Многофазный параметрический стабилизатор напряжения постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение надежности работы путем обеспечения ремонта без отключения потребителя. Стабилизатор содержит преобразовательные модули, генератор тактовых импульсов, управляемый делитель частоты, распределитель тактовых импульсов, блок логики переключения, формирователи ширины импульсов, датчики отказа. В каждый из последних входят двухчолупериодный выпрямитель, блок допускового контроля напряжения, установки, формирователи коротких импульсов. При отказах и заменах модулей автоматически изменяется период следования тактовых импульсов с выхода управляемого делителя частоты . Это предопределяет и изменение временного сдвига между процессами в модулях. Работоспособность обеспечивается при отказах всех, за исключена м двух, модулей, 2 ил. о е ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ6ЛИК

„, 80„„16280

А1 (51)5 G 05 F 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕНТ

П0 ИЭ06РЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4495385/07 (22) 18,10.88 (46) 15.02.91. Бюл. У 6 (72) IO.М.Любченко (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1265742, кл. G 05 F 1/56, 1986 °

Авторское свидетельство СССР

В 1483439, кл. G 05 F 1/56, 1987. (54) МНОГОФАЗНЫЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Цель изобретения " повышение надежности работы путем обеспечения ремонта беэ отключвния потребителя, Стабилизатор

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичного электропитания электро- и радиоаппаратуры.

Целью изобретения является повышение надежности работы путем обеспечения ремонта беэ отключения потребителя.

На фиг.! представлена функциональная схема многофазного параметрического стабилизатора напряжения постоянного тока; на фиг.2 — функциональная схема датчика отказа, Стабилизатор содержит (фиг.l) преобразонательные модули 1-4, генератор > тактовых импульсов (в сово2 содержит преобразовательные модули, генератор тактовых импульсов, управляемый делитель частоты, распределитель тактовых импульсов, блок логики переключения, j,ормирователи ширины импульсон, датчики отказа, В. каждый из последних входят днухполупериодный выпрямитель, блок допусконого контроля напряжения, триг гер установки, формирователи коротких импульсов. При отказах и заменах модулей автоматически изменяется период следонания тактовых импульсов с выхода угранляемого делителя частоты. Это предопределяет и изменение временного сднига между процессами в модулях, Работоспособность обеспечивается при отказах всех, за исключени м двух, модулей, 2 ил. купности с опорным элементом), управляемый делитель 6 частоты с собствен но делителем 7 частоты, состоящим из счетчиков-делителей 8-10, двухвходовыми элементами И 11-13, днухвходоными элементами И 14 и 15, четырехнходовым элементом И 16, первым четырехвходсным элементом ИЛИ 17, вторым четырехвходоным элементом ИЛИ

18 триггером 19 управления сдвигом и регистром 20 сдвига, распределитель 21 тактоных импульсов, блок 22 логики.переключения (совокупность ячеек с элементами И, ИЛИ,НЕ), пред" отвращающий пуск отказывающих преобразонательных модулей, формирователи

23-26 ширины импульсов, датчики 271628057

30 отказа с выходами 31. 1-34. 1, 31.234.2, 31.3-34. Э, 31.4-34.4.

Каждый иэ датчиков 27-30 отказа включает двухполупериодный выпрямитель 35 (фиг. 2), .блок 36 доцускового

5 контроля напряжения, триггер 37 установки, формирователи 38.и 39 коротких импульсов.и кнопку 40 установки.

Преобразовательные модули 1-4

0 включены параллельно между выводами для подключения первичного источника питания и нагрузки (не показаны).

Каждый из преобразовательных модулей

1-4 состоит из последовательно соеди" 1

5 ненных ключевого элемента и DLCфильтра ° Вход делителя 7 частоты подключен к выходу генератора 5 тактовьж импульсов. Первые входы элементов

И 11-13 соединены с соответствующими выходами делителя 7 частоты. Выходы регистра 20 сдвига подключены к вторым входам элементов И 11-13. Входы элемента ИЛИ 14 соединены с выходами элементов И 11- 13. Тактирующий вход 25 распределителя 21 тактовых импульсов подключен к выходу элемента ИЛИ 14.

Входы формирователей 23-26 ширины имгульсов соединены с соответствующими выходами распределителя,21 тактовых импульсов, а выходы — с управляющими входами преобразовательных модулей 1-4. Каждый из датчиков

27-30 отказа первым выходом (31,134.1) через блок 22 логики переключения подключен к соответствующему

35 управляющему входу распределителя

21 тактовых импульсов, вторым выходом (31.2-34,2) соединен с одним из входов элемента ИЛИ 17. Вход двухполупериодного выпрямителя 35 соединен с сигнальным выходом одного из преоб1.азовательных модулей 1-4. Вход блока 36 долускового контроля напряжения подключен к выходу выпрямителя

35, Выход формирователя 38 коротких импульсов является вторым выходом (31.2-34 ° 2) датчиков 27-30 отказа.

Входы элемента 16 Ии элемента 18 ИЛИ соединены с третьими (31,3-34.3) и четвер-.

0 тыми (Э 1. 4-34. 4) выходами датчиков 2730 отказа, Входы элемента ИЛИ 15 подключены к выходам элементов ИЛИ 17 и

18, а выход — к тактирующему входу регистра 20 сдвига. Тактирующий вход

55 триггера 19 управления сдвигом соединен с выходом элемента ИЛИ 17, установочный вход -с выходом элемента И 16, а выходы — с управляющими входами регистра 20 сдвига. Тактирующий вход триггера 37 установки и вход формирователя 38 коротких импульсов подключены к выходу блока 36 допускового контроля напряжения, Вход формирователя 39 коротких импульсов соединен с с инверсным выходом триггера 37 установки. Первым выходом (31..1-34,1) датчиков 27-30 отказа является прямой выход триггера 37 установки, третьим выходом (31,3-34.3) — выход формирователя 39 коротких импульсов, а четвертым выходом (31 4-34.4)-установоч ный вход триггера 37 установки.

Частота f генератора 5 тактовых импульсов определяется соотношением

f»= f n,, 1 где f >> — частота переключения ключевых транзисторов модулей

1-4.

Например, для схемы с числом модулей n = 4 f1. 24 fм, Коэффициент деления i-го из счетчиков-делителей 8-10 и

К и — i + 1

Для данной схемы при п = 4 коэффициенты деления счетчиков-делителей

8-10 соответственно равны Кэ = 6;

К ч = 81 КЭ1о 12, Функционирование устройства рассматривается при запуске и работе стабилизатора со всеми исправными модулями 1-4; работе стабилизатора при отказе одного или нескольких модулей 1-4; ремонте с заменой модулей 1-4 во время работы без отключения потребителя, Подготовка устройства к запуску осуществляется следующим образом, В исходном состоянии уровень напряжения на выходе блока 36 допускового контроля каждого из датчиков 2730 отказа равен напряжению логического нуля, Триггеры 37 кратковременным нажатием кнопок 40 переводятся в единичное состояние, На выходах 31.134.1 появляется напряжение с уровнем логической единицы, которое сохраняется до момента отказа данного модуля.

Через установочный вход (не показан) триггер 19 устанавливается в состояние, когда на его прямом выходе Я и, следовательно, на управляющем входе сдвига вправо SR регистра 20 появляется логическая единица, а на инверсном выходе Q (на управляющем входе

16?8057 6 сдвига влево SL) - напряжение логического нуля. На входах последова" тельной записи DR регистра 20 устанавливается логическая единица, на входе DL — логический нуль (на фиг. 1 входы DR u DL не показаны), При подаче логического нуля на вход сброса R (не показан) на всех выходах регистра 20 появляется логический нуль. При подаче через элемент ИЛИ 15 на тактирующий вход С регистра 20 импульса положительной полярности последний переходит в состояние, когда íà его первом выходе появляется логическая единица, а на остальных выходах сохраняется логический нуль. Последующей установкой на входе DR логического нуля ре1истр

20 подготовлен к сдвигу напряжения логической единицы по фронту положительного тактового импульса вправо, т.е. в сторону возрастания номеров выходов (при логической единице на входе SR и логическом нуле на входе

81.) и влево (при логической «динице на входе SL и логическом нуле нп входе SR).

При включении генератора 5 тактовые импульсы поступают на входы счетчиков-делителей 8-10, которые деляr частоту следования тактовых импульсов в соответствующее число раз, Поскольку напряжение логической единицы имеется лишь на входе элемента И 11, на вход распределителя 21 поступают тактовые импульсы только со счетчикп

18 с периодом повторения Т/4, Поступившие на вход psci рсделителя 21 импульсы распределяются цо соответствующим формирователям 23-26 ширины импульсов с временным сдвигом

2 Т/4. При запуске каждого из модулей 1-4 на выходах блоков 36 допускового контроли напряжения датчиков 27-30 отказа появляется напряжение с уровнем логической единицы, поступаюшее на тактовый вход триггера

19, при этом подтверждается его единичное состояние.

При отказах модулей 1-4 устройство работает следующим образом.

Отказ элементов силовой части одного из модулей 1-4, например модуля 2, вызывает изменение напряжения на выходе блока 36 допускового контроля напряжения датчика 28 отказа от уровня логической единицы до уровня логического нуля, при этом спад импульса на входе С триггера 19 вызы" нает переход триггера 19 в нулевое состояние (на выходе Q — логический

5 нуль, на выходе Ц вЂ” логическая единица). Датчик 28 отказа по выходу

32.! переходит в нулевое состояние, а формирователь 39 коротких импульсов по выходу 32.3 генерируют короткий

10 импульс напряжения с уровнем логической единицы. Импульс через элемент

ИЛИ 18 и 15 поступает на тактирующий вход регистра 20 и своим фронтом осуществляет сдвиг логической единицы вправо (с первого на второй вывод).

Так как на вход распределителя

21 поступают импульсы со счетчикаделителя 9, имеющего коэффициент де20 пения для данной схемы равный восьми, то период следования тактовых импульсов составит Т/3. -Распределитель 21 и блок 22 логики переключения распределяют импульсы последовательно

25 по модулям 1-4, минуя отказавший модуль ° Следовательно, при отказе одного модуля период переключения ключевого транзистора модуля сохраняется, но временный сцвиг между процессами в модулях изменяется и становится равным: = Т/3 ° и

При отказе еще одного модуля, например модуля 4, датчик 30 отказа данного модуля по выходу 34. 1 переходит в нулевое состояние, а по вы35 ходу 34.1 генерирует короткий импульс.

Фронтом импульса осуществляется сдвиг логической единицы с второго на третий выход регистра 20, при этом импульсы на таактирунииий вход распредели40 теля 21 поступают со счетчика-делителя 10. Так как коэффициент деления счетчика-делителя I0 равен 12, то период следования тактовых импульсов составляет Т/2. Распределитель 21 и блок 22 логики переключения распределяют тактовые импульсы только по двум работоспособным модулям 1 и 4, частота переключений ключевых транэисторон модулей 1 и 4 не изменяется, Ремонт устройства заменой отказавших модулей 1-4 исправными без отключения потребителя осуществл ется следующим образом.

После замены отказавшего модуля 2 на исправнгй кратковременным нажатием кнопки 40 триггер 37 датчика

38 отказа переводится в единичное состояние (на выходе Q — логическая еди1628057 ница). На его выходе 32.1 появляется напряжение логической единицы, поступающее на вход блока 22 логики перек.гкочения и разрешающее подключение

5 к распределителю 21 модуля 2. Одновременно на выходе 32.4 появляется импульс отрицательной полярности 1в нажатом состоянии кнопки 40 уровень напряжения на выходе 32.4 равен логи- 10 ческому нулю). Так как на соответствующем входе элемента И 16 появляется логический нуль при логической единице при остальных входах, на выходе данного элемента И имеет место логический нуль. При поступлении логического нуля на установочный вход

R триггер 19 изменяет состояние на противоположное (на выходе Q — логический нуль, на выходе Q — логическая единица).

Уровни напряжений на входах.SR и SL регистра 20 изменяются (на входе

SR — логический нуль, на входе SL— логическая единица), при этом регистр 25

20 подготовлен для сдвига логической единицы (в сторону уменьшения номеров выходов).

Очередной тактовый импульс, поступающий на модуль 2, включает модуль ° 30

На выходе блока 36 допускового контроля напряжения датчика 28 отказа появляется напряжение логической единицы, поступающее на вход С триггера

37 и на вход формирователя 38 коротких импульсов. Триггер 37 не меняет своего состояния, а формирователь

38 генерирует по выходу 32.2 короткий импульс с уровнем логической единицы, Импульс через элемент ИЛИ 40

17 поступает на вход С триггера 19 и через элемент ИЛИ 15 на вход С регистра 20, Фронтом этого импульса осуществляется сдвиг логической единицы влево (с третьего выхода на второй). 45

При этом тактовые импульсы поступают на вход распределителя 21 со счетчика-делителя 9 через элемент И 12.

Поскольку период поступления тактовых импульсов равен Т/3 при трех работаю- 50 щих модулях, период переключения ключевых транзисторов модулей сохраняется. Спадом того же короткого импульса формирователя 38, поступившего на вход С триггера 19Ä последний переключается в исходное состоядие (на выходе Я вЂ” логическая единица, на выходе Q — логический нуль), готовя регистр 20 к сдвигу вправо.

Замена второго отказавшего модуля, в данном случае модуля 4, и ввод его в работу происходят аналогично, при этом осуществляется сдвиг логической единицы с второго на первый выход регистра 20, Тактовые импульсы на распределитель 21 поступают со счетчика-делителя 8 с периодом поступления Т/4, сохраняя при этом период переключения ключевых транзисторов модулей неизменным.

Схема может быть распространена на п модулей многофазного параметрического стабилизатора, !

Таким образом, изобретение обеспечивает работоспособность устройства при отказах всех, за исключением двух, модулей и его ремонт заменой на исправные модуги без отключения потребителя, Ремонт может быть осуществлен заменой всех или только части отказавших модулей, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Многофазный параметрический стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий и включенных параллельно между выводами для подключения первичного источника питания и нагрузки преобразовательных модулей, каждый из которых состоит из последовательно соединенных ключевого элемента и DLC-фильтра, управляемый делитель частоты с собственно делителем частоты, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, п-1 двухвходовыми элементами И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами делителя частоты, регистром сдвига,, выходы которого подключены к вторым входам двухвходовых элементов И, (п-1) -входовым элементом ИЛИ, входы которого соединены с выходами двухвходовых элементов И, и первым ивходовым элементом ИЛИ, распределитель тактовых импульсов, тактирующий вход которого подключен к выходу (п-1)-входового элемента ИЛИ управляемого делителя частоты, и формирователеи ширины импульсов, входы которых соединены с соответствующими выходами распределителя тактовых импульсов, а выходы — с управляющимы входами соответствующих преобразова тельных модулей, п датчиков отказа каждый из которых первым выходом

1628057 через блок логики переключения, предотвращающий пуск отказывающих прербразовательных модулей, подклю-; чен к соответстнуюшему управляющему входу распределителя тактовых импуль5 сон, вторым выходом соединен с одним из входов первого и-входового элемента ИЛИ управляемого делителя частоты и выполнен с днухполупериодным выпрямителем, соединенным нходом с сигнальным выходом соответстнующего преобразователя модуля, блоком допускового контроля напряжения, подключенным входом к выходу ныпрямителя, и первым формнрова1елем коротких импульсов, выход которого использован н качестве второго выхода датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы путем обеспечения ремонта без отключения потребителя, в управляемый делитель частоты введены и-входовой элемент И, второй и-нходовой элемент ИЛИ, трехнходоной элемент ИЛИ и триггер управления сдвигом, а каждый датчик отказа снабжен триггером установки и вторым форищмаа» телем коротких импульсов > причем входы и-входового элемента И и второго и-нходового элемента ИЛИ управляемого делителя частоты соединены с третьими и четвертыми выходами датчиков. отказа, входы трехвходового элемента

ИЛИ подключены к выходам первого и второго и-входовых элементов ИЛИ а выход - к тактирующему входу регистра сдвига, тактирующий вход триггера управления сдвигом соединен с выходом первого п-входового элемента ИЛИ, установочный вход - с упранляющими входами регистра сднига, в каждом датчике отказа тактирующий вход триггера установки и вход первого формирователя коротких импульсов подключены к выходу блока допусконого контроля напряжения, вход нторого формирователя коротких импульсов соединен с инверсным выходом триггера установки, первым выходом датчика использован прямой выход триггера установки, третьим выходом — ныход второго формирователя коротких импульсов, а четвертым выходом " установочный вход триггера установки.

1628057!

628057

Ф щ с

И

° фм 4

М

° ь нз

Эфф мз

Ч 4 м

Составитель Л.Морозов

Редактор А.Лепнина Техред A.Êðàâ÷óê.

Корректор Н. Ревская

Заказ 341 Тирам 465 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Уигород, ул. Гагарина, 101