Устройство для электропитания постоянным напряжением

ОП ИКАНИЕ Союз Советскиа Социалистических Республик(22) Заявлено 010279 (21) 27215 бб/24-07 С 05 Г 1,/58 с присоединением заявки Иоа(23) Приоритет Государственный коингег СССР по делан нзобретеннй н открыгнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПОСТОЯННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ1Изобретение относится к электро технике и предназначено для использования в ЦВМ, а также аналоговой вычислительной технике и электроавтоматике, для обеспечения Функцио нальных устройств питающими напряжениями необходимых номинальных значений и качества стабилизации.Известны устройства для электропитания, выполненные по схеме с 1 О бестрансФорматорным входом, т.е. содержащие в своем составе выпрямитель, сглаживающий Фильтр-энергонакопитель и преобразователь постоянного напряжения в стабилизированное постоянное 11 .Указанные устройства имеют на выходе один номинал стабилизированного напряжения. При необходимости получения других номинальных значений 2 О стабилизированных напряжений используют соответствующее количество указанных устройств.Если необхоцимо обеспечить большое количество номинальных значений 25 стабилизированных напряжений, а мощ ность каждого из них должна быть достаточно мала, габариты подобного устройства электропитания в целом ,получаются достаточно большими, ЗО надежность - низкая стоимость и трудоемкость изготовления - высокая и кроме того, повкааается опасность попадания обслуживающего персонала под повышенное входное напряжение,Наиболее близким из известных технических решений является устройство для электропитания постоянным напряжением, содержащее бло управления, защиты и сигнализации, соеди" ненные последовательно К-Фазный выпрямитель с Фильтром-энергонакопителем, преобразователь постоянного напряжения в стабилизированное постоянное и дополнительные преобразователи постоянного напряжения в постоянное 12).Недостатками подобных устройств являются недостаточная стабильность напряжений по отдельным выходам (точно стабилизироваться может только одно из многих выходных напряжений), и отсутствие возможности униФикации устройств питания, что повышает их стоимость, усложняет процесс разработки и изготовления.Цель изобретения - уменьшение габаритов, повышение надежности, снижение стоимости и повышение безопасности обслуживания.Это достигается тем, чта в устрайстве для злектрапитаиия постояннымнапряжением, содержащем .блок управления, защиты и сигнализации, соединенные последовательно И-Фазный выпрямитель с Фильтрам-знерганакапителем, преобразователь постоянного напряжения в стабилизированное постоянное, и дополнительные преобразователи постоянного напряжения в постоянное,все преобразователи объединены в две группы входными зажимами, первая из которых подключена к общему И-Фазному выпрямителю, имеющему вход управления и содержащему И тиристоров и И дополнительных тиристарав, подключенных параллельно первым через резистор, а вторая группа подключена к выходу по крайней мере одногоиз преобразователей первой группы,причем вход .управления И-Фазнаговыпрямителя подключен к устройствууправления, защиты и сигнализации,На чертеже приведена структурнаясхема предлагаемого устройства.Устройство содержит М -Фазный выпрямитель 1 на выходе котарага включен Фильтр-энерганакапитель 2, преабразОватели 3 пОстаяннага напряжения в стабилизированноепостоянное, и преобразователь 4 постаяннага напряжения в постоянное, к выходу которого подключена другая группа преобразователей пастояннога напряжения в постоянное 5. Каждый нз преобразователей 3, 4 и 5 вырабатывает соответствующие наминалы напряжения, которые поступают на Функциональные узлы ЦВМ (или другого потребителя) через зажимы 6, а также на устройства управления, защиты и сигнализации 7, Выпрямитель 1 содержит основные тиристоры 8 я дополнительные тиристоры 9, пацключенные к основным через резистор 10, и к диодам 11. Ба силовой вход 12 выпрямителя 1 подается сетевое напряжение (127, 220 или 380 Б). В зависимости от требований преобразователи 4 и 5 (или один из них) могут выполняться со стабилизацией выходного напряжения, или беэ нее. Преобразователи 3 и 4 используются для питания достаточно мощной (100 и более Вт) нагруки.Преобразователи 5 используютсядля питания маломощной (ориентиравочно, менее 50 Вт) нагрузки.Режим работы устройства определяется командами, поцаваемыми на устройство управления защиты и сигнализации 7.В,абестОченном состоянии на входе 12 выпрямителя 1 имеется сетевое напряжение, но выходные напряжения отсутствуют, так как все тиристоры 8 и 9 выпрямителя 1 удерживаются в обесточенном состоянии,При подаче команды "Включено"на вход управления выпрямителя 1 сустройства 7 поступает сигнал разрешения включения тиристорав 9,При их включении, чта может быть5 осуществлено в момент перехода сетевого (синусоидального) напряжениячерез нулевое значение, для минимизации коммутационных высокочастотныхпомех выпрямитель 1 начинает Функционировать кам обычный неуправляемыйвыпрямитель, но ток нагрузки ограничивается резистором 10.С этого момента начинается зарядемкостей Фильтра-энергонакопнтеля 2,появляется напряжение на преабразова 15 телях 3-5, и на выходных зажимахустройства 6.Через время, необходимое для заряда да заданного напряжения емкостейФильтра 2, в результате чего ток чеМ рез резистор 10 уменьшается с пускового значения примерно до номинального значения, вырабатывается (вустройстве 1 или 7) команда на включение тиристаров 8 .и отключение тирнстарав 9.После включения тиристоров 9 емкости Фильтра 2 дозаряжаются до номинального значения, и на выходах6 устанавливаются номинальные значения напряжений.Перевод устройства вновь в откжаченнае состояние может быть произведен па команде "Отключено", подаваемой на устройство 7, или в аварийномрежиме, например, при выходе из строяодного иэ преобразователей 3-5.В обоих случаях на выходе устройства 7 вырабатываются сигнатщ, одиниз которых поступает на вход управления выпрямителя 1 (в результате40,чего запрещается включение тиристоров 8, 9), а второй - на преобразователи 3 и 4, в результате чего прекращается их Функционирование и напряжения на выходах 6 уменьшаютсядо нуля,Выделение двух групп преобразователей, одна из которых подключена ксетевому выпрямителю, выполняющемутакже Функции исполнительного элемен та в цепи управления устройствоми его защиты, а вторая - к выходу од"ного иэ первых преобразователей,позволяет оптимальным образом получить минимальные габариты устройствав целом. Иэ всех возможных схемных55 решений схемы с бестрансФорматорнымвходом имеют наименьшие габариты.Однако из-эа сложности схемы, большихгабаритов высоковольтных транзисторов(которые выпускаются отечественнойдо промышленностью, только а большиетоки) и других элементов, малые относительные габариты устройств с бестрансФорматоным входом получаютсятолько при достаточной большой ( 100-,500 Вт) выходной мощности последних.Такими в приведенном на чертеже устройстве являются преобразователиЗи 4,У преобразователей, расстичанныхна питание от низковольтных источников (например, 27 В), достигаютсяхорошие габаритные характеристики,так как для них имеется обширнаямалогабаритная элементная база, атакже отработанная технология изготовления микросхемных узлов и дажепреобразователей в целом. Эти миниатюрные преобразователи (на чертеже - 5) могут быть в готовом видеиспользованы в предложенном устройстве для питания маломощных узловаппаратуры с большим количествомноминальных напряжений.Уменьшение габаритов способствуеттакже использованию общего выпрямителя 1 как коммутатора питания, обеспечивающего относительно плавный ибеэ помех пуск и отключение устройства, что позволяет обеспечить электромагнитную совместимость данногоустройства с другими, подключеннымик той же сети, беэ дополнительныхкрупногабаритных средств.Повышение надежности обеспечивается возможностью быстродействующегоотключения устройства при аварийныхситуациях воздействием сразу по двумцепям - на выпрямитель 1 и на преобразователи 3 к 4, возможностью использования викросхемных преобразователей 5, изолированных от сети(с помощью преобразователя 4), возможностью высококачественного подавления помех з местах, гце они возникают, так как передача энергии междуотдельными блоками устройства осуще-.ствляется только на постоянном токе.Уменьшение стоимости обеспечивается воэможностью высокой степени унификации всех узлов, в результате чего сравнительно небольшой номенклатуры последних достаточно для удовлетварения требований самой различной аппаратуры (ЦВИ, аналоговой техники, электроавтоматики). Это дает возможность организовать их крупносерийное производство и снизить стоимость.Повышение безопасности обслуживания обеспечивается двойной быстродействующей защитой, минимальньм количеством преобразователей, находящихся под потенциалом сети.Формула изобретенияУстройство для электропитания постоянным напряжением, содержащее15 блок управления, защиты и сигнализации, соединенные последовательноН-фаэный выпрямитель с Фильтромэнергокакопителем, преобразовательпостоянного напряжения в стабилизиро 3 Ц ванное постоянное, и дополнительныепреобразователи постоянного напряжения в постоянное, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью уменьшениягабаритов, повышения надежности,снижения стоимости и повьзаения безопасности обслуживания, укаэанныепреобразователи объединены входнымизажимами в две группа, первая из которых подключена к общему И-фазномувыпрямителю, имеющему вход управления и содержащему И тиристоров и Идополнительных тиристоров подключенных параллельно первым через резистор, а вторая группа подключена квыходу по крайней мере одноГо иэпреобразователей первой группы, причем вход управления И-фаэного выпрямителя подключен к блоку управления,защиты и сигнализации.Источники инФормации,40 принятые во внимание при экспертизеЗаявка ФРГ В 2443893,кл С 05 Г 58, 1976,2. ВсИа 1 йЬегдегейе НеГео Ое 1 ц"реп йедцл)егер, 1973, Вд 3, 5 2.773604 Составитель В,КругловаТехред А.Ач Корректор М. Демчик Редактор Н,Горват Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Эакаэ 7504/61 Тираж 956 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 РЪ