Устройство для питания нагрузки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯХ 18 237/(5 Т ПИС ИЕ ИЗОБР И К АВТО РС У СВИДЕТЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательский и праектноконструкторский институт автоматизированных систем управления транспортом газа(56) Авторское свидетельство СССР М 464928, кл. Н 02,3 7/06, 1973.Авторское свидетельство СССР М 983895, кл, Н 02 3 7/00, 1980.Авторское свидетельство СССР В 1328880, кл. Н 02 Л 7/00, 1986,Авторское свидетельство СССР М 851638, кл. Н 02 3 7/34, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ГРУЗКИ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания рассредоточенных объектов автоматики и периферийных устройств телемеханики,Известное устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током,содержащее источник постоянного тока, первый тиристор, первый диод, первый дроссель, к первому выводу которого подключен катод первого тиристора, второй дроссель, второй тиристор, анод которого соединен с вторым выводом второго дрос-. селя, первый .конденсатор, первый вывод которого соединен с первым выводом второго дросселя и с вторым выводом первого дросселя, второй диод, второй конденсатор,(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания систем автоматики и телемеханики рассредоточенных объектов, Цель - повышение удельных энергетических показателей, Устройство для питания нагрузки содержит коммутатор, аккумулятор, нагрузку, клеммы для подключения источника питания. В устройство введены конденсатор, ключ и формирователь сигналов управления. В устройстве заряд аккумулятора осуществляется от предварительно заряженного конденсатора. Время между циклами заряда конденсатора по мере заряда аккумулятора увеличивается, Потребителем электроэнергии в устройстве являются 3 только формирователи сигналов управления, что и определяет повышение его удельных энергетических показателей. 1 з.п.ф-лы, 1 ил,первый вывод выводом перв первого диода аккумуляторну пряжения бата подключен к " тареи, к катоду су" источника которого соеди и с вторым выв жения батареи, ключен к "плю ко второму вы к катоду второИзвестно у электропитани которого соединен со вторым ого конденсатора, с катодоми с анодом второго диода, ю батарею, блок контроля нареи, третий вывод которого минусу" аккумуляторной бавторого тиристора и к "минупостоянного тока, "плюс" нен с анодом первого диода одом блока контроля напряпервый вывод которого подсу" аккумуляторной батареи, воду второго конденсатора и го диода.стройство гарантированного я элементов памяти электронно-вычислительной машины, содержащее источник питающего напряжения, за.рядное устройство, счетчик времени разряда аккумулятора, счетчик времени заряда аккумулятора, коммутатор, первый вход которого соединен с источником питающего напряжения, с входом зарядного устройства и с входом счетчика времени разряда аккумулятора, выход которого подключен к четвертому входу коммутатора, третий вход которого соединен с выходом счетчика времени заряда аккумулятора, к входу которого подключен второй выход зарядного устройства, первый выход которого соединен со вторым входом коммутатора, аккумулятор, стабилизатор напряжения, к первому входу которого подключен первый выход коммутатора, второй выход которого соединен с входом аккумулятора, первый 20 выход которого подключен к второму входу стабилизатора напряжения, блок контроля и доразрядки аккумулятора, вход которого соединен с вторым выходом аккумулятора, третий выход которого подключен ко второму входу счетчика времени разряда аккумулятора, выход блока контроля и доразрядки аккумулятора соединен с пятым входом коммутатора, выходную шину, к которой подключен выход стабилизатора напряжения.Наиболее близким по технической сущности является устройство для питания нагрузки, содержащее генератор постоянного тока, коммутатор, первый вход которого соединен с первым полюсом генератора постоянного тока, аккумулятор, датчик зарядного тока, первый вход которого соединен с вторым полюсом аккумулятора, функциональный преобразователь, к входу ЗО 35 40 которого подключен выход датчика зарядного тока, ограничитель тока заряда аккумулятора, второй вход которого соединен с выхоДом функционального преобразоватетретий вход которого соединен с выходом ограничителя тока заряда аккумулятора, нагрузку, первый вывод которой соединен с первом полюсом аккумулятора, с выходом коммутатора, с первым входом ограничите 50 ля тока заряда аккумулятора и с первым входом автомата подключения, второй полес генератора постоянного тока подклю,чей, к;., второму входу датчика зарядного :;текэ., к,. второму входу ограничителя токаЗщМща аккумулятора, к второму входу авто,мата,подключения и к второму выводу юа- ГЩЗКИ., Недостатком известного устройства являются низкие удельные энергетические поля, автомат подключения, выход которогоподключен ко второму входу коммутатора, 45 казатели из-за большого потребления электроэнергии самим устройством для питания нагрузки из-за наличия. датчика зарядного тока, функционального преобразователя, ограничителя тока заряда батареи и автомата подключения.Целью изобретения является повышение удельных энергетических показателей путем уменьшения потребления электроэнергии самим устройством питания нагрузки.В устройство для питания нагрузки, содержащее коммутатор, аккумулятор, нагрузку, первый вывод которой подключен к первому полюсу аккумулятора, первый полюс для подключения источника питания, который соединен с первым выводом питания коммутатора, второй полюс для подключения источника питания, который подключен к второму выводу питания коммутатора и к второму выводу нагрузки, введены конденсатор, ключ и формирователь сигналов управления, выход которого подключен к входу коммутатора, первый выход которого соединен с первым входом формирователя сигналов управления, второй вход которого соединен с первым выводом конденсатора, с вторым входом ключа и с третьим выходом коммутатора, второй выход которого подключен к первому входу ключа, выход которого соединен с первым выводом питания формирователя сигналов управления и с первым полюсом аккумулятора, второй полюс которого подключен к второму выводу питания формирователя сигналов управления, к второму выводу конденсатора и к второму полюсу для подключения источника питания. Формирователь сигналов управЛения содержит стабилитрон, катод которого подключен к второму входу формирователя сигналов управления, первый резистор, первый вывод которого соединен с первым входом формирователя сигналов управления, второй резистор, первый вывод которого подключен к аноду стабилитрона, третий резистор, транзистор, база которого соединена с вторым выводом второго резистора и с первым вь 1 водом третьего резистора, четвертый резистор, второй вывод которого подключен к выходу формирователя сигналов управления и к коллектору транзистора, диод, анод которого соединен с эмиттером транзистора и с вторым выводом первого резистора, катод диода соединен с вторым выводом третьего резистора ис вторым выводом питания формирователя сигналов управления, первый вывод питания которого подключен к первому выводу четвертого резистора,лов управления, первый полюс для под 25 30 35 ключен к второму выводу резистора 15, 40 55 На чертеже приведена схема предлагаемого устройства для питания нагрузки, на которой показаны схемы коммутатора, Ълюча и формирователя сигналов управления.Устройство для питания нагрузки содержит коммутатор 1, конденсатор 2, ключ 3, к первому входу которого подключен второй выход коммутатора 1, формирователь 4 сигналов управления, второй вход которого соединен с вторым входом ключа 3, с первым выводом конденсатора 2 и с третьим выходом коммутатора 1, первый выход которого подключен к первому входу формирователя 4 сигналов управления, выход которого подключен к входу коммутатора.1, аккумулятор 5, нагрузку 6, первый вывод которой соединен с первым полюсом аккумулятора 5, с выходом ключа 3 и с первым выводом питания формирователя 4 сигнаключения источника 7 питания, который подключен к первому выводу питания коммутатора 1, второй полюс для подключения источника 8 питания, который соединен с вторым выводом питания коммутатора 1, вторым выводом питания формирователя 4 сигналов управления, вторым полюсом аккумулятора 5, вторым выводом нагрузки 6 и вторым выводом конденсатора 2,Коммутатор 1 содержит резистор 9, к первому выводу которого подключен вход коммутатора 1, транзистор 10, база которого соединена с вторым выводом резистора 9, резистор 11, первый вывод которого подключен к эмиттеру транзистора 10, резистор 12, транзистор 13, база которого соединена с вторым выводом. резистора 11 и с первым выводом резистора 12, резистор 14, резистор 15, диод 16, анод которого подтранзистора 17, база которого соединена с вторым выводом резистора 14 и с первым выводом резистора 15, резистор 18, первый вывод которого подключен к коллектору транзистора 17 и к первому выходу коммутатора 1, второй выход которого соединен с коллектором транзистора 13 и с катодом диода 16, диод 19, анод которого подключен к второму выводу резистора 18, катод диода 19 соединен с третьим выходом коммутатора 1, эмиттер транзистора 17 соединен с первым выводом резистора 14, с коллектором транзистора 10 и с первым выводом питания коммутатора 1, второй вывод питания которого подключен к второму выводу резистора 12 и к эмиттеру транзистора 13,Ключ 3 содержит диод 20, катод которо-. го подключен к первому входу ключа 3, диод 21, анод которого соединен с вторым входом ключа 3, полевой транзистор 22, сток 10 15 45 50 которого подключен к катоду диода 21, резистор 23, первый вывод которого соединен с анодом диода 20 и с затвором транзистора 22, исток которого подключен к второму выводу резистора 23 и к выходу ключа 3.Формирователь 4 сигналов управления содержит стабилитрон 24, катод которого подключен к второму входу формирователя 4, первый резистор 25, первый вывод которого соединен с первым входом формирователя 4, второй резистор 26, первый вывод которого подключен к аноду стабилитрона 24, третий резистор 27, транзистор 28, база которого соединена с вторым выводом резистора 26 и с первым выводом резистора 27, четвертый резистор 29, второй вывод которого подключен к коллектору транзистора 28 и к выходу формирователя 4, первый вывод питания которого соединен с первым выводом резистора 29, диод 30, анод которого подключен к эмиттеру транзистора 28 и к второму выводу резистора 25, второй вывод питания формирователя 4 соединен с вторым выводом резистора 27 и с катодом диода 30.Стабилитрон 24 выбирается таким образом, что пороговое напряжение срабатывания формирователя 4 сигналов управления по второму входу - Опор равно сумме максимального напряжения аккумулятора 5 и падению напряжения в прямом направлении на диоде 21,Диод 30 выбирается исходя из того, чу время уменьшения напряжения на конденсаторе 2 на величину падения напряжения в прямом направлениина диоде 30 - Л О, зе счет тока, потребляемого формирователем 4 по второму входу, тока самозаряда аккумулятора 5 и тока, потребляемого нагрузкой 6должно быть равно установленной величине,Устройство для питания нагрузки работает следующим образом.Работу устройства рассматривают начиная с момента включения питания - подключения к устройству полюсов 7 и 8, при этом аккумулятор 5 должен быть заряжен не менее чем до половины его емкости (в ампер- часах), тогда напряжение на аккумуляторе 5 не ниже его нижнего допустимого значения,Так как конденсатор 2 до включения питания разряжен, то при включении питания на втором входе формирователя 4 сигналов управления напряжение ниже Опор стабилитрон 24 формирователя 4 закрыт и, следовательно, транзистор 28 также закрыт, на выходе формирователя 4 имеется напряжение. При включении питания срабатывает коммутатор 1 - открывается транзистор 10и вследствие протекания тока по цепи полюс 7 - переход коллектор - эмиттер транзистора 10- резистор 11 - параллельно соедийенные резистор 12 - переход база - эмиттер транзистора 13 - полюс 8, открыва ется транзистор 13, При открытии транзистора 13 возникает ток по цепи полюс 7 - резистор 14 - резистор 15 - диод 16 - переход коллектор - эмиттер транзистора 13 - полюс 8, Так как на коллекторе транзистора 10 13 напряжение уменьшается до величины ж 0,58, то по цепи "+" аккумулятора 5 - резистор 23 ключа 3 - диод 20 ключа 3 - коллектор транзистора 13 коммутатора 1, возникает ток и вследствие этого к переходу 15 затвор - исток транзистора 22 прикладывается отрицательное напряжение, закрываюцее транзистор 22 и, соответственно, ключ 3, т.е, конденсатор 2 отключается от аккумулятора 5, Кроме того, в базу транзистора 20 17 коммутатора 1 ответвляется часть тока, протекающего через резистор 14, и транзистор 17 открывается. П ри открытии транзистора 17 возникает ток по цепи полюс 7 - переход эмиттер - коллектор транзистора 25 17 коммутатора 1 - резистор 25 формирователя 4 - диод 30 формирователя 4 - полюс 8. На диоде 30 появляется падение напряжения ЛО, которое повышает величину порогового напряжения срабатывания по 30 второму входу формирователя 4 до значеиия Опор+ ЬО. Кроме того, при открытии транзистора 17 коммутатора 1 возникает ток по цеди - полюс 7 - переход эмиттер - коллектор транзистора 17 - резистор 18 - 35 диод 19 - конденсатор 2 - полюс 8. Конденсатор 2 начинает заряжаться. В момент, когда напряжение на конденсаторе 2 достигает значения Опор+ Ь О, пробивается стабилитрон 24 формирователя 4, возникает 40 ток, втекающий в базу транзистора 28 формирователя 4. Транзистор 28 начинает открываться. и вследствие этого начинает уменьшаться напряжение на его коллекторе и на выходе формирователя 4. При 45 уменьшении напряжения на выходе формирователя 4 уменьшается базовый ток транзистора 10 коммутатора 1 и коллекторный и эмиттерный токи этого транзистора, а вследствие этого, уменьшается базовый ток 50 транзистора 13, который начинает закрываться, при этом уменьшается и базовый ток транзистора 17 и ток по цепи полюс 7 - переход эмиттер - коллектор транзистора 17 коммутатора 1 - резистор 25 формирова тели 4 - диод 30 формирователя 4 - полюс . 8, Падение напряжения на диоде 30 формирователя 4 уменьшается и, следовательно, так как величина напряжения на конденсаторе 2 и на втором входе формирователя 4 остается равной Опор + Ь О, процесс пробоя стабилитрона 24 и открытия транзистора 28 формирователя 4, а также процесс закрытия транзисторов 10, 13 и 17 коммутатора 1 происходитлавинообразно, В момент закрытия коммутатора 1 на коллекторе транзистора 13. коммутатора 1 напряжение становится близким к напряжению полюса 7 и на затворе транзистора 22 ключа 3 устанавливается нулевой уровень напряжения . по отношению к истоку, открывающий транзистор 22 и ключ 3, через который конденсатор 2 подключается к "+" аккумулятора 5 и начинается зарядка аккумулятора 5. Кроме этого, прекращается ток по цепи полюс 7 - переход эмиттер-коллектор транзистора 17 коммутатора 1 - резистор 25 формирователя 4 - диод 30 формирователя 4 - полюс 8, и падение напряжения на диоде 30 становится примерно равным нулю, следовательно, величина порогового напряжения закрытия формирователя сигналов управления 4 становится равной Опор. Когда в процессе разряда конденсатора 2 на аккумулятор 5, нагрузку б и на второй вход формирователя 4 напряжение на конденсаторе 2 и, следовательно, на втором входе формирователя 4 станет меньше Оп,р, в формирователе 4 начинает закрываться стабилитрон 24, что вызывает уменьшение базового тока транзистора 28 и увеличение напряжения на его коллекторе и на выходе формирователя 4, Последнее вызывает увеличение базового тока транзистора 10 и далее транзисторов 13 и 17 коммутатора 1, появляется ток по цепи полюс 7 - эмиттер - коллектор транзистора 17 коммутатора 1 - резистор 25 формирователя 4 - диод 30 формиоователя 4 - полюс 8. На диоде 30 появляется падение напряжение и, следовательно, на стабилитроне 24 формирователя 4 уменьшается падение напряжения, еще больше уменьшается базовый ток транзистора 28, увеличивается напряжение на выходе формирователя 4. Таким образом, процесс закрытия транзистора 28 формирователя 4 и открытия транзисторов 10, 13 и 17 коммутатора 1 также происходит лавинообразно, После открытия транзисторов 10, 13 и 17- переключения коммутатора 1 устройство работает аналогично описанному,По мере заряда аккумулятора 5 увеличивается накопленная в нем энергия и уменьшается ток заряда, потребляемый от конденсатора 2, соответственно увеличивается и время между циклами заряда конденсатора 2, В предельном случае, когда аккумулятор Б полностью заряжен и ток его заряда равен току саморазряда, время между циклами заряда конденсатора 2 определяется током разряда конденсатора 2, равным суммарному току, потребляемому формирователем 4 сигналов управления, току саморазряда аккумулятора 5 и току, по требляемому нагрузкой 6.Экспериментальные исследования макета предлагаемого устройства показывают, что по сравнению с известным 10 предлагаемое устройство потребляет мень.ше электроэнергии, так как потребляющим: электроэнергию элементом является тОльКО формирователь 4 сигналов управления (ключ 3 выполнен на полевом транзисторе и 15 . практически не потребляет ток), тогда как в известном электроэнергию потребляютдат-чик зарядного тока, функциональный преобразователь, ограничитель тока заряда батареи и автомат подключения 20Формула изобретения1, Устройство для питания нагрузки, содержащее коммутатор, аккумулятор, на.- грузку, первый вывод которой подключен к 25 первому полюсу аккумулятора, первый полюс для подключения источника питания, который соединен с первым выводом пита.-.ния коммутатора, второй полюс для подклю-.чения источника питания, который 30 подключен к второму выводу питания ком-.мутатора и к второму выводу нагрузки, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения удельных энергетических показателей, в него введены конденсатор, ключ и форми35 рователь сигналов управления, выход которого подключен к входу коммутатора,первый выход которого соединен с первым входом формирователя сигналов управления, второй вход которого соединен с первым выводом конденсатора, с вторым входом ключа и с третьим выходом коммутатора, второй выход которого подключен к первому входу ключа, выход которого соединен с первым выводом питания формирователя сигналов управления и с первым полюсом аккумулятора, второй полюс которого подключен к второму выводу питания формирователя сигналов управления, к второму выводу конденсатора и к второму полюсу для подключения источника питания.2, Устройство по п.1, о т л и.ч а ю щ е ес я тем, что формирователь сигналов управления содержит стабилитрон, катод которого подключен к второму входу формирователя сигналов управления, первый резистор, пер. вый вывод которого соединен с первым входом формирователя сигналов управления, второй резистор, первый вывод которого подключен к аноду стабилитрона, третий резистор, транзистор, база которого соединена с вторым выводом второго. резистора и с первым выводом третьего резистора, четвертый резистор, второй вывод которого подключен к выходу формирователя сигналов управления и к коллектору транзистора, диод, анод которого соединен с эмитте ром транзистора и с вторым выводом первого резистора, катод диода соединен с вторым выводом третьего резистора и с вторым выводом питания формирователя сигналов управления, первый вывод питания которого подключен к первому выводу четвертого резистора.1718331 ТСС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарин Редактор Н. Бобко Заказ 888 ВНИИПИ Госуд Составитель Е. БантюковТехред М.Моргентал Корректор Т. Мал Тираж Подписное твенного комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4 й