Устройство для защиты вычислительного комплекса от кратковременного пропадания питания

 

Изобретение относится к вычислительной технике, прежде всего к станционарным персональным ЭВМ (ПЭВМ). Известны ПЭВМ (отечественные типа ЕС-1841, ЕС-1849, зарубежные типа РС), содержащие сетевой выпрямитель, стабилизированный преобразователь вторичных напряжений, процессор и внешние устройства. При создании вычислительных сетей и решении ответственных задач ПЭВМ используют совместно с дорогостоящими автономными устройствами защиты, КПД которых низок. Предлагается ввести непосредственно в состав ПЭВМ аккумулятор, схему заряда аккумулятора, конвертор постоянного напряжения и датчик пропадания сети. При этом существенно уменьшается число ступеней преобразования энергии, соответственно увеличивается КПД, резко уменьшаются габариты и стоимость устройства защиты. 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для защиты персональных компьютеров от сбоев питания.

Технический результат - исключение потери информации при провалах и пропаданиях сети.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - схема устройства с дополнительным повышающим конвертором постоянного тока.

Устройство (фиг. 1) содержит выпрямитель 1 напряжения сети 2, стабилизатор 3 напряжения (вторичных напряжений 4), центральный процессор 5 с входом 6 прерывания, периферийные устройства 7, датчик 8 пропадания сети, аккумулятор 9, узел 10 заряда и коммутатор 11.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы, когда напряжение сети находится в допустимых пределах, разделительный диод 11 закрыт за счет того, что постоянное выходное напряжение выпрямителя 1 больше напряжения аккумулятора 9. Питание стабилизатора 3 и 7 осуществляется выпрямленным напряжением сети.

При провале или пропадании напряжения сети 2 напряжение на выходе выпрямителя 1 уменьшается, открывается коммутатор 11, и питание стабилизатора 3 и устройств 7 осуществляется от аккумулятора. Одновременно датчик 8 подает сигнал пропадания сети на вход 6 прерывания процессора 5. По этому сигналу ПЭВМ может произвести некоторые дополнительные операции (например, звуковую сигнализацию перехода на питание от аккумулятора, автоматическую перезапись информации в магнитное внешнее устройство и т.п.). Узел 10 заряда включается автоматически при уменьшении напряжения аккумулятора 9 до граничного значения.

Устройство на фиг. 1 имеет следующий недостаток. Обычно при бестрансформаторном выпрямлении сети (как это сделано и в прототипе, и в РС АТ) выходное напряжение выпрямителя 1 равно 310 В. В этом случае необходима батарея аккумуляторов 9 напряжением 270 - 290 В, т.е. последовательное соединение более чем 220 стандартных аккумуляторов напряжением 1,2 В. Такие батареи осуществимы, но дороги и ненадежны.

Поэтому в большинстве случаев при бестрансформаторном выпрямлении сети удобнее схема на фиг. 2, в которую с целью устранения указанного недостатка введен повышающий конвертор 12, вход которого соединен с выходом аккумулятора, а выход через разделительный диод 11 - с входами питания стабилизатора 3 и устройств 7. В этом случае могут использоваться стандартные батареи аккумуляторов напряжением 12-24 В, более надежные и менее дорогие. Для исключения разряда аккумулятора при номинальном напряжении сети конвертор 12 включается только при поступлении на его управляющий вход сигнала от датчика 8 пропадания сети (связь между выходом датчика 8 и управляющим входом конвертора необязательная, но она улучшает использование аккумулятора). Узел 10 заряда для упрощения подключен к одному из выходных напряжений 4 (это стало возможно в связи с использованием низковольтного аккумулятора).

Насколько известно, стационарные ПЭВМ, защищенные от провалов и пропадания питания, не выпускаются ни у нас, ни за рубежом. Косвенно об этом свидетельствует монография Совершенствование и ремонт персональных компьютеров, с. 534-537. В изобретении качественно изменена последовательность преобразования энергии и уменьшено число ступеней преобразования по сравнению с известными ПЭВМ, питаемыми с использованием автономных резервированных систем.

Преимущества предложения. Обеспечение ПЭВМ непрерывным поступлением энергии без какого-либо перебоя обеспечивают системы UPS. Это достигнуто за счет того, что время переключения диода 11 измеряется долями микросекунды и на несколько порядков меньше задержки пропадания питания из-за накопительных конденсаторов выпрямителя 1 и стабилизатора 3.

Значительное упрощение. Система UPS-ПЭВМ содержит пять-шесть ступеней преобразования энергии (сеть 50 Гц - постоянное напряжение - синусоидальное выходное напряжение UPS - постоянное напряжение 310 В - переменное напряжение преобразователя 50 - 500 кГц - выпрямленные стабилизированные напряжения).

Повышение КПД. В прототипе энергия сети и аккумулятора теряется на всех этапах преобразования, особенно при генерировании синусоидального выходного напряжения UPS. Так, по ТУ для БПС-113 КПД = 60%, а с учетом КПД блока питания ПЭВМ общий коэффициент канала менее 50%. Для SSG 400 по фирменному каталогу КПД = 75%. В нашем случае КПД для устройства по фиг. 1 определяется только потерями диода 11 и в зарядном устройстве 10 и равен 95-98%, а для фиг. 2 - более 90%.

Резко улучшаются массогабаритные характеристики. Блок БПС-113 мощностью 200 Вт имеет массу 11,5 кг, SSG 400 мощностью 400 Вт - 26 кг. Увеличение массы ПЭВМ с 200-ваттным блоком питания по схеме фиг. 2 не превышает 2-3 кг по сравнению с прототипом при гарантии 15-минутной работы после пропадания питания. Необходимые для продолжения работы внешние устройства или должны иметь собственную систему защиты от пропадания питания, или, как это предусмотрено на схемах фиг. 1 и 2, должны питаться от резервированного выходного напряжения выпрямителя 1.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ОТ КРАТКОВРЕМЕННОГО ПРОПАДАНИЯ ПИТАНИЯ, содержащее выпрямитель напряжения сети, стабилизатор напряжения, выходы которого являются выходами устройства для подключения к входам питания центрального процессора вычислительного комплекса, причем входы и выходы выпрямителя напряжения соединены с клеммами сети переменного напряжения и входами стабилизатора напряжения соответственно, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит аккумулятор, узел заряда, конвертор постоянного напряжения, коммутатор и датчик пропадания сети, причем выводы аккумулятора соединены с выходами схемы заряда и через конвертор - с входами коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом датчика пропадания сети и выходом устройства для подключения к входу прерывания центрального процессора вычислительного комплекса, входы датчика пропадания сети подключены к клеммам переменного напряжения сети, а выходы коммутатора соединены с выходами выпрямителя напряжения сети и являются выходами устройства для подключения к входам питания периферийных устройств вычислительного комплекса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2