Источник питания с кратковременным резервированием

лв делам изобретеии и етирытий О. С. Мальце аявитель 54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С КРАТКОВРЕМЕННЪМРЕЗЕРВИРОВАНИЕМ ачн-. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания радиоэлектронной аппаратуры, в частности .для электропитания устройств передачи данных.Для обеспечения бесперебойного электропитания применяются выпрямители с встроенными узлами емкостных накопителей. При пропадании переменного напряжения к нагрузке выпрямителя с помощьюо коммутатора и разрядной цепи автомати. чески подключается накопитель, При этом время резервирования определяется величиной энергии, запасенной в узле емкостного накопителя, параметрами нагрузки и устройством разрядной цепи.ФИзвестен источник питания, в котором узел емкостного накопителя через коммутатор непосредственно подключается к нагрузке 1 ЯВ этом источнике питания величина требуемой емкости конденсаторов накопителя, однозначно определяемая только параметрами нагрузки, получается знтельной,Известен также источник питания скратковременным резервированием дляуменьшения габаритов узда емкостногонакопителя в цепь коммутатора, управляемого реле контролявходного напряжения,в котором параллельно нагрузке включена разрядная цепь, представпяюшая собойстабилизатор напряжения. Узел емкостного,накопителя состоит из Конденсаторнойбатареи, реле контроля разряда и устройства заряда (аспомогательньтй выпрямитель)Для увеличениявремени резервирования конденсаторная батарея узла емкостного накопителя раэдедена на двечасти, которые с помощью рвле контролявходного напряжения и рвпр контроля напряжения разряда могут включаться в параллельно и последовательно. Кроме того, источник питания содержит узел выпрямителя, состоящий иэ трансформатора,ковторичной обмотке которого подключенсиловой выпрямитель и емкостный фильтр,Э3 7483 соединенный с выходом узла .выпрямителя и нагрузкой через разделительные диоды, вюпоченные в проводящем направлении. Реле контроля входного напряжения входом подключено к выходу узла выпрямителя. В процессе резервирования нако 5 .питель разряжается на нагрузку черезстабилизатор напряжения. Если нагрузка "пббтояййа, то йайряжение на конденсаторной батарее накопйтеля снижаетсялинейно. После насьпцения стабилизатора напряжеййе йа нагрузкеи на накопителе падает.При минимально допустимом напряжениисрабатывает реле кбнтроля напряженияразряда. При этом обе части конденсаторной. батареи накопителя включаются по-.следовательно и дораэряжаются через стабилизатор напряжения па нагрузку, в свя."бй с чем увеличивается время резервирования 2 . -, 20 Недостатком данного источника питания является то, что как на первой стадии раз- ряда, так и при доразрядке конденсаторной батареи накопителя на регулирующем элементе стабилизатора напряжения рассеивается в виде тепла значительная энергия, пропорциональная разности величин напряжений на выходе узла емкостного накспителя ина нагрузке, что снижает иадеж 1 ность устройства в целом и увелйчивает габариты разрядной цепи, а при меньших габаритах снижается время резервирования. Кроме того, включение первого.разделительного диода (необходимо только дляОбеспечения работы реле контроля вход- ,ноГО напряжения) между узлом выпрямителя и емкостным фильтром, а также последовательное соединение коммутатьра состабилизатором напряжения разрядной це 40 пи являются принципиальной необходимостью йзвестного источника питаний;до=полнительно ведущие- к снижению его на 1дежности, Причем замена електромаханического реле контроля входного напряжения, обмотка которого в нормальном режиме находится пЬД током, полупроводниковым и использование в разрядной цепивместо непрерывного стабилизатора имйульсного с целью уменьшения потерьэнергии на регулйрующем элементе и уве .личения времени резервирования) этойпринципиальной необходимости не исключают.Цель изобретения - повышение надежности и увеличение времени резервирования.Поставленная цаль достигается тем,что в источнике питания,с кратковремен 894ным резервированием, содержащем конденсаторную бЬтарею, разделенную на две части реле контроля входного напряжения, выпрямитель, одним выводомподключенный к одному выходному выводу, разделительный диод, соединенный с другим вьйсодным выводом,. узел емкостного накопителя, соединенный через коммутатор и разрядную цепь с выходными выводами и входные выводы, соединенные со входом узла выпрямителя и со входом узла емкостного накопителя, другой вывод .узла накопителя соединен с разделительным диодом; одна часть конденсаторной батареи фильтра подключена к выходным клеммам, а другая часть соединена с выходом узла выпрямителя, при этом разрядная цепь выполнена на дросселе, который через коммутирующий диод соединен. с одним выходным вьшодом, а к выходным выводам - входом подключен узел с двумя устойчивыми состояниями 9 выход которого и выход реле контроля входного напряжения через элемент И соединены с управляющим входом коммутатора. Реле контроля входного напряжения входом подключено ко входным клеммам.На чертеже приведена функциональная схема предложенного источника питания с кратковременным резервированием.Схема содержит входные выводы 1, узел 2 выпрямителя, узел 3 емкостного накопителя, реле 4 контроля входного напряжения, разделительный диод 5, узел 6 с двумя устойчивыми состояниями, выходные выводы 7 и 8, нагрузку 9, емкостный фильтр 10, конденсаторную батарею (одна часть) 11, конденсаторную батарею (другая часть) 12, коммутатор 13, разрядную цепь 14, дроссель 15, коммутирующий диод 16, элемент 17 И.Ко входным выводам 1 подключены входом выпрямитель 2, узел 3 емкостногр накопителя и реле 4 контроля входного напряжения. Выходом узел 2 выпрямителя через разделительный диод 5, включенный в проводящем направлении,подключен ко входу узла 6 с двумя устойчивыми состояяиями, к ВыхОдным выводам 7 и 8 и к нагрузке 9, Емкостный фильтр 10 состоит иэ конденсаторной батареи 1 1, подключенной к выходу узла 2 выпрямителя, и конденсаторной батареи 12, подключенной к выходным клеммам 7 и 8. Выходом узел 3 емкостного накопитий подключен через коммутатор 13 и разрядную цепь 14, состоящую из дросселя 15, к выходным клеммам 7 и 8. Между точкой соединения дросселя 15 с коммутатором 13При снижении напряжения на выходныхвыводах 7 и 8 до .значения нижнего порога срабатывания узла 6 с двумя устойчивыми состояниями цикл работы коммутатора 13, разрядной цепи 14 и конденсаторной батареи 12 повторяется. Такимобразом, энергия узла емкостного нако-пителя 3 йсступает в нагрузку 9 прерывисто,с переменной частотой и скважностью. Величина пульсаций напряжения нвнагрузке 9 (путем выбора значений величии зоны работы узла 6 с двумя устойчивыми состояниями, емкости конденсаторной батареи 12 и индуктивности дросселя 15) при резервировании может бытьменьшей величины пульсации напряженияна нагрузке 9 при питании ее от узла 2выпрямителя.При появлении переменного напряженияна входных выводах 1 сигнал нв выходереле 4 контроля аходного напряжения исчезает, а коммутатор 13 выключается.Нагрузка 9 начинает получать электропитание от узла 2 выпрямителя, а узел3 емкостного накопителя дозаряжается.Таким образом, реле 4 контроля входного напряжения осуществляет преобразование непрерывной величины сигнала о на-,личии переменного напряжения на входев дискретный сигнал на выходе, имеющийдва различных значения. Реле 4 контроля аходного напряжения может быгь выполнено и на электромеханическом релепеременного тока, и на электромеханическом реле постоянного тока, питаниемвыпрямленным напряжением, и на полупроводниках,Отделение раздельным диодом конденсаторной батареи 1 1 от нагрузки 9 позволяет сократить время установлениявыпрямленного напряжения электропитания(по окончанйи кратковременного перерывав подаче электропитания). Диод 5 и кон. 5 7483и выходной клеммой 8 включен диод 16.Выход реле 4 контроля входного напряжения и вьмод узла 6 с двумя устойчивыми состояниями через элемент 17 Исоединены с управляющим аходом коммутатора 13,При подаче переменного напряжения вавходные клеммы 1 сигнал на выходе реле4 контроля входного напряжения исчезает,узел 3 емкостного накопителя начинает йзаряжаться, а выпрямленное напряжение навь 1 ходе узла 2 выпрямителя фильтруется с. помощью емкостного фильтра 10 и черездиод 5, подается на аход устройства 6 сДВумЯ уСТОйЧИВЫМИ СОСТОЯНИЯМИ И ВЫХОД 5ные клеммы 7 и 8.Узел 6 с двумя устойчивыми состояниями может быть выполнен, .например, натриггере Шмитта, перебрасываемом из одного устойчивого состояния в другое взависимости от уровня управляющего сигнала, Оно выполняет функции модулятора сйеременной частотой коммутации Ф цепиуправления стабилизатора напряжения сдвухпозиционным регулированием, образуемого коммутатором 13; дросселем 15,диодом 16 и конденсаторной батареей 12емкостного фильтра 10,Напряжение на, выходных клеммах 7 и8 не стабилизироввно и оно может нахо- Зодиться в пределах зоны работы узла 6 сдвумя устойчивыми состояниями. Для исключения ложного включения коммутатора13 сигналы на его управляющий вход свыходов реле 4 контроля аходного напряжения и узла 6 с двумя устойчивыми состояниями подаются через элемент 17 И.Поскольку сигнал на выходе реле 4 контроля входного напряжения отсутствует, тои коммутатор 13 также разомкнут,При пропадании переменного напряженияна аходных выводах 1 конденсаторная батарея 12 непосредственно, а конденсатор-,ная батарея 11 через диод 5 разряжаются.на нагрузку 9. На выходе рвпе 4 контроля аходного напряжения появляется сигнал.При достижении величины напряженияна вьмодных клеммах 7,и 8 значения нижнего порога срабатывания узла 6 с двумя устойчивыми состояниями последнийпереключается и на его выходе йоявляечс-.ся сигнал, который через элемент 17 Ипсступвет на управляющий вход коммутатора 13 и замыкает его, За счет энергии, запасенной в узле 3 емкостного на-.копителя, через дроссель 15 начинаетпригекать нарастающий ток, который поступеет в нагрузку 9 и эаряжвет кондео:аторную батарею 12. При этом раэрщ 89. 6конденсаторной батареи 1 1 прекращается,При достижении величины напряжения навыходньм вывадвх 7 и 8 значения вер хнего порога срабатывания узел 6 с двумя устойчивыми состояниями переключается и на его выходе сигнал исчезает, а ком мутатор 13 размыкается. За счет накопленной магнитной. энергии в дроссвле 15 возникает ЭДС свмоиндукции обратного. знака, которая через коммутирующий диод 16 подается на выходные выводы 7 и 8. Ток дросселя 15, протекая через диод 16, нагрузку 9 и конденсаторную батарею 12, начинает уменьшаться. Напряжение на нагрузке 9 также падает.89 8 Формула изобретения Потери энергии при резервировании,определяемые лишь потерями на коммутаторе, работающем в ключевом режиме,фнаоммутирующем диоде и драссвлв, а так 36же собственным потреблением устройствас двумя устойчивыми состояниями, имектменее выраженные зависимости от величины напряжения на выходе узла емосгного накопители, чвм в известном, Это поэ- Звоняет более полно использовать методувеличения длительности резервированияпучем увеличения напряжения начальногозаряда узла емкостного накопителя, прикотором время резервирования в првдла-4 пгаемом устройстве увеличивается почтив квадратичной эависимбсти,. 7 7483денсаторная батарея 12 осуществляютфильтрацию провалов йапряжвния микросекундйой длительности на выходе узла 2выпрямителя, возникающих в результатевоздействия сетевых помвх, для этого конденсаторы батареи 12 выбираются с ми-нимальной индуктивностью.выводов, а конденсаторы батареи 11 могут быть низкочастотными. При такой конструкции емкосч ,ного фильтра 10 устройство питания мс 1 Ожет работать на нагрузку с рекуперациейтока.Снижение потерь энергии при резервировании, осуществление коммутаторомфуааии регулирующего элемента разряд- дной цепи, а также упрощение силовой цепи узла выпрямителя способствует повышению надежности,При более полной отдаче энергии, запасенной в узле емкостного накопителя, 2 Опри применении предложенного источникапитания с кратковременным реэервированием по сравнению с известным общее .. время резервирования увеличивается на20-80% при возрастании надежности,2 З 1. Источник питания с кратковременнымрезервированием, содержащий подключен-,ные к входным выводам узел емкостногонакопителя, соединенный через коммутатори разрядную цепь е выходными выводами,выпрямитель, один выходной вывод которого подключен к одному из выходных выводов, а другой через разделительный диодсвязан с другим выходным вывОдом, релеконтроля входного напряжения и конденсаторную батарею фильтра, разделенную надве части, от л. и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью увелцче 1 ия надежности ивремени резервирования, он снабжен узломс двумя устойчивыми состояниями и элементом И, одним входом пойцпоченнбго квыходу узла с двумя устойчивыми состояниями, вход которого подсоединен к выходным выводам, другим - к выходу релеконтроля выходного напряжения, а выадом - к управляющему аходу коммутатора, причем другой выходной. вывод выпрямителя соединен с разделитвпьнймдиодом, одна часть конденсаторной батареифильтра подключена к выходным выводам,а другаяк выходу выпрямителя, а разрядная цепь выполнена в виде дросселя,который через коммутирующий диод соединвн с выходным выводом.2 е Источник по пе 1 у о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что реле контроля входного напряжения входом подключено квкодным выводам.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Рогинский В, Расчэт устройствэлектропитания. Я., фСвяэьф, 1972,с, 236 237, рис, 8,1 б,в.2. Авторское свидетельство СССРЖ М 3358, кл, б 05 Г 1/62, 1976.Составитель Г. ОгневРедактор С. Лыжова Телред Т. Пеаадскаа Кор 4355/3.2 Тираж 956ЦНИИПИ Государственного номыпо делам изобретений и сг . 113035, Москва, Ж 35, Раушскаа Подписноетета СССРытнйыабд, 4/5 Филиал ППДПатещф га УВГщид щ Пх)ектнаир 4М Шар