Система вторичного электропитания

 

Изобретение относится к электротехнике ,в частности, к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - сокращение времени запуска и повышение надежности работы в установившемся режиме. В систему входят канальные источники 1-3 постоянного напряжения, пусковой источник 4 постоянного напряжения, узел 5 поочередного включения источников, элемент 17 И, элементы 18-20 ИЛИ, коммутаторы с коммутирующими элементами 21-23, вспомогательными диодами 24-26 и накопительными конденсаторами 27-29, узел включения коммутаторов с включающими элементами 30-32, развязывающие диоды 33-35, блокирующие диоды 36,41, блок опорного напряжения с опорным стабилитроном 42 и балластным резистором 43, узел включения блока опорного напряжения с ключом 44 и реле, имеющим обмотку 45 и замыкающие контакты 46, 47, датчики 48-50 напряжения, блоки 51-53 сравнения. При пуске системы в работу поступления энергии в каждую из канальных нагрузок 55-57 осуществляется одновременно от одного из канальных источников 1-3 и пускового источника 4, а также от одного из накопительных конденсаторов 27-29, что повышает скорость вхождения системы в нормальное рабочее состояние. В установившемся режиме работы пусковой источник 4 обеспечивает резерв и автоматическое замещение любого из канальных источников 1-3, вышедшего из строя, а также подпитку нагрузок 55-57 при провалах напряжения на потребителях. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СВОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

Г ЕСПУБЛИК (g1) 4 G 05 F 1/577

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 07НРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4281263/24-07 (22) 13.07.87 (46) 07.04.89. Бюл. - 13 (72) А.Ю.Мовшович, А.П.Мокроусов, А.M.Ïóøêèí, и Г.В.Сучков (53) 621. 316. 722, 1 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1109723, кл. G 05 F 1/569, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1198503, кл . G 05 F 1/577, 1984.

„„SU„„1471185 А 1 (54) СИСТЕМА ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, Цель иэобретения— сокращение времени запуска и повышение надежности работы в установившемся режиме. В систему входят канальные источники 1-3 постоянного напряжения, пусковой источник 4 постоянного нап1471185 ряжения, узел 5 поочередного включения источников, элемент 17 И, элементы 18-20 ИЛИ, коммутаторы с коммутирующими элементами 21-23, вспомогательными диодами 24-26 и накопительными конденсаторами 27-29, узел включения коммутаторов с включающими элементами 30-32, развязывающие диоды

33-35, блокирующие диоды 36, 41, блок опорного напряжения с опорным стабилитроном 42 и балластным резистором

43, узел включения блока опорного напряжения с ключом 44 и реле, имею" щим обмотку 45 и замыкающие контакты

46, 47, датчики 48-50 напряжения, блоки 51-53 сравнения, При пуске сисИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации электроснабжения радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является сокращение времени запуска и повышение . надежности работы в установившемся режиме..

На фиг.1 представлена общая функ- 1Р циональная схема системы вторичного электропитания; на фиг.2 — функциональная схема узла поочередного включения источников, вариант.

Система содержит однополярные ка- 15 нальные источники 1-3 постоянного напряжения, пусковой источник 4 постоянного напряжения, узел 5 поочередного включения источников с вход" ными выводами 6-12 и выходными выво- 20 дами 13-16,, элемент И 17, элементы

ИЛИ 18-20, коммутаторы с транзисторными коммутирующими элементами 21-23, вспомогательными диодами 24-26 и накопительными конденсаторами 27-29, узел включения коммутаторов с транзисторными включающими элементами 3032, развязывающие.диоды 33-35, бло- . кирующие диоды 36-41, блок опорного напряжения с опорным стабилизатором 3р

42 и балластным резистором 43, узел включения блоков опорного напряжения с транзисторным ключом 44 и реле, имеющим обмотку 45 и замыкающие контемы в работу поступление энергии в каждую из канальных нагрузок 55-57 осуществляется одновременно от одного из канальных источников 1-3 и пускового источника 4, а также от одного из накопительных конденсаторов 27-29, что повышает скорость вхождения системы в нормальное рабочее состояние. В установившемся режиме работы пусковой источник 4 обес-печивает резерв и автоматическое замещение любого из канальных источников 1-3, вьппедшего из строя, а также подпитку нагрузок 55-57 при провалах напряжения на потребителях. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.

1 такты 46 и 4?, потенциометрические датчики 48-50 напряжения, транзисторные блоки 51-53 сравнения.

На общей схеме показаны также первичный источник 54 питания и ка-нальные нагрузки 55-57, а для упрощения чертежа использованы обозначения узловых выводов 58-60. !

Питающий вход каждого из канальных источников 1-3 постоянного напряжения соединен с выводами для подключения первичного источника 54 питания, а управляющий вход - с одним. из выходов узла 5 поочередного включения источников (через один из выходных потенциальных выводов 1315) . Питающий и управляющий входы пускового источника 4 постоянного напряжения соединены с выводами для подключения первичного источника 54 питания, а выход — с силовьпи входами коммутаторов (с силовыми входами коммутирующих элементов 21-23 через вспомогательные диоды 24-26), первым

1 входом элемента И 17, одним из входов узла 5 поочередного включения (через входной потенциальный вывод 12), сигнальным входом узла включения коммутаторов (сигнальными входами включающих элементов 30-32) и через контакт 47 реле узла включения блока опорного напряжения — с питающим входом последнего (с необъединенны1471185 ми выводами балластного резистора

43 и опорного стабилитрона 42) .

Управляющий вход каждого из ком" мутаторов (управляющий вход каждого из коммутирующих элементов 21-23) через один из элементов ИЛИ 18-20 соединен с управляющим входом одного из канальных источников 1-3 постоянного напряжения и с одной из выходных 10 цепей узла включения коммутаторов (с выходной цепью одного из включающих элементов 30-32), а выход - с выводами для подключения одной из канальных нагрузок 55-57. Выход каждо- 15

ro из канальных источников 1-3 постоянного напряжения через один из развязывающих диодов 33-35 включен параллельно выходу одного из коммутаторов (выходу одного из коммутирующих 20 элементов 21-23) . Выводы каждого из развязывающих диодов 33-35 соединены с двумя из входных выводов 6-11 узла

5 поочередного включения источников.

Второй вход элемента И 17 подключен . к выходу канального источника 3 постоянного напряжения, а выход - к входу узла включения блока опорного напряжения (к входу ключа 44, имеющего обмотку 45 реле в выходной цепи и эашунтированного контактом 46 реле).

Входы датчиков 48-50 напряжения соединены с выходами канальных источников 1-3 постоянного напряжения.

Сигнальный вход каждого из блоков

51-53 сравнения подключен к выходу одного из датчиков 48-50 напряжения, опорный вход - к выходу блока опорного напряжения .(к выводам опорного 40 стабилитрона 42), а выход - к одному из управляющих входов узла включения коммутаторов (к управляющему входу одного из включающих элементов 3032). Каждый из выходов узла включения 45 коммутаторов (выход каждого из включающих элементов 30-32) соединен с остальными выходами (с выходами остальных включающих элементов) через одну из групп блокирующих диодов

36-41. Одни обкладки накопительных конденсаторов 27-29 соединены с общими выводами вспомогательных диодов

24-26 и коммутирующих элементов 2123, а другие обкладки — с соответст55 вующими выводами для подключения канальных нагрузок 55-57.

Узел 5 поочередного включения источников содержит компараторы 61-67 (фиг. 2), входные элементы И 68-70, элементы И 71-73 контроля аварийного состояния, выходные элементы И 74-76, элемент 77 задержки, счетчик 78 импульсов, формирователи 79 и 80 импульсов (первый — для формирования, импульса "Установка нуля" счетчика

78, второй — для формирования счетных импульсов), формирователь 81 адреса (дешифратор состояний счетчика 78), элементы ИЛИ 82 и 83, инверторы 8487. Входы компараторов 6 1-67 являются входами данного узла. Выход компа- ратора 61 соединен с первыми входами элементов И 68, 7 1, выход компаратора

62 - с вторым входом элемента И 68 и через инвертор 84 — с вторым входом элемента,И 71, выход компаратора

63 — с первыми входами элементов И

69, 72, выход компаратора 64 — с вторым входом элемента И 69 и через инвертор 85 — с вторым входом элемента И 72, выход компаратора 65 " с первыми входами элементов И 70, 73, выход компаратора 66 — с вторым входом элемента И 70 и через инвертор

86 — с вторым входом элемента И 73, выход компаратора 67 — с входом формирователя 80 импульсов и через элемент 77 задержки — с первыми входами элементов И 74-76. Входы элемента

ИЛИ 82 подключены к выходам элементов И 68-70, а выход — к входу формирователя 79 импульсов. Входы элемента KIH 83 соединены с выходами эле" ментов И 71-73, а выход через инвертор 87 — с вторыми входами элементов

И 75, 76. Первый выход формирователя

8 1 адреса подключен к третьему входу элемента И 68 и второму входу элемента И 74, второй выход - к третьим входам элементов И 69, 75, третий выход — к третьим входам элементов

И 70, 76, Выходы элементов И 74-76 являются управляющими выходами данного узла, а выход элемента И 83 выходом аварийного сигнала.

Система работает следующим образом. г

При подведении переменного напряжения к первичному источнику 54 питания на его выходе появляется постоянное напряжение, которое поступает на питающий и управляющий входы пускового источника 4 постоянного напряжения. При этом на его выходе через некоторый отрезок времени устанавливается номинальное значение

1471185 выходного напряжения, которое подается на силовые входы коммутаторов (на вспомогательные диоды 24-26) и на вход с выводом 12 узла 5 поочередного включения источников. На выходе последнего с выводом 13 появляется сигнал включения источника 1, который поступает на управляющий вход данного источника и одновременно на управляющий вход коммутатора с коммутирующим элементом 21, что обеспечивает подключение нагрузки 55 к пусковому источнику 4 и быстрое нарастание выходного напряжения на выходе источника 1.

Включение нагрузки 55 осуществляется в достаточно благоприятных условиях, поскольку она подключается к источнику 4 с уже установившимся напряжением, а не с нулевым его значением, как в известных системах. Даже если выходное напряжение пускового источника 4 провалится в результате включения нагрузки 55, быстро нарастающее, выходное напряжение источника 1, работающего в этот момент практически в режиме холостого хода, ° позволит источнику 4 быстро включиться в работу и преодолеть пусковой р ежим.

Установление номинального значения напряжения на выходе источника 1 и на нагрузке 55 контролируется через входные выводы 8, 11 узлом 5 поочередного включения источников, который при их появлении вырабатывает на выходе с выводом 14 сигнал включения источника 2 и коммутатора с коммутирующим элементом 22, В результате на выходе источника 2 и на нагрузке 56 также устанавливаются номинальные значения напряжений, о чем поступает информация в узел 5 через входные выводы 7, 10. В ответ узел 5 через выход с выводом 15 выдает сигнал включения источника 3. и коммутатора с коммутирующим элементом 23, после чего номинальное напряжение устанавливается на выходе источника 3 и на нагрузке 57. Свидетельствующие об этом сигналы поступают в узел 5 через входные выводы

6, 9. После этого узел 5 снимает сигнал включения с выхода с выво- дом 15.

При завершении запуска системы канальные источники 1-3 и пусковой источник 4 оказываются включенными, 45

Надежность функционирования системы вторичного электропитания может быть существенно повышена, если освободившийся после запуска системы пусковой источник 4 .использовать в качестве резервного для подмены одного из канальных источников 1-3 при

его отказе. На входы элемента И 17 после завершения пуска системы и включения источника 3 поступают сигналы от этого источника и от пускового источника 4, наличке которых приводит к срабатыванию узла включения блока опорного напряжения и, в частности, его реле. Последнее контактом

47 осуществляет подключение балластного резистора 43 и опорного стабиа коммутаторы — закрытыми, Очевидно, что время запуска системы в работу в данном случае будет меньшим, чем известных технических решениях.

Однако оно еще более уменьшается бла" годаря действию накопительных конденсаторов 27-29. Узел 5 вырабатывает сигнал включения каждого последующего канального источника только после установления номинального значения напряжения на выходе предыдущего канального источника и на его нагрузке.

Если пусковой ток нагрузки велик, установление на ней номинального уровня напряжения после подключения коммутатора в принципе может достигаться через значительный отрезок . времени, затрачиваемый на восстановление после провала выходного напряжения пускового источника 4 и на достижение номинального уровня напряжения канальным источником, В предлагаемом техническом решении после включения пускового источника 4 накопительные конденсаторы

27-29 заряжаются до уровня его выходного напряжения и сохраняют этот

1 ,заряд до момента включения соответствующих коммутаторов. При включении в работу любой из нагрузок энергия на ее вход поступает в первый отрезок времени не только от пускового источника 4, но и от связанного с данной нагрузкой накопительного конденсатоЗ5 ра,что способствует уменьшению про-, вала напряжения на нагрузке и более быстрой передаче сигнала готовности в узел 5 для подготовки сигнала включения последующего канального источ40 ника. Это позволяет сократить и суммарное время запуска системы.

1471185 литрона 42 к выходу пускового источника 4. При исчезновении напряжения на выходе любого из канальных источников 1-3 исче ает напряжение и на

5 одном из датчиков 48-50, что приводит к включению одного из блоков

51"53 сравнения, одного из включающих элементов 30-32 узла включения коммутаторов и одного из коммутирующих элементов 21-23. В результате происходит обеспечение обесточенной канальной нагрузки энергией пускового источника 4.

Чтобы предотвратить одновременное 15 включение нескольких коммутаторов в схеме предусмотрены диоды 36-41, образующие узел блокировки. Если, например, включен включающий элемент

30, на входы других включающих элементов 3 1 и 32 сигналы включения поступить уже не смогут, пока включающий элемент 30 не выключится.

В случае, когда исчезает напряжение на выходе одного из канальных 25 источников 1-3, сигнал об этом поступает на один из вхоцов узла 5 (че" рез входные выводы.6-8) ° Узел 5 при этом вырабатывает и выдает (через выходной вывод 16) сигнал "Отсутст- 3р вие резерва". Наличие такого сигнала позволяет принять соответствующие меры для обеспечения дальнейшей бесперебойной работы системы.

Схема узла 5 поочередного включения источников в соответствии с описанным алгоритмом работы обеспечивает необходимую последовательность операций пуска и функционирования системы.

При включении системы в работу на выходе пускового источника 4 появляется напряжение, которое поступает на вход узла 5 с выводом 12. Когда это напряжение достигает номинально- 45 го значения, срабатывает компаратор

67 и выдает потенциальный сигнал на вход формирователя 80 импульсов. С выхода последнего к счетчику 78 подводится импульс переброса счетчика в нулевое состояние. Это состояние дешифрируется формирователем 81 адреса, с соответствующего выхода которого поступает сигнал на один из входов элемента И 74, На выходе указанного элемента сигнал появляется после прихода на его другой вход разрешающего сигнала с выхода элемента 77 задержки, обеспечивающего некоторое запаздывание передачи данных на выходы с выводами 13-15 послс включения системы, Подобное запаздывание необходимо, чтобы произвести правильную установку счетчика 78 и получить требуемую последовательность включения источников 1-3, После подачи на выход узла 5 с выводом 13 сигнала включения источника 1 и установления номинальных напряжений на его выходе и на нагрузке 55 срабатывает пара компараторов

61 и 62, установленных на входах с выводами 11, 8. Эти компараторы выдают сигналы на два входа элемента

И 68, на третий вход которого поступает сигнал с соответствующего выхода формирователя 81 адреса. С выхода элемента И 68 сигнал через элемент

ИЛИ 82 подводится к формирователю 79 импульсов, который устанавливает счетчик 78 в состояние "1", Это состояние дешифрируется формирователем

81 адреса и соответствующий сигнал через элемент И 75 поступает на выход с выводом 14 для включения источника 2. Если при включении источника 1 напряжение на нагрузке 55 появилось, а на выходе источника отсутствует, на выходе компаратора

62 сигнала не будет, инвертор 84 выдаст сигнал на элемент И 71 контроля аварийного состояния ° Этот сигнал через элемент ИЛИ 83 поступит на выход с выводом 16, а на входах выходных элементов И 75 и 76 разрешающий сигнал от инвертора 87 будет отсутствовать. Запуск системы прекратится до устранения причины аварии.

Если аварийного состояния нет, с выхода узла 5 с выводом 14 сигнал включения источника 2 посылается в систему, в результате появляются напряжения на выходе источника 2 и на нагрузке 56 ° Это приводит к срабатыванию компараторов 63 и 64 и формированию формирователем 79 следующего счетного импульса для счетчика 78, который переводится им в следующее состояние. Формирователь 8 1 адреса расшифровывает новое состояние счетчика 78 и на выход с выводом 15 поступает сигнал включения источника 3, срабатывание которого контролируется компараторами 65 и 66 через входные выводы 9, 6. Компараторы 65 и 66 выдают сигнал через элемент И 70 на формирователь 79 и счетчик 78, пере1471185

10

55 водя последний в следующее состоя" ние, которое уже не дешифрируется формирователем 81 адреса. Сигнал с выхода с выводом 15 снимается. 3апуск системы на этом завершается.

В процессе включения каждый переход формирователя 81 от одного адреса к другому сопровождается снятием сигнала с того из элементов И 68-70, который оперировал с предыдущим адресом.

Если в процессе функционирования системы отказывается один из канальных источников 1-3, то на одном из входов узла 5 с выводами 6-8 сигнал исчезает. Это вызывает перевод одного из компараторов 62,64,66 в исхрдное состояние. Соответствующий сигнал поступает на один из элементов И 71"

73 контроля аварийного состояния, связанных с компараторами 61,63,65 напряжений нагрузок. Это означает, что в работу включился резервный источник 4 и резерва в системе больше нет. При этом соответствующий эле" мент И 71-.73 через элемент ИЛИ 83 выдает сигнал аварии на выход с выводом 16, который исчезает только после устранения неисправности этого канального источника.

Таким образом, изобретение позволяет ускорить запуск системы, повысить ее надежность в установившемся режиме и улучшить ее динамику.

Формула изобретения

1 ° Система вторичного электропитания, содержащая и канальных источников постоянного напряжения, питаю" щий вход каждого из которых соединен с выводами для подключения первичного источника питания, а управляющий вход - с соответствующим выходом узла поочередного включения источников, выводы для подключения канальных нагрузок, отличающаяся тем, что, с целью сокращения времени запуска и повышения надежности рабо" ты в установившемся режиме, в нее введены пусковой источник постоянного напряжения, и элементов ИЛИ, элемент

И, и коммутаторов, узел включения ; коммутаторов, и датчиков напряжения, блок опорного напряжения узап вклю чения блока опорного напряжения, и блоков сравнения, и развязывающих диодов и п(п-1) блокирующих диодов, причем питающий и управляющий входы пускового источника постоянного напряжения соединены с выводами для подключения первичного источника питания, а выход — с силовыми входами коммутаторов, первым входом элемента

И, одним из входов узла поочередного включения источников, сигнальным вхо" дом узла включения коммутаторов и через узел включения блока опорного напряжения — с питающим входом последнего, управляющий вход каждого из коммутаторов через соответствующий элемент ИЛИ соединен с управляющим входом соответствующего источника постоянного напряжения и с одной из выходных цепей узла включения коммутаторов, а выход — с выводами для подключения соответствующей канальной нагрузки, выход каждого из канальных источников постоянного напряжения через один из развязывающих диодов включен параллельно выходу соответствующего коммутатора, выводы каждого из развязывающих диодов соединены с соответствующими входными выводами узла поочередного включения источников, второй вход элемента Йподключен к выходу п-го канального источника постоянного напряжения, а выход — к входу узла включения блока опорного напряжения, входы датчиков напряжения соединены с выходами канальных источников постоянного напряжения, сигнальный вход каждого из блоков сравнения подключен к выходу соответствующего датчика напряжения, опорный вход — к выходу блока опорного напряжения, а выход — к соответствующему управляющему входу узла включения коммутаторов, каждый из выходов которого соединен с остальными выходами через соответствующую группу блокирующих диодов.

2. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что каждый из коммутаторов снабжен вспомогательным диодом, включенным в цепь его силового входа последовательно с коммутирующим элементом, и накопительным конденсатором, одна,из обкладок которого соединена с общим выводом вспомогательного диода и коммутирующего элемента, а другая обкладка — с соответствую" щим выводом для подключения канальной нагрузки, 1471185

Составитель Л.Морозов

Редактор А,Шандор Техред .Л.Олийнык, Корректор С. Шекмар

Заказ 1608/50 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101