Резервированное устройство для стабилизации постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания аппаратуры проводной связи. Известен резервированный источник постоянного тока, содержащий параллельно включенные стабилизаторы напряжения, включающие в себя регулиру ющий элемент, датчики тока, каждый из которых подключен к входу регулирующего элемента 1. Однако это устройство не выполняет поставленной задачи, а именно ста билизации тока потребляемого от источника постоянного напряжения. Известно устройство для стабилиза ции постоянного тока, содержащее основной и резервный стабилизаторы тока, каждый из которых включает в себ датчик тока, включенный в шину питания и соединенный с входом элемента срайнения, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего органа, включенного между двумя шинами питания 2. Недостаток этого устройства заключается в его низкой надежности, обусловленной повышенной рассеиваемой мощностью в аварийных режимах. Цель изoбpeteния - повышение надежности устройства. Поставленная цель достигается тем, что регулирующий орган выполнен в виде двух усилительных элементов и балластного резистора, включенных последовательно, причем первый усилительный элемент входом соединен с управляющим входом регулирующего органа, а вход второго - с средней точ кой введенного резистивного делителя один конец которого подключен к точке соединения балластного резистора с вторым усилительным элементом, а второй конец - с одной из шин питания, кроме того точка соединения балластного резистора и второго усилительного элемента основного и резервного стабилизаторов через введенные -диоды соединены с входом введенного первого порогового элемента, выходом соединенного с входом введенного ключевого элемента, выход которого в свою очередь, через дополнительно введенные диоды подключен параллельно входам усилительных элементов основного стабилизатора, причем выход элемента сравнения резервного стабилизатора соединен с вхрдом введенного усилителя постоянного элемента, выход которого подключен ко входу первого порогового элемента и через введенный пусковой конденсатор соединен с шиной питания, общей с 5 ластными резисторами регулирующих органов. На чертеже представлена схема пре лагаемого устройства. Устройство содержит два (основной 1 и резервный 2) последовательно включенных стабилизатора, каждый из которых содержит последовательно с нагрузкой (не показана) датчик 3 тока , соединенный с входом элемента сравнения, регулирующий элемент, состоящий из первого 5 и второго 6 уси лительного элементов (например, тран зисторов), балластного резистора 7, резистивного делителя напряжения 8, 9. Выход элемента сравнения Ц соединен с входом первого усилительного элемента 5. Вход второго усилительного элемента 6 соединен с средней точкой резистивного делителя 8, 9. Выводы вторых усилительных элементов 6 (общие с выводами нагрузочных резисторов 7) подключены через развязывающие диоды 10, 11 с входом перво го порогового элемента 12, выходом соединенного с входом ключевого элемента 13, выходная цепь которого включена через диоды 1, 15 параллел но входам усилительных элементов 5, 6 основного устройства стабилизации Входные клеммы 16, 17 служат для под ключения к источнику питания (не показан), а клеммы 18, 19 - для подклю чения потребителя (нагрузки). Выход элемента k сравнения резервного стабилизатора 2 соединен с входом допол нительно-введенного усилителя 20 постоянного тока, выходом соединенного с входом второго дополнительно, введе ного порогового элемента 21, выходны выводы которого подключены к входным выводам первого порогового элемента 12. Вход первого порогового элемента 12 соединен, кроме того, через пусковой конденсатор 22 с цепью электропитания общей с нагрузочными резисторами регулирующих элементов. Устройство работает следующим образом. Постоянное напряжение от источника питания клеммы 16, 17) поступает на нагрузку (клеммы 18, 19). Ток нагрузки и регулирующего элемента (усилительные элементы 5, 6, резистор 7) основного стабилизатора 1 протекает через датчик 3 (резистор) тока. Уменьшение (увеличение) тока нагрузки приводит к уменьшению (увеличению) напряжения датчика 3 тока, увеличению (уменьшению) выходного тока элемента сравнения, увеличению (уменьшению) тока регулирующего элемента (усилительные элементы 5, 6, резистор 7) основного стабилизатора 1. Таким образом, ток, протекающий через датчик 3 тока (потребляемый от источника входного напряжения) стабилизируется при изменениях тока нагрузки и величина этого тока равна сумме максимального значения тока нагрузки -и начального тока регулирующего элемента (усилительные элементы 5, 6, резистор 7) основного стабилизатора 1. Через регулирующий элемент (усилительные элементы 5, 6, резистор 7) резервного стабилизатора 2 протекает только начальный ток. Резервный стабилизатор 2 работает в облегченном режиме. Следовательно ток, потребляемый от источника питания незначительно превышает максимальное значение тока нагрузкиj, так как потребление тока схемой и начальные токи регулирующих элементов невелики. Падение напряжения на датчиках тока 3 также мало и величина напряжения источника питания (на клеммах 1б, 17) практически сохраняется на нагрузке (клеммы 18, 19). Этим обеспечивается стабильность потребляемого от источника питания тока, при изменениях тока нагрузки, и минимальные дополнительные потери мощности. Через входную цепь усилителя 20 постоянного тока протекает выходной ток элемента сравнения, при котором выходной сигнал усилителя 20 обеспечивает выключенное состояние порогового элемента 21.

В случае отказа в основном стабилизаторе 1, вызывающего отказ типа короткое замыкание регулирующего элемента (усилительные элементы 5, 6 ток регулирующего элемента резко воз растает. При наличии тока нагрузки, выходной ток элемента k сравнения и входной ток усилителя 20 постоянного тока спадает до нуля, а выходной сигнал усилителя 20 не достаточен для удержания в выключенном состоянии порогового элемента 21, который включаясь шунтирует входную цепь порогового элемента 12, что приводит к выключению ключевого элемента 13 (например, электромагнитное реле), который замыкает (шунтирует) своей выходной цепью входы усилительных элементов 5, 6 регулирующего элемента основного стабилизатора 1. В этом случае, при наличии хотя бы одного исправного усилительного элемента (5 или 6), произойдет отключение основного стабилизатора. В резервном стабилизаторе 2 установится рабочее значение тока и он обеспечит стабилизацию потребляемого тока.

В случае отказа в резервном стаЬилизаторе Z, вызывающего отказ типа короткое замыкание регулирующего элемента (усилительные элементы 5, 6 напряжение, поступающее через диод 10 на вход порогового элемента 12 падает. В процессе регулирования (стабилизации потребляемого тока) изменяется напряжение, поступающее через диод 11 на вход порогового элемента 12, При достижении этим напряжением уровня срабатывания порогового элемента 12, выходной сигнал последнего вызывает выключение ключевого элемента 13 и, соответственно, отключение основного стабилизатора 1. . . Конденсатор 22 обеспечивает запуск устройства путем срабатывания порогового элемента 12 и ключевого элемента 13 за счет импуЛьса тока конденсатора 22 при подаче напряжения питания.

Во всех указанных аварийных режимах при срабатывании ключевого элемента 13 его выходной сигнал может производить отключение устройства (или его нагрузки).

Таким образом, в устройстве обеспечивается режим горячего.резервирований стабилизаторов, аварийное отключение, в случае выхода из строя резервного (или резервного и основного) стабилизатора, это снижает нагрузку на источник входного напряжения в аварийных ситуациях.

Формула изобретения Резервированное устройство для стабилизации постоянного тока, содержащее основной и резервный стабилизаторы постоянного тока, каждый из которых включает в себя датчик тока, включенный в шину питания и соединенный с входом элемента сравнения, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего органа, вклю.ченного между двумя шинами питания, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, регулирующий орган выполнен в виде двух усилительных элементов и балластного резистора, включенных последовательно, причем первый усилительный элемент входом соединен с управляющим входом регулирующего органа, а вход второго - с средней точкой введенного резистивного делителя, один конец которого подключен к точке соединения балластного резистора с вторым усилительным элементом, а второй конец - с одной из шин питания, кроме того точка соединения балластного резистора и второго усилительного элемента основного и резервного стабилизаторов через введенные диоды соединены.с входом введенного первого порогового элемента, выходом соединенного с входом введенного ключевого элемента, выход которого в свою очередь, через дополнительно введенные диоды подключен параллельно входам усилительных элементов основного стабилизатора, причем элемента сравнения резервного стабилизатора соединен с входом введенного усилителя постоянного тока, выходом соединенного с входом второго введенного порогового элемента, выход которого подключен к входу первого порогового элемента и ерез введенный пусковой конденсатор оединен с шиной питания, общей с . алластнУми резисторами регулирующих рганов.

Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 216052, кл. G 05 F 1/68, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР о заявке № 257 4776/2 -07,

л. G 05 F 1/56, 26.01.78.