Импульсный резервированный стабилизатор напряжения

(19) (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН НИЕ ИЗОБРЕТОму СВИДЕТЕЛЬСТВУ И Ьйс 4,АВТО ых ветвей, е.после ох на тельство ССС 10/00, 1963,3. Авторское 90078, кл. Н 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЙзЩ 4 Й(53) 621.316.722,1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР В 519691, кл. 6 05 Р 1/58, 1976,2. Мерунко А.В. Резервированныйстабилизатор напряжения. - "Устройства электропитания и электропривода малой мощности", т. 1 "Электронные устройства и системы". Сб, статей под ред. Голубева П,В. И., "Энергия", 1969.(54) (57) 1. ИМПУЛЬСНЫЙ РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий,три канала управления, каждыйиз которых состоит из последователь"но соединенных источника опорногонапряжения, компаратора и предварительного усилителя с двумя синфазными выходами, регулирующий каскад,подключенный входом и выходом соответственно к питающему выводу и к по-элементно резервированному 1.СВ-фильтру, который соединен с выходнымвыводом.и с объединенными управляющими входами компараторов каждогоканала, при этом регулирующий каскад За) Н 02 Л 9/06 С 05 Р 1/56 состоит из двух параллельнкаждая из которых имеет дв д вательно соединенные регулирующие силовые ячейки, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью упрощения, выходы предварительного усилителя первого канала по отдельности подключены к управляющим входам те силовых ячеек, которые соединены с питающим выводом, выходы предварительного усилителя второго канала подключены к управляющим рходам тех силовых ячеек, которые соединены с ЬСВ-фильтром, один из выходов пред варительного усилителя третьего ка ла подключен к управляющему входу силовой ячейки, которая в одной.из параллельных ветвей соединена с питающим выводом, а другой выход предварительного усилителя третьего канала соединен с управляющим входом силовой ячейки, которая в другой ветви соединена с ),СВ-фильтром.2. Стабилизатор напряжения по п, 1, отличающийся тем, что, с целью осуществления проверки исправности каналов управления и силовых ячеек регулирующего каскада, компараторы каждого канала снабжены двумя дополнительными управляющими входами для подачисигналов контроля исправности.1 1086501Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах бесперебойного питания радиоаппаратуры и устройств автоматики. 5Известен стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий два канала регулирования, включенные через разделительные элементы парал" лельно нагрузке, каждый из которых 10 состоит из последовательного регулирующего элемента, блока защиты со схемой сравнения, включенного между регулирующим и разделительными элементами, и органа сравнения, вклю ченного между разделительным элементом и нагрузкой 11.Данный стабилизатор характеризуется наличием разделительного элемента, играющего роль переключаю щего устройства, имеющего недостаточно высокую надежность. Кроме того, иэ-за инерционности блока защиты при возникновении неисправности типа короткого замыкания регулирующего элемента выходное напряжение стабилизатора на время срабатывания блока защиты может увеличиваться практически до напряжения питания стабилизатора, что недопустимо для нормаль- З 0 ного функционирования некоторых видов радиоэлектронной аппаратуры,Известен также резервированный стабилизатор напряжения, в котором З 5 регулирующий транзистор резервируется четырьмя транзисторами, каждый из которых обеспечивается своей схемой управления. Данный стабилизатор нормально функционирует при 40 любой одной возможной неисправности, причем выходное напряжение стабилизатора при отказах элементов остается постоянным или изменяется на величину разницы уровней стабилизации 45 стабилитронов работающей и отказавшей схем управления регулирующих транзисторов 2 1К недостаткам данного стабилизатора можно отнести относительную 50 сложность его, так как на каждый регулирующий транзистор требуется своя схема управления (всего четыре схемы управления), и трудность контроля исправности резервированных 55 элементов, так как с повышением глубины резервирования все труднее обнаруживать скрытые дефекты и частичные отказы, которые себя явнопочи не проявляют,Наиболее близким по.техническойсущности к изобретению являются функциональные узлы (ФУ) с мажоритарнымрезервированием, при котором несколько идентичных функциональных узловподключаются к общей нагрузке не не"посредственно, а через логический пороговый элемент мажоритарный орган(МО), на выходе которого передаваемый сигнал появляется только в томслучае, если он был подан на большинство входов МО, т,е. когда исправна большая часть одиночных ФУ. Наибольшее распространение получиламажоритарная схема с дублированным МО.По известной структуре может бытьпостроена схема импульсного резервированного стабилизатора напряжения,в котором мажоритарным органом является регулирующий каскад, управляемый от трех каналов управления. Регулирующий каскад состоит из двух параллельных ветвей, в каждой из которых силовые ячейки соединены последовательно, между двумя параллельнымивеТвями включен диод, который соединяет в диагональ две силовые ячейки,управляемые от одного канала, Двадругих канала управления соединеныс другими силовыми ячейками. Такимобразом, мажоритарный орган обеспечйвает функционирование при неисправности любой из силовых ячеек илиуправляющего канала или диода ГЗ ,Недостатком рассмотренного МО является наличие диода, особенно когда МОявляется одновременно силовым выходнымкаскадом. В этом случае диод должен выбираться исходя из рабочего тока выходного каскада, т.е, диод долженбыть достаточно мощным, что в итогеприводит к увеличению массы и габаритов МО и всего устройства в целом;Кроме того, наличие диода ведет куменьшению надежности МО и КПД.Целью изобретения является упроще-,ние и осуществление проверки исправности каналов управления и силовыхячеек регулирующего каскада.Поставленная цель достигаетсятем, что в импульсном стабилизаторенапряжения, содержащем три каналауправления,. каждый из которых состо.ит из последовательно соединенныхисточника опорного напряжения, компаратора и предварительного усилителя с двумя синфазными выходами, ревходам 8 и 11 силовых ячеек регулирующего каскада.Устройство работает следующим образом.Обеспечение выходного напряженияпроисходит традиционным образом. При возникновении неисправности, например, первого канала, приводящей к запиранию силовых ячеек 8 и 9, регулирующий каскад функционирует нормально, так как в этом случае ветвь, составленная из последовательного соединения ячеек 8 и 10, будет проводить ток, поскольку переключение силовой ячейки 8 в этом случае осуществляется ПУтретьего канала управления. Аналогично, при отказе второго канала управления, приводящем к запиранию силовых ячеек 10 и .11, ток будет проводить ветвь из последовательно соединенных ячеек 9 и 11 и регулирующий каскад функционирует также нормально. Отказ третьего канала управления, вызывающий запирание силовых ячеек 8 и 11, вообще не сказывается на работоспособности регулирующего каскада, поскольку управление ячейками 8 и 11 в этом случае происходит нормально функционирующими 1 и 2 каналами управления.Отказ любого одного из каналов управления, приводящий к насыщению силовых ячеек, не нарушает работоспособности регулирующего каскада, так как открывается по одной силовой ячейке из двух последовательно включенных в каждой параллельной ветви регулирующего каскада (при отказе первого канала отпира 10 тся силовые ячейки 8 и 9 и нормальное функционирование регулирующего каскада обеспечивают силовые ячейки 10 и 11, при отказе второго канала управления открыты силовые ячейки 10 и 11, нормально работают 8 и 9 силовые ячей- ки, а при отказе третьего канала управления отпираются ячейки 8 и 11 и нормально функционируют силовые ячейки 9 и 10). При любой одной неисправности силовой ячейки (короткое замыкание или обрыв) регулирующий каскад также полностью сохраняет свою работоспособность. Так как 1.СП-фильтр выполнен поэлементно - резервированным, то отказ любого одного из его элементов не приводит к нарушению работоспособности стабилизатора. При любом одном отказе элемента стабилизатора выходное его. 3 086501 4гулирующий каскад, подключенный входом и выходом соответственно к питающему выводу и к поэлементно резервированному ЕСР-фильтру, которыйсоединен с входным выводом и с объединенными управ .чющими входами компараторов каждого канала, при этомрегулирующий каскад состоит из двухпараллельных ветвей, каждая из когорых имеет две последовательно сое Одиненные регулирующие силовые ячейКи, выходы предварительного усили- .1 теля первого канала по отдельностиподключены к управляющим входам техснловых ячеек, которые соединены с 15питающим выводом, выходы предварительного усилителя второго каналаподключены к управляющим входам техсиловых ячеек, которые соединены сЬС 0-фильтром, один из выходов пред 20варительного усилителя третьего канала подключен к управляющему входусиловой. ячейки, которая в одной изпараллельных ветвей соединена с питающим выводом, а другой выход пред 25варительного усилителя третьего канала соединен с управляющим входомсиловой ячейки, которая в другой вет.ви соединена с ЕСВ-фильтром.Кроме того, компараторы каждогоканала снабжены двумя дополнитель-30ными управляющими входами для подачисигналов контроля исправности,На чертеже представлена функциональная схема импульсного резервирования стабилизатора напряжения.Резервированный стабилизатор сос-.тоит из трех идентичных каналов управления 1-3, каждый из которых содержит в своем составе источник опорного напряжения 4, компаратор 5,предварительный усилитель 6, силового регулирующего каскада 7, являющегося одновременно мажоритарным органом и состоящего из четырех силовыхячеек 8-11 и поэлементно - резервированного ЬС 0-фильтра 12, к выходукоторого подсоединена нагрузка 13.Предварительные усилители каждого канала управления имеют по двасинфазных выхода. Выходы предварительного усилителя (ПУ) первого канала управления подключены к управляющим входам силовых ячеек 8 и 9,регулирующего каскада, выходы ПУвторого канала управления присоединены к управляющим входам силовыхячеек 10 и 11, выходы ПУ третьегоканала управления - к управляющим108 б 501 Канал управления силовая ячейка 8 О Канал управления 2силовая ячейка 11 Канал управления 1 иловая ячейк нал управления 2 ловая ячейка 1 О 0 0 нал управления ловые ячейки 10 напряжение сохраняется постоянным или изменяется на величину, определяемую разницей выходных напряжений стабилизатора при автономной настройке его каналов управления. 5Для проверки целостности каналов управления и силовых ячеек регулирующего каскада стабилизатора на компаратор каждого канала управления подаются две команды. Когда обе команды имеют значения, равные единице, то они не оказывают никакого влияния на компаратор. При командах Я=О, а 6=1 компаратор 5 принимает такое состояние, при котором, напри" 15 мер, выходные сигналы с ПУ канала управления приводят соответствующие силовые ячейки регулирующего каскада в запертое состояние, а при ко". мандах 4 1,9=0 - в открытое положе ние,Полную проверку исправности каналов управления и каждой силовой ячейки регулирующего каскада можно 6осуществить, например набором коЭманд, приведенных в таблице истинности состояний. Для настройки стабилизатора доста точно набора из трех команд (1, 3 и 5, см. таблицу), каждая из которых выделяет один автономно работающий канал управления из трех.Резервированный импульсный стабилизатор напряжения но сравнению с поэлементно-резервированным стабилизатором имеет меньше (на один) каналов управления, а по сравнению с имеющимися устройствами, резервирование которых основано на использовании мажоритарных органов, обладает более простым МО, в котором исключен диод, Кроме того, предлагаемый стабилизатор снабжен командными цепями, которые позволяют просто осуществить настройку н проверку исправности каналов управления и силовых ячеек регулирующего каскада./49 ИИИ сн по д13035,/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 614сударственногоам изобретенийсква, Ж, Ра Заказ 2262 В ПИ Го ком ел и о 1 Мо ушск