Устройство для питания нагрузки постоянным током

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЖИТЕЛЬСТВУ

< >748665

Союз Советскик

Социалистическик.Республик (61) ДополнительиЬе к авт. саид-ву (22) Заявлено 02.06.78 (21) 2621511/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 1507.80. Бюллетень ¹ 26

Дата опубликования описания 180780 (51)М. Кл.

Н 02 Т 7/34

Государственный комитет

СССР ио деяам изобретений н открытий (53) УДК 621. 355.1 (088.8) (72) Автор изобретения

Б.В. Нилов (7! ) 3 а яв и тель (54) УСТРОлСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ

ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к схемам питания нагрузки постоянным током при параллельной работе аккумуляторов и источника постоянного тока (термоэлектрогенератора, топливной батареи, солнечной батареи), и применяется в автоматических сре ствах навигационного оборудования. 10

Известны устройства и схемы питания нагрузки, в которых аккумуляторы работают параллельно с другими источниками постоянного тока 11, )2) и 31.

Наиболее близким к изобретению по 5 технической сущности является устройство для питания нагрузки, содержащее источник постоянного тока и аккумуляторную батарею, разделенную на несколько последовательно соединенных20 секций, каждая из которых подключена к источнику постоянного тока через два автоматически управляемых выключателя. Оно позволяет увеличить напряжение на нагрузке в необходимое коли-2 честно раз по сравнению с напряжением источника зарядного тока (41.

Поочередный заряд секций аккумуляторов происходит при коммутации автоматических выключателей (транзисторов, электромеханических контактов), которые требуют управления в функции времени. При этом количество автоматических выключателей равно удвоенному количеству аккумуляторных секций (на три секции требуется шесть автоматических выключателей), что обусловливает необходимость соответствующего увеличения количества выходов в управляющем устройстве и усложнение программы этого устройства.

Таким образом, наличие большого количества выключателей и необходимость применения сложного программного устройства для управления выключателями не способствует повышению надежности питания нагрузки постоянным током.

Цель изобретения — повышение надежности действия устройства, а также защита аккумуляторов от перезаряда.

Поставленная цель достигается.тем, что в устройстве для питания нагрузки постоянным током, содержащем разделенную на несколько включенных последовательно секций аккумуляторную батарею, соединенную с источником постоянного тока автоматическими вы748665

3 ключателями, BG-первых, функции последних выполняют соответствующие числу секций и имеющие по два разнополярных ключа и одну управляющую входную и выходную цепь ключевые ячейки, в каждой из которых два тран " зистора эмиттерами соединены с поло жительным полюсом источника постоянного тока, у первого транзистора кол лектор соединен с положительным полюсом секции, а база связана через резистор со средней точкой цепи, состоящей из последовательно и согласно включенных диода, подключенного анодом и отрицательному полюсу сек. ции и тиристора, подключенного ка3 тодом к отрицательному полюсу источника постоянного тока, у второго транзистора коллектор соединен с клеммой управляющего выхода и с точкой соединения анодов двух диодов, катод одного из которых подключен к базе первого транзистора, а катод второго — к положительному полюсу источника посток.нного тока, и база сбединена с катодом стабилитрона, -аной которого связан через конденсатор с положительным полюсом источника постоянного тока и через резистор — с анодоМ упомянутого тиристора, управляющий электрод которого соединен с клеммой управляющего выхода, причем управляющие цепи ключевых ячеек соединены каскадно через конденсаторы, входная клемма первой ключевой ячейки конденсатора связана с выходом одновибратора, база одного из транзисторов которого через диод и резистор соединена со средней точкой цепи, состоящей из согласно и последовательно включенных диода, соединенного анодом с положительным полюсом концевой секции, и тиристора, подключенного катодом к отрицательнбму полюсу источника постоянно го тока и управляющим электродам— через конденсатор к выходной клемме последней ключевой ячейки, во-вторых, база и эмиттер выходного транзистора бдиовибратора соединены между собой через ключ, который связан с устройством контроля состояния аккумуляторов.

Йа чертеже представлена электрическая схема устройства для питания нагрузки Постоянным током °

Предлагаемое устройство содержит н(грузку 1, секции 2„ -2, аккумуляторов, источник 3 постоянйого тока, ключевые ячейки 4 -4 „ каждая из которых имеет входнйе 5-7 и выходные

8-10 клеммы, тиристор 11, транзисторы 12 и 13, диоды 14-16, стабилитрон

17, конденсатор 18 и резисторы 19-21 конденсаторы связи 22 -22„, тяристор 23, резистор 24, диод 25, одновнбратор 26, включающий в себя транзисторы 27 и 28, резисторы 29-32, конденсатор 33 и диод 34, конденса10

26

ЗО

4О

59

55, ЬО тор 35, диод 36, резистор 37, ключ 38 и устройство 39 контроля состояния аккумуляторов.

Нагрузка 1 находится под суммарным напряжением соединенных последовательно секций 2 -2„ аккумуляторов, которые поочередно получают энергию заряда от низковольтного источника 3 постоянного тока через ключевые ячейки 4 -4, с клеммами 5-10, имеющими индексацию соответствующих ключевых ячеек. Входные клеммы 5 всех ключевых ячеек соединены с положительным полюсом источника 3 постоянного тока, входные клеммы 6 соединены с отрицательным его полюсом, а выходные клеммы 8 и 9 соединены соответственно с отрицательным и положительным полюсами соответствующих секций аккумуляторов.

Устройство работает следующим образом.

На входную клемму 7 первой ключевой ячейки 4. от источника 3 постоянного тока через транзистор 27 одновибратора 26 и конденсатор 35 поступает положительный импульс, под действием которого срабатывает первый ключевой элемент 4 . При этом тиристор 11 и транзистор 12 открываются, обеспечивая заряд первой секции 2 аккумуляторов (ток заряда проходит по цепи: "+" источника 3 постоянного тока, клемма 5, транзистор 12, клемма 9, секция 2 аккумуляторов, клемма 8, диод 14, тиристор 11, клемма

6, "-" источника 3 постоянного тока), Одновременно происходит заряд конденсатора 18 через резистор 20 и тнристор 11. Когда конденсатор 18 зарядится до напряжения пробоя стабилитрона 17, откроется транзистор

13, а транзистор 12 закроется, так как на его базе будет запирающий положительный потенциал, прикладываемый через открытый транзистор 13 и диод

15. При этом выдается положительный им1тульс через клемму 10 и конденсатор 22А на выходную клемму 7 второй ключевой ячейки 4 . Заряд секции 2 прекращается, но тиристор 11 остает-. ся открытым за счет коллекторного тока транзистора 13. Закрытие тиристора 11 s первой ключевой, ячейке 4 происходит под действием обратного напряжения секции 24, прикладываемого к нему в момент открытия тиристора 11 второй ключевой ячейки 41. Работа схемы второй ключевой ячейки 4 и последующих ячеек происходит аналогично работе первой ключевой ячейки 4 .Когда закончится рабочий цикл последней ключевой ячейки 4д (после прекращения заряда секции 2д аккумуляторов), положительным импульсом через конденсатор 22 откроется тиристар 23, обеспечивая выключение тиристора 11 в ключевой ячейке 4 обратным напряжением секции 2п. При этом откроется

30 ствия устройства, а также упрощается защита аккумуляторов от перезаряда с применением известных контрольных устройств (например, датчиков напряжения), от которых не требуется непосредственная коммутация цепи зарядного тока.

Формула изобретения

Устройство для питания нагрузки постоянным током, содержащее разде- ленную на несколько включенных последовательно секций аккумуляторную ба- 55 тарею, соединенную с источником постоянного тока автоматическими выключателями, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено одновибратором, при Я) этом автоматические выключатели выполнены в виде соответствующих числу транзистор 28 в одновибраторе 26 за счет базового тока, проходящего через диод 36, резистор 37 и тиристор

23, а тиристор 27 закроется. Когда транзистор 27 в одновибраторе 26 закрыт, создаются условия для разряда 5 конденсатора 35 через резисторы 31 и 21 и подготовки одновибратора 26 . к очередному включению первой ключевой ячейки 4 . Так как ток через тиристор 23 имеет незначительную величину, определяемую базовым током транзистора 28 через диод 36 и резистор 37, то он закроется и одновибратор 26 переключится в исходное состояние. При этом через транзистор

27 и конденсатор 35 на клемму 7 поступает положительный импульс, включается ключевая ячейка 4 и цикл заряда аккумуляторных секций 2„-2„ по- . вторяется. Зарядные циклы следуют один за другим до тех пор, пока акку- 20 муляторы не заряжены, т.е. пока ключ

38 закрыт. Если аккумуляторы зарядятся до предела, то устройство 39 контроля их состояния выдает сигнал на вход ключа 38, который откроется и 25 закроет транзистор 27 в одновибраторе 26. При этом заряд аккумуляторных секций 2 -2 прекращается на время и возобновляется, когда сигнал с входа ключа 38 исчезает.

Объединение двух разнополярных выключателей в одну ключевую ячейку с одним управляющим импульсным входом и выходом при каскадном соединении управляющих цепей ряда ключевых З5 ячеек выгодно отличает схему предложенного устройства, так как существенно упрощается процесс программирования заряда секций аккумуляторов с использованием одновибратора. В 40 результате повышается надежность дейсекций и имеющих по два разнополярных ключа и управляющие входную и выходную цепи ключевых ячеек, каскацно соединенных между собой через конденсаторы, причем в каждой из ячеек два транзистора эмиттерами соединены с положительным полюсом источника поI стоянного тока, у первого транзистора коллектор соединен с положительным полюсом секции, а база связана через первый резистор со средней точкой цепи, состоящей из последовательно и согласно включенных первого диода, подключенного анодом к отрицательному полюсу первой секции батареи, и тиристора, подключенного катодом и отрицательному полюсу источника постоянного тока, у второго транзистора коллектор соединен с клеммой управляющей выходной цепи и с точкой соединения анодов второго и третьего диодов, катод одного иэ которых подключен к базе первого транзистора, а катод другого — к положительному полюсу источника постоянного тока, а база соединена с катодом стабилитрона, анод которого связан через конденсатор с положительным полюсом источника постоянного тока и через второй резистор — с анодом упомянутого тиристора, управляющий электрод которого соединен с клеммой управляющей входной цепи ключевой ячейки, причем клемма управляющей входной цепи первой ключевой ячейки через конденсатор связана с выходом одновибратора, база одного из транзисторов которого через диод и резисто- соединена со средней точкой цепи, состоящей из согласно включенных диода, соединенного анодом с положительным полю- сом концевой секции батареи, и тиристора, подключенного катодом к отрицательному полюсу источника постоянного тока и управляющим электродом— через конденсатор к клемме выходной управляющей цепи последней ключевой ячейки.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью защиты аккумуляторов от перезаряда, база и эмиттер другого транзистора одновибратора соединены между собой через ключ, который связан с блоком контроля состояния аккумуляторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 543090, кл. Н 02 Х 7/34, 1977.

2. Патент ФРГ Р 2150961, кл. Н 02 У 7/34, 1976.

3. Патент Швейцарии М 570061, кл. Н 02 3 7/34, 1974.

4. Авторское свидетельство СССР

9 269263, кл. Н 02 У 7/34, 1970748665

Составитель И. Найдина

Редактор С. Лыжова Техред Ж Кастелевич

Ф

Корректор Е. Папп

Заказ 4379/17 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР— .йо делам изобретений и открытий

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

Филил ППП "Патент", г. у.кгород, ул. Проектная, 4