Устройство для включения резервного источника питания

9680 1,76 ййз Советских Социалистйческих Республик(51) М. Кл.зН 021 9,0 с присоединением заявки ЛЪ сударстеенный комите(45) Дата опубликования описания 07,10.80(53) УДК 1,316,988.8) ло делам изобретений и открытий72) Авторы изобретения ецкий, Е, Л%. Денискин и О. Е. Орлог,(71) Заявител 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯИзобретение относится к распределениюэлектроэнергии и может быть использовано для построения высоконадежных узловпитания в различных областях радиотехники.В современных сложных многоканальных и многокаскадных радиотехническихустройствах для повышения надежностиработы широко применяется резервирование отдельных элементов устройств, в частности источников питания.Известно резервирование, при которомрезервный источник питания находится врежиме холостого хода и в случае выходаиз строя основного источника питания подключается к нагрузке с помощью устройства включения 1.Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство длявключения резервного источника питания,содержащее коммутатор, включенный между одноименными полюсами основного ирезервного источников питания, диод, шунтироваццый конденсатором, и резистор (21.Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии по нагрузке протекает ток основного источника питания,вследствие чего анод и катод тиристора,а также анод и катод диода находятся под одинаковымные напряжения основного и резервного источников равны. Диод при этом закрыт, ток в делителе отсутствует, а следователь цо, и напряжение между управляющимэлектродом и катодом тцристора равно нулю. При выходе из строя основного источника потенциал катодов диода ц тиристора становится меньше потенциала цх 1 О анодов, диод открывается, по делителюпротекает ток управления тиристором, последний срабатывает ц подключает положительный полюс резервного источника питания к нагрузке, Емкость, шуцтирую щая диод, устраняет срабатывание устройства при кратковременных отрицательных бросках напряжения.Недостатком такого устройства включения резервного источника питания являет ся низкая надежность его работы, заключающаяся в следующем, Резервный источник питания находится в режиме холостого хода. Если оба источника стабилизированные, то оци имеют определенную зону 25 регулирования напряжения - зону стабилизации, определенную диапазоном изменения выходного тока источника. Выходной ток источника определяется суммой его выходной проводимости ц проводимости 30 нагрузки и равен сумме соответствующихтоков. Следовательно, при работе в режиме холостого хода, когда проводимость нагрузки равна нулю, величина выходного тока определяется лишь выходной проводимостью источника и должна находиться в пределах зоны стабилизации, При подключении нагрузки суммарный ток также должен лежать в пределах этой зоны. Обеспечение подобного режима работы источника питания возможно лишь путем увеличения его выходной проводимости и уменьшения проводимости нагрузки, что приводит к снижению КПД источника. Такой режим допустим .лишь в маломощных источниках, Мощные стабилизированные источники питания с высоким КПД (свыше 80) обычно не включаются в режиме холостого хода, поэтому при возникновении подобного режима происходит выход источника за пределы зоны стабилизации и повышение выходного напряжения на 3 - 7/. С ростом мощности КПД источника возрастает и указанная величина превышения выходного напряжения.В случае резервирования нестабилизированных источников величина выходного напряжения в режиме холостого хода превышает величину напряжения в номинальном режиме на 15 - 25%, в то время как допустимая величина ухода выходного напряжения в номинальном режиме обычно составляет +-5.Таким образом, если резервный источник является нестабилизированным или мощным стабилизированным с высоким КПД, то его выходное напряжение превышает напряжение основного источника, включенного в режиме номинальной нагрузки. По цепи делителя протекает ток и происходит включение тиристора и подключение резервного источника к нагрузке. По мере того, как резервный источник войдет в номинальный режим, его выходное напряжение станет равным выходному напряжению основного источника, и тири- стор выключается, резервный источник вновь переходит в режим холостого хода, после чего цикл его включения повторяется, В результате происходит подключение резервного источника к нагрузке с частотой, определяемой временем заряда емкости, шунтирующей диод, временем перехода резервного источника из режима номинальной нагрузки в режим холостого хода, а длительность промежутка времени, в течение которого резервный источник подключается к нагрузке, определяется временем обратного перехода. Такое периодическое подключение резервного источника к нагрузке приводит также к возникновению пульсирующего напряжения на нагрузке,Цель изобретения - повышение надежности устройства в работе,Поставленная цель достигается тем, что 10 15 20 25 З 0 35 40 45 51) 55 00 05 в устройство для включения резервного источника питания, содержащее коммутатор, включенный между одноименными полюсами основного и резервного источников питания, диод, шунтированный конденсатором, и резистор, введен дополнительный конденсатор, который подключен между диодом и резистором, причем анод диода соединен с положительным полюсом основного источника, катод - с управляющим электродом коммутатора, а резистор - с общей шиной.Надежность работы устройства повышается за счет обеспечения включения коммутатора током разряда конденсатора только в случае уменьшения напряжения основного источника питания и отсутствия включения при росте выходного напряжения резервного источника питания.На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.Устройство для включения резервного источника питания 1 содержит коммутатор 2 (тиристор или тиратрон), включенный между положительными полюсами основного 3 и резервного 1 источников питания, цепочку из последовательно соединенных диода 4 и конденсатора 5, включенную параллельно нагрузке 6 основного источника питания 3. Средняя точка цепочки подключена к управляющему электроду коммутатора 2, а анод диода 4 соединен с положительным полюсом основного источника питания 3. Для устранения шунтирования резервного источника питания 1 при коротком замыкании в основном источнике 3 последний подключается к нагрузке через вентиль 7; для предотвращения срабатывания устройства при кратковременных отрицательных бросках напряжения основного источника 3 диод 4 шунтируется конденсатором 8; для ограничения величины управляющего тока коммутатора 2 между отрицательным полюсом основного источника 3 и конденсатором 5 включается резистор 9.Величина сопротивления резистора 9Еогагр Ану максгде Е, - напряжение основного источника ПИтаНИЯ 3; Уу макс - МаКСИМаЛЬНОЕ ЗНаЧЕНИЕ управляющего тока коммутатора 2; Рм - сопротивление нагрузки,Величины допустимых обратных напряжений вентиля 7 и диода 4 должны быть НЕ МЕНЕЕ Ео И С макс СООтВЕтСтВЕННО, ГДЕ Уу макс - максимальное значение управляющего напряжения коммутатора 2.Максимальное прямое напряжение коммутатора 2 должно быть не менееИ, Е, - УмР,где Ер - выходное напряжение резервного источника питания 1 в режиме холостого5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 хода; 1 у - минимальное значение управляющего тока коммутатора 2, Величина емкости шунтирующего конденсатора 8амико брна . 1у мингде тбр - длительность отрицательного броска напряжения основного источника 3; Уу мнн - минимальное значение управляющего напряжения коммутатора 2. Емкость конденсатора 5 выбирается пз условияС с.,р -1ау минЖн, Логр) 1 - 1у максгде 1 у - минимальная длительность управляющего импульса коммутатора 2.Устройство для включения резервного источника питания работает следующим образом.В исходном состоянии по нагрузке 6 протекает ток источника 3, Конденсатор 5 заряжен через диод 4 практически до напряжения источника 3, В результате чего управляющий электрод и катод коммутатора 2 оказываются практически эквипотенциальными и коммутатор 2 закрыт. При уменьшении выходного напряжения источника 3 потенциал катода коммутатора 2 уменьшается, потенциал же управляющего электрода остается неизменным, так как диод 4 закрыт и напряжение на конденсаторе 5 равно напряжению источника 3 в исходном состоянии. В результате к переходу управляющий электрод - катод коммутатора 2 прикладывается положительная разность потенциалов, по достижении указанной разностью потенциалов величины напряжения управления коммутатора 2 последний включается и подключает положительный полюс резервного источника питания к нагрузке 6, Время включения определяется временем уменьшения выходного напряжения источника 3 (в случае наличия шунтирующего конденсатора 8 - его зарядом) на величину напряжения управления коммутатора 2. Фиксация включения коммутатора 2 производится разрядным током конденсатора 5 через участок управляющий электрод - катод коммутатора 2 и нагрузку 6. При необходимости ограничения разрядного тока конденсатора 5 в цепь разряда включается ограничивающий резистор 9. В момент включения коммутатора 2 к катоду вентиля 7 прикладывается положительный потенциал резервного источника питания 1, анод вентиля 7 находится под пониженным потенциалом основного источника, вентиль 7 закрывается и устраняет возможность шунтирования источника 1 выходным сопротивлением основного источника 3. При наличии кратковременных отрицательных скачков выходного напряжения источника 3 конденсатор 8 не успевает зарядиться до напряжения, равного управляющему напряжению коммутатора 2, и последний не включается, тем самым обеспечивается помехоустойчивость устройства.Устройство для включения резервного источника питания 1 позволяет осуществить резервирование как стабилизированных, так и нестабплизпрованных источников питания, обеспечивая подключение источника 1 при уменьшении выходного напряжения источника 3 независимо от изменения выходного напряжения источника 1 в режиме холостого хода, что приводит к повышению надежности устройства, так как исключена возможность ложного срабатывания устройства прп повышении выходного напряжения источника 1, ведущего к возникновению пульсирующего напряжения на нагрузке 6. Формула изобретения Устройство для включения резервного источника питания, содержащее коммутатор, включенный между одноименными полюсами основного и резервного источников питания, диод, шунтпрованный конденсатором, и резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности его в работе, в него введен дополнительный конденсатор, который подключен между диодом и резистором, причем анод диода соединен с положительным полюсом основного источника, катод - с управляющим электродом коммутатора, а резистор - с общей шиной. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авто ское свидетельство СССР361503, кл. Н 021 9/04, 1970.2. Авторское свидетельство СССР546996, кл, Н 02,1 9/00, 1974 (прототип).769680 Составитель Г, ДамскаяТехред В. Серякова Корректор 3. Тарасова Редактор С. Титова Заказ 2267/16 Изд. Мо 527 Тираж 798 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5