Устройство для резервированного питания Советский патент 1981 года по МПК H02J9/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗЕРВИРОВАННОГО

1

Изобретение относится к источникам питания и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре, имеющей ограничение потребляемой мощности.

Известны резервированные источники питания с использованием ключевых элементов для переключения цепи нагрузки от основного стабилизатора напряжения при выходе его из стрОя к резервному. Так, например, известно устройство, содержащее источник питания, подключенный к входу двух стабилизаторов напряжения, выход первого из которых подключен к входу первой схемы сравнений напряжения, выход второго стабилизатора подключен к входу второй схемы сравйения напряжения. Выход первой схемы сравнения напряжения управляет первым ключом, отключающим цепь нагрузки от выхода первого стабилизатора напряжения при отказах- его компонентов и подключающим ее к выходу втйрого. стабилизатора напряжения. Выход второй схемы сравнения напряжения управляет вторым ключом, отключающик .цепь нагрузки от выхода второго стабилизатора напряжения при отказах его компонентов 1 . ПИТАНИЯ

Однако в этом устройстве оба ста- билизатора напряжения постоянно потребляют мощность от первичного источника питания, вырабатывая свой 5 ресурс. Это снижает нещежность и срок службы устройства в целом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее источник питания и три параллельные цепи, каждая из которых состоит из стабилизатора напряжения, выход которого подключен через схему сравнения напряжения к управляющему входу раз15 {«какающего электронного ключа, вк.гвоченного между выходом стабилизатора и нагрузкой, а вход каждого стабилизатора подключен через дополнительный размыкающий электронный ключ к

20 выходу источника питания. Управляющий вход каждого из размыкающих электронных ключей соединен с выходом cxeNH сравнения напряжения параллельной цепи (2.

25 Однако это устройство недостаточно надежно, так как .неисправность обоих стабилизаторов вызывает полный выход его из строя и в нем после появления неисправности восстановление номинального напряжения на нагрузке происходит с относительно большой задержкой;, обусловленной инерционностью не только электрон-, ных ключей, .но и, в значительной степени, временем выхода резервного стабилизатора на режим номинального напряжения.

Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение времени восстановления работоспособности при появлении неисправностей. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первичный источник питания и три параллельные цепи, каждая из которых состоит из стабилизатора напряжения, вход которого подключен через первый размыкающий электронный ключ к источнику питания,выход подключен к входу схемы сравнения напряжения и через другой размыкающий электронный ключ к нагрузке, введены три, по числу параллельных: цепей, элемента И и три логических элемента И-НЕ. Выход каждого элемента И подключен к управляющему входу первого размыкающего электронного ключа одной параллельной цепи, а каждый из двух его входов соединен с выходом схемы сравнения двух других параллельных цепей. Выход каждого элемента И-НЕ подключен к одному из трех входов двух других элементов И-НЕ и к управляющему входу второго размыкающего электронного ключа той из параллельных,цепей, выход схемы сравнения которой подключен к третьему входу этого же элемента И-НЕ.

На чертеже представлена блок-схема устройства для резервированного питания.

Предлагаемое устройство для резервированного питания.содержит источник 1 питания, размыкающие электронные ключи 2-7, стабилизаторы 8 10, схемы 11 - 13 сравнения, элементы И 14 - 16, элементы И-НЕ 17 - 19. Размыкающий электронный ключ 2 (3,4) включен между первичным источником 1 питания и входом стабилизатора 8 (9,10) напряжения. Выход стабилизатора 8 (9,10) подключен к входу схемы 11 (12,13) сравнения напряжения. Выход схемы 11 сравнения подключен к .одному из входов элементов И 15 и 16, выход схемы 12сравнения напряжения подключен к одному из входов элементов И 14 и 16, выход схемы 13 сравнения напряжения подключен к одному из входов элементов И 14 и 15. Выход схемы 11 (12,13) сравнения напряжения подключен к одному из входов элемента И-НЕ 17 (18,19). Управляющий вход электронного ключа 2 (3,4) соединен с выходом элемента И 14 (15,16). Управляющий вход электронного ключа 5 (6,7) соединен с выходом элемента И-НЕ 17 (18,19). Выход каждого из элементов И-НЕ 17 19 соединен с одним из входов двух других элементов И-НЕ 17 - 19.

Работа устройства резервированного питания осуществляется следующим образом.

Напряжение питания от источника питания через размыкающие ключи 2 4 поступает на стабилизаторы 8 - 10 Если величина напряжения на выходе каждого из стабилизаторов 8 - 10 не находится в допустимых пределах, то схемы 11 - 13 сравнения формируют сигнал О .

При этом на выходе каждого элемента И 14 - 16 формируется сигнал О, а на выходе каждого элемента И-НЕ 17 - 19 - сигнал Ч, что обеспечивает замкнутое состояние ключей 2 - 4 и разомкнутое ключей 5 7. Вследствие неидентичности характеристик элементов стабилизаторов 8 10 напряжения временные задержки между моментом поступления входного напряжения и моментами достижения выходными, напряжениями каждого из стабилизаторов требуемого уровня различны для стабилизаторов 8 - 10.

Если напряжение на выходе стабилизатора 8 раньше достигает требуемого .уровня, то на выходе схемл 11 сравнения вырабатывается сигнал , который поступает на вход элемента И-НЕ 17, элемент И-НЕ 17 при этом формирует на своем выходе сигнал О , который поступает на управляющий вход размыкающего электронного ключа 5. Ключ 5 при этом замыкается, подключая цепь нагрузки к выходу стабилизатора 8. Если вслед за стабилизатором 8 на выходе стабилизатора 9 напряжение также достигает требуемого уровня, то на выходе схемы 12 сравнения вырабатывается сигнал Ч. Элемент И 16 при этом формирует на своем выходе сигнал 1 , который поступает на управляющий вход электронного ключа 4. Ключ 4 при этом размыкается, отключая стабилизатор 10 от первичного источника питания. Таким образом, до тех пор, пока величина напряжения на выходе стабилизатора 8 находится в допустимых пределах, питание нагрузки осуществляется от первичного источника 1 питания через ключ 2, стабилизатор 8 и ключ 5/ при этом вход стабилизатора 9 подключен к первичному источнику питания за счет Замкнутого состояния ключа 3, а его вы-, ход ртк,лючен от нагрузки за счет разомкнутого состояния ключа 6, стабилизатор 10 напряжения обесточен за счет разомкнутого состояния ключа 4

В связи с тем, что под напряжением первичного источника 1 питания одновременно находятся стабилизаторы 8 и 9, то возникновение отказа в каждом из них равновероятно (если не учитывать нагруженный режим стабилизатора 8). Рассмотрим следующие два случая: 1.Напряжение на выходе стабилизатора 9 вышло за допустимые пределы. В этом случае на выходе схемы 1 сравнения и элемента И 16 вырабаты.вается сигнал О , что вызывает замыкание ключа 4 и подключение ста билизатора 10 к первичнсллу источнику питания. После достижения на выходе стабилизатора 10 требуемого уровня величины напряжения на выход схемы 13 сравнения и элемента И 15 вырабатывается сигнал 1 , которы вызывает размыкание ключа 3, тем са мым происходит обесточивание вышедшего из строя стабилизатора 9. При этом нагрузка продолжает запитывать ся от стабилизатора 8 через замкнутый клю ч 5. 2.Напряжение на выходе стабилизатора 8 вышло за допустимые пределы. В этом случае на выходе схемы 1 сравнения вырабатывается сигнал О который поступает на вход элемента И-НЕ 17 и на вход каждого элемента И 15 и 16. Элементы И-НЕ 17 при это формируют на своем выходе сигнал , который поступает на управляющий вход ключа 5 и на вход двух других элементов И-НЕ 18 и 19. При этом ключ 5 размыкается, отключая цепь нагрузки от выхода стабилизатора 8/ элемент И-НЕ 18 формирует н своем выходе сигнал 1 / который поступает на управляющий вход ключа 6 и переводит его в замкнутое состояние, определяющее подключение цепи нагрузки к стабилизатору 9, элемент И 16 формирует на своем выходе сигнал , который поступает на управлякиций вход ключа 4 и вы зывает его замыкание, т.е. подключе ние входа стабилизатора 10 к источнику 1 питания. По установлению на выходе стабилизатора 10 требуемого уровня напряжения, схема 13 сравнения вырабатывает сигнал , кото рый поступает на вход элемента И 14 Элемент И 14 формирует на своем выходе сигнал , который поступает на управляющий вход ключа 2. Ключ 2 при этом размыкается, отключая источник 1 питания от входа неисправного стабилизатора 8. Таким образом, на выходе устройства резервированного питания имеется напряжение, обусловленное работой одного из стабилизаторов напряжения. Второй стабилизатор при этом находится под напряжением первичного источника питания, но он отключен от цепи нагрузки. Третий стабилизатор отключен как по входу, так и по выходу. Таким образом, введение дополнительной пареллельнои цепи и трех элементов И, И-НЕ позволяет повысить надежность устройства в целом, так как устройство продолжает правильно функционировать после выхода из строя двух стабилизаторов, а также уменьшить время восстановления работоспособности устройства, так как после возникновения неисправности в стабилизаторе происходит переключение нагрузки на исправный стабилизатор, находящийся в это время под напряжением первичного источника питания и имеющий на своем выходе напряжение требуемого уровня. Т.е. время восстановления, в худшем случае, определяется быстродействием схемы И-НЕ и электронного ключа. Формула изобретения Устройство для резервированного питания, содержащее источник питания и три параллельные цепи, каждая из которых состоит из стабилизатора напряжения, вход которого подключен через первый размыкающий электройшлй ключ к источнику питания, выход подключен к входу схемл сравнения напряжения и через другой размыкающий электронный ключ к нагрузке, отличающееся тем, что, с целью повЕлиения надежности устройства и уменьшения времени восстановления работоспособности при появлении неисправностей, в него введены три, по числу параллельных цепей, элемента И и три элемента И-НЕ, выход каждого элемента И подключен к управляющему входу первого «размыкающего электронного ключа одной параллельной цепи, а каждый из двух -его входов соединен с выходом схемы сравнения двух других параллельных цепей, выход каждого элемента И-НЕ подключен к одному из трех входов двух других элементов И-НЕ и к управляющему входу второго размыкающего . электронного ключа той из параллельных цепей, выход схеьфл сравнения напряжения которой подключен к третьему входу этого же элемента И-НЕ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 3440492, л. 317-27, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР о заявке 2552805/24-07, л. Н 02 J 9/06, 1977.:

/4

If

/7

/

12

10

13

18

гл

- /ЛК нагрузке.