Устройство защиты вторичных источников питания Советский патент 1981 года по МПК G05F1/58 

(54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ВТОРИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1

Изобретение относится к радиоэлектронной и вычислительной технике, в частности к устройствам защиты стабилизированных источников питания вычислительной техники.

Известно устройство для защиты многоканальных стабилизаторов, содержащее блоки выделения максимального и минимального напряжения, дифференциальный усилитель, эмиттерный повторитель, коммутирующий блок и регулирующий блок стабилизаторов 1.

Однако в известном устройстве не предусмотрены органы защиты, производящие ограничение по току в начальный момент включения, а также отсутствуют схемное решение, исключающее возможность ложного срабатывания устройства защиты от кратковременных помех, и контроль пульсаций выходных напряжений контролируемых стабилизаторов. Кроме того, оно имеет низкую точность срабатывания, обусловленную разбросом параметров стабилитронов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство защиты вторичных источников питания, содержащее датчики напряжений положительПИТАНИЯ

ной и отрицательной полярности, подключенные входами к выходам контролируемых источников, а выходом соединенные соответственно со входами блоков выделения максимального и минимального напряжения положительной полярности и входами блоков выделения максимального и минимального напряжения отрицательной полярности, датчики тока, соединенные входами с выходами контролируемых источников, а выходами - с блоком выделения максимального токового сигнала, выходы блоков выделения максимального и минимального напряжения соединены через соответствующие разделительные диоды со входами дифференциального усилителя, к которым средними точками подсоединены потенциало5 задающие переменные резисторы, подключенные одним концом к общей щине, а другим - к одному из выходов источника опорного напряжения, соединенного другими выходами с датчиками напряжений отрицательной

и полярности, дифференциальным усилителем и блоком коммутации, ко входу которого через стабилитрон подключен выход первого помехогасящего блока, а к выходу через

второй помехогасящий блок и разделительный диод подключен выход блока выделения минимального напряжения положительной полярности, соединенный с первым выходом ячейки памяти, второй выход которой соединен со входом ячейки индикации, по питанию соединенной с источником опорного напряжения, вход ячейки памяти, соединен с выходом блока выделения минимальной переменной составляющей, входами подключенного к выходам датчиков пульсаций, входы которых соединены с выходами контролируемых источников 2.

Недостатками известного устройства являются низкая надежность работы и отсутствие гальванической развязки между его выходом и контролируемым источником.

Цель изобретения - повышение надежности работы и обеспечение гальванической развязки выхода с контролируемыми источниками.

Указанная цель достигается тем, что в устройство защиты вторичных источников питания введены две оптронные пары, блок задержки включения и блок оптронной развязки, причем исполнительный элемент первой оптронной пары включен между выходом дифференциального усилителя и входом первого помехогасящего блока, а исполнительный элемент второй оптронной пары включен между входом ячейки памяти и выходом блока выделения максимальной переменной составляющей, управляющие элементы оптронных пар через блок задержки включения подключены ко входу питания контролируемого источника, ко входам которого подключены выходы блока оптронных развязок, соединенного по питанию с источником опорного напряжения, а входом - с выходом блока коммутации, вход которого через разделительный диод соединен с выходом блока выделения максимального токового сигнала. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства защиты вторичных источников питания.

Устройство содержит контролируемые источники 1 питания, к выходным выводам которых подключены датчики напряжений положительной 2 и отрицательной 3 полярности, выходом соединенные со входами блоков выделения максимального 4 и минимального 5 напряжения положительной полярности и входами блоков выделения максимального 6 и минимального 7 напряжения отрицательной полярности, датчики 8 тока, соединенные входами с выходами контролируемых источников 1, а выходами - с блоком 9 выделения максимального токового сигнала, при этом все выходы блоков выделения минимального 5 и 7 и максимального 4 и 6 напряжения подключены через разделительные диоды 10 и 11 ко входам 12 и 13 дифференциального усилителя 14, к которым средними точками подсоединены

также потенциалозадающие переменные резисторы 15 и 16, подключенные одним концом к общей щине, а вторым - к выходу источника 17 опорного напряжения, соединенного одним из выходов с датчиками 3 напряжений отрицательной полярности, дифференциальным усилителем 14 и блоком 18 коммутации, ко входу которого через стабилитрон 19 подключен выход первого помехогасящего блока 20, а к выходу, через

второй помехогасящий блок 21 - разделительный диод 22, соединенный анодом с выходом блока 5 выделения минимального напряжения положительной полярности, выход которого подключен квыходу 23 ячейки 24 памяти, соединенной вторым выходом 25 со входом ячейки 26 индикации, по питанию подключенной к источнику 17 опорного напряжения, соединенного также с ячейкой 24 памяти, блок 27 выделения максимальной переменной составляющей,

входами подключенный к выходам датчиков 28 пульсаций, входы которых соединены с выходами контролируемых вторичных источников питания 1. Кроме того, устройство включает две оптронные пары 29 и 30, блок 31 задержки включения и блок 32 оптронной

развязки, причем исполнительный элемент первой оптронной пары 29 включен между выходом дифференциального усилителя 14 и входом первого помехогасящего блока 20, а исполнительный элемент второй оптронной

пары 30 включен между входом ячейки 24 и выходом блока 27 выделения максимальной переменной составляющей, управляющие элементы оптронных пар 29 и 30 через блок 3 задержки включения подключены к выходу контролируемого источника 1. Оптронные пары 29 и 30 и блок 31 задержки включения предназначены для исключения ложного срабатывания защиты в момент включения. Ко входам контролируемых вторичных источников питания (стабилизаторов) подключены выходы блока 32 оптронной развязки, соединенного по питанию с источником 17 опорного напряжения, а входом - с выходом блока 18 коммутации, вход которого через разделительный диод 33 соединен анодом с выходом блока 9 выделения максимального токового сигнала. (Разделительный диод 33 предназначен для ограничения тока контролируемых стабилизаторов в начальный момент включения и отключения контролируемых стабилизаторов при превышении тока в процессе работы).

Устройство защиты вторичных источников питания работает следующим образом.

До включения контролируемых источников питания на источник 17 опорного напряжения поступает напряжение от дежурного источника питания. Источник 17 опорного

напряжения в свою очередь выдает все необходимые питающие напряжения на элементы 14, 15, 16, 18, 32, 24, 26 и 3 устройства защиты, устанавливая их в исходное состояние, при этом на выходе блока 18 коммутации устанавливается высокий потенциал, а оптронные пары блока 32 оптронной развязки находятся в непроводящем состоянии и не воздействуют на входы контролируемых источников.

Оптронные пары 29 и 30 в это время не включены, их исполнительные элементы находятся в непроводящем состоянии и не пропускают на вход блока 18 коммутации сигналы об отклонении выходных параметров контролируемых источников за нормы ТУ. (Защита по минимальному напряжению не срабатывает, хотя на выходе контролируемых источников напряжение равно нулю). В исходном состоянии ячейка 24 памяти имеет на выходах 23 и 25 высокий потенциал и не воздействует на вход 12 дифференциального усилителя 14 и вход ячейки 26 индикации.

При включении контролируемых источников 1 питания в них в момент включения через проходные силовые элементы (транаисторы, диоды) при отсутствии ограничения развиваются токи, намного превышающие номинальные. Но указанного явления не происходит вследствие того, что сигнал рассогласования, поступающий с датчиков 8 тока, через блок 9 выделения максимального токового сигнала и разделительный диод 33 приходит на вход блока 18 коммутации и переводит последний в состояние, при котором сигнал на его выходе падает, что вызывает срабатывание оптронных пар блока 32 оптронной развязки, и в свою очередь приводит к запиранию силовых проходных транзисторов контролируемых источников и, следовательно, к ограничению тока контролируемых источников в момент включения. Оптронные пары 29 и 30 в момент включения не включены и управляемые ими цепи разомкнуты, вследствие чего происходит ограничение тока включения без ложного срабатывания устройства защиты. Включение оптронных пар 29 и 30 происходит по окончании переходных процессов, протекающих в контролируемых источниках питания в момент включения. Время задержки включения оптронных пар определяется временем появления на входе одного из контролируемых источников 1 номинального первичного (не преобразованного) напряжения и блоком 31 задержки включения. За время, определяемое блоком 31 задержки включения, дифференциальный усилитель 14 устанавливается в исходное состояние потенцналозадающими резисторами 15 и 16, при этом на выходе дифференциального усилителя устанавливается потенциал, не при

водящий при включении оптронных пар 29 и 30 к срабатыванию защиты.

По окончании момента включения происходит включение оптронных пар 29 и 30, их управляемые элементы переходят в проводящее состояние, разрещая прохождение сигналов, имеющих отклонения от норм ТУ, на вход блока 18 коммутации, что приводит к срабатыванию защиты и отключению контролируемых источников питания. Устройство защиты при этом переходит из режима ограничения в дискретный режим отключения за счет образования из элементов 10, 14, 29, 20, 19, 18, 21 и 22 дополнительной ячейки памяти, которая поддерживает на выходе блока 18 коммутации низщий потенциал до снятия первичной сети с контролируемых источников питания.

В установившемся режиме (по окончании момента включения) работа устройства защиты по контролю величины пульсаций выходного напряжения происходит следующим образом. При превышении на выходе одного из контролируемых источников величины переменной составляющей (пульсаций) срабатывает один из датчиков 28 пульсаций и на выходе блока 27 выделения максимальной переменной составляющей появляется сигнал, который через управляемый элемент оптронной пары 30 переводит ячейку 24 памяти в противоположное исходному состояние. Ячейка 24 памяти запоминает сигнал о наличии превыщения пульсаций норм ТУ и выдает на вход 12 дифференциального усилителя 14 сигнал превышения норм ТУ. Ячейка памяти, образованная элементами 10 14, 29, 20, 19, 18, 21 и 22, срабатывает и выдает на вход блока 32 оптронной развязки сигнал на отключение источников. Аналогично происходит работа устройства защиты при поступлении на ее вход сигнала ухода выходного напряжения за пределы норм ТУ, при этом срабатывают один из источников напряжений 2 и 3 и один из блоков выделения максимального 4 и 6 или минимального 5 и 7 выходного напряжения. При срабатывании ячейки 24 памяти происходит срабатывание ячейки 26 индикации, что свидетельствует о превышении допустимых норм пульсаций выходного напряжения контролируемых источников. Срабатывание устройства защиты по току в этом режиме происходит иначе. Сигнал токовой перегрузки выделяется датчиками 8 тока и через датчик 9 выделения максимального токового сигнала и разделительный диод 33 поступает не на вход дифференциального усилителя 14, а на вход блока 18 коммутации, вызывая его срабатывание. На выходе блока 18 коммутации появляется низший потенциал, приводящий к срабатыванию устройства защиты и отключению контролируемых источников питания.