Система вторичного электропитания

(57) Изобтехнике,ричного эретения я ОПИТАэлектро мам втою изоб- устойчи относится сти к сис ретение в части лектроп вляется тания. Ц обеспече ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГНИТ СССР(56) АвторскоеУ 1145331, кл,Авторское сУ 1328802 ф клвости работы при малых токах нагрузки вплоть да нуля при сравнении высокогс значения КПД. Система вторичноно электропитания обеспечивает стабилизацию выходного напряжения на холостом ходу или сильной недогрузке путемавтоматического подключения резистора 3 подгрузки к выходным выводам.Нагрузочный ток всей системы оценивается по выходным сигналам индикацииограничения нагрузочных токов отдельных преобразователей 1 напряжениябез специального датчика тока с по"мощью индикаторов 4 и 5. Дискретнаяобработка сигналов состояния преобразователей 1 позволяет лолучкть высокий КПД системы. 2 з.п, ф-лы, 5 ил.1553963 Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам вторичного электропитания (СВЭП).Целью изобретения является обеспе 5 чение устойчивости работы при малых токах нагрузки вплоть до нуля при сохранении высокого значения КПД,На фиг. 1 приведена блок-схема системы вторичного электропитания; на фиг, 2 и 3 - диаграммы, поясняющие работу системы; на фиг. 4 - схема индйкатора недогрузки всех преобразователей; на фиг, 5 - схема индикатора полной загрузки более одного преобра зователяСВЭП содержит и параллельно соединенных стабилизированных преобразователей 1 напряжения с ограничением нагрузочных токов, включенных между входными и выходными выводами, к выходным выводам через ключ 2 подключен резистор 3 подгрузки, и входов индикатора 4 недогрузки всех преобразователей и и входов индикатора 5 полной загрузки более одного преобразователя соединены соответственно с выходами индикации ограничения нагрузочных токов и преобразователей 1 напряжения, а выходы индикаторов 4 и 530 подключены соответственно к первому и второму входам триггера 6, выход которого соединен. с управляющим входом ключа 2.На фиг. 2 приведена зависимость суммарной величины тока преобразователей 1 напряжения .1 от величипрны тока нагрузки 1с учетом коммутируемого тока подгрузки 1подгр. Величина 1 и 04 гр выбРана меньше максимально допустимой величины нагру-40 эочного тока одного преобразователя 1 р.СВЭП работает следуюшим образом. При токе нагрузки 1, равном 45 нулю, все преобразователи напряжения индицируют отсутствие полной нагрузки, Индикатор 4 недогрузки всех преобразователей вырабатывает сигнал, устанавливающий триггер 6 в такое состоя О ние, при котором ключ 2 удерживается открытым и, следовательно, резистор 3 подгрузки оказывается подключенным к выходным выводам системы, При этом преобразователи 1 напряжения оказываются нагруженными на ток подгрузки 1 яп,р (фиг. 2), достаточный для обес печения стабилизации выхоцного напряжения системы, Каждый стабилизированный преобразователь 1 будет нагруженпримерно на 1/10 1,д,р.Если ток нагрузки 1,.р1 н,(где 1 н = 1- 1/и,д,то суммарный1и р пд грток нагрузки преобразователей 1 напряжения , 1 п ( 1, + и/и 1,п,При этом ток нагрузки каждого преобразователя 2 напряжения в отдельностиоказывается меньше 1 пр.ИНдикатор 4 нагрузки всех преобразователей продолжает вырабатыватьсигнал установки триггера б в состояние, при котором ключ 2 удерживаетсяоткрытым и резистор 3 подгрузки остается подключенным к выходным выводам системы.При увеличении тока нагрузки впределах 1 н ( 1 кагр (19 (где 1 нн напр 9 Н1 р 1/и 1 под гр 1 н 2 (1 пр- 1/и 1 д р) суммарный ток нагрузкипреобразователей 1 напряжения оказывается больше 1 пр+и/и 1 подгр номеньше величины 21 р+и/и подагрПри этом один из преобразователей 1,выходное напряжение которого оказывается несколько больше, чем выход-ные напряжения других преобразователей ввиду разброса выходного номинала, берет на себя максимально допустимый нагруэочный ток и индицируетполную загрузку. При этом ни индикатор 4 недогрузки всех преобразователей, ни индикатор 5 полной загрузкиболее одного преобразователя не выра"батывает сигналы установки триггера 6,поэтому последний сохраняет свое предыдущее состояние, Так, если триггерб удерживал ключ 2 открытым, то притоке нагрузки 1 н1 нагр (1 н триггер б также удерживает ключ 2 открытым и резистор 3 подгрузки остаетсяподключенным к выходным выводам системы. При увеличении тока нагрузки до 1 , = 1 и суммарный ток нагрузки преобразователей 1 напряжения оказывает- сЯ Равным 21 и + и/и 1 пюдгр При этом два из преобразователей 1, выходные напряжения которых оказываются несколько больше, чем выхоДЪые напряжения других преобразователей ввиду разброса выходного номинала, берут на себя максимально допустимый ток и индицируют полную загрузку, На выходе индикатора 5 полной загрузки более одного преобразователя появля-; ется сигнал, который устанавливает триггер 6 в противоположное состояние,5 155396 при котором ключ 2 удерживается за" крытым. При этом резистор 3 подгрузки отключается от выходных выводов системы и суммарный ток нагрузки преобра 5 зователей 1 напряжения уменьшаетсян на величину тока подгрузки Тподгр и становится равным 1 в = 2(1 Ри Тв 04 гр, При этом на выходе ин дикатора 5 полной загрузки одного 10 преобразователя исчезает сигнал установки триггера 6, Однако триггер 6 продолжает сохранять свое состояние, при котором ключ 2 удерживается за" крытым, а резистор 3 подгрузки отключенным от выходных выводов системы.При дальнейшем увеличении тока нагрузки суммарный ток нагрузки преобразователей 1 напряжения ,Е 1 прравен 1 нр,триггер б находится в таком20 состоянии, при котором ключ 2 закрыт, резистор 3 подгрузки отключен от выходных выводов системы. При токе нагрузки 1 чр ) 1 4 (где Т я 4 = 21 р++ и/и 1 ,р на выходе индикатора 25 5 полной загрузки более одного преобразователя вновь появляется сигнал, однако он не влияет на состояние триггера 6.При изменении тока нагрузки в обратном направлении (уменьшении токанагрузки системы) от номинальнойвеличины до 1 1 на выходе индикатора 5 полной загрузки болееодного преобразователя исчезает сигнал установки триггера б. Однакотриггер 6 также продолжает сохранятьсвое состояние, При этом ключ 2 удер- . живается закрытым, а резистор 3 подгруэки - отключенным от выходных вы 40 водов системы.1При уменьшении тока нагрузки системы до величины менее 1 нт ни один из преобразователей 1 напряжения не будет нагружен на максимально допустимой 45 ток 1 поэтому все преобразователиЛр1 напряжения индицируют отсутствие полной загрузки. При этом на выходе индикатора 4 недогрузки всех преобразователей вырабатывается сигнал, который возвращает триггер 6 в исходное состояние, при котором ключ 2 открывается и резистор 3 подгрузки подключается к выходным выводам системы, Суммарный ток нагрузки преобразователей 1 напряжения , 1 увеличивается скачком на величину тока подгрузки 1 в При этом один из преобразователей 1 напряжения берет на себя максимально 36допустимый,нагрузочный ток, на выходе индикатора 4 недогрузки всехпреобразователей исчезает сигнал установки триггера б. Однако триггер 6продолжает сохранять свое исходноесостояние, при котором ключ 2 удерживается открытым, а резистор 3 подгрузки - подключенным к выходным выводамсистемы,При дальнейшем уменьшении тока нагрузки системы суммарный ток нагрузкипреобразователей 11 р больше токанагрузки системы 1 на величинутока подгрузки 1д, триггер 6 нат Рэходится в исходном состоянии, при котором ключ 2 замкнут и резистор 3подгруэки подключен к выходным выводам системы.На фиг. 3, где приведены эпюры напряжений и токов по узловым точкамсхемы, приняты следующие обозначения:а - ток нагрузки 1б - суммарный ток преобразоватеИлей 1в - напряжение на ключе 2 У ключа 2;г - напряжение на выходных выводахБ вх .На фиг. 4 показан пример реализации индикатора 4 недогрузки всех преобразователей в виде 7-входового элемента совпадения, а индикатора 5 полной загрузки более одного преобразователя в виде последовательно соединенных 7-входового сумматора однозарядных двоичных чисел и цифровогокомпаратора с порогом единицаЗдесь лог. "О" на входе соответствует недогруженному состоянию, алог. "1" - состоянию ограничения нагрузочного тока преобразователя 1.7-входовой элемент совпадения выполнен на двух элементах 4 ИЛИ-НЕ иодном 2 И. Состояние лог. "1" на выходе индикатора 4 возможно только втом случае, если все сигналы индика-ции ограничения нагрузочных токов преобразователей 1 напряжения находятсяв состоянии лог"О", Если хотя быодин из семи сигналов индикации ограничения нагрузочных токов преобразователей 1 напряжения является логна выходе индикатора 4 будет лог, "О".7-входовой сумматор одноразрядныхдвоичных чисел выполнен на двух полных одноразряднык сумматорах , и ,т Ф.и одном двухразрядном сумматоре ,Индикатор 5 работает следующим образом, 1553963На входы каждого одноразрядногополного сумматора , и ,К (фиг. 4)подаются по три сигнала ийдикации ограничения нагрузочных токов от преобразователей 1 напряжения. На выходах5этих сумматоров получаются два 2-разрядных двоичных числа 8281, ч 8281Далее эти числа складываются на двухразрядном сумматоре , с седьмым сигналом индикации ограничения нагрузочного тока седьмого преобразователя 1напряжения. На выходе сумматора Еполучаем 3-разрядное двоичное числоБЗЗ 82 э Б 1, отображающее количествополностью загруженных по току преобразователей 1. Например, при одном(любом) загруженном преобразователена выходе сумматора, присутствуеткод 001, при трех - 011., при пяти101 и т.дЭтот код поступает на входы первого числа (А) микросхемы цифровогокомпаратора. На входы второго числа(В) постоянно подается код 001. В таком включении микросхема цифровогокомпаратора сравнивает число А с чисгом 001 и определяет знак неравенства,вызывая сигнал лог. "1" на соответСтвующем вьпсоде при А ) В. Так как30В = 001, а число А равно числу полНостью загруженных по току преобразоеателей 1, то на выходе цифровогокомпаратора лог. "1" появляется, если число полностью загруженных по току преобразователей 1 будет большеОдного, т.е. этот выход и является выходом индикатора 5,На фиг. 5 приведен пример реализации индикатора 4 недогрузки всех преобразователей и индикатора 5 полной 40загрузки более одного преобразователяв виде последовательно соединенныхи-входового сумматораодноразрядных двоичных чисел и дешифратора ДСс двумя выходами (п=7), Структура,работа и выходные сигналы сумматораописаны выше .применительно к схемефиг. 4.На схеме фиг. 5 двоичное число838281, отображающее количество полностью загруженных по току преобразователей 1, поступает с выхода сумматорана выходы дешифратора ДС, выполненного, в частности, на элементах3 ИЛИ-НК и 2 ИЛИ,55Здесь лог, "1" на выходе индикатора 4 появляется лишь в том случае,если двоичное число 838281 равно0000 (т.е. количество полностью загруженных по току преобразователей равно нулю) .Если хотя бы один из разрядов двоичного числа 8382 Б 1 равен "1", на вы ходе индикатора.4 будет лог, "0".К входам логического элемента 2 ИЛИ подключены выходы старших разрядов 83 и 82 сумматора )При количестве полностью загруженных xо току преобразователей 1, равном нулю или одному значения обоих разрядов 83 и Б 2 двоичного числа БЗБ 281 равны "О". При большем количестве полностью загруженных по току преобразователей 1 хотя бы. в одном иэ разрядов Б 2 или БЗ будет лог. "1" и, следовательно, на выходе индикатора 5 также будет логТаким образом, предлагаемая система вторичного электропитания обеспечивает стабилизацию выходного напряжения на холостом ходу или сильной недогрузке путем автоматического подклю" чения резистора 3 подгрузки к выходным выводам.Высокий КПД в СВЭП обеспечен за счет дискретной обработки сигналов состояния стабилизированных преобразователей 1 напряжения, позволяющий, оценить величину тоха нагрузки системы без резистивного датчика суммарного тока, на котором дополнительно теряется мощность.Формула изобретения1. Система вторичного электропитания, содержащая и параллельно соединенных стабилизированных преобразователей напряжения с ограничением нагрузочных токов, включенных между входными и выходными выводами, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения устойчивости работы при малых токах нагрузки вплоть до куля, в нее введены индикатор недогрузки всех преобразователей, индикатор полной загрузки более одного преобразователя, триггер и цепочка, состоящая из последовательно соединенных резистора подгрузки и ключа, подключенная к выходным выводам, причем и входов индикатора недогрузки всех преобразователей и и входов индикатора полной загрузки более одного преобразователя соединены соответ" ственно с выходами индикации ограничения нагрузочных токов и, преобразо1553963 1 О вателей напряжения, а выходы индикато. Система по и. 1, о т л и ч а - ра недогрузки всех преобразователей ю щ а я с я тем, что индикатор недо- и индикатора полной загрузки более од- грузки всех преобразователей и индиканого преобразователя подключены соот- тор полной загрузки более одного преветственно к первому и второму входам обраэователя выполнены в виде после 5 триггера, выход которого соединен с довательно соединенных и-входового сумуправляющим входом ключа. матора одноразрядных двоичных чисел и2. Система по п. 1, о т л и ч а - дешифратора с двумя выходами, при этом ю щ а я с я тем, что индикатор недо О входы сумматора являются входами ингрузки всех преобразователей выпол- дикаторов, первый выход дешифратора нен в виде и-входового элемента совпа- двоичных чисел, меньших единицы, исдения, а индикатор полной загрузки пользован в качестве выхода индикатоболее одного преобразователя выполнен ра недогрузки всех преобразователей, в виде последовательно соединенных 15 а второй выход дешифратора двоичных и-входового сумматора одноразрядных чисел, больших единицы, - в качестве двоичных чисел и цифрового компарато- выхода индикатора полной загрузки бора с порогом "Единица". лее одного преобразователя. 1ЕУ 4 ю 23+ л Фю льП, ъ а,3 вйр ,Ъгфф 0 Ер 2( др 7/ф гу ЪОФО Ъййриг.ЗЗаказ 456 раж 65 одписно оскв Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, уп, Гагарина, 10 8 цзнбяы цнАН Оеронцчеиця ног еи твмФ рею 6 аееяац наирм ВНИИПИ Государственного 113035, а по изобретениям и открытиям при ГКНТЖ, Раушская наб д, 4/5