Многоканальная стабилизирующая система электропитания

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для элекропитания радиоэлектронной аппаратуры . Цель изобретения - повышение качества стабилизации за счет повышения эффективности адаптивного слежения за выходными напряжениями каналов путем выбора в данный интервал времени, определяемый периодом опроса каналов с учетом потребления нагрузок. Введены блок вычисления, коммутатор напряжения, коммутатор тока, блок элементов И, блок делителей напряжения, блок датчиков тока. Блок вычисления позволяет количественно определить потребляемую энергию по каналам , рассчитать оптимальный вариант работы . 2 з.и. ф-лы, 4 ил. € (Л е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (5И 4 б 05 F 1/577

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4208186/24-0? (22) 12.03.87 (46) 15.12.88. Бюл. № 46 (71) Курское производственное объединение

«Счетмаш» (72) А. Ф. Рыбочкин, С. М. Пономарев и Н. А. Новосельцев (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1234933, кл. G 05 F 1/56, 1986.

Авторское свидетельство СССР № 1233128, кл. G 05 F 1/56, 1986.

„„SU„„1444736 (54) МНОГОКАНАЛЬНАЯ СТАБИЛ ИЗИРУ1ОЩАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для элекропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения — повышение качества стабилизации за счет повышения эффективности адаптивного слежения за выходными напряжениями каналов путем выбора в данный интервал времени, определяемый периодом опроса каналов с учетом потребления нагрузок. Введены блок вычисления, коммутатор напряжения, коммутатор тока, блок элементов И, блок делителей напряжения, блок датчиков тока.

Блок вычисления позволяет количественно определить потребляемую энергию по каналам, рассчитать оптимальный вариант работы. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1444736

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания узлов автоматики, вычис лительной и измерительной техники и средств связи.

Целью изобретения является улучшение качества стабилизации за счет повышения эффективности адаптивного слежения за выходными напряжениями каналов путем выбора в данный интервал времени, определяемый периодом опроса каналов с учетом потребления нагрузок.

На фиг. 1 изображена структурная схема многоканальной стабилизирующей системы электропитания; на фиг. 2 (а, б, в, г)— схема коммутирующего блока вычисления; на фиг. 3 (а, б) — схема коммутирующего блока напряжения; на фиг. 4 — схема коммутирующего блока тока.

Многоканальная стабилизирующая система электропитания (фиг. 1) содержит входной выпрямитель !, вспомогательный блок 2 электропитания, схему 3 формирования начальной установки (НУ), блок 4 регулирующих ключей, блок 5 трансформаторов, блок 6 выходных выпрямителей с накопителями, блок 7 токовых датчиков, тактовый генератор 8, блок 9 элементов И, регистр 10, блок 11 вычисления, компаратор 12, источник 13 опорного напряжения, коммутируюший блок 14 напряжения, коммутирующий блок 15 тока, блок 16 делителей напряжения, высокочастотный генератор 17 импульсов опроса, информационный выход 18 блока канальных напряжений, выход 19 сигналов управления коммути рующего блока напряжения, вход 20 адреса канала коммутирующего блока напряжения, выход 21 кодов измеренных токов коммутирующего блока тока, выход 22 строба коммутирующего блока тока, вход 23 тактирующих сигналов, вход 24 установки коммутирующего блока напряжения, вход 25 разрешения измерения коммутирующего блока тока, вход 26 адреса выбора канала тока коммутирующего блока тока, шину

27 начальной установки, шину 28 сигналов управления регулирующими ключами, шину

29 канальных напряжений, шину 30 канальных токов.

Блок ll вычисления (фиг. 2) содержит генератор 31 фаз, (микросхема

КР580ГФ24) микропроцессор 32, шесть резисторов 33 — 38, два элемента 39 и 40

И вЂ” НЕ, элемент 41 И, два элемента 42 и 43 НЕ, дешифратор 44, пять шинных формирователей 45 — 49, кварцевый резонатор 50, схему 51 формирования начальной установки, системный контроллер и шинный формирователь 52, оперативные запоминаюшие устройства (ОЗУ) 53 и 54, два счетчика 55 и 56 D-триггер 57, постоянное запоминающее устройство 58, оперативно запоминающее устройство 59 адресов каналов напряжения.

Коммутирующий блок 14 напряжения (фиг. 3) содержит счетчик 60, два шинных формирователя 61 и 62, дешифратор 63, коммутатор 64 каналов, четыре резистора

65 — 68, элемент 69 НЕ. Коммутирующий блок 15 тока (фиг. 4) содержит аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 70, четыре резистора 71 — 74, усилитель 75, элемент

76 НЕ, элемент 77 И-НЕ, коммутатор каналов токов.

Многоканальная стабилизирующая система электропитания работает следующим образом.

При включении напряжения сети на выходе вспомогательного источника 2 электропитания появляются напряжения, которые запитывают тактовый генератор 8, коммутирующие блоки 14 напряжения и 15 тока, блок 11 вычисления, регистр 10, блок 9 элементов И, компаратор 12, источник 13 опорного напряжения. Схема 3 формирова20 ния НУ вырабатывает сигнал НУ, который устанавливает в исходное состояние регистр

10 и блок 11 вычисления. Блок 11 вычисления выдает режим работы по кольцу для коммутирующего блока 14 напряжения и коммутирующего блока 15 тока. Запитанный тактовый генератор 8 работает с частотой преобразования, которая определяется из частотных возможностей блока 4 регулирующих ключей и блока 5 трансформаторов. Запитанный высокочастотный

30 генератор 17 импульсов опроса определяет последовательное подключение каналов коммутирующих блоков 14 напряжения и 15 тока. Частота высокочастотного генератора

17 импульсов опроса определяется быстродействием (фиг. 4) счетчиков 55 и 56

3 и ОЗУ блока 11 вычисления и коммутирующих блоков 14 напряжения и 15 тока.

В момент включения системы электропитания на выходах регистра 10 высокие

«единичные» уровни. В этот момент с выхода входного выпрямителя 1 разнополяр40 ное напряжение поступает на объединенные положительные и отрицательные входы блока 4 регулирующих ключей. С выходов блока 9 элементов И через шину 28 сигналов управления регулирующих ключей на

45 управляющие входы блока.4 регулирующих ключей поступают импульсы с частотой преобразования, имеющие максимальную дл ител ьность. С выходов регулирующих ключей 4 силовые импульсы преобразования поступают через блок 5 трансформаgQ торов в блок 6 выходных выпрямителей с накопителями. В накопителях блока 6 происходит накапливание энергии каждого из каналов системы электропитания. Во время включения системы элекропитания коммутирующий блок 14 напряжения пос5S ледовательно подает напряжения через информационный выход 18 канальных напряжений на один из входов компаратора !2.

Поступаюшие напряжения сравниваются с

1444736

3 напряжением источника 13 опорного напряжения 13. Во время переходного процесса компаратор 12 находится в высоком «единичном» уровне. Это позволяет удерживать на выходах регистра 10 высокие «единичные» уровни. С выходов блока 9 элементов И управляющие сигналы имеют максимальную энергию, что позволяет быстрее установить в каналах номинальный установившийся режим напряжений питания.

Коммутирующий блок 15 тока последовательно опрашивает напряжения с токовых датчиков 7, изменяет их и выдает коды измеренных токов на выход 21 коммутирующего блока 15 тока. На выход 22 коммутируюгцего блока 15 тока поступает сигнал строба, запрещающий работу блока

11 вычисления на время измерения коммутирующим блоком 15 тока. Блок делителей напряжения служит для приведения напряжений каналов к одному определенному значению. Блок 11 вычисления принимает коды измеренных токов с коммутирующего блока 15 тока. Полученная информация о токах каналов обрабатывается блоком 11 вычисления, который выдает коды адресов каналов коммутирующего блгка 14 напряжения, подключает каналы напряжения к компаратору 12 в последовательности, определяемой блоком 11 вычисления. Коммутирующий блок 15 тока всегда работает в режиме по кольцу с переменной скоростью, определяемой блоком 1 вычисления.

Блок 1! вычисления (фиг. 2) работает следующим образом.

В момент включения многоканальной стабилизирующей системы электропитания сигнал 27 НУ через схему 51 формирования сигнала поступает íà RESET генератора 31 фаз. Сигнал НУ имеет высокий

«единичный» импульс. На выходе RESET генератора 31 фаз вырабатывается сигнал установки (высокий «единичный» импульс), который устанавливает микропроцессор 32 в исходное состояние. По выходам адреса микропроцессора 32 устанавливаются низкие «нулевые» уровни.

Выходы D81N, OtR устанавливаются в высокие «единичные» уровни. Вход READY устанавливается в низкий «нулевой» уровень.

На выходе 2Т формирователя 52 устанавливается низкий «нулевой» уровень, а остальные сигналы имеют высокие «единичные» уровни. Шинные формирователи 45 и 46 являются буферными каскадами для позышения нагрузочной способности по адресным шинам микропроцессора 32, На выходах старших разрядов адреса микропроцессора 32 установлены низкие «нулевые» уровни, которые поступают через формирователь 46 на адресные входы дешифратора 44. Работа дешифратора 44 разрешена сигналом 2Т с выхода формирователя 52, на первой выходной шине дешифратора 44

35 I

55 устанавливается низкий «нулевой» уровень, который разрешает считывание с ПЗУ 58 по входу ВМ. На вход ЧТ ПЗУ58 низкий

«нулевой» уровень поступает с выхода 2Т формирователя 52, от ПЗУ 45 считывается по нулевому адресу информация г шнн данных. Тяк как на выходы DB IN, O R имеются высокие «единичные» уровни, формирователь пропустит коды данных ПЗУ 58 на входы данных микропроцессора 32. Сигнал установки RESFT с выхода генератора

31 фаз поступает через элемент 43 на

R-вход D-триггера 57, устанавливая его в низкий «нулевой» уровень, который поступает на входы включения шинных формирователей 48, 49 и на выход блока 11 вычисления. С выхода элемента 43 высокий

«единичный» уровень поступает на вход ьключения шинного формирователя 47.

Шинные формирователи 48 и 49 включаются, я шинный формирователь 47 выключается. Низкий «нулевой» уровень с выхода

D-триггера 57 поступает через элемент

32 «И-HF» на установочные входы счетчиков 55 и 56, выходы счетчиков устанавливаются в низкие «нулевые» уровни.

ОЗУ 53 и 59 заблокированы. После выработки сигналя RESET микропроцессор 32 начинает обрабять гать поступающие данные по шине данных через формирователь 52 с ПЗУ 58, в котором находятся коды программы.

Коммутирующий блок 14 напряжения работает следующим образом.

После включения многоканальной стабилизирующей системы электропитания и запитывания коммутирующего блока 14 напряжсния на канальные входы коммутатора поступают напряжения через шину канальных напряжений с выходов блока 16 делителей напряжений.

На вход 24 установки коммутирующего блока напряжения поступает с блока 1! вычисления низкий нулевой уровень. Шинный формирователь 62 закрывается. Информационные шины шинного формирователя 62 переходят в высоконпедансное состояние и не влияют на работу прохождения кодов по шине адреса управления коммутатором по кольцу. Шинный формирователь 61 открывается, счетчик 60 ранее по высокому уровню на установочных входах был установлен в исходное «нулевое» состояние. На вход 23 поступают тактовые импульсы с высокочастотного генератора 17 импульсов опроса. Счетчик 60 начинает считать, выдавая коды через шинный формирователь 61 в шину на адресные входы коммутатора 64, который подключает канальные напряжения по кольцу.

Как только на вход 24 установки коммутирующего блока напряжения поступит высокий «единичный» у ровень, счетчик 60 останавливает счет, шинный формирователь

61 переходит в высокоимпедансное состоя1444736

Формула изобретения ние. Шинный формирователь 62 начинает пропускать коды с входа 20 адреса канала коммутирующего блока напряжения, которые поступают с блока 11 вычисления.

Коммутатор 64 начинает подключать каналы напряжения, которые вычислил блок 11 вычисления.

Коммутирующий блок 15 тока (фиг. 4) работает следующим образом.

После включения многоканальной стабилизирующей системы элекропитания и запитывания коммутирующего блока 15 тока на канальные входы коммутатора 93 поступают напряжения с блока 7 токовых датчиков. Блок 11 вычисления выдает коды адресов на вход 26 адреса выбора канала тока. На вход 25 разрешения измеренеия с блока !1 вычисления сигнал низкого нулевого уровня разрешает работу коммутирующего блока !5 тока. С канального выхода коммутатора 78 поступает напряжение на вход усилителя 75. Усиленное напряжение поступает на измерительный вход аналогоцифрового преобразователя 70.

Усилитель 75 необходим для того, чтобы уменьшить сопротивления токовых датчиков блока 7. Особенно это важно при больших токах каналов. Сигнал разрешения работы поступает на вход ГАШ аналогоцифрового преобразователя 70, на вход элемента 76 НЕ на вход коммутатора 78.

Аналого-цифровой преобразователь 70 проводит измерение напряжения подключенного канала. Когда осуществляется измерение, на выходе элемента 77 И-НЕ устанавливается низкий «нулевой» уровень, который поступает на выход 22 строба, который блокирует работу блока 11 вычисления. Через некоторое время, определяемое временем преобразования аналого-цифрового преобразователя 70, появляется сигнал ГОТ низкого «нулевого» уровня, а на разрядных выходах выдается код измеренного тока, который поступает на выход 21 измеренных токов. Блок 31 вычисления в это время разблокирован и принимает измеренный цифровой код тока канала.

Как только сигнал низкого «нулевого» уровня на выходе «ГОТ» перейдет в высокий «единичный» уровень, разрядные выходы АЦП 70 установятся в высокоимпедансное состояние. Вход «О» АЦП является входом управления сдвигом нуля.

При заземлении этого входа АЦП принимает однополярные аналоговые сигналы. Вход

ЦI — цифровая земля, заземлена. Вход

Аl — аналоговая земля, соединен с землей через резисторы 71 и 72. С помощью резистора 72 осуществляют установку погрешности ALIH-++-1/2 М3Р (младшего значащего разрядa!.

Таким образом, по сравнению с известными системами электропитания повышение стабилизации достигается за счет повыше10

55 ния эффективности адаптивного слежения за выходными каналами напряжения.

Введение блока вычисления позволяет количественно определить потребляемую энергию по каналам, рассчитать оптимальный вариант работы многоканальной стабилизированной системы питания. При рассчитанном оптимальном варианте общий компаратор 12 подключается к каналам с учетом потребления нагрузок. Количество нуждающихся каналов в повышенной стабилизации определяет блок вычисления 11, а остальные каналы подключаются реже.

1. Многоканальная стабилизирующая система электропитания, содержащая высокочастотный генератор импульсов опроса, блок выходных выпрямителей с накопителями, блок трансформаторов, регистр, схему формирования начальной установки, источник опорного напряжения, компаратор, тактовый генератор, блок регулирующих ключей, входной выпрямитель, входы которого соединены с входными выводами, выходы регулирующих ключей объединены и соединены с первыми входами блока трансформаторов, а входы по полярности объединены и соединены с выходами входного выпрямителя, вторые входы блока трансформаторов объединены и соединены с третьим выходом входного выпрямителя, выходы блока трансформаторов соединены с входами блока выходных выпрямителей с накопительными элементами, первые выходы которых соединены с первыми выводами для подключения нагрузок, установочный вход регистра соединен с выходом схемы начальной установки, информационный вход регистра соединен с выходом компаратора, первый вход компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества стабилизации за счет повышения эффективности адаптивного слежения за выходными напряжениями каналов путем выбора в данный интервал времени, определяемый периодом опроса каналов с учетом потребления нагрузок, введены вспомогательный блок питания, блок вычисления, коммутирующий блок напряжения, коммутирующий блок тока, блок элементов

И, блок делителей напряжения, блок токовых датчиков, входы которых сединены с вторыми выходами блока выходных выпрямителей с накопителями, выходы токовых датчиков соединены с вторыми выводами для подключения нагрузок, информационные выходы токовых датчиков соединены с канальными входами тока коммутирующего блока тока, первый выход кодов измеренных токов коммутирующего блока тока соединен с первым входом кодов измеренных токов блока вычисления, второй выход

1444?36 строоа коммутирующего блока тока соединен с вторым стробируюшим входом блока вычисления, первый выход блока вычисления соединен с входом разрешения измерения коммутирующего блока тока, второй выход адреса канала тока блока вычисления соединен с входом адреса канала тока коммутирующего блока тока, канальные выходы напряжений с вторых выходов блока выходных выпрямителей с накопителями соединены с канальными входами блока делителей напряжения, выходы которого по числу каналов соединены с канальными входами коммутирующего блока напряжения, первый информационный выход которого соединен с информационным входом компаратора, второй выход сигналов управления коммутируюшего блока напряжения соединен с входом управления регистра, третий выход установки блока вычисления соединен с установочным входом коммутируюшего блока напряжения, четвертый 20 выход адреса канала напряжения блока вычисления соединен с входом адреса канала коммутирующего блока напряжения, выход высокочастотного генератора импульсов onроса соединен с тактирующим входом коммутируюшего блока напряжения и с тактируюшим входом блока вычисления, установочный вход блока вычисления соединен с выходом схемы начальной установки, вход которой соединен с одним из выходов вспомогательного блока питания, первый выход тактового генератора соединен с первыми входами нечетных элементов И, второй выход тактового генератора соединен с первыми входами четных элементов И, вторые входы четных и нечетных элементов Vi попарно объединены и соединены с выходами регистра, выходы элементов И соединены с управляюшими входами регулируюших ключей, выходы вспомогательного блока питания подключены к шинам питания тактового генератора, блока вычисления, коммутирующих блоков напряжения 4О и тока, компаратора, регистра, блока элементов И, высокочастотного генератора источника опорного напряжения, импульсов опроса, а входы вспомогательного блока питания соединены с входными выводами.

2, Система по п. 1, отличающаяся тем, что коммутирующий блок напряжения включает в себя счетчик, два шинных формирователя, дешифратор, четыре резистора, элемент НЕ, коммутатор, канальные входы которого являются канальными входами коммутируюшего блока напряжения, D-вход коммутатора заземлен, Vl- и С2-входы коммутатора объединены и являются тактируюшим входом коммутирующего блока напряжения, который соединен с первым счетным входом счетчика, второй вход счетчика соединен со старшим разрядным выходом счетчика, выходы счетчика соединены с входами первого шинного формирователя, установочные входы счетчика, первого шинного формирователя, элемента

НЕ объединены и являются шиной установки коммутирующего блока напряжения

TF, выходы первого шинного формирователя, выходы второго шинного формирователя поразрядно объединены и соединены по соответствуюшим разрядам с входами дешифратора и адресным входом коммутатора, стробируюший вход дешифратора заземлен, выходы дешифратора через шину являются выходом сигналов управления коммутирующего блока напряжения, выход элемента HE соединен с ДЕ-входом второго шинного формирователя, первый выход коммутатора соединен с Cl-входом коммутатора, второй канальный выход коммутатора является информационным выходом канальных напряжений коммутирующего блока напряжения, входы второго шинного формирователя являются входом адреса канала коммутируюшего блока напряжения.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что коммутирующий блок тока зключзет в себя коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, усилитель, четыре резистора, элемент HF, двухвходовый элемент Н-НЕ, канальные входы коммутатора являются канальными входами коммутирующего блока тока, первый выход коммутатора соединен с Cl-входом коммутатора, D-вход коммутатора заземлен, Vl- и С2-входы коммутатора соединены с входом элемента HE. c входом разрешения измерения «ГАШ» аналого-цифрового преобразователя, и являютгч входом разрешения измерения коммутирующего блока тока, адресный вход коммутатора является входом адреса выбора канала тока коммутируюшего блока, второй канальный выход коммутатора соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом измеряемых напряжений аналого-цифрового преобразователя, выход конца измерения соединен с первым входом элемента И-НЕ, выход элемента HE соединен с вторым входом элемента И-НЕ, входы «0» и «И» аналого-цифрового преобразователя заземлены, восьмиразрядный выход аналого-цифрового преобразователя является выходом кодов измеренных токов коммутирующего блока тока, выход элемента И-НЕ является выходом строба коммутирующего блока тока.

1444736

1444736

1444736

1444736

1444736

1444736

Составитель В. Костиков

Редактор H. Горват Техред И. Верее Корректор Э. Лончакова

Заказ 6480/46 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4