Многоканальная система электропитания

 

V спользование: в системах электролитами постоянным током комплексов потребитепей с различными значениями напряжения, .мощности или требующих гальванической развязки. Сущность изобретения: .система содержит источник постоянного тока, тактовый генератор, блок коммутации и К каналов питания по числу нагрузок. Блок коммутации выполнен в виде совокупности К информационных трактов на основе логических элементов И и НЕ. Каждый канал питания содержит секцию из М аккумуляторов, М управляемых ключевых ячеек, устройство контроля состояния аккумуляторов ., формирователь импульсов, распределитель импульсов и логический элемент И. Система позволяет при появлении запроса на заряд секции аккумуляторов наиболее важного канала питания прерывать заряд секций аккумуляторов менее важных каналов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (я)ю Н 02 J 7/35

ГОСУ

ВЕДО (ГОСП (21) 4 (22) 1 (46) 3 (72) (56)

%91

М 17 (54)

РОП (57) тани бите напр ке, в пост лей( мин треб ние алек гетич ная ропи случа лов в в сек тани упра ния с инфо

АРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

СТВО СССР

ТЕНТ СССР) К ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

18751/07 .03,91 .08,93. Бюл. М 32 ,А.Шумаков и И.П.Шведюк торское свидетельство СССР

522, кл, Н 02 J 7/34, 1982; вторское свидетельство СССР

7776, кл, Н 02 J 7/35, 1989, вторское свидетельство СССР

8770, кл, Н 02 J 7/35. 1990.

НОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТ-, ТАНИЯ спользование: в системах электропипостоянным током комплексов потреей с различными значениями жения, .мощности или требующих зобретение относится к электротехниастности к системам электропитания янным током комплексов потребитеагрузок) с различными значениями ноьного напряжения, мощности или ющих гальванической развязки, елью изобретения является повышеадежности многоканальной сисгемы опитания и улучшение ее массоэнерских показателей путем упрощения. а чертеже представлена функциональхема многоканальной системы электания на три канала (К = 3). В общем при К нагрузках должно быть К каназависимости от параметров нагрузок ии аккумуляторов каждого канала пидолжно быть М аккумуляторов и М ляемых ключевых ячеек. ногоканальная система электропитадержит блок коммутации 1, имеющий мационные входы 2i — 2з, выходы 31; гальванической развязки. Сущность изобретения:.система содержит источник постоянного тока, тактовый генератор, блок коммутации и К каналов питания по числу нагрузок. Блок коммутации выполнен в виде совокупности К информационных трактов на основе логических элементов И и НЕ.

Каждый канал питания содержит секцию из

M аккумуляторов, M управляемых ключевых ячеек, устройство контроля состояния аккумуляторов„формирователь импульсов, распределитель импульсов и логический элемент И. Система позв ляет при появлении запроса на заряд секции аккумуляторов наиболее важного канала питания прерывать заряд секций аккумуляторов менее важных каналов. 1 ил.

Зз, каналы питания 41-4з, каждый из которых имеет два выходных силовых вывода 5» и 6»(К= 1(1) 3), два входных силовых вывода

7» и 8» и три управляющих вывода 9»-11», тактовый генератор 12, источник постоянного тока 13 и различные по напряжению и мощности нагрузки 14) — 1 з.

Типовой канал питания 4к имеет в своем составе распределитель импульсов 15, в качестве примера состоящий из счетчика 16 и дешифратора 17, управляемые ключевые ячейки 18»1 — 18»M, устройство контроля 19 состояния аккумуляторов, схему И 20, формирователь импульсов 21 и секцию аккумуляторов 22») — 22«. Реализация распределителя по приведенной схеме (счетчик-дешифратор) позволяет исключить необходимость установки дополнительного формирователя импульсов для сброса счетчика в нулевое состояние после окончания цикла счета, Сброс может осуществлчтьса

1837373 по переполнению или за счет внутренних обратных связей выходов при заданном коэффициенте пересчета. Формирователь импульсов 21 осуществляет сброс счетчика в нулевое состояние при прерывании цикла, когда счетчик 16 находится в произвольном состоянии. К выходным силовым выводам 5» и 6» канала питания подключена нагрузка

14» и входные управляющие выводы устройства контроля состояния аккумуляторов.

Вхбдные силовые выводй7» и 8» соединены с источником 13 постоянного тока, но аккумуляторы не подключаются на заряд при закрытых ключевых ячейках 18 1 18»м. Управляющий вывод 9» подключен к выходу тактового генератора 12, управляющий вывод 10» подключен к выходу 3» блока коммутации 1, а управляющий вывод 11» подключен к информационному входу 2» блока коммутации 1.

Блок коммутации содержит три информационных тракта, а также схемы НЕ 23123з и И 24> — 24з. Информационные входы блока коммутации 2>-2з подключены соответственно к управляющим выводам 111-.

11з каналов питания 41 — 4з (выходам устройств контроля состояния аккумуляторов), а выходы 31-Зз подключены, соответственно, к управляющим выводам 10 — 10з каналов питания.

Система работает следующим образом.

Приоритетность нагрузок распределена в соответствии с нумерацией каналов питания, т.е, нагрузка 141 является наиболее важной (имеет наивысший приоритет), а нагрузка 14з — наименее важной (наименьший приоритет), В исходном состоянии все секции аккумуляторов заряжены, тактовый генератор включен, Импульсы с выхода тактового генератора 12 поступают на первые управляющие выводы 91-9з каналов питания 4i-4з. В этом случае на управляющих выводах всех устройств контроля состояния аккумуляторов 19>-19з сигналы высокого уровня (логическая "1"). Данные сигналы через схему HE 22 инвертируются и поступают с управляющих выводов 11> 11з каналов питания 41-43 соответственно на информационные входы 21-2з блока коммутации.

При этом отсутствуют сигналы высокого уровня (логическая "1") на .выходах 31-44 блока коммутации. Распределители импуль-, сов 15 -15з каналов питания 4>-4з находятся в исходном с стоянии (сигналы высокого уровня на всех выходах отсутствуют).

Все управляемые ключевые ячейки

181 -18з< во всех каналах питания закрыты, т.е. источник постоянного тока 13 к аккумуляторам не подключен.

На выходах И 241-24з и соответственно на выходах 31 — Зз блока коммутации формируются нулевые потенциалы, что соответствует отсутствию разрешения на подключение аккумуляторов любого из каналов питания 41 43 к источнику постоянного тока 13.

Когда секция аккумуляторов в каком-либо из каналов питания„например 5z разрядится до определенной степени, об этом сигнализирует устройство контроля состояния аккумуляторов 19 путем выдачи потенциального сигнала в виде логического "0" (потенциал низкого уровня).

Сигнал нулевого уровня через выход 112 канала питания 42 поступает на вход 22 блока коммутации 1, инвертируется схемой НЕ

23, а затем подается на второй вход схемы

И 24 . На выходе 32 блока коммутации 1 появляется высокий потенциал (поскольку схема И 24 открывается единичными потенциалами схемы НЕ 232 и входа 21), что соответствует разрешению на подключение секций аккумуляторов 2221 — 22» канала питания 42 к источнику постоянного тока 13.

Высокий потенциал с выхода 32 блока коммутации 1 поступает на второй управляющий вывод 10г канала питания 4z и через схему И 20 на тактовый вход распределителя импульсов 15, в частности на счетный вход счетчика 16. По заднему фронту входного тактового импульса на первом выходе распределителя импульсов 15, в частности на первом выходе дешифратора 17, появится высокий потенциал (логическая "1"), который удерживается в течение такта (пауза плюс импульс), то есть до окончания следующего тактового импульса, В результате, за время действия потенциала на первом выходе распределителя импульсов 152, открыта управляемая ключевая ячейка 1821, обеспечивая прохождение зарядного тока от источника 13 постоянного тока к аккуму-. лятору 22zs в течение данного такта.

При этом каналы питания 4> и 4з заблокированы нулевыми логическими сигналами с выходов 31 и Зз блока коммутации 1, прикладываемыми к выводам 101 и 10з, и тактовые импульсы генератора 12 не вызывают их срабатывания. На следующем такте появляется потенциальный сигнал на втором выходе распределителя импульсов 152 (одновременно с исчезновением гютенциального сигнала на первом выходе). При этом закрывается управляемая ключевая ячейка 1821 и открывается 1822, обеспечивая протекание тока через аккумулятор 22д в течение данного такта. Таким образом, за каждый такт (пауза плюс импульс) тактового генератора происходит смена заряжаемого

1837373

I ккумулятора в данном канале питания. Поле закрытия управляемой ключевой ячейки

Ягм в канале питания 4г, по заданному ронту тактового импульса, соответствуюему переходу последнего выхода распреелителя импульсов 15г из состояния огической "1" в состояние логического "0" роисходит обнуление счетчика 16г, Это беспечивается самосбросом счетчика 16г. а выходе дешифратора 17г, а следовательо и на выходах схемы распределителя 15г мпульсов сигналы отсутствуют, что опрееляет исходное (нулевое) состояние.

По заднему фронту следующего тактоого импульса появится потенциал нэ пером выходе распределителя 15г импульсов. налогично указанному, заряд по круговому иклу секций аккумуляторов канала пита- ия 4г будет осуществляться до тех пор, ока на выходе устройства 19г контроля сотояния аккумуляторов не появится высоий потенциал, сигнализирующий о заряде ккумуляторов секции (логическая "1"). Сигал логической "1" устройства контроля сотояния аккумуляторов 19г через вывод 11г анэла питания 4г поступает на информацинный вход 2г блошка комМутации 1, инверируется схемой НЕ 23г и посгупает на вход хемы И 24г формируя нулевой потенциал а выходе Зг блока коммутации, что соответ- твует отсутствию разрешения на заряд секии аккумуляторов канала питания 4г, Кроме того, задний фронт сигнала на ходе 10г канала питания 4г обеспечивает рабатывание формирователя импульсов

1г, который выдает импульс на сброс расределителя импульсов 15г в исходное сотоя ние.

При разряде аккумуляторов секции боее важной (более приоритетной) нагрузки о время заряда аккумуляторов менее важой (менее приоритетной) нагрузки, наприер, 141 и 142 на информационный вход 21 лока коммутации 1 поступит сигнал низкоо уровня (логический "0") и закрывает схеы И 24г, И 24з (сброса информации не роисходит) менее важных информационых каналов, сбрасывается в исходное сотояние распределитель импульсов 21г и эпрещает подключение к источнику постонного тока 13 аккумуляторов менее важной агрузки. По окончании заряда секции аккууляторов канала питания 4> сигнал высоого уровня с выхода устройства контроля остояния аккумуляторов 19 через схему

Е 231 закроет схему И 241,.Кроме того, адний фронт сигнала на входе 101 канала итания 4> обеспечит сброс распределителя мпульсов 153 в исходное состояние. Отрывается схема И 24г в канале менее важ10

30 ной нагрузки, что обеспечивает продолжение заряда аккумуляторов канала питания

4г.

Таким образом, появление запроса на заряд аккумуляторов секции более важного канала питания, прерывает заряд аккумуляторов секции менее важного канала питания. Заряд аккумуляторов секции менее важного канала питания возобновится только после заряда аккумуляторов секции более важного канала питания.

Известная система сдержит в цепях управления каждого. канала питания два формирователя импульсов, схему И, схему НЕ, распределитель импульсов, э в каждом тракте блока коммутации триггер, схему

ИЛИ и две схемы И. Предлагаемая система содержит в цепях управления каждого канала питания формирователь импульсов, распределитель импульсов и схему И, а в каждом тракте блока коммутации схему НЕ и схему И.

Следовательно, в предлагаемой системе сокращены аппаратурные затраты на К триггеров, К схем ИЛИ, К схем И и К формирователей импульсов (К вЂ” число каналов), Таким образом использование изобретения позволит повысить надежность и массоэнергетические показатели путем упрощения.

Формула изобретения

Многоканальная система электропитания, содержащая источник постоянного тока, тактовый генератор, блок коммутации с

К схемами И, выполненный в виде совокупности информационных трактов с К информационными входами и К выходами по числу нагрузок, К каналов питания с двумя входными силовыми и тремя управляющими выводами в каждом, включающих секцию из М аккумуляторов; связанных с источником постоянного тока через M управляемых ключевых ячеек, каждая из которых имеет два входных силовых разнополярных, и один уп- равляющий выводы, устройство контроля состояния аккумуляторов с двумя входными и одним выходным управляющими выводами, формирователь импульсов, распределитель импульсов, схему И на два входа, при этом входные силовые выводы каждого канала питания подключены к источнику постоянного тока, а выходные силовые выводы — к нагрузке и к входным управляющим выводам устройства контроля состояния аккумулятора, первые управляющие выводы каналов питания подключены к выходу тактового генератора, вторые управляющие выводы — к соответствующим выходам информационных трактов блока коммутации, а третьи управляющие выводы — к соответствующим информационным входам блока коммутации, причем в каждом канале питания второй управляющий вывод подключен к входу формирователя импульсов и к первому входу схемы И, второй управляющий 5 вывод — к ее второму входу, а выход этой схемы соединен с тактовым входом распределителя импульсов, m-й выход которого подключен к управляющему входу соответствующей управляемой ключевой ячейки, 10 выход формирователя импульсов подключен к входу сброса распределителя импульсов. в каждом информационном тракте блока коммутации выход схемы И соединен с соответствующим выходом, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения надежности многоканальной системы электропитания и улучшения ее массознергетических показателей путем упрощения, в каждый информационный тракт блока коммутации введена схема НЕ, через которую информационный вход каждого тракта подключен к входу схемы И тракта,.кроме того, информационный вход каждого тракта соединен с входами схем И всех следующих за ним трактов, кроме первого,