Устройство для питания нагрузки постоянным током Советский патент 1980 года по МПК G05F1/58 

(54) УСТЮЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания нагрузки, требующей стабнльного постоянного тока. Известно устройство для питания, которое содержит источник переменного тока, источник постоянного тока, выпрямитель, активный фильтр и переключающее устройство, подсоединяющее выход источника переменного тока илн источника постоянного тока к выходу вьшрямителя 1 . Недостатки известного блока питания состоят в том, что переключение питания с одного источника на другой, включение и выключение питания создают нежелательные переходные процессы в элементах нагрузки. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является -стройство для питания нагрузки постоянным током, содержащее основной источник переменного тока, резервны источник постоянного тока, первый и второй выпрямительные элементы, вьшолненные по мостовой схеме, причем между резервным источником и его вьтрямительным элементом включен преобразователь постоянного напряжения в переменное, выходной трансформатор которого содержит вторичные обмотки по числу питаемых нагрузок 12. Однако известное устройство не обеспечивает защиту нагрузки от переходных процессов при включении и вьпслючении питания, что снижает надежность активных элементов нагрузки. Цель изобретения - повьпиение.долговечности активных элементов нагрузки. Поставленная дель достигается тем, что в устройство для питания нагрузки постоянным током, содержащее основной источник переменного тока, резервный источник постоянного тока, первый, второй и третий вьшрямительные элементы, преобразователь постоянного напряжения в переменное, трансформатор, фильтр нижних частот и датчик выходного тока, при этом выход основного источника переменного тока соединен с нагрузкой через последовательно включенные первый выпрямительный элемент, преобразователь постоянного напряжения в переменное, трансформатор, второй вьтрямительньш элемент, фильтр нижних частот и дат3чик выходного тока, а выход резервного источника постоянного тока соединен с выходом первого вьшрямительного элемента через третий выпрямительный элемент, дополнительно введены усилитель-ограничитель, ключ, интегратор и блок управления, причем к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в переменное одновременно подсоединены его вход через ключ и интегратор и информационный выход датчика выходного тока через усилитель-ограничитель, а выход блока управления подсоединен к управляющему входу ключа. На чертеже представлена блок-схема устройства питания нагрузки постоянным током. Устройство содержит основной источник 1 переменного тока, резервный источник 2 постоянного тока, первый, второй и третий выпрямительные элементы 3, 4 и 5, преобразователь 6 постоя1шого напряжения в переменное, трансформатор 7, фильтр 8 нижних частот, датчик 9 выходного тока, ключ 10, интегратор 1 блок 12 управления и усилитель-ограничитель .На вход преобразователя 6 постоянного напряжения в переменное поступает напряжение о основного источника 1 переменного тока через первый выпрямительный элемент 3 или, если выходное напряжение основного источника 1 по каким-либо причинам оказывается меньше требуемого (авария в сети переменного тока и др.), от резервного источника 2 постоянного тока - через третий выпрямительный элемент В качестве преобразователя 6 удобно выбрать, например, импульсный преобразователь постоян ного напряжения в переменное, работающий на щиротно-модулированных импульсах. Применение импульсного преобразователя напряжения позволяет повысить КПД и уменьщить габариты и массу устройства питания. Управление выходным напряжением преобразователя 6 осуществляется путем подачи постоянного управляющего напряжения на jTipaBляющий вход преобразователя 6 с выходов ин тегратора 11 и усилителя-ограничителя 13, выходные сопротивления которых выбраны доста точно большими, чтобы обеспечить практическую независимость каждого из выходных напряжений на получение суммарного действия на выходное напряжение преобразователя 6. Напряжение с выхода преобразователя 6 поступает в нагрузку через трансформатор 7, второй выпрямительный элемент 4, фильтр 8 нижних частот и датчик 9 выходного тока. Трансформатор 7 в этой цепи обеспечивает ра вязку по постоянному току между выходом преобразователя 6 и нагрузкой, что важно, на пример, в тех случаях, когда необходимо включать такие устройства питания последовательно по выходам. При включении питания из блока 12 управления на управляющий вход ключа 10 подается открывающее напряжение. Срабатьтание ключа 10приводит к тому, что на вход интегратора 11поступает постоянное напряжение с общего выхода вьшрямительных элементов 3 и 5. Интегратор 11 постоянно увеличивает значение выходного тока, изменяя напряжение на входе преобразователя 6. После того как выходной ток устройства питания достигает значения, минимально необходимого для нормального питания нагрузки, выходное напряжение на информационном выходе датчика 9 оказывается достаточным для открывания усилителя-ограничителя 13, и с этого момента выходной ток усилителя-ограничителя 13 осуществляет свое регулирующее воздействие на выходной ток устройства питания. После полного заряда интегра- тора 11 поддержание постоянства выходного тока устройства питания обеспечивают датчик 9 и усилитель-ограничите ль 13.. При выключении питания из блока 12 управления на управляющий вход ключа 10 подается запирающее напряжение. В результате ключ 10 запирается и ток на выходе интегратора 11 начинает падать. Однако падение тока на выходе интегратора 11 не приводит к существенному уменьщению выходного тока устройства питания, пока не исчерпаны регулирующие возможности усилителя-ограничителя 13. При достижении выходным током устройства питания минимально допустимого для питания нагрузки значения усилитель-ограничитель 13 запирается и дальнейшее уменьшение выходного тока устройства питания до нуля осуществляется под управлением интегратора 11. Предлагаемое устройство питания нагрузки постоянным током существенно снижает переходные процессы в нагрузке при включении и выключении питания, повыщает долговечность активных элементов нагрузки, что особенно важно при дистанционном питании промежуточных усилителей, например, на подводных кабельных магистралях связи. Формула изобретения Устройство для питания нагрузки постоянным током, содержащее основной источник переменного тока, соединенный с вьшодом для подключения нагрузки через последовательно включенные первый выпрямительный элемент, преобразователь постоянного напряжения в переменное, трансформатор, вторюй выпрямительный элемент фильтр нижних частот и датчик выходного тока, резервный источник постоянного тока, соединенный с выходом первого выпрямительного элемента через третий выпрямительный злемент, отличающееся тем, что, с цепью повышения долговечностн акшвных элементов нагрузки, оно дополнительно снабжено усилнтелем-ограничнтелем, ключом, интегратором н блоком управления, причем к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в переменное одновременно подсоединены его вход через ключ и интегратор и информационный выход датчика выходного тока 78 д через усилитель-ограничитель, а выход блока управления подсоединен к управляющему входу ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Патент США N 389474, кл. 307-66. 1973. 2.Авторское свидетельство СССР N 406248, кл. Н 02 J 9/00, 1974.