Система электропитания

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЕНИЯ араметрови; на фиг.5 -а максимального н тчика то ж аварииема уп ы вспом т. 1)вательно питания,ыв дл одкл ия сети ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО(71) Киевское производственное объединение "Электронмаш" им, В.И.Ленина(56) Исто;ник питания "ЭлектроникаМС 9005". Техническое описание и ин"струкция по эксплуатации 3.508.023 ТО.Блок электропитания В 253. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 2.200.127 ТО, Киев, ПО "Элект.ронмаш", 1986,(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дляэлектропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания стабилизированными напряжения ми постоянного тока микроЭВМ, уст. ройств вычислительной техники и другой радиоэлектронной аппаратуры,Цель изобретения - повышение надежности и упрощение системы.На фиг, 1 приведена функциональная схема системы; на фиг, 2 - временные диаграммы напряжения, поясняющие работу узлов и системы в целом; на фиг. 3 - схема (один из вариантов) узла блокировки запуска; на фиг, 4.ЯО, 16 О 3499 А 1 щ)5 Н 02 М 3/335 г Н 02 Н 7/12 э С 05 Г 1/577 2надежности и упрощение, Устройствопредставляет собой однотактный рег руемый сетевои инвертор с многоканальным выходом и рядом линейных и импульсных стабилизаторов, содержащийузел контроля служебных и выходных на-,пряжений, узел выработки логическихсигналов аварии сети и аварии источника питания и совокупность взаимосвязанных узлов защиты по перенапряжениюи перегрузке по току. Устройство отличается повышенной надежностью, расширенными функциональными возможностями и простым схемным решением. Этодостигается за счет ускоренного контроля выходных напряжений, контролявспомогательного стабилизированногонапряжения, совмещения. функций контроля тока ведущего выхода и напряженииведомых выходов, управления порядкомвключения. 9 ил. то же, датчика взаимных ивыходов усилителя мощностто же, порогового элементного напряжения; на фиг, 6порогового элемента мннимальпряжения; на фиг, 7 - то же,напряжения сети; на фиг, 8узлов формирования сигналовной блокировки; на фиг, 9равления, силовая часть и узгательного питания.Система электропитания (фсодержит соединенные последо1603499 ктор ректор Л.Бескид аз 33 Тираж 506 одписное ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1 Составитель С,Ситкоовская Техред Г 1.Дидык НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и о 113035, Москва, И, Раушская наб.,рытиям 4/5сетевой выпрямитель 2 с фильтром и усилитель 3 мощности, управляющий вход которого подключен к управляющему выходу блока 4 управления и защиты, первый и второй ведомые выходы усилителя 3 мощности соединены соответственно с первым 5 и вторым 6 выходными выводами через первый 7 и второй 8 стабилизаторы напряжения. В систему входят трансформатор 9 запуска с выпрямителем, входом подключенный к выводу 1, выходом вторичной обмотки - к входу датчика 10 напряжения сети, выходом выпрямителя - к входу датчика 11 запуска и силовому входу вспомогательного стабилизатора 12 напряжения,. управляющий вход которого соединен с выходом датчика 11 запуска, выходной выпрямитель 13 с фильтром, вы ход которого соединен с третьим выходнымвыводом 14 и входом обратной связи блока 4, первый 15 и второй 16блокировочные диоды, причем анод диода 15 подключен к выходу нспомога тельного стабилизатора 12 напряжения а объединенные катоды диодов 15,16 соединены с шиной питания блока 4 управ-. ления и защиты.Система электропитания содержит также первый 17, и второй 18 и третий 19 пороговые элементы минимального напряжения, входами подключенные соответственно к выходным выводам 5 6,14, а выходами соединенные соответственно с первыми входами первого 20,35второго 21 и третьего 22 элементов2 ЙЛИ-НЕ, элемент 2 И-НЕ 23, первый вход которого соединен с выходами элементов 21,22 и с первым выходом 24 индикации системы, второй вход соединен с выходом элемента 20 и с вторым выводом 25 индикации системы, а выход подключен к входу контроля выходных напряжений узла 26 формирования сиг налов, вход контроля сети питания которого соединен с выходом датчика10 напряжения сети, а первый и второй выходы узла 26 соединены соответственно с выводом 27 аварии выходныхнапряжений и выводом 28 аварии сети почитания. В систему электропитаниявведены узел 29 блокировки запуска, узел 30 аварийной блокировки, датчик 31 взаимных параметрон выходов усилителя 3 мощности, первый 32, второй 33 ; третий 34 пороговые элементы максимального напряжения, причем выход узла 29 блокировки запуска подключен к входу вспомогательного стабилизатора 12, вход - к третьему выходномувыводу 14, силовые выводы датчика 31 взаимных параметров включены между третьим ведущим выходом усилителя 3 мощ.ности и входом выходного выпрямителя 13 с Фильтром, информационный выход датчика 31 соединен с входом защиты блока 4 управления и защиты, пороговые элементы 32 - 34 максимального напряжения включены соответственно между выводами 5,6, 14 и вторыми входами элементов 20 - 22, входы контроля выходных напряжений и задержки узла 30 аварийной блокировки включены соответственно между выходом элемента 23 и выходом задержки узла 26 формирования сигналов, выход узла 30 аварийной блокировки подключен к входу аварии источника питания узла 26 Формирования сигналов, а анод диода 16 соединен с выходным выводом б.Узел 29 блокировки запуска (Фиг.3) может состоять из транзистора 35, резисторов 36,37 и конденсатора ЗЯ,Датчик 3 1 взаимных параметров (фиг. 4) может состоять из трансформатора 39 тока, вторичная обмотка ко торого подключена к однополупериодиому выпрямителю с Фильтром (диод 40, конденсатор 4 1), и балластных резисторов 42,43Пороговые элементы 32 - 34 (Фиг. 5) могут быть построены на компараторе 44 с резистором 45, к иннертирующему входу которого подключен источник 46 опорного напряжения, к неинвертирующему - выход делителя напряжения на резисторах 47,48.Пороговые элементы 17 - 19 (Фиг.б) могут быть построены на компараторе 49 с резистором 50, к неинвертирующему входу которого подключен источник 51 опорного напряжения, к инвертирующему - выход делителя напряжения на резисторах 52,53. Датчик 10 напряжения сети (Фиг.7) может состоять из компаратора 54 с резистором 55, к иннертирующему входу которого подключен источник 56 опорного напряжения, к неинвертирующему - выход делителя напряжения на резисторах 57,58, к выходу - расширитель 59 импульсов с резистором 60 и конденсатором 61.Вход датчика, 10 образуется нырямителем 62 и КС-Фильтром на резисторена входах узла аварийной блокировки иинверсного сигналааварии источника пи-. 10тания соответственно;Ц ,11, .и - напряжения сигналовОиппописточника питания.Система электропитания работает следующим образом, 15При включении системы напряжение -УУ, сети переменного тока через вывод 1 (Фиг. 1) поступает на сетевой выпрямитель 2 с Фильтром и трансформатор 9. По достижении напряжением 20УУ определенного значения УУ ф - носс рога срабатывания датчика 11 запуска(Фиг. 2) - датчик 11 вьдает напряжение Цна включение вспомогательного стабилизатора 12, выходное стабилизированное напряжение Пкоторого через диод 15, образуя напряжение Е поступает на шину питания блока 4 управления, По достижении напряжением ъЬ определенного значения УУ - поспс с рога срабатывания датчика 10 напряжения сети - последний, прекращая Формирование логической " 1 н (сигнал 1 Ус), вьдает сигнал логического "О" (сигнал УУсп)35Блок 4, получив питание Еп, вырабатывает управляющие импульсы УУ (на Фиг. 2 не приведены), которые поступают на управляющий вход усилителя 3 мощности, Усилитель 3 вступает в рабо 40 ту; На его выходах, а затем на выводах 5,6,14 системы появляются напряже - УУ 6 Ыу э - Ц 8 э У ВыхПри по оявлении напряжения .= УУ вы з узел 2 блокировки запуска через некоторое время задержки : , определяемое временем установления напряжения =Цпы , вьдает напряжение УУр, котоВЫрое выключает стабилизатор 12, и в дальнейшем напряжение Е поддерживается за счет стабилизированного напряжения = УУ, подаваемого черезФдиод 16. Появление напряжений =УУ ы =Ув1=1 Уь 1 х на вывоцах 5,6 и 14 анализируется пороговыми элементами17, 18, 19 и 32, 33, 34 соответственно в заданных диапазонах допустимых значений, например +(5-7)от номиналь- е Вьдача сигналов УУсип и УУосп в заданной носледовательйости гарантирует 50 корректный запуск начала работы процессора микроЭВ 11,При аварии одного из выходных напряжений, например при превьппении напряжением =Ць допустимого значе ния УУ ь (Фиг, 2), срабатывает пороговый элемент 33 максимального напряжения, вьдавая сигнал логической "1" на первый вход элемента 21. На выхоУУ ,Н , УУ- напряжения сигналовип ф иписточни.ка питания(выходных напряженийсистемы)задержанного сигнала источника ных значений напряжений =Иьы="ы ф=1 ьы з Если значения этих напряжений со ответствуют допустимым, на выходахвсех пороговых элементов вырабатываются сигналы логического "О". Соответственно на выходах элементов 2 ИЛИ-НЕ 20 - 22 Формируются сигналы логической 1". Эти сигналы от элемента 20 поступают на вывод 25 и первый вхоц элемента 2 И-НЕ 23, от элементов 21,22 - на вывод 24 и второй вход элемента 23. Имея на входах две логические "1", элемент 23 Формирует на выходе логический "0" - сигнал УУ, соответствующий допустимым значениям напряжений на выводах 5,6,14. Сигналы УУ 1 УУ на выводах 24,25 могут быть использованы для управления узлом индикации состояния напряжений =Вы 1 ф У еыуз =Ц ьыу,или узлом порядка включения и выключения этих напряжений (на Фиг. 1 эти узлы не показаны, как не относящиеся к сущности изобретения), Следовательно, при включении системы электропитания по истечении некоторого времени, за которое все системные напряжения причимают допустимые значения, на входы контроля выходных напряжений узла 26 Формирования сигналов и узла 30 аварийной блокировки поступает сигнала на вход контроля сети питания узла 26 - сигнал УУ и, которые имеют уровни логических "О". Узел 26 с некоторой задержкойип вьдает сигнал УУЭс уровнем логической "1" на вход сигнала задержки узла 30, который сразу же Формирует на выходе инверсный сигнал УУ цип с уровнем логического "О". Узел 26 вьдает на выходе 27 и 28 соответственно сигнал УУип и с некоторой задержкой сп - сигнал УУ имеющие уровни логическойс ьп 1 п9160349 могательного и выходного питания.Использованы пороговые элементы максимальных напряжений для ускоренногоформирования совместно с узлом аварийной блокировки сигналов аварии сетипитания и аварии выходных напряженийсистемы. Расширены возможности датчика взаимных (перекрестных) параметров,который прямо осуществляет контрольмаксимального тока ведуего выходаусилителя мощности и косвенно определяет максимальные значения напряжений на ведомых выходах этого усилидах элементов 21 и 23 Аормируютсясигналы логического "0" и логической" 1" соответственно, т.е, сигнал П ,с уровнем логической "1" поступает5на входы контроля выходных напряженийузлов 26 и ЗО,.Это позволяет узлу 30без задержки выдать сигнал Бд суровнем логической "1" и соответственно беэ задержки получить на выходах узла 26. сигналы Пои и Бс 1 суровнем логического "0",Следовательно, наличие пороговогоэлемента 33 максимального напряжения(для примера относительно напряжения=Бы, ) и узла 30 исключает Формировывание в аварийных ситуациях сигналовП 1 и Пс,только после срабатывания защиты от перенапряжений на уровне +ЬПвс, (Аиг. 2) и снижения затем 20НаПРЯжЕНИЯ =П вы 2 НИЖЕ УРОВНЯ -ЬБз 4.Как видно из временных диаграмм напряжений БвыхПс, Пасп(фиг. 2),в таком случае увеличивается выдачасигналов Бо и, П ,и на некоторое время , определяемое временем спаданапряжения Пвьх (Е) и разрядом конденсаторов узлов задержки узла 26. При перегрузке ведущего выхода усилителя 3 по току датчик 31 взаимных параметров ограничивает ток этого выхода на определенном уровне, а следовательно, и ширину импульсов управления П блока 4 управления, в связи с чем напряжения на ведомых выходах усилителя 3 также ограничиваются на определенных уровнях, которые могут быть заданы для стабилизаторов 7 и 8 ниже порогов срабатывания защиты от 4 О перенапряжений на выходах стабилизаторов 7 и 8, те. датчик 31, контролируя максимальный ток ведущего выхода усилителя 3, косвенно контролирует взаимные параметры ведомых выходов их максимально допустимые напряжения. Поэтому, если напряжение на регули,руюих органах стабилизаторов 7 и 8 падает ниже допустимых порогов срабатывания защиты от перенапряжений этих стабилизаторов, автономные узль защиты от перенапряжений на выходах стабилизаторов 7 и Я могут отсутствовать, Этому способствует также введение пороговых элементов 32 - 34 максимальных напряжений и узла 30, так как отклонения выходных напряжений контролируются в узком диапазоне длявыработки сигналов Ьоср Па;и и све 910товой индикации допустимых значенийэтих напряжений. Или иначе, в любойаварийной ситуации нагрузка будет блокированаа сигналямп П у Пд в цвозникшие перенапряжения на выводах 5и 6 допустимы для системы питания изаблокированной сигналами Поп,Б,.днагрузки. Кроме того, благодаря введению узла 29 и подключению диода 16блок 4 управления и защиты дополнительно контролирует, кроме напряженияЕ, напряжение =БеыхуПри выключении системы электропитания напряжение -Б уменьшаетсяссдо значения П (фиг. 2), когда датчик .10 выдает сигнал Бс с уровнемлогической "1". Узел 26 без задержкивыдает сигнал Посп и через некотороевремя сэ - сигнал Б,с уровнямилогических "0", После уменьшения на-,пряжения л,П ниже значения Б датчик 11 запуска выключает стабилизатор12, выходные напряжения =Б вверживаются на времяСледовательно, при аварийных ситуациях своевременное . Аормирование сигналоп Пои П,.д и обеспечение заданно "го времении связаны с установленными мошностями индуктивно-емкостныхэлементов силовых цепей системь, эасчет запасенной энергии которых поддерживаются выходные напряжения приснятии (исчезновении) напряжения сетиилп при отклонении выходных напряже. -ний от допустимых значений,Таким образом, в изобретении по сравнению с прототипом использована функциональная избыточность блока управпения и защиты, имеющей контроль своего питающего напряжения, Благодаря узлу блокировки запуска и питания чер е з один иэ бло киров очных диодов от одного из выходных напряжений стал возможным контроль одновременно вспо 1603499 12теля. В сочетании с использованными возможностями блока управления и пороговых элементов исключены узлы автономной защиты от перенапряжений выходных напряжений =Ць " =11 вьцФормула изобретенияСистема электропитания, содержащая соединенные последовательно вывод для 1 О подключения сети питания, сетевой выпрямитель с Фильтром и усилитель Мощности, управляющий вход которого г 1 одключен к управляющему выходу блока управления и защиты, первый и второй 15 ведомые выходы усилителя мощности соединены с соответствующими выходными выводами через соответствующие стабилизаторы напряжения, трансформатор заПуска с выпрямителем, входом подключенный к выводу для подключения сети питания, выходом вторичной обмотки - к входу датчика напряжения сети, выходом выпрямителя соединен с входом датчика запуска и силовым входом вспо могательного стабилизатора напряже- Ния, управляющий вход которого соедиНен с выходом датчика запуска, выход" ной выпрямитель с Фильтром, выход коТорого соединен с третьим выходным 30 выводом и входом обратной связи блокауправления и защиты, первый и второй блокировочные диоды, причем анод первого диода подключен к выходу вспомогательного стабилизатора напряжения, а объединенные катоды диодов соединены с шиной питания блока управления и защиты, первый, второй и третий пороговые элементы минимальных напряжений, входами подкпюченные к соответ ствующим выходным выводам, а выходами соединенные с первыми входами соответствующих элементов 2 ИЛИ"НЕ, элемент 2 И-НЕ, первый вход которого соединен с выходами второго и третьего 45 элементов 2 ИЛИ-НЕ и с первым выводом индикации, второй вход - с выходом первого элемента 2 ИЛИ-НЕ и вторым выводом индикации, а выход подключен к входу контроля выходных напряжений узла Формирования сигналов, вход контроля сети питания которого соединен с выходом датчика напряжения сети, а первый и второй выходы узла Формирования сигналов соединены соответственно с выводами аварии выходных напряжений и сети питания, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения, в нее введены узел блокировки запуска, узел аварийной блокировки, датчик взаимных параметров выходов усилителя мощности, первый, второй и третий пороговые элементы максимального напряжения, причем выход узла блокировки запуска подключен к входу блокировки вспомогательного стабилизатора напряжения, вход - к третьему выходному выводу, силовые выводы датчика взаимных параметров включены межпу третьим ведущим выходом усилителя мощности и входом выходного выпрямителя с Фильтром, информационный выход этого датчика соединен с входом защиты блока управле" ния и защиты, первый, второй и третий пороговые элементы максимального напряжения включены между соответствующими выходными выводами и вторыми входами соответствующих элементов 2 ИЛИ-НЕ, входы контроля выходных напряжений и задержки узла. аварийной блокировки включены соответственноФмежду выходом элемента 2 И-НЕ и выходом задержки узла Формирования сигналов, выход узла аварийной блокировки подключен к входу аварии выходных напряжений узла Формирования сигналов, а анод второго блокировочного диода соединен с вторым выходным выводом.