора 5 выбирается из условия

V)P

)(l-)

( Vу макс/

где /у - минимальная длительность управляющего импульса коммутатора 2.

Устройство для включения резервного источника питания работает следующим образом.

В исходном состоянии по нагрузке 6 протекает ток источника 3. Конденсатор 5 зарял ен через диод 4 практически до напряжения источника 3. В результате чего управляющий электрод и катод коммутатора 2 оказываются практически эквипотенциальными и коммутатор 2 закрыт. При уменьщенни выходного напряжения источника 3 потенциал катода коммутатора 2 уменьшается, потенциал же управляющего электрода остается неизменным, так как диод 4 закрыт и напряжение на конденсаторе 5 равно напряжению источника 3 в исходном состоянии. В результате к переходу управляющий электрод-катод коммутатора 2 прикладывается положительная разность потенциалов, по достижении указанной разностью потенциалов величины напряжения управления коммутатора 2 последний включается и подключает положительный полюс резервного источника питания к нагрузке 6. Время включения определяется временем уменьшения выходного напряжения источника 3 (в случае наличия шунтирующего конденсатора 8 - его зарядом) на величину напряжения управления коммутатора 2. Фиксация включения коммутатора 2 производится разрядным током конденсатора 5 через участок управляющий электрод-катод коммутатора 2 и нагрузку 6. При необходимости ограничения разрядного тока конденсатора 5 в цепь разряда включается ограничивающий резистор 9. В момент включения коммутатора 2 к

катоду вентиля 7 прикладывается положительный потенциал резервного источника питания 1, анод вентиля 7 находится под пониженным потенциалом основного источника, вентиль 7 закрывается и устраняет возможность шунтирования источника 1 выходным сопротивлением основного источника 3. При наличии кратковременных отрицательных скачков выходного напряжения источника 3 конденсатор 8 не успевает зарядиться до напряжения, равного управляющему напряжению коммутатора 2, и последний не включается, тем самым обеспечивается помехоустойчивость устройства. Устройство для включения резервного источника питания 1 позволяет осуществить резервирование как стабилизированных, так и пестабилизнрованных источников питания, обеспечивая подключение источника 1 при уменьшении выходного наиряжения источника 3 независимо от изменения выходного напряжения источника 1 в режиме холостого хода, что приводит к повышению надел :ности устройства, так как исключена возможность ложного срабатывания устройства при повышении выходного напряжения источника 1, ведущего к возникновению пульсирующего напряжения на нагрузке б.

Формула изобретенпя

Устройство для включения резервного источника питания, содержащее коммутатор, включенный между одноименными полюсами основного и резервного источников питания, диод, шунтированный конденсатором, и резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности его в работе, в него введен дополнительный конденсатор, который подключен между диодом и резистором, причем анод диода соединен с положительным полюсом основного источника, катод - с управляющим электродом коммутатора, а резистор - с общей шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР Ai 361503, кл. П 02J 9/04, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 546996, кл. И 02J 9/00, 1974 (прототип).