Высоковольтная система электропитания с микропроцессорным управлением

 

Использование: в источниках питания, в частности к микродиапазонных стабилизированных системах электропитания на повышенные напряжения с рассширен ным и. функциональными возможностями. Система содержит регулятор 1, управляемые задающие генераторы 2 и 5, преобразователи напряжения 3 и 6, выпрямители 4 и 7, датчики напряжения 8, датчика тока 10, высоковольтный ключ 11, повторители напряжения 13-16. инвертирующий усилитель 17, сумматор 24, ключ полярности 25, ключи режима работы по напряжению 26 и по току 27. усилитель обратной связи 28, цифроаналоговый преобразователь 29, ключ сброса 30, (Л С 00 со ел ел N

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОС ПАТЕ НТ С CCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

И ж ка мк. йюмс

52 с

Г и

2В

L. 1 и

50

ltggi (21) 4923675/07 (22) 01.04.91 (46) 23.08.93. Бюл. № 31 (71) Специальное конструкторское бюро биофизической аппаратуры Акционерного объединения "Научные приборы" (72) В.M.Ïðóñàê и Ю.А.Лонский (56) Авторское свидетельство СССР

Q 1330617, кл. G 05 F 1/569, 1985.

Азаров А.С. и др. Питание ионного источника с управлением микропроцессорной системой, — ПТЭ, 1989, c¹ 3, с.134-136.

Дуплин Н.И., Сергеев Н,Н. Система питания электронной пушки с микропроцессорным управлением. — ПТЭ, 1988, ¹ 6, с.20 — 24.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1800563, кл. Н 02 М 3/335, 1990.

-Ел

„„5U„„1835541 А1 (5цз G 05 F 1/569, Н 02 M 3/335 (54) ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ СИСТЕМА.ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С МИКРОПРОЦЕССОРНЫМ

УПРАВЛЕНИЕМ (57) Использование: в источниках питания, в частности к микродиапазонных стабилизированных системах электропитания на по вышенные напряжения с рассширенными функциональйыми воэможностями. Система содержит регулятор 1, управляемые задающие генераторы 2 и 5, преобразователи напряжения 3 и 6, выпрямители 4 и 7, датчики напряжения 8, датчика тока 10, высоковольтный ключ 11, повторители напряжения

13 — 16. инвертирующий усилитель 17, сумматор 24, ключ полярности 25, ключи режима работы по напряжению 26 и по току 27, усилитель обратной связи 28, цифроаналоговый преобразователь 29, ключ сброса 30, 18;3 )541

5 о

30

40 ° узел. плавного пуска 31, микропроцессорный блок управления 32, блок защиты от программных сбоев 33, блок контроля 41, логический блок 47, многоканальный аналого-цифровой преобразователь 52, блок визуализации логических состояний 53.

Логический 47 и контрольный 41 блоки искИзобретение относится к электротехнике, в частности к источникам питания, и может быть использовано в широкодиапазонных стабилизированных системах электропитания на повышенные напряжения с расширенными функциональными возможностями.

Цель изобретения повышение надежности при отладке программного обеспечения и в процессе эксплуатации.

На чертеже показана предлагаемая система электропитания.

Система содержит: 1 — регулятор, 2— управляемый задающий генератор, 3 — преобразователь, 4 — выпрямитель, на выходе которого создается положительное напряжение, 5 — задающий генератор, 6 — преобразователь, 7 - выпрямитель, на выходе которого создается отрицательное напря жение,8 — датчик напряжения,9 — нагрузка, 10- датчик тока. 11 — высоковольтный переключатель, 12 — блок управления, 13,14,15,16 — повторйтели напряжений, 17— инвертирующий усилитель, 18, 19 — компенсирующие резисторы, 20,21,22,23 - резисторы, 24 — сумматор, 25 — ключ полярности, 26 — ключ режима работы по напряжению, 27— ключ режима работы по току, 28- усилитель обратной связи, 29- цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), 30 - ключ сброса, 31— устройство плавного пуска, 32 — микропроцессорное устройство управления, имеющего выводы КОД УСТАНОВКИ, КОД

ТЕКУЩИХ ЗНАЧЕНИЙ, РЕЖ V, РЕЖ 1, ПО-,35

ЛЯРН ПУСК ПР1, ПУСК ПР2, ВЫСОКО

BOflbTH. КЛЮЧ. ПУСК, АВАРИЯ, ЗЗ вЂ” блок защиты от программных сбоев, 34,25.36,37,38,39 — D-L-триггеры, 40 — логический элемент НЕ, 41 - блок контроля, 42— предохранитель. 43 — компаратор пробоя.

44 — компаратор обрыва. 45, 46. — опорные элементы блока контроля, 47 — логический блок, 48, 49- трехвходовые логические элементы И,50- двухвходовый логический эле- 45 мент ИЛИ-НЕ, 51 — двухвходовый логический элемент ИЛИ, 52 — многоканальлючают воэможность ложных или неправильных команд как в процессе отладки программного обеспечения. так и в процессе эксплуатации системы. Наличие в устройстве самодиагностики исключает работу неисправной системы электропитания и ее повторный пуск. 1 з.п, ф-лы, 1 ил. ный АЦП, 53 — блок визуализации логических состояний, Система может быть реализована на следующих элементах: регулятор 1- транзистор, задающий генератор 2,5-таймер

КР1006В И1, и рео6 разо ватель Ç,б-однотактный транзисторный преобразователь с трансформаторным выходом 4,7 — умножитель напряжения, датчики напряжения и тока 8, 10 — резисторы, высоковольтный переключатель 11 — геркон М КА52142, повторители напряжения 13,14,15,16 — микросхемы К140УД17, инвертирующий усилитель. 17 и сумматор 24 — микросхема

К140УД177, ключи 25,26,27,39 — микросхема

КР590КН4, КР590КАН5, ЦАП29-К572ПА1, 31-PC-цепь, микропроцессорное устройство 32 — на базе МПК КР580 с интерфейсом

КР580ВВ55, блок защиты от программных сбоев 33 — микросхема К561ТМЗ, компараторы 43, 44 — микросхема К1401СА1, многоканальный АЦП --микросхема К1113ПВ1 с коммутатором на входе, блок визуализации логических состояний 53 — микросхема

КА1109КТ2 совместно со светодиодами

АЛ307, Система работает следующим образом.

С микропроцессорного устройства управления (МПУ) 32 поступают сигналы через блок защиты от программных сбоев ЗЗ на выбор соответствующего режима стабилизации, выбор необходимой полярности Вна запуск одного из преобразователей в зависимости оттребуемой полярности любойчасти нагрузки (режим двухполюсного включения) или обоих преобразователей при питании асей нагрузки. При этом при питании части нагрузки подается команда на замыкание высоковольтного ключа 11, а всей нагрузки — команда на размыкание высоковольтного.ключа 11. Визуальный контроль осуществляется с помощью блока 53.

После выбора необходимого режима работы с микропроцессорного устройства управления пЬдается команда ПУСК и íà L-вход триггеров 34-39 подается сигнал, запрещающий дальнейший прием информации Π— 1=

1835541 триггерами. При этом изменение управляющих сигналов с микропроцессорного устройства 32 после прохождения команды

ПУСК исключаются, С МПУ 32 на вход ЦАП 29 подается команда КОД УСТАНОВ КИ. соответствующий стабилизируемому значению. Напряжение уставки с выхода ЦАП 29 через ключ сброса

30 и устройство плавного пуска 31 подается на один из входов усилителя обратной связи

28, а на другой — напряжение обратной связи по току или напряжению в зависимости от режима стабилизации и система плавно выходит на режим стабилизации. МПУ 32 анализирует текущие значения по току и напряжению с помощью АЦП 52. В случае, если в одном из режимов стабилизации ток (напряжение) на нагрузке превысит заданное значение, МПУ 32 изменяет режим стабилизации, например режим стабилизации напряжения на режим стабилизации тока, Переход из одного режима стабилизации в другой происходит следующим образом. Команда ПУСК снимается, при этом триггеры 34-39 переводятся в режим приема информации, генераторы 2,5 блокируются, ключ сброса 30 подключается к отрицательному полюсу вспомогательного источника питания. Система электропитания переходит в исходное положение. Только после этого возможна смена управляющих сигналов и перевод источника в другой режим стабилизации, Аналогично происходит .переход из работы двухполюсной нагрузки в режим трехполюсной и наоборот, или смена полярности.

В случае пробоя регулятора 1 в процессе работы и отладке программы срабатывает компаратор 43, при этом с выхода логического элемента 50 подается в МПУ 32 сигнал АВАРИЯ и с помощью логического блока 47 блокируется команда ПУСК на запуск генераторов 2,5 и подключение ключа сброса 30 к выходу ЦАП 29 и система электропитания выключается. В случае перегорания предохранителя 42 ° например, в случае пробоя транзистора преобразователя 3, 6 срабатывает компаратор 44, через логический элемент 50 подается сигнал ASAPIAR c

МПУ и блокируются генераторы 2, 5, и отключается ключ сброса 32 от выхода ЦАП

29. При этом исключается за счет логического блока 47 повторный пуск неисправной системы электропитания при неисправном регуляторе 1 или перегорании предохранителя 42. При обрыве обратной связи напряжение на выходе регулятора 1 превышает значение, заданное опорным элементом 45, при этом срабатывает компаратор 43 и система выключается, как описано выше.

Таким образом, применение специальных аппаратных средств позволяет повы5 сить надежность системы электропитания эа счет исключения прохождения несанкционированных сигналов управления при возможных ошибках и сбоях в программном обеспечении как в процессе отладки, так и

10. эксплуатации. Наличие в устройстве самодиагностики исключает работу неисправной системы электропитания и ее повторный пуск, а введение блока визуализации позволяет рператору контролировать правиль15 ность приема информации, поступающей с микропроцессорного устройства управления.

Формула изобретения

1. Высоковольтная система электропи20 тания с микропроцессорным управлением, содержащая регулятор, входом подключенный к входным выходам, два управляемых задающих. генератора ° два преобразователя напряжения, управляю25 щие входы которых соединены соответственно с. выходами соответствующих управляющих задающих генераторов, два выпрямителя, входы которых подключены соответственно к вторичным обмоткам

30 трансформаторов соответствующих преобразователей напряжения, а выходы — соответственно к первому и второму выходным выводам для подключения трехполюсной нагрузки, третий выходной вывод для под35 ключения трехполюсной нагрузки через высоковольтный переключатель соединен с общей шиной, два датчика напряжения, первые входные выводы которых соединены соответственно с первым и вторым вы40 ходными выводами для подключения трехполюсной нагрузки, датчик тока, первый и второй входнйе выводы которого подключены соответственно к вторым входным выводам датчиков напряжения; средняя

45 точка датчика тока соединена с общей шиной, четыре повторителя напряжения, сумматор, средине точки первого и второго датчиков напряжения через соединенные последовательно первый повториетль на50 пряжения, ы первый резистор и второй повторитель напряжения и второй резистор подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам сумматора, вход третьего повторителя напряжения

55 подсоединен к первому входному выводу датчика тока, а выход через первый компен- си рующий резистор подключен к не и н р ртирующему входу сумматора и через третий резистор к инвертирующему входу сумматора, вход чвтвертого повторителя напряже7

1835541

"Полярность", "Пуск преобразователя 1", "Пуск преобразователя 2" и "Высоковольтный ключ" микроцессорного блока управления, выход "Пуск" которого через логический элемент НЕ соединен с 1=входами всех И=триггеров, а выходы 01=триггеров подключены соответственно к управляющим входам ключа режима работы по напряжению, ключа режима работы по току, ключа полярности, к первым, входам

10 первого и второго трехвходовых логических элементов И и к управляющему входу высоковольтного переключателя, вторые входы трехвходовых логических элементов И и

15 первый вход двухвходового логического элемента ИЛИ соединены с выходом "Пуск" микропроцессорного блока управления, первый вход логического элемента ИЛИ-НЕ подключен к выходу компаратора пробоя, первый вход которого подключен к выходу регулятора, а второй вход — к первому

20 опорному элементу, второй вход двухвходового логического элемента ИЛИ-НЕ соедивторому опорному элементу, выход двухвходового логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ соединен с третьими входами трехвходовых логических элементов И, с вторым входом двухвходового логического элемента ИЛИ и

30 с входом "Авария" микропроцессорного блока управления, выходы трехвходовых логических элементов И подключены к входам

35 соответствующих управляемых задающих генераторов. выход двухвходового логического элемента ИЛИ соединен с управляющим входом ключа сброса, входы многоканального аналого-цифрового преобразователя подключены к входам ключей режима по напряжению и току, а его выход соединен с входом " Код текущих значений" микропроцессорного блока управления.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что, с целью контроля прохождения команд, она снабжена блоком визуализации логических состояний, входы которого подключены соответственно к выходам DLтриггеров, 40

45.Составитель А, Волкова

Редактор А. Козлова Техред M.Моргентал Корректор E. Папп

Заказ 2982. Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина. 101 ния соединен с вторым входным выводом датчика тока, а выход через второй компенсирующий резистор подключен к инвертирующему входу сумматора и через четвертый резистор неинвертирующему входу сумматора, инвертирующий усилитель и ключ полярности, первый вход которого через инвертирующий усилитель соединен с выходом третьего повторителя напряжения, а второй вход подключен к выкоду четвертого повторителя напряжения, ключ режима работы по напряжению и ключ режима работы по току, через которые первый вход усилителя обратной связи соединен соответственно с выходами сумматора и ключа полярности, соединенные последовательно цифроаналоговый преобразователь, ключ сброса и узел плавного пуска, выходом подключенный к второму входу усилителя обратной связи, выход которого соединен с управляющими входом регулятора, микропроцессорный блок управления, имеющий выходы "Код уставки", "Режим U", "Режим Х, "Полярность", "Пуск преобразователя 1", "Пуск преобразователя 2", "Высоковольтный ключ", причем выход "Код уставки" микропроцессорного блока управлейия подключен к входу цифроаналогового преобразователя, о т л и ч а ю щ-а я с я тем, что, с целью повышения надежности при отладке программного обеспечения и в процессе эксплуатации, в нее введены блок защиты от программных сбоев, выполненный на шести. 0(:триггерах и логическом элемент НЕ, блок контроля, выполненный на предохранителе, включенном в силовую шину между выходом регулятора и входами преобразователей напряжения, на компараторе пробоя, компараторе обрыва и двух опорных элементах, логический блок, выполненный на двух трехвходовых логических элементах И, двухвходовых логических элементах ИЛИ-НЕ и ИЛИ и многоканальньяи аналого-цифровой преобразователь, а микропроцессорный блок управления снабжен выходом "Пуск", входами "Авария" и

"Код текущих значений". причем D-входы всех 01=триггеров подключены соответственно к выходам "Режим U", "Режим J", нен с выходом компаратора обрыва, первый

25 вход которого подключен к входам преобразователей напряжения, а второй вход — к