Устройство питания постоянным током Советский патент 1982 года по МПК H02J9/00 

(54) УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ

1

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для электропитания устройств охранно-пожарной ситализации, asToXiaтики, телемеханики и вычислительной техники, т. е. в устройствах, не допускающих перебоя в электропитании.

Известно устройство питания нагрузки постоянным током, которюе содержит основной источник переменного тока, подключенный к нагрузкам через последовательно соединенные трансформатор, соответствующий мостовой выпрямитель и стабилизатор напряжения, преобразователь, подключенный через мостовые выпрямители к стабилизаторам напряжения, и резервный источник постоянного тока.

Устройство обеспечивает питание нагрузки постоянным током от основного источника переменного тока, а при выключении источника переменного тока или понижении его напряжения ниже допустимого значения питание нагрузок осуществляется от резервного источника постоянного тока 1.

Недостатком данного устройства является то, что при питании нагрузок от основного

источника переме1шого тока постояшго включен преобразователь, который потребляет энергию от резервного источника постоянного тока. Кроме того, отсутствует контроль перехода питания нагрузок с основного источника переменного тока на питание от резервного источника постоянного тока.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство питания нагрузки постоянным Q ТОКОМ, содержащее силовой трансформатор, выходные обмотки которого подключены соответственно к первому и второму мостовым выпрямителям, первый и второй выходы первого мостового выпрямителя соединены с ,5 входами стабилизатора, резервный источник постоянного тока, элемент управления,соединенный выходом с )Т1равляющим входом преобразователя, выход которого через третий мостовой выпрямитель подключен к входу 20 стабилизатора. Устройство обеспечивает питание нагрузки постоянным током от основного источника переменного тока, а при вьп лючеиии источника переменного тока или понижении его напряжения ниже допустимого значения питание нагрузок осуществляется от резервного источника постоянного тока (аккумуляторной батареи) (2. Однако в известном устройстве необходимо постоянно производить контроль заряда резервного источника питания, так как он непрерывно разряжается через первый транзисторный ключ элемента управления, периодически отключать его от устройства для заряда и подключать заряженный с целью обеспечения бесперебойного питания нагрузки постоянным , током, что увеличивает затраты на обслуживан и снижает надежность устройства. Цель изобретения - повышение надежности устройства путем обеспечения автоматического заряда резервного истогиика при питании нагрузки от источника переменного тока. Поставленная цель достигается: тем, что в устройство, содержащее силовой трансформатор выходные обмотки которого подключены соот ветственно к первому и второму выпрямителя первый и второй первого мостового выпрямителя соединены с входами стабилизатора, резервный истошшк Постоянного тока, элемент управления, соединенный выходом с управляющим входом преобразователя, выход которого через третий мостовой выпрямитель подключен к входу стабилизатора, введены элемент сравнеьшя-и формирователь тока, входы которых подключены к первому входу второго мостового выпрямителя, а выход элемента сравнения соединен с входом элемента управления,-выход формирователя тока подключен к плюсовой шине резервного источ ника питания и преобразователю, второй выхо . первого вьшрямителя соединен со вторыми вы ходами второго и третьего выпрямителей, а также с общими щинами элемента сравнения, преобразователя и элемента управления и минусовой щиной резервного источника постоян кого тока, плюсовой выход стабилизатора под ключен к плюсовой шине элемента сравнения и элемента управления. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная элек .трическая схема устройства. Устройство включает силовой трансформа:тор 1,. мостовые выпрямители 2-4, стабилизатор 5 напряжения, резервный источник 6 постоянного тока, элемент 7 управления, преобра зователь 8, элемент 9 сравнения и формирователь 10 тока. Выходные обмотки силового трансформатора подключены соответственно к мостовым вьщрямителям 2 и 3. Вьисод мостогового выпрямителя 2 соединен с входом стабилизатора 5, а выход вьшрямителя 3 подключен к входу элемента 9 сравнения, собранному на транзисторах 11 и 12,ифор- мирователю. Ю тока, собранному на транзисторах 13 и 14. Выход элемента 9 сравнения соединен с входом элемента 7 управления, который построен на транзисторных ключах 15-18. Коллекторы транзисторных ключей 17 и 18 элемента 7 управления подключены к базам Транзисторов 19 и 20 преобразователя 8. Выходная обмотка трансформатора 21 преобразователя 8 соединена с мостовым выпрямителем 4, выход которого подключен к входу стабилизатора 5 параллельно мостовому вьшрямителю 2. При подключении к клеммам 22 . И 23 основного источника переменного тока со вторичных обмоток трансформатора 1 снимаются напряжения необходимых номинальных веЛичин, которые поступают на входы мостовых вьшрямителей 2 и 3. С выхода мостового выпрямителя 2 напряжение поступает на вход стабилизатора 5 и 71алее в нагрузку, подключенную к клеммам 24 и 25. Таким образом, нагрузка питается от основного источника переменного тока стабилизированным напряжением. С выхода стабилизатора 5 напряжение поступает на элемент 7 и 9. Если напряжение основного источника переменного тока находится в заданных пределах, с выхода мостового выпрямителя 3 на вход элемента 9 сравнения поступает напряжение . необходимой величины, при которой транзистор 11 открыт, а транзистор 12 закрыт. В этом случае с элемента 9 Сравнения на вход элемента 7 управления сигнал не поступает и его транзисторньш ключ 15 закрыт, а транзисторные ключи 16-18 открыть. Так как коллекторы транзисторных кл1Ьчей 17 и 18 подключены соответственно к базам транзисторов 19 и 20 преобразователя 8, то в данный момент эти транзисторы закрыты и преобразователь 8 вьпслючен. Светодиод 26, включенный в коллекторную цепь транзисторного ключа 16 горит и сигнализирует о том, что питание нагрузки осуществляется от источника переменного тока, .подключенного к клеммам 22 и 23. С выхода выпрямителя 3 напряжение поступает также на формирователь 10 тока, транзисторы 13 и 14 которого находятся в таком режиме работах, при котором через формирователь Ю тока протекает ток заданной величины. Последовательно с формирователем 10 тока включены, соединенные в параллель, резервный источник 6 постоянного тока и преобразователь 8. Внутреннее сопротивление преобразователя, когда его транзисторы 19 и 20 выключены, в основном определяется величиной сопротивления резистора 27 смещения, так как ток смещения протекает через резистор 27, обмотки 28 и транзисторные ключи 17 и 18. Резистор 27 образует с формирователем 10 тока делитель напряжения, поступающего с выпрямителя 3. Этот делитель делит напряжение таким образом, что в точке 29 (при отключенном резервном -источнике) оно на определенную величину бол ше, чем номинальное напряженне резервного источника постоянного тока. 6. В результате этого при подключении резервного источника часть тока, протекающего через формирователь 10 тока поступает на резервный источник 6, производя его заряд. Следовательно, при питании нагрузки от источника переменного тока резервный источник б постоянного тока находи ся всегда в заряженном состоянии. При пропадании напряжения источника пере менного тока или понижении его ниже минимально допустимого значения на вход транзистора 11 элемента сравнения поступает напря жение ниже заданного уровня и транзистор 11 закрывается, а транзистор 12 открывается. С выхода транзистора 12 сигнал поступает на вход транзисторного ключа 15 элемента 7 упра ления. Транзисторный ключ 15 открывается и закрывается транзисторный ключ 16, который, в свою очередь, выключает светодиод 26 и закрывает транзисторные ключи 17 и 18. В результате этого. в базовые цепи транзисторов 19 и 20 преобразователя 8 поступает ток смещения. Транзисторы 19 и 20 открываются и внутреннее сопротивление преобразователягрезко уменьшается. В этом случае последовательно с формирователем 10 тока включено меньшее эквивалентное сопротивление. Напряжение в точке 29 понижается, преобразователь включается и потребляет энергию от резервного источника постоянного тока. На выходной обмотке трансформатора 21 преобразователя 8, подключенной к мостовому вьшрямителю 4, по является напряжение, котороес мостового выпрямителя 4 поступает на вход стабилизатора 5. Светодиод 30, подключенный к выходной обмотке трансформатора 21 преобразователя, включается и сигнализирует о том что питание нагрузки осуществляется от резервного источника постоянного тока. Когда в сети появляется напряжение переменного тока нормальной величины , на вход транзистора 11 элемента 9 сравнения поступает нормальный уровень напряжения, при котором транзистор 11 открывается, а транзистор Л 2 и транзисторный ключ 15 закрываются. Транзисторные ключи 16-18 при этом открываются, а транзисторы 19 и 20 закрываются и преобразователь 8 выключается. Его эквивалентное сопротивление примерно равно сопротивленшо 2 смещения и в точке 29 напряжение - выше напряжения резервного источника постоянного тока. В результате этого часть тока, протекающего через формирователь 10 тока, поступает на резервный источник 6, производя его заряд. Минимально допустимое значение нaпpяжe шя источника переменного тока, при котором происходит переключение нагрузки на питание от резервного источника постоянного тока, задается резистором 31 элемента 9 сравнения. Таким образом, введение в устрЬйство элемента сравнения и формирователя тока позволяет автоматически производа1ть заряд резервного источника и держать его постоянно в эa ряженном состоянии, повьпиая тем самым paботу устройства. Формула изобретения Устройство питания постоянным током, содержащее силовой трансформатор, выходные обмотки которого пс дключены соответственно к первому и второму мостовым выпрямителям, первый и второй выходы первого мостового выпрямителя соединены с входами стабилизатора, резервный источник постоянного тока, элемент управления, выход которого соединен с управляющим входом преобразователя, выход которого через третий мостовой выпрямитель подключен к входу стабилизатора, отличающееся тем, что, с целью повьпаения надежности устройства, в него введены элемент сравнения и формирователь тока, входы которых подключены к первому выходу второго мостового вьшрямнтеля, а выход элемента сравнигая соединён с входом элемента управления, выход формирователя тока подключен к плюсовой шине резервного источгопса питания и преобразователю, второй выход первого вьшрямителя соединен с вторыми выходами второго и третьего вьшрямителей, элементом сравнения, выходом преобразователя, входом элемента управления и минусовой шиной резервного источника постоянного тока, шпосовой выход стабилизатора подключен к плюсовой шине элемента равнения и;элемента утфавления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское сввдетельство СССР N 406248, кл. Н 02 J 9/00, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР N 753104, кл. G 05 F 1/56, 1978.

фиг.